專利名稱：一種用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及反應(yīng)器內(nèi)件領(lǐng)域，尤其涉及一種用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器。
背景技術(shù)：
三相(氣-液-固)漿態(tài)床反應(yīng)器在工業(yè)反應(yīng)過程中得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)于反應(yīng)熱很大的催化反應(yīng)過程，使用三相床反應(yīng)器可以有效的移走反應(yīng)熱，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的等溫操作，保證反應(yīng)器的正常運(yùn)行。在三相漿態(tài)床反應(yīng)器中，氣體分布器是保證氣體在床層中均勻分布的重要部件。目前使用的氣體分布器存在的主要問題是當(dāng)原料氣供給中斷或壓力不穩(wěn)時(shí)易出現(xiàn)堵塞、漿液逆流進(jìn)入氣體入口管、以及催化劑或其他固體在反應(yīng)器底部的沉積。對(duì)于沉積問題，當(dāng)反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的是放熱過程時(shí)，可能造成漿態(tài)反應(yīng)器局部過熱而燒壞催化劑。這些問題的解決對(duì)于實(shí)現(xiàn)漿態(tài)床反應(yīng)器的連續(xù)操作非常重要。在先有的專利和報(bào)道中，可用于氣液固漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器很少，為了解決堵塞問題，氣體分布器一般采用浮閥式分布器型式，這種結(jié)構(gòu)據(jù)稱可有效解決由于原料氣供給中斷或壓力不穩(wěn)時(shí)，發(fā)生入口氣體分布噴嘴堵塞的問題，但該氣體分布器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，也增加了反應(yīng)器的阻力。而且，對(duì)于氣體中斷時(shí)催化劑在反應(yīng)器底部的沉積問題，也沒有提出有效的解決辦法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，既保證了氣體經(jīng)過氣體分布器后均勻分布，又有效地解決或緩解了在氣流壓力不穩(wěn)或供氣中斷時(shí)的堵塞問題、逆流問題和固體沉積問題的用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，該分布器由一個(gè)假板、多根氣體上升管、一個(gè)氣體分布管組和多個(gè)開口垂直朝下的噴嘴組成。
所述的假板與反應(yīng)器殼體加工為一體，直徑與反應(yīng)器內(nèi)徑相同，形狀為橢球體，中間開有多個(gè)管口以安裝氣體上升管；所述的假板上表面要求光滑，以確保沉積在其上的催化劑易于被吹起，與氣體分布管組的距離最遠(yuǎn)處不超過單個(gè)噴嘴總長(zhǎng)度的三倍，以確保噴嘴噴出的氣體能以均勻的氣流噴射到假板上表面，而假板下表面與氣體入口總管的距離應(yīng)不低于氣體入口總管直徑的二倍；氣體入口總管位于反應(yīng)器底部封頭略上一些的位置，從側(cè)面橫向進(jìn)入反應(yīng)器，氣體通過氣體入口總管中間向下的管口進(jìn)入假板與封頭之間的氣體空間，從而防止了氣體壓力不穩(wěn)或供氣中斷時(shí)倒流的漿液立即進(jìn)入氣體入口管內(nèi)。
所述的氣體上升管為多根與反應(yīng)器截面垂直的短管，一端穿過假板與反應(yīng)器底部封頭和假板之間的氣體空間連通，另一端連接到氣體分布管組上，氣體上升管的數(shù)量視反應(yīng)器直徑大小而定。
氣體分布管組可以采取以下四種型式之一第一種型式的氣體分布管組由一根氣體分布總管和多根直管式的氣體分布支管組成，氣體分布總管和氣體分布支管處于一個(gè)水平面上；所述的氣體分布總管兩端固定在反應(yīng)器筒體上，多根氣體上升管與總管底部連通，上升管直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁逐漸下降，以確保每個(gè)噴嘴的噴出氣量相當(dāng)；所述的氣體分布支管與總管連通并與其垂直，兩端也固定在反應(yīng)器筒體上，氣體分布支管的直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁不變或略為增大，視具體的噴嘴數(shù)量和氣體流量分布而定，噴嘴均勻布置在氣體分布支管上。
第二種型式的氣體分布管組由處于同一個(gè)水平面的多根直管式的氣體分布支管組成，氣體上升管直接與氣體分布支管相連；所述的氣體分布支管在每個(gè)上升管口布置一根，氣體分布支管的直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁不變或略為增大，視具體的噴嘴數(shù)量和氣體流量分布而定，而上升管直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁逐漸下降，以確保每個(gè)噴嘴的噴出氣量相當(dāng)；還包括兩根與氣體分布支管垂直的支撐橫梁，該支撐橫梁對(duì)氣體分布支管提供支撐，支撐橫梁上端與氣體分布支管相接，每根支撐橫梁和每根氣體分布支管兩端固定在反應(yīng)器筒體上；噴嘴均勻布置在氣體分布支管上。
第三種型式的氣體分布管組由兩根氣體分布總管和多根同心環(huán)管式的氣體分布支管組成，氣體分布總管和氣體分布支管處于一個(gè)水平面上；所述的氣體分布總管兩端固定在反應(yīng)器筒體上，兩根氣體分布總管中央連通，呈十字交叉，多根氣體上升管與總管底部連通，上升管直徑和氣體分布支管的直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁逐漸增大，以確保每個(gè)噴嘴的噴出氣量相當(dāng)；所述的氣體分布支管為多根與總管連通的同心環(huán)管，在反應(yīng)器截面上均勻分布；噴嘴均勻布置在氣體分布支管上。
第四種型式的氣體分布管組由處于同一個(gè)水平面的多根同心環(huán)管式氣體分布支管組成，氣體上升管直接與氣體分布支管相連；每圈氣體分布支管與四根位置呈十字對(duì)稱的氣體上升管相連，上升管直徑和氣體分布支管的直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁逐漸增大，以確保每個(gè)噴嘴的噴出氣量相當(dāng)；還包括兩根相互垂直的支撐橫梁，該支撐橫梁對(duì)氣體分布支管提供支撐，支撐橫梁上端與氣體分布支管相接，兩端固定在反應(yīng)器筒體上；噴嘴均勻布置在氣體分布支管上。
所述的氣體分布器的噴嘴開口垂直朝下，可以采用以下兩種型式之一一種是由固定接管、縮孔管、保護(hù)連接件、噴氣管四部分組成。其中固定接管的作用是將整個(gè)噴嘴固定在氣體分布支管上，保護(hù)連接件的作用是減少縮孔管在氣體通過時(shí)的震蕩，噴氣管作用主要是導(dǎo)引氣體向下均勻噴出，縮孔管則是整個(gè)噴嘴的核心部分，在一定的操作條件下，其直徑大小決定了通過整個(gè)噴嘴的壓降大小。
另一種噴嘴結(jié)構(gòu)型式則由固定接管、錐形漸縮管、縮孔管、錐形漸擴(kuò)管、保護(hù)連接件和噴氣管六部分組成。所述的錐形漸縮管和錐形漸擴(kuò)管的角度在60°～150°之間，其作用是減少突然縮小和突然擴(kuò)大時(shí)噴氣管內(nèi)形成的渦流，使噴出的氣體比較平穩(wěn)。其余部件的作用與前一種型式噴嘴的對(duì)應(yīng)部件相同。
所述的噴嘴的布置和個(gè)數(shù)由氣體分布管組型式和反應(yīng)器直徑而定；對(duì)應(yīng)于一定的漿態(tài)床最低操作線速，在噴嘴個(gè)數(shù)確定之后，選取的噴嘴縮孔管直徑必須使得氣體通過縮孔管的壓降不低于0.02MPa，以確保氣流均勻分布。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，既保證了氣體經(jīng)過氣體分布器后實(shí)現(xiàn)均勻分布，又有效的解決或緩解了在氣流壓力不穩(wěn)或供氣中斷時(shí)的堵塞問題、逆流問題和固體沉積問題。


圖1為反應(yīng)器底部使用第一種型式氣體分布管組的氣體分布器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為氣體分布器分布管組的第一種型式及噴嘴布置示意圖；圖3為氣體分布器分布管組的第二種型式及噴嘴布置示意圖；圖4為氣體分布器分布管組的第三種型式及噴嘴布置示意圖；圖5為氣體分布器分布管組的第四種型式及噴嘴布置示意圖；圖6為噴嘴的一種結(jié)構(gòu)型式；圖7為噴嘴的另一種結(jié)構(gòu)型式。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1如圖1所示，氣體分布器使用的是第一種型式的氣體分布管組。反應(yīng)氣體從氣體入口總管1橫向進(jìn)入底部封頭8和假板2之間的氣體空間，從中間的開口管9向下噴出，到達(dá)底部封頭8底部后再折流向上通過固定在假板2上的氣體上升管3，進(jìn)入氣體分布總管6，然后進(jìn)入氣體分布支管5，再通過若干個(gè)開口垂直向下的噴嘴4噴出，到達(dá)假板2上表面后氣體折流向上，均勻地通過反應(yīng)器7的漿態(tài)床層。
由于氣體分布噴嘴是向下開口，有效防止了在氣量減少或失氣時(shí)固體的堵塞問題。而由于支承假板底面光滑，且噴嘴與假板之間的距離很小，催化劑不易在底部沉積，保持了漿態(tài)床中催化劑的懸浮狀態(tài)，從而避免了對(duì)放熱反應(yīng)過程由于催化劑的沉積出現(xiàn)局部過熱的情況。由于入口氣體總管不是與上升管直接相連，在氣量減少或供氣中斷時(shí)倒吸的漿液也只是先進(jìn)入封頭內(nèi)而不會(huì)立即進(jìn)入氣體入口總管。
圖2所示的則是此實(shí)施例所述氣體分布器在反應(yīng)器(圖1中)A-A截面的示意圖。在圖2所示的第一種型式的氣體分布器管組中，一根氣體分布總管6與下面的五根氣體上升管3相連，而氣體分布支管5包括十根與總管垂直的直管，與氣體分布總管6連通，以總管為軸左右對(duì)稱布置，氣體分布支管5之間的間距相同，氣體分布總管6和氣體分布支管5兩端均固定在反應(yīng)器筒體上。每根氣體分布支管5長(zhǎng)度沿氣體分布總管6方向由反應(yīng)器7中心到筒體逐漸減小，布置的噴嘴數(shù)量也相應(yīng)減少。在本實(shí)施例中，由于噴嘴數(shù)量較少，氣體分布支管5的直徑沿反應(yīng)器7方向由反應(yīng)器7中心到筒體保持不變。但氣體上升管3的直徑沿反應(yīng)器7徑向由反應(yīng)器中心到筒體逐漸減小。
實(shí)施例2氣體分布器管組型式也可以采用圖3所示的型式，即第二種型式的氣體分布器管組。此實(shí)施例所述氣體分布器管組不設(shè)氣體分布總管，氣體分布支管5為五根間距相同的平行直管，與圖2所示的氣體分布支管不同之處在于，分布支管不需與分布總管相連，為完整的多根直管，降低了制造加工的難度。為了增加氣體分布管組的穩(wěn)定性，使用了兩根上表面與氣體分布支管5底部相接支撐橫梁10。支撐橫梁10與氣體分布支管5垂直，給氣體分布支管5提供支撐。每根支撐橫梁10和每根氣體分布支管5兩端固定在反應(yīng)器7的筒體上。與實(shí)施例1相同，由于噴嘴數(shù)量較少，氣體分布支管5的直徑沿反應(yīng)器7方向由反應(yīng)器7中心到筒體保持不變。但氣體上升管3的直徑沿反應(yīng)器7徑向由反應(yīng)器中心到筒體逐漸減小。
實(shí)施例3圖4所示的實(shí)施例采用第三種型式的氣體分布器管組。該氣體分布管組包括兩根十字交叉、中央連通的氣體分布總管6和三圈與反應(yīng)器7同心、直徑大小不一的環(huán)形氣體分布支管5。每根氣體分布總管6的兩端固定在反應(yīng)器7筒體上。環(huán)狀的氣體分布支管5與兩根氣體分布總管6均保持連通，每圈分布支管被氣體分布總管6分隔為四段，噴嘴5沿圓周方向在氣體分布支管5上均勻分布。在圖4所示的實(shí)施例中，氣體上升管3和氣體分布支管5的直徑沿反應(yīng)器7徑向由反應(yīng)器中心到筒體逐漸增大。
實(shí)施例4圖5所示的實(shí)施例采用第四種型式的氣體分布器管組。與實(shí)施例3相比，此實(shí)施例不設(shè)氣體分布總管，氣體分布支管5仍為三圈同心環(huán)管，但由于該環(huán)管不需與氣體總管相連，為完整的多圈環(huán)管，降低了制造加工的難度。使用兩根上表面與環(huán)管底部相接的十字交叉的支撐橫梁10對(duì)氣體分布支管提供支撐。與實(shí)施例3相同，上升管直徑和氣體分布支管的直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁逐漸增大。
圖6所示的噴嘴4由四個(gè)部分組成，11為固定接管，以將噴嘴4固定在氣體分布支管5上，13為一個(gè)直徑和長(zhǎng)度均較小的縮孔管，12為保護(hù)連接件，14為噴氣管。
圖7所示的噴嘴4與圖4的不同之處在于，固定接管11和縮孔管13之間增加了一段錐形漸縮管15，噴氣管14和縮孔管13之間增加了一段錐形漸擴(kuò)管16。
在上述實(shí)施例中，所使用的噴嘴可以采用圖6或圖7所示的噴嘴的任一種。
權(quán)利要求
1.一種用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，其特征在于，該分布器由一個(gè)假板、多根氣體上升管、一個(gè)氣體分布管組和多個(gè)開口垂直朝下的噴嘴組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，其特征在于，所述的假板與反應(yīng)器殼體加工為一體，直徑與反應(yīng)器內(nèi)徑相同，形狀為橢球體，中間開有多個(gè)管口以安裝氣體上升管；所述的假板上表面要求光滑，與氣體分布管組的距離最遠(yuǎn)處不超過單個(gè)噴嘴總長(zhǎng)度的三倍，而假板下表面與氣體入口總管的距離不低于氣體入口總管直徑的二倍；氣體入口總管位于反應(yīng)器底部封頭略上一些的位置，從側(cè)面橫向進(jìn)入反應(yīng)器，氣體通過氣體入口總管中間向下的管口進(jìn)入假板與封頭之間的氣體空間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，其特征在于，所述的氣體上升管為多根與反應(yīng)器截面垂直的短管，一端穿過假板與反應(yīng)器底部封頭和假板之間的氣體空間連通，另一端連接到氣體分布管組上，氣體上升管的數(shù)量視反應(yīng)器直徑大小而定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，其特征在于，所述的氣體分布管組由一根氣體分布總管和多根直管式的氣體分布支管組成，氣體分布總管和氣體分布支管處于一個(gè)水平面上；所述的氣體分布總管兩端固定在反應(yīng)器筒體上，多根氣體上升管與總管底部連通，上升管直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁逐漸下降；所述的氣體分布支管與總管連通并與其垂直，兩端也固定在反應(yīng)器筒體上，氣體分布支管的直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁不變或略為增大，噴嘴均勻布置在氣體分布支管上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，其特征在于，所述的氣體分布管組由處于同一個(gè)水平面的多根直管式的氣體分布支管組成，氣體上升管直接與氣體分布支管相連；所述的氣體分布支管在每個(gè)上升管口布置一根，氣體分布支管的直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁不變或略為增大，而上升管直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁逐漸下降；還包括兩根與氣體分布支管垂直的支撐橫梁，該支撐橫梁對(duì)氣體分布支管提供支撐，支撐橫梁上端與氣體分布支管相接，每根支撐橫梁和每根氣體分布支管兩端固定在反應(yīng)器筒體上；噴嘴均勻布置在氣體分布支管上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，其特征在于，所述的氣體分布管組由兩根氣體分布總管和多根同心環(huán)管式的氣體分布支管組成，氣體分布總管和氣體分布支管處于一個(gè)水平面上；所述的氣體分布總管兩端固定在反應(yīng)器筒體上，兩根氣體分布總管中央連通，呈十字交叉，多根氣體上升管與總管底部連通，上升管直徑和氣體分布支管的直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁逐漸增大；所述的氣體分布支管為多根與總管連通的同心環(huán)管，在反應(yīng)器截面上均勻分布；噴嘴均勻布置在氣體分布支管上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，其特征在于，所述的氣體分布管組由處于同一個(gè)水平面的多根同心環(huán)管式氣體分布支管組成，氣體上升管直接與氣體分布支管相連；每圈氣體分布支管與四根位置呈十字對(duì)稱的氣體上升管相連，上升管直徑和氣體分布支管的直徑沿反應(yīng)器徑向由中心到反應(yīng)器器壁逐漸增大；還包括兩根相互垂直的支撐橫梁，該支撐橫梁對(duì)氣體分布支管提供支撐，支撐橫梁上端與氣體分布支管相接，兩端固定在反應(yīng)器筒體上；噴嘴均勻布置在氣體分布支管上。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，其特征在于，所述的噴嘴開口垂直朝下，由固定接管、縮孔管、保護(hù)連接件、噴氣管四部分組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，其特征在于，所述的噴嘴開口垂直朝下，由固定接管、縮孔管、錐形漸縮管、錐形漸擴(kuò)管、保護(hù)連接件和噴氣管六部分組成；所述的錐形漸擴(kuò)管的角度在60°～150°之間。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，其特征在于，所述的噴嘴的布置和個(gè)數(shù)由氣體分布管組型式和反應(yīng)器直徑而定；對(duì)應(yīng)于一定的漿態(tài)床最低操作線速，在噴嘴個(gè)數(shù)確定之后，選取的噴嘴縮孔管直徑必須使得氣體通過縮孔管的壓降不低于0.02MPa，以確保氣流均勻分布。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于三相漿態(tài)床反應(yīng)器的氣體分布器，該分布器由一個(gè)與反應(yīng)器內(nèi)徑相同的假板、多根氣體上升管、一個(gè)氣體分布管組和多個(gè)開口垂直朝下的噴嘴組成。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，既保證了氣體經(jīng)過氣體分布器后實(shí)現(xiàn)均勻分布，又有效地解決或緩解了在氣流壓力不穩(wěn)或供氣中斷時(shí)的堵塞問題、逆流問題和固體沉積問題。
文檔編號(hào)B01J8/22GK1600413SQ03151229
公開日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2003年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月28日
發(fā)明者朱繼承, 韓暉, 龐利峰 申請(qǐng)人:上海兗礦能源科技研發(fā)有限公司