[发明专利]旋流碎流式冷氢箱

说明书

技术领域

本发明涉及石化行业加氢反应器设备技术领域，具体的说是一种旋流碎流式冷氢箱，尤其涉及一种用于冷氢气与高温烃类反应物和热氢气充分混合传热的冷氢箱。

背景技术

石油加工的加氢反应包括加氢裂化、加氢精制、加氢改质、加氢处理等反应，均为放热反应。随着加氢反应的进行，反应物料的温度不断上升，而反应物温度越高，反应速率越快，恶性循环，容易造成整个催化剂床层飞温，导致催化剂结焦，损害催化剂的性能。因此，加氢反应器通常设置多个催化剂床层，并在两个催化剂床层之间注入冷氢气，以控制反应物料的温度，确保催化剂性能稳定和装置安全。冷氢箱是加氢反应器的关键内构件之一，是冷氢气和热物流进行混合传热的场所。

冷氢箱的结构比较复杂，一种冷氢箱带有多种技术特点，但其结构设计需要满足节流、碰撞、旋流和雾化的要求。冷氢箱的发展经历了蜂窝管式、歧管式、绕流式、旋叶式、折流式、抽吸式等结构，其性能主要从两方面来评价：混合传热性能和压降。气液两相接触越充分，反应器的径向温差越小，反应物料的温度越适宜下方催化剂床层的需求，说明冷氢箱的混合传热性能越好，性能得到充分的发挥。冷氢箱的压降越低，循环氢压缩机的负荷就越小，能量损耗就越少。此外，冷氢箱的结构还应简单、紧凑，占用空间小，以缩减昂贵的加氢反应器投资。

专利CN200620134123.5公开了一种扁平式冷氢箱，由冷氢管、截流板、两个半圆形混合道、两个混合室、两个防冲板、两个开孔挡板和筛孔板组成。混合室的入口为截流板上对称设置的节流孔，与混合道相连，混合室中设置防冲板，混合室出口两侧对称设置开孔挡板。混合道悬挂在截流板下方，节省了冷氢箱高度，半圆形混合道延长了混合流道，有利于气液两相充分混合换热均匀。该结构具有结构扁平和混合换热性能优良的优点，但流体在混合箱下层的分配不均匀。

CN201220091695.5公开了一种冷氢箱，包括截流板、预混箱、中心箱体和缓冲板。截流板上设有两个节流孔，节流孔上方设有预混箱，预混箱顶部安装有挡液板，侧面设有进料入口，进料入口正前方设有导流板；截流板上节流孔的下方为中心箱体，中心箱体内部设有内环板、外环板和中间环板，内环板底部为中心箱体出口，出口下方设有缓冲板。该冷氢箱结构简单，占用空间小，安装方便，物料停留时间长，但由于密度差，气液两相并流时易产生分层现象，传热效果有限。

CN201210168308.8公开了一种冷氢推进的旋流式冷氢箱，混合筒设置在下支撑板中心，旋流管与混合筒沿水平方向切向连通。矩形气液下降管垂直设置在混合筒外侧，上部与上支撑板上的流体入口连接，下部与旋流管外壁沿垂直方向切向连通。冷氢支管上端与位于上支撑板外的冷氢管连接，下端与旋流管外壁沿水平方向切向连接。混合筒中心设出口，出口两侧设弧形旋流叶片，出口下方设下支撑板。该冷氢箱利用冷氢推动气液旋流，通过流体三维旋转延长了停留时间，提高了传热效率，但结构复杂，占用空间较大。

上述冷氢箱是通过旋流、延长冷热物料流动路程来延长接触时间，或通过扰动物流来增加接触面积，以提高冷热物料的传热效果。但仍存在冷氢气和反应产物的混合不够充分，物流降温不均匀的现象，且结构复杂，压降大，需进一步改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种旋流碎流式冷氢箱，以满足在降低冷氢箱高度的要求下，强化气液两相的混合传热效果，能够有效改善现有冷氢箱物料停留时间短、混合不充分、降温不均匀、结构复杂、压降大的问题。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种旋流碎流式冷氢箱，安装于加氢反应器中，位于冷氢管的下方，它包括同轴连接的截流板和混合箱，混合箱与加氢反应器筒体之间形成环形缝隙，混合箱的侧壁底端与截流板相连接，所述截流板中心的气液混合物出口设有多个碎流孔，气液混合物出口上安装有两端开口的溢流筒，溢流筒顶端的气液进口的高度高于混合箱侧壁底部均匀设置的数个进料入口上边缘的高度，溢流筒顶端的气液进口面积小于所有进料入口的面积之和，溢流筒的周围设有数块首尾错位相接、呈圆圈状排布的导流板，溢流筒、导流板均安装在混合箱的内腔中。

优选的，所述溢流筒的形状为两端开口的圆台形或者切除顶部的半球形或者切除顶部的半椭球形，溢流筒的顶端设有气液进口，气液进口的面积小于底端的气液出口的面积。

优选的，所述导流板围绕溢流筒排布有数圈，每圈导流板的数量为2-8个。

优选的，所述导流板的形状为弧形或者波浪形中的一种或者二种的组合。