CN101298031A - 具有百叶窗式正面的进口导管 - Google Patents

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Abstract

一种用于引导流体进入径向反应器的设备，该设备将固体颗粒物料床维持在反应器内。该设备包括用于引导流体进入反应器的导管(10)，并且具有用于流体流出同时保持固体微粒的无筛面(12)。

Description

具有百叶窗式正面的进口导管
技术领域
本发明总体涉及流体与固体物料的接触。具体地，本发明涉及与在流体与固体接触中用于流体径向流的导管设计有关的用于流体和固体微粒接触的反应器内部构件。
背景技术
多种工艺使用径向流反应器(radial flow reactor)以提供流体和固体之间的接触。固体通常包括催化剂物料，流体在该催化物料上发生反应形成产品。该工艺涵盖一系列的过程，其包括烃类转化、气体处理、以及吸附分离。
径向流反应器构造成使得反应器具有环形结构，而且具有环形分配和收集装置。分配和收集装置包含有某种类型的筛面。筛面用于将催化剂床保持在适当的位置，并帮助反应器表面上的压力分布以便有助于径向流通过反应器床。筛分器/筛子可以是金属丝或其它材料的网状物或是冲孔板。对于移动的床，筛分器或网状物提供屏障以防止固体催化剂微粒损失，同时允许流体流过床。固体催化剂微粒在顶部添加，流过设备，并在底部移出，同时固体微粒经过筛分保持罩(screened-in enclosure)，该筛分保持罩允许流体流过催化剂。筛分器优选地由非反应性的材料构成，但实际上，筛分器经常发生某些反应而被腐蚀，并随时间的流逝，被腐蚀的筛分器或网状物将会产生问题。
进口分配装置的一种类型是具有扇形形状的反应器内部构件，并在US6,224,838和US 5,36,704加以说明。扇形形状和设计为径向流反应器的进口提供了良好的气体分配，但是该设计使用筛分器或网状物来阻止固体的通过。由于扇形形状可以方便地放置在反应器内，而不用考虑容器壁的曲率，因此扇形形状是方便的。用于将催化剂微粒保持在床内的筛分器或网状物的尺寸设计成具有足够小的、微粒不能从其中穿过的孔。在美国过滤器公司OptiMiserTM的PCT申请号为WO 01/66239A2中公开的当前的进口导管设计具有改进的形状，但是仍旧使用由金属丝组成的具有足够狭小的间隔以阻止催化剂通过的筛分器。一个显著的问题是用于将催化剂床保持在适当位置或者用于通过反应器床分配反应物的网状物或筛分器的腐蚀。腐蚀可堵塞筛分器或网状物的孔，产生流体在该处不能流通的死体积。腐蚀还可产生较大的孔，然后催化剂微粒可从该较大的孔随流体一起流出催化剂床，并在工艺中损失而增加成本。这会产生不可接受的催化剂损失，并由于需要增加额外的补充催化剂而导致成本增加。
克服这些局限性的反应器的设计可显著地节省用于修理的停工期和催化剂的损失，其中催化剂的损失是处理碳氢化合物成本的重要部分。
发明内容
本发明提供一种用于流体流入径向反应器内的新式无筛进口导管。本发明包括进口流动导管，该进口流动导管在被放置在径向反应器中时竖直定向。该导管包括朝向催化剂床定向的正面，两个侧面，以及朝向径向反应器外壁定向的背面。所述正面包括在其中限定有孔的板块和被固定于正面上的百叶窗板。该百叶窗板具有前缘和后缘，其中，前缘在所述孔的上方的位置处固定于正面上，而后缘沿向下的方向延伸远离正面。
在一个实施例中，本发明包括使用无筛进口导管的新式径向反应器，在该新式径向反应器中，无筛进口导管围绕反应器外壳外壁的内侧以周向的方式排列布置。
附图说明
从以下附图和详细说明中，本发明的其它目的、优点和应用对本领域的技术人员是显而易见的。
图1是百叶窗式进口导管的示意图；
图2是绕反应器外壳内部排列布置的百叶窗式进口导管的示意图；以及
图3是本发明凹进式实施例的示意图。
具体实施方式
径向流反应器存在问题，在该径向流反应器内，催化剂向下流至环形区域，并且该环形区域由内筛分隔板和外筛分隔板限定，该内筛分隔板和外筛分隔板限定了催化剂床或用于保留颗粒状固体的微粒保持体积。在常规的径向反应器中，流体——通常为气体，流进环绕反应器的环形区域，流经隔板和催化剂床，并流出进入中心管，在该中心管中抽出所得到的流出物。所述流体与催化剂起反应产生产品流体(该产品流体通常也为气体)。反应器利用筛分器保持催化剂，其中气体流通穿过筛分器。隔板需要足够小的孔以阻止催化剂微粒穿过，但是该孔易于堵塞并产生气体不能流通的死区，而且隔板还易于侵蚀和腐蚀，从而产生使催化剂流出的孔。
进口环形区域包括用于引导流体进入反应器的一系列通道。该通道包括竖直方向伸长的导管，其中，每个导管具有一正面、两个侧面和一背面。如图1所示，导管具有基本上为梯形的横截面，从而当导管被排列在柱形反应器外壳内时，如图2所示，导管形成喇叭口形的结构，其中导管的背面面向反应器外壳40，导管的正面面向容纳催化剂床的反应区。导管10的正面12包括其中限定有孔14的板块。孔14在正面12上间隔布置，以便向反应区内的催化剂提供均匀分布的进口流体。孔14被百叶窗板16遮盖以阻止催化剂流动通过孔14。百叶窗板16具有固定于正面12上的前缘18和延伸远离正面12并进入容纳催化剂的区域内的后缘20。对于本发明来说，术语前缘18和后缘20是就固体微粒流过反应器而言的。相对于固体微粒的流动方向，前缘18为上游边缘，而后缘20为下游边缘。微粒流过反应器，并且沿正面12流动的微粒将首先与前缘18接触，接着沿百叶窗板16流动并与后缘20接触。
这种设计减少了结垢的趋势和与腐蚀相关的问题，如筛孔的堵塞或破坏——而这种破坏允许催化剂穿过进口导管表面。孔14的尺寸设计得足够大以使流过孔14的流体自由流动，并优选地基本上大于反应器内催化剂微粒的尺寸。带有孔14的正面12可根据本领域技术人员所知的任何方法包括钻孔或冲孔来制造。本发明还减小了越过进口导管正面的压降。
百叶窗板16从垂直面以在1°到89°之间的角度布置，其中角度0°意味着百叶窗板16沿着正面12的表面平坦放置，而角度90°意味着百叶窗板16将定向成与正面12垂直。然而，角度越大，产生催化剂滞留的可能性越大，并且大于60°的角度将出现可能的催化剂滞留问题。优选的是百叶窗板16定向成从垂直面10°到30°之间的角度。在此定义的角度为由百叶窗板16与导管正面12所形成的角度。
在一个实施例中，百叶窗板16具有以百叶窗板16的前缘18和后缘20之间的距离所定义的长度。正面12上的孔14具有上缘和下缘，其中上缘为正面12上最高的孔上的位置，而下缘为正面12上最低的孔上的位置，其中导管10沿竖直方向定向。本实施例中的百叶窗板16至少延伸到其遮盖的孔的下缘。在优选的实施例中，百叶窗板16的长度足够长以使百叶窗板后缘20在孔下缘以下延伸的距离等于百叶窗板16与正面12之间的间隙的距离。
在另一个实施例中，百叶窗板16具有侧边缘，并且百叶窗板16还包括延伸部26，其中每个延伸部26被固定至百叶窗板16的一个边缘和正面，形成孔14上的遮蓬状的结构。
导管10的结构具有基本上为梯形的横截面。当导管10围绕反应器外壳40的内部排列布置时，侧面22将位于从反应器外壳40的中心到反应器外壳壁的径向线上。在一个实施例中，正面12和背面24基本上为平坦表面，其中正面12包括具有孔14的表面。这使得导管10具有便利构造，其中，当孔14制成后，百叶窗板16被固定至正面12上。在制造导管10时，百叶窗板16可以在正面12被连接至侧面22之前固定至正面12，或者百叶窗板16可以在正面12被连接至侧面22之后固定至正面12。侧面22和背面24可由形成敞开式的盒子的单块金属板材制成，然后与正面12连接。
在一个实施例中，导管10具有如上所述的基本上为梯形的横截面，但是正面12和背面24具有曲率，该曲率等于圆心位于反应器外壳40的中心、半径等于从中心到各自的面的距离的圆的曲率半径。这两个实施例的变型是正面12或背面24中的一个为弯曲的。
在另一个实施例中，导管10具有基本上为长方形的横截面。在正面12与相邻的正面12的边缘接触的情况下，在相邻的导管10之间产生小间隙。通过制造具有基本上为长方形的横截面的导管10，导管更加容易制造并提供了将导管安装到反应器外壳40内的空间。另外，导管10可以被放置在反应器外壳40内，其中导管之间的间隙很小，可在该间隙上放置一遮盖板(未示出)以防止催化剂进入导管10之间的空间。在遮盖板的变型中，导管10可被制造成具有覆盖凸缘部分(未示出)。凸缘部分仅仅与导管10的一侧连接，从而当导管10定位在反应器外壳40内时，凸缘部分将遮盖相邻导管10的正面12的边缘。覆盖凸缘部分的使用考虑到将导管10装配到反应器外壳40内的空间，而不需要并未为导管10在反应器任何加热和冷却周期期间的热膨胀和收缩留有空间的精确装配。
在另一个实施例中，导管10具有基本上为梯形的横截面，并且该导管10为如上所述。然而，梯形横截面是这样的，即正面12的宽度大于背面24的宽度。此实施例在相邻导管10之间产生无效空间，并且要求使用遮盖板以遮盖相邻正面12之间的任何间隙，或者要求使用覆盖凸缘部分与每个导管10一起来遮盖任何间隙。遮盖板或凸缘部分阻止催化剂微粒运动到相邻导管10之间的无效空间内。
导管10的另一个特征包括支承杆，该支承杆被放置在导管10内部或导管10的外部，为导管提供结构刚性。
在一个实施例中，本发明包括改进的径向流设备。该设备可为吸附器、反应器、或任何需要径向流的操作装置。设备包括竖直定向并且基本上为柱形的具有流体进口和流体出口的容器。在设备内部，在容器内放置一竖直定向的中心管，并且该中心管基本上位于柱形容器的中心。中心管可以是流体进口或者流体出口，其中，中心管的壁包括用于流体穿过中心管壁的开口或孔。所述设备还包括沿柱形容器壁内部并围绕柱形容器周向布置的多个竖直导管。导管具有基本上为梯形或长方形形状的横截面。导管具有面向中心管的正面，面向柱形容器壁内表面并与容器壁接触的背面，以及连接正面和背面的两个侧面。正面还包括限定在其中以允许流体流通穿过正面的孔。所述孔被百叶窗板遮盖，该百叶窗板阻止流过反应器的催化剂微粒穿过位于导管正面中的孔。具有百叶窗板的导管为如上所述。
导管与中心管分开以限定用于保留固体微粒的空间，并且在特殊的实施例中，固体微粒为催化剂微粒。
所述设备使流进该设备内的流体被引导到竖直排列的导管内。流体沿导管流下并流通穿过正面内的孔，然后越过固体微粒或催化剂床到达中心管。流体流通穿过中心管内的开口，并被从该设备中送出。
在一个实施例中，改进的进口流动装置包括如图3所示的凹进的正面。所述设备包括竖直伸长的进口导管10，该进口导管10具有正面12、两个侧面22以及背面24。正面12被放置在两个侧面22之间，并从侧面22的边缘28处凹进。正面12具有限定在正面12中的孔14，其中进入导管10的流体可通过孔14流出并流经反应器容积。正面12上固定有从正面12向外延伸的多个百叶窗板16。百叶窗板16具有在至少一个孔14上方的位置处固定至正面12的前缘18和沿向下的方向延伸远离正面12的后缘20。百叶窗板16从一个侧面22延伸越过正面12到另一个侧面22，并沿着百叶窗板16的边缘被固定至侧面22。百叶窗板16从垂直面以1°到89°之间的角度延伸远离正面12，并且优选地从垂直面以10°到30°之间的角度延伸远离正面12。凹进的正面设计使得设备方便插入现有交叉流反应器(cross flow reactor)中，其中反应器可具有分筛器，但是分筛器具有腐蚀或侵蚀的问题，并且通常需要替换。本发明的使用使得不需要替换已腐蚀的分筛器，并使得可以更快地使反应器恢复生产。
虽然本发明以目前被认为是优选实施例的实施例进行说明，但是应理解的是，本发明不限于所公开的实施例，而是，意在涵盖包括在所附权利要求的范围内的各种修改和等同方案。

Claims (10)

1.一种在交叉流反应器中引导流体的设备，该设备包括：
竖直伸长的进口导管(10)，该导管包括：正面(12)、两个侧面(22)以及背面(24)，其中正面(12)包括百叶窗式结构，该百叶窗式结构包括在其中限定有孔(14)的板块和从所述进口导管(10)向外延伸的百叶窗板(16)，其中该百叶窗板(16)具有前缘(18)和后缘(20)，并且该百叶窗板的前缘(18)在至少一个孔(14)上方的位置处固定至所述板块上，该百叶窗板的后缘(20)沿向下的方向延伸远离所述板块。
2.如权利要求1所述的用于径向反应器的设备，其特征在于，所述径向反应器具有布置在反应器容器(40)内的内部反应区，并且所述正面(12)和所述背面(24)具有弯曲结构，其中所述正面(12)的曲率半径等于所述反应器固体微粒区域的半径，所述背面(24)的曲率半径等于所述反应器容器(40)的半径。
3.如权利要求1所述的用于径向反应器的设备，其特征在于，所述径向反应器具有布置在反应器容器(40)内的内部反应区，并且所述正面(12)和所述背面(24)具有平的结构，其中所述正面(12)的宽度形成半径为所述反应器固体微粒区域的半径的圆的弦，所述背面(24)的宽度形成半径为所述反应器容器(40)的半径的圆的弦。
4.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述百叶窗板(16)从垂直面以1°到89°之间的角度布置。
5.如权利要求4所述的设备，其特征在于，所述百叶窗板(16)从垂直面以10°到30°之间的角度布置。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述孔(14)具有上缘和下缘，并且所述百叶窗板(16)具有从所述前缘(18)到所述后缘(20)的长度，并且所述百叶窗板(16)的长度足够长以便将所述百叶窗板(16)的后缘(20)延伸足够远的距离，至少延伸至被所述百叶窗板(16)遮盖的所述孔(14)的下缘。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述孔(14)具有侧边缘，所述百叶窗板(16)具有侧边缘，并且该设备还包括一对延伸部(26)，其中每个延伸部(26)被固定到所述正面(12)和所述百叶窗板(16)的一个边缘上。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括布置在所述进口导管(10)内以提供刚性的支承杆。
9.如权利要求1所述的设备，其特征在于，竖直进口导管(10)具有基本上为梯形的横截面。
10.如权利要求1所述的设备，其特征在于，竖直进口导管(10)具有基本上为长方形的横截面。
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