[发明专利]用于浆态床反应器的气体分布器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于浆态床反应器的气体分布器。

背景技术

气液固三相浆态床反应器在石油化工领域的费托合成反应过程中大量使用。浆态床反应器操作时，气体进料自反应器的底部进入反应器内，经气体分配器分布后鼓入含有固体催化剂颗粒的浆液中参与反应。气相反应产物和未反应的气体进料在反应器的上部分离，液体反应产物分离出催化剂后进一步精加工，反应热量通过换热设施移除。其中，气体分布器是保证气体进料在浆态床中均匀分布和提高浆液气含率的重要部件，主要包括孔板分布器、填充式分布器、烧结金属板分布器、喷嘴分布器、管式分布器和泡帽分布器等。

中国专利CN201735386U公开了一种用于费托合成的浆态床反应器，使用的是泡帽分布器；泡帽分布器均匀地布置在合成气分布板上。该专利没有对泡帽分布器的具体结构和功能做详细说明。美国专利US4874583介绍了一种泡帽分布器，主要由泡帽、中心管、止逆球(作为止逆元件)和阀芯等部件组成。泡帽筒体的底部开设有条缝，中心管上部和阀芯中部设有流体出口，阀芯下部设有阀座，阀座带有阀座孔；多个泡帽分布器均匀地设置于分布板上。这种泡帽分布器是用于浆态床反应器的气液分布器，进料为气液混合进料。因此，中心管的下部为带有进气槽的气液预混合结构，中心管内设有用于气液混合的孔板混合器。如果将这种泡帽分布器直接引用到浆态床反应器以分配气体进料(去掉气液预混合结构和孔板混合器)，则会产生如下问题：(1)浆态床单纯气体进料质量流量相对气液混合进料要小很多，止逆球所受浮力较小，波动较大，同时气体在液体中形成气泡时产生的旋涡较多，对整个床层影响较大；(2)止逆球正常浮起时，球体的大部分处于流体出口上方的阀芯内腔。阀芯内腔的顶端是封闭的，进入到浮起的止逆球上方、阀芯内腔顶部死区的气体会形成回旋流(气体向下回旋流动)，冲击止逆球的上部。止逆球将在气流中频繁跳动，引起气体进料流量的波动，并造成止逆球和阀芯的碰撞损伤；(3)泡帽和中心管之间环隙上部存在盲端，旋流较大，增加分布器阻力，对床层稳定性影响较大；(4)止逆球的直径和材料一定时，若要调节其重量，需要将止逆球制成空心球。空心止逆球的重心往往难以与止逆球外部球面的几何球心重合，从而也可以引起止逆球在气流中的频繁跳动。

发明内容

为了解决现有的泡帽分布器用于浆态床反应器分配气体进料时所存在的止逆球会在气流中频繁跳动、流道复杂、旋涡较多的技术问题，本发明提供了一种用于浆态床反应器的气体分布器，

本发明提供的用于浆态床反应器的气体分布器主要由中心管、泡帽、浮阀和阀座组成；中心管上端的管壁上开有气体出口，中心管下端管口为气体进口，泡帽为一端敞口的罩状物，罩在中心管上端，泡帽的盲端与中心管上端固定连接；阀座为中心带阀座孔的圆环形结构，阀座设于中心管内气体出口的下方；浮阀为圆形板状结构，盖于阀座上方并可沿中心管轴向上下移动。

正常工作时，气体物料从中心管下端管口进入中心管内腔并向上流动，流经阀座孔时，在气体冲击作用下，浮阀浮起，气体物料进入阀座上方中心管内腔中并从气体出口进入泡帽内壁与中心管外壁形成的环形通道内，从环形通道下端向上折流进入浆态床。

浮阀处于浮起位置时，若从中心管下端管口进入中心管内腔的进料中断，浆态床中的浆液会从环形通道的下端逆流进入环形通道内。浮阀在重力的作用下迅速落回到阀座上，浮阀的下表面与阀座上表面接触形成面密封，防止或缓解浆液经阀座孔继续向下逆流。从中心管下端管口进入中心管内腔的气体进料流量较大时，浮阀的浮起位置较高，反之浮阀浮起的位置较低。

采用本发明，具有如下的有益效果：浮阀为圆形板状结构，阀座为圆盘状结构，二者可以实现面密封，很好的防止逆流的发生。

作为进一步改进的方案，所述泡帽为一杯形筒状物，即泡帽底部(泡帽盲端)为圆形平面，泡帽底部与筒壁连接处为倒圆角过渡，泡帽敞口端的筒壁上开有沿泡帽轴向贯穿端部的条缝。泡帽采用上述结构，一则安装方便，二则取消了中心管和泡帽上部流动死区，减小涡流的产生，流动顺畅，压降较小，再则若气体进料中断时，逆流浆液经泡帽倒角折流后推动浮阀迅速落回密封位置，使浮阀下表面与阀座上表面接触实现密封。泡帽敞口端的条缝可以加剧气液混合，有利于气体形成小气泡或微气泡，使气体混合更加均匀。