[发明专利]一种气液分配器和上流式加氢反应器及其应用方法

说明书

一种气液分配器和上流式加氢反应器及其应用方法，分配器升液管从下至上由气液入口段(1)、浮球分散段(2)和气液出口段(5)组成，其中，所述的气液入口段底部开口，所述的浮球分散段内设有浮球(7)和限制浮球位置的上下挡板(3)，所述的上下挡板为开孔板，其外侧与升液管内壁固定，所述的浮球分散段侧壁上设有通气孔(4)，所述的气液出口段顶部设有顶部出口(6)。本发明提供的气液分配器的结构简单，产生的气泡大小及分布均匀度高。本发明提供的气液分配器可用于上流式反应器中，适用于烃油加氢反应器，包括柴油或重质油加氢反应器。

技术领域

本发明涉及一种反应器内构件和一种反应器，更具体地，涉及一种气液分配器和一种上流式加氢反应器。

背景技术

上流式反应器是是石油化工领域应用较为广泛的一项技术，例如上流式固定床渣油加氢反应器、沸腾床加氢反应器和悬浮床加氢反应器等。由于在上流式反应器中反应物流自下而上流动，因此与传统的下流式固定床反应器相比，上流式反应器反应器具有对高金属劣质原料适应性好、反应器空间利用率高、压降较低等优点，但同时也存在一些问题，如物流分配不均，容易出现热点。

在上流式反应器中，反应物流的气相和液相均沿着自下而上的方向在反应器中流动，反应器出口段的液相为连续相，氢气为分散相。由于氢气以溶解氢的方式提供，需要进入反应器中的氢气经分布后生成的气泡直径较小且分布也较为均匀，以保证稳定的氢气分压和氢气溶解速率，使得液相的溶解氢始终处于饱和状态并且少量的氢气以气体形式存在。

对气泡分配良好的气液分配器是上流式反应器内最重要部件之一，它将直接关系到气液两相初始分布的均匀性，不合理的气液分配器会使进入反应器的初始物料分布不均匀。

微气泡有比表面积大、气含率高、气泡上升速度慢和溶解快等优点，广泛应用于废水处理、酿酒、矿石浮选、石油开采及生物养殖等行业。

微气泡的形成是气液两相流的一种物理现象。通常认为气泡在湍流场中的破碎主要是外部因素和内部因素共同作用的结果，外部因素主要包括流场特性、液相性质和其他外界条件，而内部因素则主要包括气相性质、气泡的内部作用力等。

气液分配器根据气泡生成方式分为螺旋液型、喷射型、压力溶解型和机械分散型。

螺旋液型气液分配器利用高速旋转液体的离心作用来产生微气泡，水通过离心泵以切向的速度进入装置的底部，使得水形成旋转型的流动轨迹，在中心处形成真空，抽吸气体进而形成微气泡，该种气液分配器已经广泛应用于水质净化，可以产生10-50μm的微气泡。

喷射型气液分配器通过使用类似孔板流量计或文丘里管的设计，使流体因管路局部变化而增大流速、降低压力，从而引入气相，或利用液相旋流在中心产生负压区的方式引入气相，之后利用高速流体产生的高度湍流和剪切将气体切割为微气泡。

压力溶解型气液分配器通过将气液混合物加压至一定的压力后进入加压罐，气体饱和溶解在液体中，通过减压阀减压，压力突然降低，饱和溶解在液体中的气体析出，使得气体生成微气泡，微气泡的尺寸和分布取决于加压罐的压力。

机械分散法气液分配器通过将水与空气同时通入容器中进行搅拌，在高速的剪切与搅拌过程中将气体切割成微小气泡。

尽管微气泡技术具有诸多优点，但由于传统气液分配器存在结构复杂、加工和安装困难、后期维修成本高、气泡直径均匀度不高等缺点，微气泡技术应用效率与效果有待进一步提高。

CN205095759U公开了一种上流式气液分配器，气液分配器包括导流管和混流件两部分，在导流管的上部管口的上方间隔的设置混流件，经过导流管的混合流体从导流管的上端管口流出后到达混流件。该装置通过混流件加强气液两相之间的混合，气泡大小及分布均匀度等技术参数以及相应的技术效果未见说明。