加氢反应器中气液分配器的发展与应用.pdf

技术应用与研究 201806111 Chenmical Intermediate 当代化工研究 加氢反应器中气液分配器的发展与应用 ＊佟博1 陈宇宁2 （1.抚顺市炼化配件厂 辽宁 113001 2.广东政和工程有限公司辽宁分公司 辽宁 110000） 摘要气液分配器作为加氢工艺的重要内构件，对产品质量的影响至关重要，通过对国内外溢流型和抽吸型气液分配器各自特点的分 析，详细介绍了由抚顺市炼化配件厂开发出的具有专利技术的高效溢流喷射管组合型气液分配器。该种气液分配器具有压力降比抽吸型的 更低；分配均匀性更好；更有利于节约成本等优势且已在国内市场得到广泛推广与应用。 关键词气液分配器；溢流；抽吸；喷射；加氢反应器 中图分类号T 文献标识码A Development and Application of Gas-liquid Distributor in Hydrogenation Reactor Tong Bo1, Chen Yuning2 （1.Petrochemical Accessories Factory of Fushun City, Liaoning, 113001 2.Liaoning Branch of Guangdong Zhenghe Engineering CO., LTD., Liaoning, 110000） AbstractAs an important internal component of hydrogenation process, gas-liquid distributor has great influence on the product quality. By analyzing the respective characteristics of overflow and suction gas-liquid distributors at home and abroad, this paper introduces in detail the high- efficiency overflow jet pipe combined gas-liquid distributor with patented technology developed by petrochemical accessories factory of Fushun city. The gas-liquid distributor has lower pressure drop, better distribution uniity, and is more conducive to saving costs and other advantages than that of suction type, and has been widely promoted and applied in the domestic market. Key wordsgas-liquid distributor；overflow；suction；jet；hydrogenation reactor 气液分配器作为固定床加氢工艺的重要内构件，作用是 将气液相混合物料均匀分配到催化剂床层表面，以使整个床 层中的催化剂充分发挥作用，保证反应产物的质量和收率。 液相与气相分布得不均匀，会使产品质量下降。近年来，随 着国际环保意识的增强，国内的环保法规日趋严格，提高油 品质量成为石油炼制及煤化工企业亟待解决的问题，因此气 液分布的重要性就更加突出。现有的气液分配器按液相进入气 液分配器的方式可分为三类溢流型、抽吸型和二者混合型。 现就国内外加氢反应器中气液分配器的发展情况做以介 绍，并扼要讨论各种形式气液分配器的工作原理。 1.溢流型气液分配器的特点分析 典型的溢流型气液分配器有三种类型。图1（a）为长短 管型气液分配器，其由一根长管与一根短管组成。当液相物 料在分配盘上的积累液面超出短管高度时，即溢流到床层； 气相物料则从长管进入床层。气液异路，大体上使床层各处 均有气液供给。图1（b）结构的原理同图1（a），但长管上 设有挡板，以防止液相物料从上端进入，短管下部设有使液 相分散进入床层的溢流盒。图2型是利用气、液两相的碰撞 作用而实现较均匀分配的斜口管分配器，图2（a）是一种专 利形式。该分配器由一上端斜切的短管与盖板构成，短管一 定高度上设有一定数量的溢流孔，盖板防止液相物料冲入。 当盘板上液面积累至溢流孔高度时，液相物料从溢流 孔沿水平方向流入管内，气相则从斜口进入管内竖直向下。 液相物料在气流的剪切作用下形成滴状，随气流分配到床层 中，从而使流体的分布性能得到了改善。图2（b）结构的工 作原理与图2（a）相似，不同处仅在于管上在三个高度上设 有溢流孔。这种改进有利于控制盘板上的液面和适应较广的 液相负荷。 a b 图1 长短管分配器 1.帽 2.长管 3.短管 4.溢流盒 5.盘板 a b 图2 斜口管分配器 1.盖板 2.斜口管 3.盘板 图3 V型缺口盒分配器 1.盖板 2.V型缺口板 3.盘板 图3是V型缺口盒式分配器，由上部盖板和一段两侧开 有V型缺口的短管组成，短管下部与盘板的开口相通。盘板 上有液面时，以短管V型缺口处的液面为界，上部为气相通 道，下部是液相通道。这种气、液相物料并流且一同下降的 结构，可对液相起到一定程度的破碎及吹散作用。 技术应用与研究 201806112 Chenmical Intermediate 当代化工研究 2.抽吸型气液分配器的特点分析 图4为里耶卡加氢反应器的分配器，如图，从小管高速 流入下降管的气流，对四周产生强烈的抽吸作用，当盘板上 的液面升高到罩的下缘时，抽吸作用使下降管与罩之间的 环形空间中液面上升；同时，液相连续溢入下降管的V型缺 口，并被高速气流吹散到床层上。图5是联合油公司开发的 加氢反应器分配器。如图5（a），在泡帽的圆柱面上平行于 母线均匀地开有齿缝。下降管上端与泡帽之间留有一定间 隙，下端与盘板相联。当盘板上液面超过泡帽下缘时，泡帽 与下降管之间的环形空间在齿缝进入的高速气流的作用下产 生强烈的抽吸作用，使液体被冲碎为液滴，被上升气流裹挟 带入下降管，实现气液分配。图5（b）型气液分配器与图5 （a）型的原理相似，不同之处在于它改变了下降管与泡帽 之间的连接方式，同时在下降管出口处加设破碎板，属于抽 吸碎流组合型气液分配器。与溢流型相比，抽吸型气液分配 器一般压降较大，结构较复杂，制作成本较高、安装检修比 较繁琐，但是操作弹性较大。 图4 里耶卡分配器 1.帽 2.小管 3.罩 4.下降管 5.盘板 （a） （b） 图5 联合油反应器分配器 1.泡帽 2.连接筋 3.下降管 4.连接件 5.卡板 6.盘板 7.破 碎板 3.溢流喷射管型气液分配器的特点分析 图6为SHELL（壳牌）国际咨询公司开发的高分散气液分 配器，从结构上看，该种气液分配器保留了溢流型气液分配 器结构简单、可密集布置等特点，不同之处在于在主体管出 口处增设圆形挡板，圆形挡板与出口处形成环形喷嘴结构， 该结构可使大液滴在气流的剪切作用下形成细小雾滴，在气 体的带动下，呈雾化状态喷出。 图6 HDtray环形喷嘴 1.降液管 2.圆挡板 气相流 液相流 文丘里喷嘴 （环形负压区） 图7 高效溢流喷射管组合型气液分配器 1.圆封板 2.锥形喷嘴 3.下降扩散管 4.弧形条 5.倒碟形 圆板 图7为高效溢流喷射管组合型气液分配器，是由我厂开 发并取得专利技术的新型产品。锥形管喷嘴与下降扩散管顶 部锥形段组成了一级文丘里管喷嘴；下降扩散管与倒碟形圆 板组成了二级环形喷嘴。结构原理气相流从锥形管喷嘴的 长圆孔进入，从喷口高速喷出，所产生的负压抽吸从下降扩 散管上部溢流孔进入的低速液相流，在文丘里管内完成一次 雾化后，一部分雾滴粘附在管壁上向下流淌，在管子端口处 形成了低速下降液幕，并被从二级环形喷嘴的高速气流所产 生的负压区所抽吸，雾化成均匀性很好的微小雾滴，另外一 部分被气流裹挟的雾滴，在惯性力作用下，撞到倒碟形圆板 上，速度降低变成连续液相水平薄膜，并被负压区所抽吸， 同样剪切成为微小雾滴，完成二次雾化。 相较于其它形式的分配器，我厂开发的气液分配器具有 以下优势1在气液体积比低到4时，扩散（雾化）性可以 达到87左右，适合各种粘度的油品加氢，在国内煤焦油加 氢市场已得到广泛推广与应用；2对于汽柴油加氢反应器 体积利用率由65提高到88，获得的效果相对于催化剂活性 （装置处理能力）提高33，催化剂利用率由80提高到98， 反应器径向温差降低到2℃（煤焦油加氢低于3℃）以下， 初期反应温度降低10℃；3气液分配器本身各种尺寸均很 小，底部喷嘴距离催化剂床层的尺寸最小为100mm，故反应 器轴向高度尺寸最小；4环形喷嘴喷射间隙和喷射角度不 可调节、结构简单、数量最少，成本低。 通过分析国内外溢流型和抽吸型气液分配器的各自特 点，详细介绍了由我厂开发出的具有专利技术的高效溢流喷 射管组合型气液分配器。与其它型式的气液分配器相比，高 效溢流喷射管组合型气液分配器的压力降比抽吸型的更低； 分配均匀性更好；更有利于节约成本且已在国内市场得到广 泛推广与应用，客户反馈优异。 【参考文献】 [1]冯斌.一种溢流-喷射管型气液分配器[P].中国专利2016 20111279.5,2016-08-17. [2]蔡连波,王冕,盛维武,李保锋,庞晶晶.溢流碎流型气液分 配器的开发研究[J].炼油技术与工程,2009,391223-27. [3]韩崇仁.加氢裂化工艺与工程[M].北京中国石化出版 社,2001. [4]褚家瑞.加氢反应器结构的发展[J].化工炼油机械通讯, 1980,116-24. 【作者简介】 佟博（1987-），男，抚顺市炼化配件厂；研究方向加氢反 应器内件设计，储罐附件设计。 陈宇宁（1987-），男，广东政和工程有限公司辽宁分公司； 研究方向工艺设计。