專利名稱：一種流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體預(yù)分布器領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用于流化床反應(yīng)器的氣體預(yù)分布器。
背景技術(shù)：
由于流化床反應(yīng)器特有的優(yōu)點(diǎn)，如高效的傳熱傳質(zhì)、均勻的溫度場(chǎng)、顆粒的大處理量、很寬的操作范圍等，其在許多工業(yè)領(lǐng)域中都得到廣泛的應(yīng)用，并且仍有非常好的工業(yè)應(yīng)用前景。但隨著近年來(lái)各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展和規(guī)模裝置的擴(kuò)大，反應(yīng)器的直徑不斷增加，使得流化床內(nèi)氣體的均布問(wèn)題成了工業(yè)流化床設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問(wèn)題之一?，F(xiàn)有的流化床反應(yīng)器中，氣體進(jìn)入反應(yīng)器底部后，為避免氣體直接沖擊流化床反應(yīng)器的氣體分布板，在循環(huán)氣進(jìn)口上方設(shè)置預(yù)分布器，以改善反應(yīng)器底部的氣流分布。預(yù)分布器對(duì)氣流分散的均勻性直接影響到流化床反應(yīng)器內(nèi)的流化質(zhì)量，并與裝置的“安、穩(wěn)、長(zhǎng)、 滿、優(yōu)”密切相關(guān)。與此同時(shí)，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，反應(yīng)器的分布板下方存在嚴(yán)重的粒子沉積和結(jié)塊現(xiàn)象，導(dǎo)致預(yù)分布器被聚合物堵塞，繼而使得流化質(zhì)量得不到保證，直接威脅著裝置的穩(wěn)定操作?，F(xiàn)有技術(shù)中流化床使用的氣體預(yù)分布器結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，主要的部分是導(dǎo)氣管和導(dǎo)流器，導(dǎo)流器可以是將軍帽型、錐形環(huán)、環(huán)狀擋板或錐形帽。如齊魯石化高密度聚乙烯塑料 (HDPE)反應(yīng)裝置采用的氣體預(yù)分布器就是將軍帽和導(dǎo)氣管形式，福建石化氣相法聚乙烯反應(yīng)裝置采用的氣體預(yù)分布器是錐形環(huán)形式。然而通過(guò)我們對(duì)現(xiàn)有的氣體預(yù)分布器流化床聚合反應(yīng)器的多年操作實(shí)踐發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的預(yù)分布器在實(shí)際生產(chǎn)中，存在以下問(wèn)題1)氣體預(yù)分布器內(nèi)存在低氣速區(qū)域，顆粒易在這些區(qū)域沉積，流場(chǎng)結(jié)構(gòu)不合理；2)在低速區(qū)域外側(cè)通常存在一個(gè)帶狀高速區(qū)域，會(huì)對(duì)氣體分布板的局部沖擊而造成應(yīng)力不均。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，該預(yù)分布器可以使氣體在流化床反應(yīng)器內(nèi)的預(yù)分布器區(qū)域內(nèi)分布均勻，繼而保證流化床反應(yīng)器的流化質(zhì)量，并減少氣體預(yù)分布器的粘壁和堵塞，保障裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。一種流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，包括沿流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口管道的中軸線依次獨(dú)立設(shè)置的水平導(dǎo)流片、導(dǎo)流管和錐形帽，所述的水平導(dǎo)流片、導(dǎo)流管和錐形帽均位于流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口與氣體分布板之間的區(qū)域，所述的水平導(dǎo)流片靠近流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口 ；所述的導(dǎo)流管的一端與錐形帽的帽口相對(duì)，另一端靠近水平導(dǎo)流片；所述的錐形帽的錐尖遠(yuǎn)離流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口。氣體通過(guò)氣體進(jìn)口管道進(jìn)入預(yù)分布器內(nèi)部，先通過(guò)導(dǎo)流管進(jìn)行氣體疏導(dǎo)，但由于導(dǎo)流管不是緊接氣體進(jìn)口管道，所以會(huì)有氣體從導(dǎo)流管外側(cè)通過(guò)，為了使導(dǎo)流管外側(cè)氣體分布均勻，加入水平導(dǎo)流片。同時(shí)，為了防止氣體直接通過(guò)導(dǎo)流管并對(duì)氣體分布板造成直接沖擊，在導(dǎo)流管遠(yuǎn)離氣體進(jìn)口的一端設(shè)置錐形帽。所述的水平導(dǎo)流片、導(dǎo)流管和錐形帽三者獨(dú)立設(shè)置，可保證相互之間留有一定的間隙，相互之間可通過(guò)支架連接。因?yàn)榱骰卜磻?yīng)器的橫截面通常為圓形，所以所述的水平導(dǎo)流片選擇圓環(huán)形，可 套在導(dǎo)流管一端外側(cè)。所述的水平導(dǎo)流片的外徑與內(nèi)徑的比例優(yōu)選為1.05-1.7 1。所述的導(dǎo)流管管壁與氣體進(jìn)口管道的中軸線間的夾角為0° -60°，優(yōu)選為 15° -60°。所述的導(dǎo)流管與錐形帽的帽口相對(duì)的一端的端口直徑最大。所述的導(dǎo)流管的兩端端口的直徑之比優(yōu)選為1-3。所述的錐形帽的錐角優(yōu)選為15° -90°。對(duì)不同大小反應(yīng)器，要采用不同尺寸的氣體預(yù)分布器。具體尺寸可通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)軟件Fluent模擬優(yōu)化。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明的氣體預(yù)分布器與現(xiàn)有技術(shù)的預(yù)分布器相比，通過(guò)設(shè)置水平導(dǎo)流片、導(dǎo)流管和錐形帽，改變氣體流場(chǎng)，可以減少低氣速區(qū)域的面積，使顆粒不易沉積，并且改善對(duì)氣體分布板局部沖擊不均的影響，提高操作的穩(wěn)定性。


圖1是本發(fā)明流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器的使用時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；其中，1為氣體進(jìn)口管道，2為水平導(dǎo)流片，3為導(dǎo)流管，4為錐形帽，5為氣體分布板；圖2是本發(fā)明流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器內(nèi)氣體速度云圖；其中上圖是氣體速度云圖，下圖是低氣速氣體速度云圖。圖3是本發(fā)明流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器的速度矢量圖；圖4是本發(fā)明流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器的總壓降云圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1如圖1所示，本發(fā)明流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，包括沿流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口管道1的中軸線依次獨(dú)立設(shè)置的水平導(dǎo)流片2、導(dǎo)流管3和錐形帽4，水平導(dǎo)流片2、導(dǎo)流管3和錐形帽4均位于流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口與氣體分布板5之間的區(qū)域，水平導(dǎo)流片 2靠近流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口 ；導(dǎo)流管3的一端與錐形帽4的帽口相對(duì)，另一端靠近水平導(dǎo)流片2 ；錐形帽4的錐尖遠(yuǎn)離流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口。對(duì)內(nèi)徑為3000m的反應(yīng)器，其氣體預(yù)分布器優(yōu)化后結(jié)構(gòu)選用水平導(dǎo)流片2為圓環(huán)形的，外徑與內(nèi)徑比例為1.05-1. 7 1，其內(nèi)徑Di = 700mm。導(dǎo)流管3管壁與氣體進(jìn)口管道 1的中軸線間的夾角為15° -60°且導(dǎo)流管3與錐形帽4的帽口相對(duì)的一端的端口直徑最大，導(dǎo)流管3的兩端端口的直徑之比為1-3 ；導(dǎo)流管3的高度為280mm，導(dǎo)流管3靠近氣體進(jìn)口管道1的一端端口的直徑選用D = 400mm。錐形帽4與水平導(dǎo)流片2之間的距離取H =200mm。錐形帽4錐角為15° -90°。實(shí)施例2在直徑為3039mm氣固流化床反應(yīng)器中，以空氣作為流化氣體，流化床表觀操作氣速0. 6489m/s，進(jìn)口氣速17. 7m/s，使用Fluent流體力學(xué)模擬計(jì)算軟件進(jìn)行模擬。采用氣體預(yù)分布器的形式如圖1 其中，圓 環(huán)形水平導(dǎo)流片2內(nèi)徑為700mm，離氣體進(jìn)口距離為 150mm ；導(dǎo)流管3靠近氣體進(jìn)口管道1的一端端口的直徑為400mm，導(dǎo)流管3管壁與氣體進(jìn)口管道1的中軸線間的夾角為45°，導(dǎo)流管3的高度為282. 84mm ；在距離導(dǎo)流管3與錐形帽4的帽口相對(duì)的一端的端口 200mm處設(shè)置錐形帽4，錐形帽4的錐角為90°。圖2是生產(chǎn)DGDA6098牌號(hào)高密度聚乙烯塑料條件操作下氣體預(yù)分布器內(nèi)氣體速度云圖，圖3是氣體進(jìn)口處局部放大的速度矢量圖。由圖2可以看到位于流化床反應(yīng)器底部的水平導(dǎo)流片2將進(jìn)口氣流壓向封頭壁面，吹掃氣速可以達(dá)到5m/s以上。45°傾角的導(dǎo)流管3將進(jìn)口氣流壓向水平導(dǎo)流片2，使得水平導(dǎo)流片2上的吹掃氣速在2m/s以上，最上層的錐形帽4避免了進(jìn)口氣流對(duì)氣體分布板5的直接沖擊。整個(gè)氣體預(yù)分布器內(nèi)氣速分布比較均勻，所有壁面都無(wú)低氣速區(qū)域，氣體分布合理。圖4是氣體預(yù)分布器的總壓降云圖。氣體預(yù)分布器內(nèi)的壓力損失主要發(fā)生在循環(huán)氣體從水平導(dǎo)流片環(huán)形縫隙流出處，因此可以將循環(huán)氣體從入口到此處壓降作為整個(gè)預(yù)分布器的壓降，大小為550Pa，壓力損失很少。定義氣體預(yù)分布器的流通面積為導(dǎo)流管3環(huán)形縫隙面積，其大小與循環(huán)氣體進(jìn)口管道1橫截面積的比是1. 72。
權(quán)利要求
1.一種流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，其特征在于，包括沿流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口管道的中軸線依次獨(dú)立設(shè)置的水平導(dǎo)流片、導(dǎo)流管和錐形帽，所述的水平導(dǎo)流片、導(dǎo)流管和錐形帽均位于流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口與氣體分布板之間的區(qū)域，所述的水平導(dǎo)流片靠近流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口 ；所述的導(dǎo)流管的一端與錐形帽的帽口相對(duì)，另一端靠近水平導(dǎo)流片；所述的錐形帽的錐尖遠(yuǎn)離流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，其特征在于，所述的水平導(dǎo)流片、導(dǎo)流管和錐形帽三者相互有間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，其特征在于，所述的水平導(dǎo)流片為圓環(huán)形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，其特征在于，所述的水平導(dǎo)流片的外徑與內(nèi)徑的比例為1.05-1.7 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，其特征在于，所述的導(dǎo)流管管壁與氣體進(jìn)口管道的中軸線間的夾角為0° -60°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，其特征在于，所述的導(dǎo)流管與錐形帽的帽口相對(duì)的一端的端口直徑最大。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，其特征在于，所述的導(dǎo)流管的兩端端口的直徑之比為1-3。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，其特征在于，所述的錐形帽的錐角為15° —90°。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種流化床反應(yīng)器氣體預(yù)分布器，包括沿流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口管道的中軸線依次獨(dú)立設(shè)置的水平導(dǎo)流片、導(dǎo)流管和錐形帽，所述的水平導(dǎo)流片、導(dǎo)流管和錐形帽均位于流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口與氣體分布板之間的區(qū)域，所述的水平導(dǎo)流片靠近流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口；所述的導(dǎo)流管的一端與錐形帽的帽口相對(duì)，另一端靠近水平導(dǎo)流片；所述的錐形帽的錐尖遠(yuǎn)離流化床反應(yīng)器的氣體進(jìn)口。該氣體預(yù)分布器通過(guò)設(shè)置水平導(dǎo)流片、導(dǎo)流管和錐形帽，改變氣體流場(chǎng)，可以減少低氣速區(qū)域的面積，使顆粒不易沉積，并且改善對(duì)分布板局部沖擊不均的影響，提高操作的穩(wěn)定性。
文檔編號(hào)B01J8/24GK102350275SQ201110202728
公開(kāi)日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月19日
發(fā)明者吳文清, 朱子川, 武錦濤, 王靖岱, 童國(guó)紅, 蔣斌波, 陽(yáng)永榮, 黃正梁 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)