一种新型旋流急冷箱的制作方法

本发明属于石油炼制与化工设备，具体涉及一种新型旋流急冷箱。

背景技术：

1、加氢反应普遍存在于石油炼制及石油化工过程中，如加氢裂化、加氢精制反应等。加氢反应器为加氢反应提供场所，所有的加氢反应器在运行时均会放出大量反应热，过高的温度将使催化剂的性能受到影响。因此，为了保证催化剂性能的发挥和装置的稳定安全运行，催化剂的床层温度必须得到有效的控制；否则，当反应的放热量远大于从装置中移出的热量时，将使装置在短时间内产生巨大的热量积累，导致反应器内部的温度跳跃式上升、系统热量失衡，并达到难以控制的程度，这就是通常所说的“飞温”现象。飞温现象会导致多种不良影响，如明显降低催化剂的选择性、活性及寿命等，严重的飞温甚至会直接导致催化剂的烧结失活；催化剂过早的失活不仅会增加催化剂的使用成本，而且频繁地更换催化剂将会大大缩短装置的运行周期，进而对炼厂的整体经济效益产生负面影响。因此，当反应放热量较大时，采取适当的办法将热量移出反应器是非常必要的。工业上通常采用的解决方案是装填催化剂时将其分成数个床层，在相邻两个催化剂床层之间设置急冷箱取走反应放出的热量，以此降低反应物流的温度。床层的数量和各自的高度由温升曲线确定，一般分为2～6个床层，每个床层高约3-6米。在相邻催化剂床层之间设置急冷箱可以实现反应热物流与冷却剂的充分混合并使其均匀地流入到下一催化剂床层，使下一催化剂床层能够继续发生加氢反应。

2、目前，急冷箱中冷却剂与反应热物流的混合机理一般包括节流、碰撞与旋流，由此设计出挡板式急冷箱、撞击式急冷箱和旋流式急冷箱。

3、专利文献us3723072公开了一种典型的挡板式急冷箱，来自上层催化剂床层的高温流体在流道的引导下通过一个均布圆形小孔的环形板进入急冷箱箱体，冷氢气则由顶板中心的圆形入口进入箱体，圆形箱体的中心区域有一圆环形的混合箱，气液两相在圆环形的混合箱内完成初步的混合与传热，之后气液混合物在挡板的引导下进入输送通道，并在通道内做进一步的湍流流动，经过往复折返的过程，达到气液两相的均匀混合；但是，这种急冷箱体积较大，且数量繁多的挡板会增大流体的流动阻力，导致流体动能损失过多，产生的压降较大，整体的经济效益不好。

4、专利文献us3502445是美国union oil公司研发的撞击式急冷箱的代表。它主要包括上顶板、中心箱体和下底板，上顶板开有两个位于中心箱体正上方对称的圆形节流孔，在中心箱体两侧的对称位置上各有一块矩形整流挡板，挡板上均布有圆形小孔，底板上均布有圆形筛孔。上一床层的反应物流受到急冷箱顶板阻拦，大部分先滞留在顶板上，然后被高速喷入的气相冷介质经顶板上的节流孔带入中心箱体；由于节流孔处的流通面积突然缩小，使混合物流产生节流效果，以极大的速度撞击到底板上产生飞溅及旋涡，增强了流体的扰动效果，然后流体在中心箱体的收缩流道处进一步加速；高速流动的混合物流在中心箱体内发生剧烈的碰撞后分两路从中心箱体流出。遇到整流挡板时，一部分混合物流从挡板上的开孔处流出，另一部分混合物流因撞到挡板的未开孔区域而折转至中心箱体的外侧区域，最终所有物流经底板上所开设的筛孔流至下一个催化剂床层。这种急冷箱曾广泛应用于石油炼制，但是在进料为重质原油及气液比较高的装置中催化剂床层出口处径向温差较大，有时甚至可达10～20℃。

5、专利文献cn2448440y公开了一种旋流式急冷箱，该急冷箱由冷氢管、挡板、半圆形混合通道、切向导流管、混合箱构成。来自上层催化剂床层的热反应物流与冷氢气在挡板上初步混合，然后经半圆形混合通道进入直径比急冷箱小的多的混合箱内，在混合箱内旋流混合后，通过混合箱下部的节流孔再次折流混合，最终混合物流到达筛孔板，并通过筛孔板使物流均匀分布流至下一个催化剂床层。这种结构由于混合物流在混合室内的接触时间较短，导致从筛孔板上流出的反应物流温度不均匀，进而影响催化剂的性能发挥。

6、鉴于此，提供一种冷热物流混合均匀、床层间温差小、结构简单的急冷箱十分必要。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种新型旋流急冷箱，以便使冷介质与热反应物流的混合效果更理想，使混合物流的温度分布更均匀。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种新型旋流急冷箱，包括上下分隔设置的顶板、底板以及二者之间形成的混合箱，所述顶板、混合箱和底板均中心对称设置；所述顶板上设置有中空的环形进料凸台，所述顶板的中部开设有进料节流孔，所述环形进料凸台的中部开设有与所述进料节流孔相对应的第一通孔，所述第一通孔的外侧与所述环形进料凸台的内壁之间径向设置有进料旋板；所述混合箱的中部开设有与所述进料节流孔相对应的第二通孔，所述混合箱的内部还设置有呈中空圆柱形的整流环板，所述第二通孔的外侧与所述整流环板的内壁之间径向设置有混合旋板；所述整流环板的侧壁上开设有整流环板节流孔；所述底板位于整流环板内侧与第二通孔外侧之间的部分上开设有混合箱内筛孔，所述底板位于整流环板外侧的部分上开设有混合箱外筛孔；

4、其中，所述进料旋板的高度高于环形进料凸台的高度，所述进料旋板的上表面固定安装有挡液圆板。

5、作为本发明技术方案的优选，所述整流环板的上端固定安装于所述顶板的底部，所述整流环板的下端固定安装于所述底板的上部。

6、作为本发明技术方案的优选，所述进料旋板为弧形立板。

7、作为本发明技术方案的优选，所述混合旋板为弧形立板。

8、作为本发明技术方案的优选，所述进料旋板与所述混合旋板的圆弧弯曲方向相反。

9、作为本发明技术方案的优选，所述整流环板节流孔的形状为三角形、正方形或圆形中的一种或多种。

10、作为本发明技术方案的优选，所述整流环板节流孔的数量为48～80个，所述进料旋板与混合旋板的数量均为4～8个。

11、作为本发明技术方案的优选，混合箱内筛孔和混合箱外筛孔的开孔率均为5～20％，开孔大小均为6～18mm。

12、作为本发明技术方案的优选，混合箱内筛孔的开孔密度小于混合箱外筛孔的开孔密度。

13、作为本发明技术方案的优选，顶板和底板均固定安装在反应器器壁上。

14、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

15、本发明提供的一种新型旋流急冷箱，主要包括顶板、环形进料凸台、进料旋板、混合旋板、底板等部件，结构新颖、简单。急冷箱中，来自上层催化剂床层的热反应物流与加入的冷介质首先在顶板上聚集并进行预混合，当液相在顶板上积累到一定厚度时，越过环形进料凸台经进料旋板导流加速后由节流孔进入混合箱。与以往的急冷箱相比，由于在顶板上增设了进料旋板和混合箱内增设了混合旋板，增加了流道长度，很大程度上延长了气相与液相的接触时间，使混合、传热效果得到了提高，从而可减小了下层催化剂床层入口的径向温差，有利于催化剂性能的充分发挥。

技术特征：

1.一种新型旋流急冷箱，其特征在于，包括上下分隔设置的顶板(1)、底板(12)以及二者之间形成的混合箱(9)，所述顶板(1)、混合箱(9)和底板(12)均中心对称设置；所述顶板(1)上设置有中空的环形进料凸台(3)，所述顶板(1)的中部开设有进料节流孔(4)，所述环形进料凸台(3)的中部开设有与所述进料节流孔(4)相对应的第一通孔，所述第一通孔的外侧与所述环形进料凸台(3)的内壁之间径向设置有进料旋板(5)；所述混合箱(9)的中部开设有与所述进料节流孔(4)相对应的第二通孔，所述混合箱(9)的内部还设置有呈中空圆柱形的整流环板(6)，所述第二通孔的外侧与所述整流环板(6)的内壁之间径向设置有混合旋板(10)；所述整流环板(6)的侧壁上开设有整流环板节流孔(7)；所述底板(12)位于整流环板(6)内侧与第二通孔外侧之间的部分上开设有混合箱内筛孔(8)，所述底板(12)位于整流环板(6)外侧的部分上开设有混合箱外筛孔(11)；

2.根据权利要求1所述的一种新型旋流急冷箱，其特征在于，所述整流环板(6)的上端固定安装于所述顶板(1)的底部，所述整流环板(6)的下端固定安装于所述底板(12)的上部。

3.根据权利要求1所述的一种新型旋流急冷箱，其特征在于，所述进料旋板(5)为弧形立板。

4.根据权利要求1所述的一种新型旋流急冷箱，其特征在于，所述混合旋板(10)为弧形立板。

5.根据权利要求4所述的一种新型旋流急冷箱，其特征在于，所述进料旋板(5)与所述混合旋板(10)的圆弧弯曲方向相反。

6.根据权利要求1所述的一种新型旋流急冷箱，其特征在于，所述整流环板节流孔(7)的形状为三角形、正方形或圆形中的一种或多种。

7.根据权利要求1所述的一种新型旋流急冷箱，其特征在于，所述整流环板节流孔(7)的数量为48～80个，所述进料旋板(5)与混合旋板(10)的数量均为4～8个。

8.根据权利要求1所述的一种新型旋流急冷箱，其特征在于，混合箱内筛孔(8)和混合箱外筛孔(11)的开孔率均为5～20％，开孔大小均为6～18mm。

9.根据权利要求8所述的一种新型旋流急冷箱，其特征在于，混合箱内筛孔(8)的开孔密度小于混合箱外筛孔(11)的开孔密度。

10.根据权利要求1～9任一项所述的一种新型旋流急冷箱，其特征在于，顶板(1)和底板(12)均固定安装在反应器器壁(13)上。

技术总结
本发明公开了一种新型旋流急冷箱，包括顶板、底板以及二者之间形成的混合箱，顶板上设置有中空的环形进料凸台，顶板的中部开设有进料节流孔，环形进料凸台的中部开设有第一通孔，第一通孔的外侧与环形进料凸台的内壁之间径向设置有进料旋板；混合箱的中部开设有第二通孔，混合箱的内部还设置有整流环板，第二通孔的外侧与整流环板的内壁之间径向设置有混合旋板；整流环板的侧壁上开设有整流环板节流孔；底板上开设有小孔。本发明提供的急冷箱，增设了进料旋板；混合箱内增设了混合旋板，增加了流道长度，延长了气相与液相的接触时间，使混合、传热效果得到了提高，减小了下层催化剂床层入口的径向温差。

技术研发人员：陈强,陈超,郭鑫,盛维武,程永攀,蔡连波,李小婷,魏嘉,陈险峰,刘茂增,赵晓青
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13