專利名稱：一種反射式氣體分布器及氣體分布方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種反射式氣體分布器及氣體分布方法，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，石油化工行業(yè)上使用的氣體分布器，常見的有傘形噴頭式分布器、多管噴嘴式分布器、環(huán)流式分布器、側(cè)向或中部進(jìn)口管自由式分布器等四種類型；第一種是設(shè)備中部設(shè)置傘形噴頭，噴頭上鉆孔用于氣體分布；第二種是一根或多根管進(jìn)入設(shè)備中部，在設(shè)備中部的總管上沿設(shè)備徑向均勻布置多個噴嘴向床層方向分布?xì)怏w，第三種是氣體從設(shè)備中部進(jìn)入，在設(shè)備內(nèi)部氣體進(jìn)口方向設(shè)置擋板，或者設(shè)置多個環(huán)流槽，使氣體流動方向改變后噴射到筒體壁上，達(dá)到分布?xì)怏w的目的；第四種是氣體進(jìn)口管道進(jìn)入設(shè)備筒壁后自由分布或進(jìn)入設(shè)備中部在管道上開孔進(jìn)行氣體分布?，F(xiàn)有氣體分布器存在的主要問題是
1、第一種和第二種氣體分布器需要根據(jù)氣體的流量及設(shè)備的直徑確定鉆孔或噴嘴的數(shù)量和大小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)備內(nèi)部需留有足夠的檢修空間，分布孔和噴嘴氣體流向正對床層方向，噴頭或噴嘴距離床層要有一定的距離才能保證氣體分布的效果，分布器在設(shè)備內(nèi)部占有較大的空間；當(dāng)氣體流量小于設(shè)計(jì)流量時，氣體分布不均勻，偏流現(xiàn)象非常嚴(yán)重，當(dāng)氣體流量大于設(shè)計(jì)流量時，分布器阻力大、能耗增加，操作彈性小，同時分布器容易堵塞，維修量較大；
2、第三種和第四種氣體分布器氣體流向側(cè)對床層方向，但偏流現(xiàn)象嚴(yán)重；因氣體進(jìn)入設(shè)備有一定的流速，大部分氣體隨氣體管道方向流動，有回流時距離氣體入口近的部位氣體流速大，被遮擋和遠(yuǎn)離進(jìn)口管的部位氣流速度明顯下降導(dǎo)致偏流；無回流時沿氣體流動方向氣流速度大，氣體進(jìn)口管附近氣流速度明顯降低同樣導(dǎo)致氣體偏流或壁流現(xiàn)象嚴(yán)重?，F(xiàn)有氣體分布器不均勻回流和氣體直噴現(xiàn)象導(dǎo)致氣體分布不均勻度較大，氣體偏流及壁流現(xiàn)象非常嚴(yán)重；特別是裝置直徑較大時，如大型氣相催化反應(yīng)器等，現(xiàn)有的氣體分布器存在的問題更加突出，體現(xiàn)在反應(yīng)器催化劑床層徑向平面溫差一般都大于5°C，有的床層徑向溫差高達(dá)20°C以上，直接影響了裝置效率的發(fā)揮，能耗增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種反射式氣體分布器及氣體分布方法，結(jié)構(gòu)簡單可靠，制作成本低、使用壽命長，尤其是氣體分布均勻、操作彈性大、阻力小，解決背景技術(shù)存在的上述問題。本發(fā)明的技術(shù)方案為
一種反射式氣體分布器，包含筒體、床層、氣體進(jìn)口管、反射板，床層、反射板設(shè)置在筒體內(nèi)，氣體進(jìn)口管設(shè)置在床層和反射板之間，氣體進(jìn)口管的出口處氣體流動方向是背對床層、朝向反射板方向，反射板表面光滑，形狀為凹形，凹面向下，凹面的中心朝向氣體進(jìn)口管的出口，使得氣流噴到反射板后，反射回來的氣體大致與筒體軸向平行進(jìn)入層床，均勻分布。所說的反射板形狀為凹形，包括傘形、光學(xué)凹面鏡形、弧形等等。反射板最佳的形狀是光學(xué)凹面鏡形，氣體進(jìn)口管的位置通過光反射的原理模擬、計(jì)算確定，設(shè)置在光學(xué)凹面鏡焦點(diǎn)或其周圍的位置為最佳。反射板的直徑為設(shè)備筒體直徑的50-100%，以80-100%為最佳。氣體進(jìn)口管設(shè)置一個或多個均可，設(shè)置多個氣體進(jìn)口管時氣體需全部引到反射板光學(xué)凹面鏡焦點(diǎn)或其周圍的位置匯合，或者在設(shè)備內(nèi)設(shè)置多個凹型反射式氣體分布器單元，多個氣體進(jìn)口管與之配套。一種反射式氣體分布器及方法，包含如下工藝步驟原料氣體通過原料氣進(jìn)口進(jìn)入設(shè)備筒體內(nèi)，氣流噴向反射板改變方向，反射板為凹形，反射板將氣體進(jìn)口噴出的氣流反射成相互大致平行的氣流束，該氣流束與設(shè)備筒體軸向平行，均勻分布進(jìn)入設(shè)備筒體內(nèi)的層床，原料氣體不直接進(jìn)入床層，原料氣出口處氣體流動方向是背對床層、朝向反射板方向，原料氣體直接流向反射板，反射板反射回來的氣體再進(jìn)入床層。所說的反射板最佳的形狀是光學(xué)凹面鏡形，原料氣體出口的位置通過光反射的原理模擬、計(jì)算確定，設(shè)置在光學(xué)凹面鏡焦點(diǎn)或其周圍的位置為最佳，這樣能夠保證氣流反射分解成相互平行的氣流束，分布最均勻。設(shè)備的氣體進(jìn)口管設(shè)置一個或多個均可，設(shè)置多個氣體進(jìn)口管時氣體需全部引到反射板光學(xué)凹面鏡焦點(diǎn)或其周圍的位置匯合，或者在設(shè)備內(nèi)設(shè)置多個凹型反射式氣體分布器單元，多個氣體進(jìn)口管與之配套。反射板表面要光滑、耐沖刷、耐使用介質(zhì)的腐蝕。本發(fā)明的積極效果是針對背景技術(shù)所述氣體分布器存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、操作彈性小、氣體分布不均勻度較大、氣體偏流及壁流現(xiàn)象嚴(yán)重等問題，利用光學(xué)凹面鏡可以對焦點(diǎn)發(fā)出的光線反射成平行光的原理，提供一種氣體分布器，氣體經(jīng)過光學(xué)凹面鏡形反射板反射為近似平行氣流均勻進(jìn)入床層，來解決背景技術(shù)中所述存在的問題；本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，降低設(shè)備投資，氣體可以達(dá)到均勻分布的效果。本發(fā)明可以應(yīng)用在各類氣相催化反應(yīng)器、氣相傳質(zhì)吸收塔上，尤其適用于大型氣相催化反應(yīng)器。


附圖1是本發(fā)明示意附圖2是本發(fā)明實(shí)施例一結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖3是本發(fā)明實(shí)施例二結(jié)構(gòu)示意圖中原料氣進(jìn)口 1、反應(yīng)氣出口 2、冷激原料氣進(jìn)口 3、筒體4、反射板5、床層6、溫度顯示7禾口 8。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。參照附圖1，一種反射式氣體分布器，包含筒體4、床層6、氣體進(jìn)口管1、反射板5， 床層、反射板設(shè)置在筒體內(nèi)，氣體進(jìn)口管設(shè)置在床層和反射板之間，氣體進(jìn)口管的出口處氣體流動方向是背對床層、朝向反射板方向，反射板表面光滑，形狀為凹形，凹面向下，凹面的
4中心朝向氣體進(jìn)口管的出口，使得氣流噴到反射板后，反射回來的氣體大致與筒體軸向平行進(jìn)入層床，均勻分布。一種反射式氣體分布器方法，包含如下工藝步驟原料氣體通過原料氣進(jìn)口 1進(jìn)入設(shè)備筒體4內(nèi)，氣流噴向反射板5改變方向，反射板為凹形，反射板將氣體進(jìn)口噴出的氣流反射為均勻氣流與設(shè)備筒體軸向平行，均勻分布進(jìn)入設(shè)備筒體內(nèi)的層床6，原料氣體不直接進(jìn)入床層，原料氣出口處氣體流動方向是背對床層、朝向反射板方向，原料氣體直接流向反射板，反射板反射回來的氣體再進(jìn)入床層。實(shí)施例一，參照附圖2，參照附圖2，本實(shí)施例為以甲醇為原料氣相催化脫水制二甲醚大型絕熱冷激式反應(yīng)器應(yīng)用本發(fā)明。反射板5安裝在設(shè)備筒體4上部的封頭上，原料氣進(jìn)口 1引到反射板5的下部，原料氣進(jìn)口 1的氣體流向背對床層6、面向反射板5，冷激原料氣3設(shè)置在一段反應(yīng)器出口管道上與一段反應(yīng)后的氣體混合后進(jìn)入二段反應(yīng)器，催化劑床層安裝溫度顯示7和8，最終反應(yīng)后的氣體從反應(yīng)器底部排出。實(shí)施例工作過程是原料甲醇?xì)怏w進(jìn)入一段反應(yīng)器后流向反射板，反射板反射回來的氣體均勻進(jìn)入一段催化劑床層，氣體甲醇在催化劑作用下發(fā)生脫水反應(yīng)生成二甲醚和水，同時溫度升高，二甲醚、水與未反應(yīng)的甲醇混合氣體在一段反應(yīng)器的出口管道上配入適量的冷激甲醇原料氣，混合后的氣體進(jìn)入二段反應(yīng)器，流向二段反應(yīng)器的反射板，反射板反射回來的氣體再均勻進(jìn)入二段催化劑床層進(jìn)行脫水反應(yīng)，二段反應(yīng)后的氣體從二段反應(yīng)器底部引出。反應(yīng)器可以設(shè)置2段或多段催化劑床層；與其他結(jié)構(gòu)類型的分布器相比催化床層徑向平面溫差下降5-15°C，甲醇生成二甲醚的轉(zhuǎn)化率提高2-5%，裝置能耗降低5%以上。實(shí)施例二，參照附圖3，本實(shí)施例反射板5的形狀是光學(xué)凹面鏡形或近似光學(xué)凹面鏡形，進(jìn)口管的位置通過光反射的原理模擬、計(jì)算確定，設(shè)置在光學(xué)凹面鏡焦點(diǎn)或其周圍的位置為最佳，這樣能夠保證氣體反射成相互平行的氣流，分布最均勻。反射板5平行安裝在床層6的上部，并固定在床層上部的封頭上，氣體從反射板近似焦點(diǎn)的位置進(jìn)入設(shè)備、直接流向反射板，設(shè)備的氣體進(jìn)口管設(shè)置一個或多個均可，設(shè)置多個氣體進(jìn)口管時氣體需全部引到反射板近似焦點(diǎn)的位置匯合，或者在設(shè)備內(nèi)設(shè)置多個凹型反射式氣體分布器單元，多個氣體進(jìn)口管與之配套。反射板表面要光滑、耐沖刷、耐使用介質(zhì)的腐蝕。本發(fā)明實(shí)施例的工作原理是利用光學(xué)凹面鏡對光線反射的原理，光學(xué)凹面鏡不僅可以使平行光線匯聚于焦點(diǎn)，還能使焦點(diǎn)發(fā)出的光線反射成平行光束。將反射板設(shè)置為類似于光學(xué)凹面鏡的形狀，將氣體進(jìn)口管設(shè)置在近似于凹面鏡焦點(diǎn)的位置，進(jìn)入設(shè)備的氣體流向背對床層、氣體首先流向類似于光學(xué)凹面鏡形狀的反射板，反射板反射回來的氣體近似于平行光束均勻進(jìn)入床層，從而達(dá)到氣體分布均勻的效果，徹底解決背景技術(shù)中所述氣體分布器存在的問題。
權(quán)利要求
1.一種反射式氣體分布器，其特征在于包含筒體(4)、床層(6)、氣體進(jìn)口管、反射板 (5)，床層、反射板設(shè)置在筒體內(nèi)，氣體進(jìn)口管設(shè)置在床層和反射板之間，氣體進(jìn)口管的出口處氣體流動方向是背對床層、朝向反射板方向，反射板表面光滑，形狀為凹形，凹面向下，凹面的中心朝向氣體進(jìn)口管的出口，使得氣流噴到反射板后，反射回來的氣體大致與筒體軸向平行進(jìn)入床層，均勻分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之反射式氣體分布器，其特征在于所說的反射板形狀為凹形， 包括傘形、光學(xué)凹面鏡形、弧形。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述之反射式氣體分布器，其特征在于反射板的形狀是光學(xué)凹面鏡形或近似光學(xué)凹面鏡形，氣體進(jìn)口管的位置設(shè)置在光學(xué)凹面鏡焦點(diǎn)或其周圍的位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述之反射式氣體分布器，其特征在于氣體進(jìn)口管設(shè)置一個或多個均可，設(shè)置多個氣體進(jìn)口管時氣體需全部引到反射板光學(xué)凹面鏡焦點(diǎn)或其周圍的位置匯合，或者在設(shè)備內(nèi)設(shè)置多個凹型反射板形成分布器單元，多個氣體進(jìn)口管與之配套。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述之反射式氣體分布器，其特征在于反射板的直徑為設(shè)備筒體直徑的 50-100%。
6.一種反射式氣體分布方法，其特征在于包含如下工藝步驟原料氣體通過原料氣進(jìn)口進(jìn)入設(shè)備筒體內(nèi)，氣流噴向反射板改變方向，反射板為凹形，反射板將氣體進(jìn)口噴出的氣流反射成相互大致平行的氣流，該氣流方向與設(shè)備筒體軸向平行，均勻分布進(jìn)入設(shè)備筒體內(nèi)的層床，原料氣體不直接進(jìn)入床層，原料氣出口處氣體流動方向是背對床層、朝向反射板方向，原料氣體直接流向反射板，反射板反射回來的氣體再進(jìn)入床層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述之反射式氣體分布方法，其特征在于所說的反射板的形狀是光學(xué)凹面鏡形或近似光學(xué)凹面鏡形，原料氣體出口的位置通過光反射的原理模擬、計(jì)算確定， 設(shè)置在光學(xué)凹面鏡焦點(diǎn)或其周圍的位置，這樣能夠保證氣流反射成相互平行的氣流，分布最均勻。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述之反射式氣體分布方法，其特征在于設(shè)備的氣體進(jìn)口管設(shè)置一個或多個均可，設(shè)置多個氣體進(jìn)口管時氣體需全部引到反射板光學(xué)凹面鏡焦點(diǎn)或其周圍的位置匯合，或者在設(shè)備內(nèi)設(shè)置多個凹型反射板形成多個分布器單元，多個氣體進(jìn)口管與之配套。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種反射式氣體分布器及氣體分布方法，屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域。技術(shù)方案是包含筒體(4)、床層(6)、氣體進(jìn)口管(1)、反射板(5)，床層、反射板設(shè)置在筒體內(nèi)，氣體進(jìn)口管設(shè)置在床層和反射板之間，氣體進(jìn)口管的出口處氣體流動方向是背對床層、朝向反射板方向，反射板表面光滑，形狀為凹形，凹面向下，凹面的中心朝向氣體進(jìn)口管的出口，使得氣流噴到反射板后，反射回來的氣體大致與筒體軸向平行進(jìn)入床層，均勻分布。本發(fā)明的積極效果是結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，降低設(shè)備投資，氣體可以實(shí)現(xiàn)均勻分布，減少壁流和氣體分布的死角。本發(fā)明可以應(yīng)用在各類氣相催化反應(yīng)器、氣相傳質(zhì)吸收塔上，尤其適用于大型氣相催化反應(yīng)器。
文檔編號B01J8/04GK102266709SQ20111016478
公開日2011年12月7日 申請日期2011年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月20日
發(fā)明者景玉國, 肖躍進(jìn) 申請人:河北凱躍化工集團(tuán)有限公司