本技术涉及到沸腾床反应器的内构件领域,具体涉及到一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器及分配盘。
背景技术:
1、生物质热裂解技术可以将低品位的生物质能木质原料、农作物废料转化为较高品质的液态的生物质焦油木焦油,该技术液体焦油产率高达65~70%。生产的生物质焦油组成复杂,水分含量高,具有高腐蚀性,热值较低且不稳定易缩聚,难与石油类产品如汽油、柴油等互溶。从上世纪90年代末开始,世界各国陆续开始生物质焦油提炼燃油的技术研究,其中沸腾床加氢裂化被认为是最具有发展潜力的方式之一。
2、当沸腾床反应器中液相气含率相同时,气泡直径越小,则气液相界面积越大,传质速率越快,有利于提高反应效果和利用率。同时大气泡在液相中的上升速度高于小气泡,也会造成气体在反应器中的停留时间缩短,或者可以说大气泡使部分气体在反应器中没有与液相接触传质,在一定程度上形成短路。这些都会影响反应物之间的传质效果,并降低反应的转化率。因此现阶段学术界主要关心气液分布器如何使气体分布均匀,产生更多更小的气泡,同时应该具备防止反应器隔板上方带催化剂的物流发生逆流。气固液三相物料在反应器内有效均匀混合、传质效率及操作弹性是沸腾床反应器的重要性能指标,因此,性能优异的气液分布器是沸腾床反应器的关键内构件。
3、申请号为201920582855.8的实用新型专利公开了一种生物质热解液沸腾床反应器的气液分布器,其中心管内设置有孔板,其主要作用是利用文丘里效应,强化气液混合效果,使气液进一步混合均匀,避免进料过程中出现气液两相流的断塞流和脉动流效应,保证进料平稳。
4、但是,该气液分布器并不能使气泡的的尺寸变小,因此,其传质效果和转化率也有进一步的提升空间。
技术实现思路
1、本实用新型的目的是提供一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器及分配盘,能够使部分常规气泡转变为微气泡,强化混合传质过程,加深反应深度,提高反应效率。
2、本实用新型为实现上述技术目的所采用的技术方案为:一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器,包括中心管和固定连接在中心管顶部外侧的泡帽,且中心管和泡帽之间形成环形通道,在环形通道的底部具有气液流出通道,所述中心管下部设有气液进口,中心管上部设有气液出口,并且在气液出口的下方设有用于封堵中心管内气液通道的止逆球,泡帽内设置有限制止逆球上浮位置的限位球冠,所述中心管内设置有位置高于气液进口的整流板,整流板上密布微米级的小孔,其中心位置开设有底部直径小于顶部直径的锥形过流孔。
3、作为上述木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器的一种优化方案,所述中心管处于整流板下方的内壁上分布有若干导流条,每个导流条沿中心管内壁螺旋分布。
4、作为上述木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器的另一种优化方案,所述限位球冠具有开口朝向止逆球的限位腔,且限位腔的纵断面为开口大于止逆球直径的弧形。
5、作为上述木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器的另一种优化方案,所述中心管内气液出口的下方设置有用于支撑止逆球的球座,球座为与中心管内管道连通的圆台腔,所述止逆球的直径大于圆台腔底部直径且小于顶部直径。
6、作为上述木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器的另一种优化方案,所述球座的底端连通有喉道,喉道的下方连通有直径逐渐增大的变径部,所述球座底端直径、喉道的直径以及变径部顶部的小端直径相等。
7、作为上述木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器的另一种优化方案,所述气液进口为沿中心管周向分布的若干切槽,每条切槽底端与中心管底部平齐,且沿中心管的轴向向上延伸。
8、作为上述木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器的另一种优化方案,所述气液出口为环绕中心管上部侧壁开设的若干条形槽,且条形槽的高度不低于止逆球的高度。
9、作为上述木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器的另一种优化方案,所述气液流出通道为环绕泡帽底部侧壁设置的若干条形槽,且条形槽的底端与泡帽的底部开口平齐。
10、一种木焦油沸腾床反应器用分配盘,在分配盘的盘体上分布若干安装孔,每个安装孔内设置一根泡罩式气液分布器,所述泡罩式气液分布器为上述泡罩式气液分布器。
11、作为上述木焦油沸腾床反应器用分配盘的一种优化方案,每个所述安装孔靠近盘体上表面的部分具有扩径部,扩径部的直径大于安装孔,并在两者交界处形成卡台,所述泡罩式气液分布器的中心管与安装孔匹配,泡帽的底部架设在卡台上,且其底部外侧壁与扩径部的内壁配合。
12、与现有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
13、1)本实用新型通过在中心管内气液进口的上方设置特殊结构的整流板,整流板上密布微米级小孔和锥形过流孔,从而在不影响气液混合流通过的情况下,将部分常规的气泡转变为微气泡,强化混合传质过程,加深反应深度,提高反应效率;为了进一步对气液混合流进行导引,并促使气液两相的进一步深度混合,本实用新型在中心管内壁设置呈螺旋分布的导流条,从而改变部分气液混合流的流向,并在中心管内产生一定的紊流,促使了气相和液相的深度混合;
14、2)本实用新型通过将限位球冠的形状改为具有开口朝向止逆球的限位腔,且限位腔的纵断面为开口大于止逆球直径的弧形,能够使止逆球被顶起的过程中,与限位球冠的限位腔平缓接触,将物流不稳时止逆球的上下跳动转变为在限位腔内的小幅度滚动,有效降低了止逆球的碰撞磨损,也防止了止逆球因碰撞导致逆流密封失效;
15、3)本实用新型的气液流出通道设计成环绕泡帽底部侧壁设置的若干条形槽,在安装后,泡罩下沿低于分配盘,工作时气泡均从条形槽流出,一方面气液混合物流出泡罩后,速度较大,对下方冲击力较大,不易导致催化剂沉积,另一方面在发生逆流时条形槽还可以起到拦截催化剂、避免催化剂进入分布器内部的作用,此外条形槽处流出的气泡较小,能够使气液物流分布更均匀,保证整个床层各部分反应均一,提高反应效率;
16、4)本实用新型分配盘上安装孔靠近盘体上表面的部分具有扩径部,泡帽的外壁与扩径部内壁配合,一方面限制泡帽的轴向位置进而限制整个分布器的位置,另一方面可以对泡帽外沿形成限制,避免泡帽在大流量下受到冲击而张开损坏,延长了分布器的使用寿命,具有明显的经济效益。
1.一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器,包括中心管(1)和固定连接在中心管(1)顶部外侧的泡帽(2),且中心管(1)和泡帽(2)之间形成环形通道,在环形通道的底部具有气液流出通道(201),所述中心管(1)下部设有气液进口(101),中心管(1)上部设有气液出口(107),并且在气液出口(107)的下方设有用于封堵中心管(1)内气液通道的止逆球(3),泡帽(2)内设置有限制止逆球(3)上浮位置的限位球冠(4),其特征在于:所述中心管(1)内设置有位置高于气液进口(101)的整流板(103),整流板(103)上密布微米级的小孔,其中心位置开设有底部直径小于顶部直径的锥形过流孔(104)。
2.根据权利要求1所述的一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器,其特征在于:所述中心管(1)处于整流板(103)下方的内壁上分布有若干导流条(102),每个导流条(102)沿中心管(1)内壁螺旋分布。
3.根据权利要求1所述的一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器,其特征在于:所述限位球冠(4)具有开口朝向止逆球(3)的限位腔(401),且限位腔(401)的纵断面为开口大于止逆球(3)直径的弧形。
4.根据权利要求1所述的一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器,其特征在于:所述中心管(1)内气液出口(107)的下方设置有用于支撑止逆球(3)的球座(106),球座(106)为与中心管(1)内管道连通的圆台腔,所述止逆球(3)的直径大于圆台腔底部直径且小于顶部直径。
5.根据权利要求4所述的一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器,其特征在于:所述球座(106)的底端连通有喉道(105),喉道(105)的下方连通有直径逐渐增大的变径部,所述球座(106)底端直径、喉道(105)的直径以及变径部顶部的小端直径相等。
6.根据权利要求1所述的一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器,其特征在于:所述气液进口(101)为沿中心管(1)周向分布的若干切槽,每条切槽底端与中心管(1)底部平齐,且沿中心管(1)的轴向向上延伸。
7.根据权利要求1所述的一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器,其特征在于:所述气液出口(107)为环绕中心管(1)上部侧壁开设的若干条形槽,且条形槽的高度不低于止逆球(3)的高度。
8.根据权利要求1所述的一种木焦油沸腾床反应器用泡罩式气液分布器,其特征在于:所述气液流出通道(201)为环绕泡帽(2)底部侧壁设置的若干条形槽,且条形槽的底端与泡帽(2)的底部开口平齐。
9.一种木焦油沸腾床反应器用分配盘,在分配盘的盘体(5)上分布若干安装孔(501),每个安装孔(501)内设置一根泡罩式气液分布器,其特征在于:所述泡罩式气液分布器为权利要求1-8中任意一项所述的泡罩式气液分布器。
10.根据权利要求9所述的一种木焦油沸腾床反应器用分配盘,其特征在于:每个所述安装孔(501)靠近盘体(5)上表面的部分具有扩径部(502),扩径部(502)的直径大于安装孔(501),并在两者交界处形成卡台,所述泡罩式气液分布器的中心管(1)与安装孔(501)匹配,泡帽(2)的底部架设在卡台上,且其底部外侧壁与扩径部(502)的内壁配合。
