[实用新型]一种分形气泡构型可控式浆态床反应器

说明书

本实用新型涉及一种分形气泡构型可控式浆态床反应器，属于气液反应器设备，在不同的反应器高度上进行气泡可控的强混，该强混内件包括：在反应器支撑隔板均匀布置多个A型强混组件，每个A型强混组件上方设置有M型分布组件。A型强混组件包括液相提升管、气相提升管、短接横管以及末端喷嘴；液相提升管中的液体与来自气相提升管、短接横管的气体进行混合，进入末端喷嘴释放多个尺度的氢气气泡，并在隔板上方形成局部液相射流。该装置通过在液相提升管喉管利用液相卷吸产生较小气泡、在末端喷嘴利用曲面喷嘴剪切形成较大气泡，气液流动均匀，隔板下方气液液面稳定，在隔板上方形成的气泡尺度可控且液相湍流强烈，有利于浆态床反应器的取热和传质。

技术领域

本实用新型涉及气泡反应器设备，尤其针对劣质渣油的加氢裂解、加氢精制等领域，在高温、高压反应器波动工况下气泡尺度可调，满足实际工业应用的一种分形气泡构型可控式浆态床反应器。

背景技术

浆态床反应器广泛用于如煤制油费托合成反应、渣油加氢等三相反应过程中，这些反应放热强烈，需要在反应器内部取热。另外，浆态床反应器的直径可达5 米，在反应器放大过程中，往往会出现温度分布不均匀，导致局部温升过高、催化剂积碳或失活、以及反应选择性下降等不利后果，影响放大效果，因此浆态床反应器结合换热效率高效且强混型的换热、传质元件才能解决上述问题。

对于渣油加氢浆态床反应器，通常是气液同向上升的流动型式，反应器内的气泡尺度影响着传质界面面积和传质系数。

气泡尺度越小，气泡上升速度越低，单位容积内的气泡数量越多；气泡尺度越小，气泡比表面积越大，单位容积内的气液界面面积越大；气泡尺度越小，单位容积内的含气率越高。同时在大尺度范围内，气泡尺寸越小，气泡与气泡之间的聚并概率越低，可以保持较小的气泡群尺寸，从而避免在流动过程中产生过大尺寸的气泡。

气泡群的尺寸是一个范围，而且根据表面更新传质理论，需要有一定比例的较大气泡以便提供良好的液体局部湍动，以提高液相一侧传质系数。所以浆态床反应器内部理想状态是存在一部分较小气泡，以提供足够的传质界面面积，另外存在一部分较大气泡，以提升液相湍动。两种气泡以一定比例均匀分散在反应器内部，可以达到较好的传质、换热效果。

基于目前对于浆态床反应器的认识，需要对反应器内部的气泡尺度进行调控、对反应器内部混合程度进行加强。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对目前浆态床反应器存在气泡尺度控制不精确、反应器内部流场混合强度不足够的现状，提出强化换热、传质的气泡构型可调的强混型浆态床反应器。

一种分形气泡构型可控式浆态床反应器，该反应器内设有进行气泡可控的强混内件，该强混内件包括：在反应器内的支撑隔板上均匀布置若干个A型强混组件，各A型强混组件上方设置有M型分布组件；该A型强混组件包括液相提升管、气相提升管、短接横管以及末端喷嘴；

液相提升管连接液相进口，气相提升管设有气相进口，末端喷嘴连接出料口；

液相提升管中的液体与来自气相提升管、短接横管的气体进行混合，进入末端喷嘴释放多个尺度的氢气气泡，并在隔板上方形成局部液相射流。

液体经过液相提升管喉管时，将来自短接横管的气体卷吸进来，形成微细气泡，液相提升管内的液体速度为0.5～15m/s，液相提升管喉管直径为液相提升管直径的0.05～0.5倍。

气体经过气相提升管喉管时，对气体流动进行节流，气相提升管喉管处的气相速度为20～100m/s，气相提升管内的气体速度为10～30m/s。气相进口为开设在气相提升管外测的槽孔，槽孔宽度为1～8mm，槽孔垂直高度为10～300mm。