专利摘要

一种上行式气液分配器和安装了所述的气液分配器的烃油加氢反应器，所述的上行式气液分配器由同轴且固定连接的下部直管段(2)、双曲线管(5)和上部直管段(4)组成，其中，所述的上部直管段(4)内装填丝网波纹填料(3)；所述的下部直管段(2)上设有通孔(6)，所述的下部直管段(2)的底部开口为进口(1)，上部直管段(4)的顶部开口为出口(7)。本实用新型提供的上行式气液分配器适用于液相柴油加氢工艺反应器或轻组分柴油加氢工艺过程中。能够强化气液两相的传质速率，提高氢气溶解于液相油的速率。

权利要求

1.一种上行式气液分配器，由同轴且固定连接的下部直管段(2)、双曲线管(5)和上部直管段(4)组成，其中，所述的上部直管段(4)内装填丝网波纹填料(3)；所述的下部直管段(2)上设有通孔(6)，所述的下部直管段(2)的底部开口为进口(1)，上部直管段(4)的顶部开口为出口(7)。

2.按照权利要求1所述的上行式气液分配器，其特征在于，所述的上行式气液分配器的高度为180-300mm，其中下部直管段、双曲线管和上部直管段的高度比为(1.2-1.4)：1：1。

3.按照权利要求1所述的上行式气液分配器，其特征在于，所述的下部直管段和所述的上部直管段的直径相同或不同，上部直管段和下部直管段的外径为30-80mm，壁厚在3-6mm，高度在60-100mm。

4.按照权利要求1所述的上行式气液分配器，其特征在于，所述的下部直管段的直径与上部直管段的直径相同，上部直管段和下部直管段的内径为24-72mm。

5.按照权利要求1所述的上行式气液分配器，其特征在于，所述的下部直管段(2)的侧壁上分布有4-8个直径在3-6mm的通孔(6)。

6.按照权利要求1所述的上行式气液分配器，其特征在于，所述的双曲线管(5)的侧壁上分布有2-8个直径在3-6mm的通孔(6)。

7.按照权利要求1所述的上行式气液分配器，其特征在于，所述的丝网波纹填料(3)的峰高为4.5-5mm，比表面积为640-700m2/m3，水力直径为5.7-6.5mm，倾斜角度45°-60°，空隙率为0.7-0.9。

8.按照权利要求1所述的上行式气液分配器，其特征在于，所述的丝网波纹填料位于所述的上部直管段的中下部，所述的丝网波纹填料的高度为60-80mm。

9.按照权利要求1、2或3所述的上行式气液分配器，其特征在于，所述的双曲线管的高度为80-100mm。

10.一种烃油加氢反应器，包括：反应器壳体和反应器壳体内多段催化剂床层和设置于反应器底部的挡流板，其中所述的挡流板上开孔，与开孔对应设置权利要求1-9中任一种所述的上行式气液分配器，所述的反应器壳体底部设有入口，顶部设有出口。

11.按照权利要求10所述的烃油加氢反应器，其特征在于，所述的催化剂床层之间也设有挡流板和所述的上行式气液分配器。

12.按照权利要求10或11所述的烃油加氢反应器，其特征在于，所述的挡流板距离反应器底部的距离为100mm-300mm。

13.按照权利要求10或11所述的烃油加氢反应器，其特征在于，所述的挡流板上的开孔率为0.2-0.4。

14.按照权利要求10或11所述的烃油加氢反应器，其特征在于，所述的上行式气液分配器与反应器的直径比为1:(25-35)。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种石油化工领域的反应器和反应器中的内构件，更具体地说，涉及一种烃油加氢反应器和其中的气液分配内构件。

背景技术

在液相循环加氢工艺中，合适的溶氢方法是液相循环加氢工艺的关键。氢气与原料油和循环油在进入反应器前需要进行混合并充分溶解，以便为加氢反应供应必要的氢气；或者是氢气在反应器内能够快速的溶解于液相油，从而能够快速的补充液相中消耗的氢气。

同时，上流式反应器在运行中常发现存在床层容易出现热点、局部温升过大等问题。上流式反应器内的流体力学特性不稳定，影响因素不确定，这些都直接影响上流式反应器的放大、优化和应用等。同时加氢反应为放热反应，局部热点可能是由于局部阻塞、局部流率过低、停留时间加长、额外放热等引起的，而流体力学特性与反应器的初始气液分布有很大关系，而初始气液分布则受反应器内构件的影响。综合以上两个方面：目前上行式反应器内构件所需要解决的两个问题如下：A：氢气如何快速的溶解于柴油中，即氢气溶解的动力学问题；B：氢气如何在柴油中均匀分布：稳定的气液分布对提高反应器内的流动特性和催化剂利用率至关重要；本专利的主要目的即是如何解决氢气快速的溶解在液相柴油中。

CN 101632911 B公开了一种上流式反应器及其应用，反应器中通过设置初始分布器和中间分布器来达到气泡的破碎和均匀分布。当氢气与重质油品混合物由反应器底部进入反应器后，分散相气泡与锥形折流板撞击后破碎，向四周运动，在经过具有不均匀开孔结构的筛板后，气泡再次破碎，从而实现气体的局部均匀分布。该结构的缺点是不能及时的补充油相中消耗的氢气，从而影响装置的性能。

CN 201776132 U公开了一种带有防堵塞隔栅的上流式加氢反应器，通过在两个催化剂床层之间设置间隔为流体的均匀分布创造条件，其中间隔栅分为上下两部分，上部分小流道组件，为流道尺寸小于催化剂颗粒粒度的筛板、孔板、栅或者网结构，下部分截留组件，为具有倾斜或曲折流道的流道组件。原料和氢气并流向上流动通过催化剂床层，具有较低的压降和更大的抗压降增加能力，可以装填不同的催化剂床层，不同催化剂不会返混，所述的防堵塞床层间隔栅可以有效的抑制被流体携带的催化剂颗粒堵塞分布器或者隔栅的流道，为流体的均匀分配创造有利条件。

CN 202621143 U公开了一种上行式气液分布器，采用的分布器包括分布管和分布板，分布管上端与分布板流体连通，分布管下端设有斜角开口；气液分布器还包括挡板，斜角开口与挡板相连接，挡板遮盖斜角开口；分布管管壁上设置有气体通道。与现有技术相比，本实用新型具有气液分布均匀度高、操作弹性大、结构简单、加工制造便利、节省投资等优势。但缺点是该结构同样没有气体径向扩散的功能。

CN102039105 B公开了气液逆流反应器和气液逆流加氢工艺方法，反应器中采用了一种新型的内构件，包含一气液接触构件和气液收集构件，气液接触构件设置在气体收集构件上方，气体收集构件包括隔离板、降液管道和排气管道，隔离板具有通孔，通孔与设置的降液管道和排气管道相连接，降液管道为短管结构设置在隔离板下面，排气管道设置在隔离板上面，排气管道穿过上一层催化剂床层与反应器外部相通。

US 6,554,994公开了一种在多床层的固定床加氢反应器中同时分配气体和液体的流体分配装置和冷氢系统。流体分配装置可以采取多种形式，例如，筛网、格栅、穿孔板等。流体分配装置具有两个主要功能：(1)均匀分布在催化剂层的水平面上通过反应器的流体；(2)具有大气泡的破裂和流体混合的功能。中心提升管的孔，能够保证流体的最佳分布：每个提升管在其侧壁上至少有一个开口。蒸汽通过开口和围绕偏转器的液体进入立管的孔，并通过立管底部的开口，通过流体分配板中的穿孔向上进入空间，并通过催化剂支撑栅向上进入紧邻的隔板。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，解决现有技术中上行式烃油加氢反应器，尤其是重油加氢反应器内氢气不能快速的溶解于液相油的问题。提高烃油加氢反应器中气液两相之间的传质速率，使得氢气快速溶解于液相油中。

本实用新型提供一种上行式气液分配器，由固定连接的下部直管段2、双曲线管5和上部直管段4组成，其中，所述的上部直管段4内装填丝网波纹填料3；所述的下部直管段2上设有通孔6，所述的下部直管段2的底部开口为进口1，上部直管段4的顶部开口为出口7。

一种烃油加氢反应器，包括：反应器壳体和反应器壳体内多段催化剂床层和设置于反应器底部的挡流板，其中所述的挡流板上开孔，与开孔对应设置上述的上行式气液分配器，所述的反应器壳体底部设有入口，顶部设有出口。

本实用新型提供的上行式气液分配器适用于烃油加氢反应器中，作为反应器内构件安装在底部挡流板上，含氢气体和重质馏分油从底部入口进入重油加氢反应器中，经挡流板进行初步分散，气液两相混合物从所述的上行式气液分配器的进口及下部直管段上的通孔进入上行式气液分配器中进一步混合，气液混合物经过双曲线管，气液混合物的流通通道减小，流速会增大，然后气液混合物进入上部直管段的丝网波纹填料内的狭小缝隙中，流速进一步加大，由于丝网波纹填料的比表面积较大，提高了气液接触的面积，强化了气液传质效果。

本实用新型提供的上行式气液分配器和烃油加氢反应器的有益效果为：

本实用新型提供的上行式气液分配器适用于烃油加氢反应器，包括柴油或重质油加氢反应器，与现有技术中的气液分配器相比，本实用新型提供的上行式气液分配器显著提高了气液传质效果，提高了气相溶解于液相油的传质速率，氢气在烃油中的溶解效果得到了明显的改善。本实用新型提供的烃油加氢反应器的结构简单，氢气在烃油中的溶解效果好，显著提高了反应效率，提高了烃油加氢的转化率。

附图说明

图1为上行式反应器气液分配器的一种实施方式的结构示意图；

图2为上行式反应器气液分配器的第二种实施方式的结构示意图；

图3为重油加氢反应器下部立体结构示意图；

图4为对比例1中采用的上行式气液分配器的结构示意图。

其中，1-进口，2-下部直管段，3-丝网波纹填料，4-上部直管段，5- 双曲线管，6-通孔，7-出口，8-反应器壳体，9-反应器入口，10-挡流板， 11-催化剂床层。

具体实施方式

以下详细说明本实用新型的具体实施方式，本说明书中所提及的容器的“上部”指由下至上容器的0-50％的位置，容器的“下部”指由下至上容器的50％-100％的位置，容器的“中部”指由下至上容器的30％-70％的位置，容器的“底部”指由下至上容器的95％-100％的位置。

本实用新型提供的上行式气液分配器，由固定连接的下部直管段2、双曲线管5和上部直管段4组成，其中，所述的上部直管段4内装填丝网波纹填料3；所述的下部直管段2上设有通孔6，所述的下部直管段2的底部开口为进口1，上部直管段4的顶部开口为出口7。

优选地，所述的上行式气液分配器的高度为180-300mm，其中下部直管段、双曲线管和上部直管段的高度比为(1.2-1.4)：1：1。

优选地，所述的下部直管段和所述的上部直管段的直径相同或不同，上部直管段和下部直管段的外径为在30-80mm，壁厚在3-6mm，高度在 60-100mm。

优选地，所述的下部直管段的直径与上部直管段的直径相同，上部直管段和下部直管段的内径为24-72mm。

优选地，所述的下部直管段的侧壁上分布有2-10、更优选4-8个直径在3-6mm的通孔。

优选地，所述的双曲线管的侧壁上分布有2-8个直径在3-6mm的通孔。

优选地，所述的丝网波纹填料的峰高为4.5-5mm，比表面积为640-700 m2/m3，水力直径为5.7-6.5mm，波纹板的倾斜角度为45°-60°，空隙率为0.7-0.9。

优选地，所述的丝网波纹填料位于所述的上部直管段的中下部，所述的丝网波纹填料的高度为60-80mm。其中上部直管段的中下部是指上部直管段内从下到上0-50％的位置范围。

优选地，所述的双曲线管的高度为80-100mm。所述的双曲线管的内径范围为30-60mm。

一种烃油加氢反应器，包括：反应器壳体和反应器壳体内多段催化剂床层和设置于反应器底部的挡流板，其中所述的挡流板上开孔，与开孔对应设置上述的上行式气液分配器，所述的反应器壳体底部设有入口，顶部设有出口。

优选地，和所述的催化剂床层之间也设有挡流板和所述的上行式气液分配器。

优选地，所述的挡流板距离反应器底部的距离为100mm-300mm。

优选地，所述的挡流板上的开孔率为0.2-0.4。

优选地，所述的上行式气液分配器与反应器的直径比为1:(25-35)。

本实用新型提供的上行式气液分配器中，采用的丝网波纹填料的主要功能在于利用其特殊的结构，使得气液混合物径向分散良好，且气液接触面积增大，提高传质效率，从而达到强化气液分配性能的效果。

所述的下部直管段上开有多个通孔，主要目的是使得气液混合物进入管内的途径较多，有效减小过程压降。

所述的双曲线管的主要目的是使得气液两相在经过双曲线管时，能够将气液两相的速度增大，以便进入丝网波纹填料。

本实用新型提供的上行式气液分配器适用于烃油加氢反应器中，作为反应器内构件安装在底部挡流板上，气相和液相原料从底部入口进入重油加氢反应器中，经挡流板进行初步分散，气液两相混合物从所述的上行式气液分配器的进口及下部直管段上的通孔进入上行式气液分配器中进一步混合，气液混合物经过双曲线管，气液混合物的流通通道减小，流速会增大，然后气液混合物进入上部直管段的丝网波纹填料内的狭小缝隙中，流速进一步加大，由于丝网波纹填料的比表面积较大，提高了气液接触的面积，强化了气液传质效果。上行式气液分配器位于重油加氢反应器的底部，将气液混合物从反应器入口处引入分配到催化剂床层，并提高气液混合物的分配性能。

采用了本实用新型的上行式气液分配结构的烃油加氢反应器能够促进氢气在反应原料烃油的溶解性，能够提高反应效率，提交目的产物的转化率。

以下结合附图本实用新型提供的上行式气液分配器和重油加氢反应器做进一步说明。附图1、2为上行式气液分配器的的结构示意图。如附图1所示，上行式气液分配器包括：中心管和丝网波纹填料3；其中，中心管2由三段组成，从下往上依次是下部直管段2、双曲线管5和上部直管段4；中心管的入口1和出口7分别处于中心管2的底部和顶部，丝网波纹填料3装填于双曲线管5的上方。附图2是上行式气液分配器的优选实施方式，其下部直管段2上布有多个圆孔6。

附图3为重油加氢反应器下部立体结构示意图，如附图3所示，烃油加氢反应器包括：反应器壳体8和反应器壳体内多段催化剂床层11、设置于反应器底部的挡流板10，其中所述的挡流板10上开孔，与开孔对应设置上述的上行式气液分配结构，所述的反应器壳体底部设有入口9，顶部设有出口。

烃油加氢反应器在应用过程中，氢气和液相柴油从反应器底部入口进入反应器，在经过挡流板进行初步分散后，气液两相混合物从气液分配器的入口1及下部直管段2上的圆孔进入分配结构，进行进一步的混合，之后，气液混合物经过双曲线管5，由于通道的突然减小，气液速流速会增大，然后气液混合物进入到丝网波纹4内的狭小缝隙中，由于丝网波纹填料的比表面积较大，提高了气液接触的面积，因而气液的传质效果得到了强化。本实用新型提供的重油加氢反应器显著提高了氢气溶解于柴油等重质油的传质速率，明显改善了溶解效果。

下面的实施例进一步说明本实用新型的上流式气液分布器的结构和效果。但本实用新型并不因此而受到任何限制。

实施例1

采用如图2所示的上行式分配系统，下部直管段和上部直管段的外径在60mm，壁厚在4mm，长度在60mm；丝网波纹填料的型号为SW-1 型，其峰高4.5mm，比表面积640m2/m3，水力直径5.7mm，倾斜角度45°，空隙率为0.9。下部直管段侧壁上布有直径4mm的圆孔2个，分别分布在距离进口上方30mm处。双曲线管的垂直高度为60mm，直径最小为30mm，最大为60mm。

上行式分配系统安装在冷模塔底部的挡流板上，冷模塔的塔体直径为 300mm，高度为1000mm，塔体采用有机玻璃制作，以有利于观察反应器内和气液分配器出入口的流体流动情况。冷态模型试验采用的空气流量为 2～8m3/h，水流量为0.2～1.0m3/h。

采用电导探针法观察测定冷模塔中的气液分配情况。

对比例1

采用如附图4所示的气液分配器，器中心管2的外径为60mm，壁厚在4mm，长度在180mm；中心管侧壁上布有直径在4mm的圆孔6个，分别分布在距离进口上方30mm、60mm和90mm处。其余实验条件同实施例1。

实验结果：

在气相流量2～8m3/h的范围内，实施例1的冷漠塔中的气液两相流体分配均匀性较好。

在气相流量为3m3/h的条件下，实施例1的冷漠塔内液相中的气泡直径不均匀度为0.12左右，而对比例结构的气泡直径不均匀度为0.2左右。

在气相流量为2～3m3/h的低流量条件下，实施例1的冷漠塔内的气液分配结构产生的气泡直径为3mm左右，对比例1的冷漠塔内的气液分配结构产生的气泡直径则为6～7mm左右。

在气相流量为5～8m3/h的高流量条件下，实施例1和对比例1的冷漠塔内的气液分配结构产生的气泡直径差别不大，均在5mm左右。

综上可以认为，本实用新型提供的上行式气液分配器在低气相流量条件下具有更好的气液混合性能，具有更好的流体分配均匀性，在高气量条件下与现有技术的分配性能差别较小。

上行式气液分配器和烃油加氢反应器专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。