气液并流入口扩散器的制作方法

加氢反应器是石油炼制与石油化工行业的关键设备之一，通常采用下流式气液两相介质并流进料，进料物流具有压力高、流速快的特点。因此，工业上通常在加氢反应器的入口处设置扩散器，以实施消减冲力、流体分散和气液混合，达到预分配的效果。加氢反应器能否长期稳定运行、催化剂能否充分发挥作用、反应产物的质量是否达到质量要求，很大程度上取决于入口扩散器的性能。入口扩散器的性能可以从缓冲效果、液相偏流程度、液相喷洒面积和液相沿径向分配的峰值等方面来评价。优异的入口扩散器能消除进料物流对顶分配盘的垂直冲击，通过扰动促进气液混合，并将气液介质均匀地扩散到整个反应器截面，为分配盘的稳定工作创造条件。

目前，入口扩散器的结构形式有很多种，喷头型扩散器可通过设置多个实现流体的均匀分散，但存在气液进料线速较高、冲击力大、压降大的缺点；盘式、多管式、侧隙管型扩散器结构简单并可满足减冲要求，但无扩散角，喷淋面积小且分配不均匀；多层锥扩散器流体分散效果较好，但结构复杂，反应器的有效空间利用率差。

专利CN200620130219.4公开了一种气液并流入口扩散器，设有同轴的圆柱形内外筒，环形底板和一层多孔碎流板。内筒的顶端设有盖板，底端为出口，盖板周边和内筒侧壁上均匀开设有进料孔。反应介质分两路进入内筒，一路通过顶部盖板的开孔进入，另一路从内筒侧壁的开孔进入，在内筒中碰撞混合后，溅射到扩散器底部的碎流板上。该扩散器结构简单，提高了反应器空间的有效利用率，且压降较低，但进料物流对筒体内部构件冲击作用强，液相的喷洒面积小，液相偏流程度仍相对较高。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种气液并流入口扩散器，以解决现有的入口扩散器对气液的缓冲效果不佳、液相偏流程度大、液相喷洒面积小和液相沿径向分配峰值高的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种气液并流入口扩散器，它包括同轴连接的筒体、整流器和碎流器，筒体的顶端焊接有与加氢反应器顶部相连接的法兰，筒体的底部设有底板，底板的中心开设有圆形出口，底板的下方设有碎流器，整流器位于筒体的内腔中，所述整流器包括与筒体同轴的、自上而下安装在支撑架上的上导流板、中导流板、下导流板、圆柱状的溢流筒，上导流板、中导流板和下导流板均采用流线型扩张结构，中导流板的中心设有开孔，中导流板中心开孔的内径不大于上导流板的直径，不小于下导流板的直径，中导流板的外沿直径不小于溢流筒的外径，溢流筒的底部与底板相连接，溢流筒的内径与出口的直径相等。

优选的，所述上导流板、下导流板为球形面板、锥形面板或椭球形面板，中导流板为截头的球形面板、锥形面板或椭球形面板。

优选的，所述碎流器包括数个同轴叠置、底端直径由外向内依次减小的碎流板，每个碎流板上均设有多个碎流孔。

优选的，数个所述碎流板的底部在同一平面上。

优选的，最外层的所述碎流板的顶端外径小于溢流筒的内径，底端外径不大于筒体的外径。

优选的，所述碎流板采用流线型扩张结构，为截头的球形面板、锥形面板或椭球形面板。

优选的，所述碎流孔的形状为圆形、多边形、扇形、螺旋线形中的一种或两种以上的组合，碎流孔的面积或数量由外向内逐渐减小。

本发明在使用时，气液两相进料由筒体顶部进入，先冲击上导流板和中导流板，气液两相混合、变向并削减部分冲击力、初步整型后，分两路通过整流器：一路由上导流板和中导流板之间的环隙进入，在下导流板的作用下呈扩散流动；另一路先落入溢流筒和筒体之间的环隙中，再通过溢流筒的上边缘溢流进入整流器；两路气液混合物的流动方向基本垂直，有助于液相的破碎和分散，使液相更均匀地喷洒到碎流器上。气液混合物通过底板中心的出口进入碎流器，碎流器对气液混合物做进一步缓冲，在碎流板不开孔区域的发生溅射、边缘发生散射、流经碎流孔的发生喷射，气体被进一步撕裂破碎液相，将液相破碎成小液滴，并均匀地分散至本发明下方的加氢反应器截面上。

本发明的有益效果为：

（1）本发明中上导流板、中导流板、下导流板、溢流筒和碎流板均对气液进料物流具有多级缓冲、碎流作用，在上导流板和中导流板的阻挡作用下，大部分进入本发明的液相先落入溢流筒和筒体之间的环隙中，再通过溢流筒的上边缘溢流进入整流器，有效避免进料物流对扩散器和分配盘的冲击，不仅使扩散器内部保持了稳定的液位，有效避免了液相偏流，而且有助于杂质沉积，提高了装置的操作弹性和容垢能力；

（2）在下导流板的作用下，由上导流板和中导流板之间环隙进入的气液介质在整流器内呈扩散流动，其流动方向与由筒体与溢流筒之间环隙进入的气液介质基本垂直，二者碰撞混合，不仅有助于液相的破碎分散，而且能够消除中心汇流，使液相更均匀地喷洒到碎流器上；

（3）液相撞击到碎流器上进一步破碎成小液滴，一方面在碎流板的作用下扩大了喷洒面积，另一方面碎流孔的设置又保证了扩散器下方的液体流量，降低了液相沿径向分配的峰值，提高了气液介质在整个反应器截面上分布的均匀性；

（4）本发明的上导流板、中导流板、下导流板和碎流板均采用流线型扩张结构，使气液进料的流道顺畅、动能损失小，扩散器的压降较低，可将气液进料扩散的更远、更加细微；

（5）本发明中碎流器由多层环形碎流板组成，数层碎流板的底部在同一平面上，其高度与单层碎流板相同，使扩散器总高度降低，反应器可以装填更多催化剂，提高了反应器空间的有效利用率。

本发明对进入的气液混合物具有优异的预分配性能，有效解决了现有技术中存在的缓冲效果差、液相偏流程度大、液相喷洒面积小和液相沿径向分配峰值高的问题，操作弹性较大，可广泛应用于原料中杂质含量较高的场合。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中整流器、碎流器的结构示意图；

图中：1、法兰，2、筒体，3、整流器，4、碎流器，5、上导流板，6、中导流板，7、下导流板，8、溢流筒，9、底板，10、出口，11、支撑架，12、碎流板，13、碎流孔。

具体实施方式

如图1、图2所示的一种气液并流入口扩散器，它包括同轴连接的筒体2、整流器3和碎流器4，筒体2的顶端焊接有与加氢反应器顶部相连接的法兰1，筒体2的底部设有底板9，底板9的中心开设有圆形出口10，底板9的下方设有碎流器4，整流器3位于筒体2的内腔中，整流器3包括与筒体2同轴的、自上而下安装在支撑架11上的上导流板5、中导流板6、下导流板7、圆柱状的溢流筒8，上导流板5、中导流板6和下导流板7均采用流线型扩张结构，中导流板6的中心设有开孔，中导流板6中心开孔的内径不大于上导流板5的直径，不小于下导流板7的直径，中导流板6的外沿直径不小于溢流筒8的外径，溢流筒8的底部与底板9相连接，溢流筒8的内径与出口10的直径相等。

上导流板5、下导流板7为球形面板，中导流板6为截头的球形面板。

碎流器4包括三个同轴叠置、底端直径由外向内依次减小的碎流板12，每个碎流板12上均设有多个碎流孔13。

3个碎流板12的底部在同一平面上，最外层的碎流板12的顶端外径小于溢流筒8的内径，底端外径等于筒体2的外径。碎流板12采用流线型扩张结构，为截头的锥形面板。

碎流孔13的形状为圆形，碎流孔13的面积由外向内逐渐减小。

本发明中，气液并流扩散器各零部件之间通过支撑架11固定在一起，支撑架11的形状可为平板、棱柱状或圆柱状。本实施例中支撑架11的形状为平板。

本发明在使用过程中，气液两相物料由筒体2顶部进入后，先冲击上导流板5和中导流板6，气液两相混合、变向并削减部分冲击力，初步整型后分两路通过整流器3：一路由上导流板5和中导流板6之间环隙进入，在下导流板7的作用下呈扩散流动，另一路在上导流板5和中导流板6的阻挡作用下，液相先落入溢流筒8和筒体2之间环隙，再溢流进入整流器3，使扩散器内部保持了稳定的液位，有效避免了液相偏流，并且有助于杂质沉积，提高了装置的操作弹性和容垢能力；这两股物料的流动方向基本垂直，有助于液相的破碎和分散，使液相更均匀地喷洒到碎流器4上，碎流器4对气液两相混合物进一步缓冲，在碎流板12不开孔区域的溅射作用、边缘散射作用以及碎流孔13的喷射作用下，气体被撕裂，进一步对液相进行破碎，液相破碎成小液滴，并均匀地分散至扩散器下方的整个反应器截面上。

上导流板5、中导流板6、下导流板7和碎流板12均采用流线型扩张结构，不仅使气液进料得到了充分混合和缓冲，而且气液介质的流道顺畅，动能损失小，扩散器压降较低。碎流器4设有多层碎流板12，不仅没有增加扩散器的总高度，降低反应器空间的有效利用率，而且使气液介质在不同的部位分散，提高了碎流雾化效果，优化了扩散器的预分配性能。

本发明对进入的气液混合物具有优异的预分配性能，有效解决了现有技术中存在的缓冲效果差、液相偏流程度大、液相喷洒面积小和液相沿径向分配的峰值高的问题，操作弹性较大，可广泛应用于原料中杂质含量较高的场合。