CN101480535A - 液-气分配装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的用于两相物流并流式向下流容器中的液－气分配装置包括：许多以自我支持结构(梁)形式制造的BOXVLT和料盘板，安装时构成的料盘在连接处和料盘与容器壁之间将基本上没有泄漏；所述水平的自我支持结构包括打孔成至少一行等尺寸孔的底板，其中每个孔装有细长的向下流的成管子形式的通道(降液管)或有与所述梁中孔的几何横截面形状相同的其他几何形状的通道，和向下流通道装有并流的两相物流的入口，和其中至少2个所述向下流通道装有一个公用的升气管帽罩，该帽罩连接在和沿着每个向下流通道的至少一个壁部分和安装在每个向下流通道的入口上面并与入口有一定间隔。

Description

液-气分配装置
技术领域
本发明涉及用于两相并流式向下流容器的液-气分配装置。特别是，本发明涉及公用总管结合多气体提升管(称为箱式气体提升管(BOXVLT))形式的液体分配装置，该装置当许多这样的BOXVLT装配在容器的横截面上时改进液体和气体相的分配从而在催化反应中获得热量和组份的平衡。该装置在加氢操作的反应器中特别有用。
背景技术
液体分配装置已知的设计有5种。第1种是一串槽和溢流堰用于在液体接触催生床之前将液体对称地细分成多个液流。在液体压力机或逆流吸收器中常使用这种类型。在美国专利5,192,465号中描述了这种类型的一个例子。
液体分配装置的第2种类型是筛板的水平塔盘。这种可能有或者可能没有围绕筛板的有凹口的溢流堰。这种类型的分配装置可以用于和更新颖的最终液体分配塔盘一起的初步液体分配。在美国专利4,836,989号中公开了这种类型的例子。
液体分配装置第3种通用类型是升气管塔盘。这种装置使用许多直立管按规则的方形或三角形间矩图案布置在水平塔盘上。直立管通常在侧壁中有孔用于液体通过。直立管的顶端是开口的以便允许气体通过升气管中心向下流动。某些设计使用特殊的气体降液管升气管来处理大量的气体流动。从美国专利4,126,540号和3,353,924号已知这种类型。
液体分配装置的第4种类型是泡罩塔盘。这种装置使用在水平塔盘上按规则间距的图形布置的许多泡罩。用罩同心地中心定位在直立管上构成泡罩。罩的侧边开槽用于气体流动。液体在罩下面流动，并和气体一起在环形区域内向上流动然后通过直立管的中心向下流动，如在美国专利5,158,714号中描述的那样。
已知的槽型分配装置机械上很复杂和对水平度非常敏感。取决于各槽之间过渡区的设计，分配的质量也可能对结污很敏感。
已知的筛板设计类似于升气管设计。升气管设计是优选的因为可以设计它用于更宽范围的液体/气体负荷和对结污敏感较低。
液体分配装置别的已知类型是筛板塔板装有气体提升管，形式为长腿降液管装有一根或多根短腿的升气管以便在管内形成向上流区和向下流区。短腿升气管的侧边是开槽的和通过在向上流区内向上流动的气体提升液体与气体并流，和与气体一起均匀地分配通过向下流区到下面的催化剂床，如在美国专利5,942,162号进一步描述的那样。
气体提升管装置比升气管类设计的优点是用气体提升管显然可以有更宽的调节范围。当液体流量减小时，适当设计的升气管必须变成或者更高或者在侧边上钻更小的孔。由于制造公差，装置的检修和由于操作负荷的偏差，使所有分配装置并不是全都在容器中处于同一水平。在向下调节的某些水平，有些孔可能有液体而另一些孔可能没有。这造成在斜盘下面的表面上不均匀的液体分布。
发明内容
本发明是用于在向下流的容器中分配并流的两相物流的液-气分配装置，它包括：
作用如支持梁和料盘板的许多水平的自我支持结构和当安装成料盘时在各结构的接合处和在构成的料盘和容器内壁之间将基本上没有泄漏；
每个所述水平的自我支持结构包括打孔成至少一行等尺寸孔的底板，其中每个孔装有细长的向下流的成管子形式的通道或有与所述底板中孔的几何横截面形状相同的其他几何形状的通道，和每个向下流的通道装有并流的两相物流的入口，和其中至少2个所述向下流通道装有一个公用的升气管帽罩，该帽罩连接在和沿着每个向下流的通道的至少一个壁部分和安装在每个向下流通道的入口上面并与入口有一定间隔。
向下流通道和公用的升气管帽罩的组合称为箱式气体提升管(BOXVLT)。
按照本发明的自我支持结构是水平地支持在容器中和它的边缘用垫片或其他密封紧压在相邻的自我支持结构或料盘板的边缘，以便提供覆盖该容器横截面积基本上无泄漏的表面。
自我支持结构/料盘板的底板打孔成横跨它的表面的均匀间隔的孔，各孔在底板上分布成至少一行。孔可以是圆的、方形、矩形的或任何其他的几何形状。在所有的情况下，使用最优化的图案以便在所有筛孔之间提供近似的均匀间隔和提供孔面积对跨过整个料盘的水平料盘面积近似均匀的比，整个料盘是由多行的BOXVLT组成。
用公用的升气管帽罩覆盖的2个向下流通道组成的至少一个BOXVLT在每个自我支持结构/料盘板上形成有至少2个下降点的气体提供管装置。
按照本发明的气体提升管装置在概念上类似于泡罩装置但有几个优点。由于气体提升管装置比较小，完全可以设置在分配料盘上以便获得液体更好地分配，分配料盘是将许多梁肩并肩地布置在反应器内部制成。较小的间距与较大的间距相比料盘下的整个润湿效率更好。
按照本发明的分配装置的一个特殊优点是它的简单性，这使它更容易和节省成本地制造和安装在工艺条件不允许的最优尺寸上。
在将使用本发明的许多过程中，如加氢操作的反应器，在一段时间内和停车操作期间气相和液相的速率和物理特性可以有宽广的变化。由于制造公差和装置的检修，分配料盘的水平度将有不可避免的变化。从入口分配器或急冷区混合器降落到分配料盘上的液体可能是不均匀地分布和由于溅落、波动或液压头可能造成跨过料盘的液体高度梯度。使用蒸汽提升管概念可以有最优的液体分配器设计，它将提供比槽式分配器、简单的筛板分配料盘、升气管型分配料盘或同心泡罩分配料盘最优化设计所可能获得的在料盘下的液体分配更好的液体分配。
通常在加氢操作的反应器中将使用本发明的分配装置。通过在整个反应器横截面积上获得液态反应剂的均匀分布，均匀地润湿在给定平面上的所有催化剂。因此，在给定平面上的所有催化剂操作在相同的效率下，它增加了反应器总效率。另外，均匀的液体分布保持反应器内均匀的径向温度分布。
在本发明的一个实施例中，至少2个向下流的通道用公用的升气管帽罩覆盖，泡罩连接在和沿着向下流通道的2个相反的壁使气体提升管有像T形状的横截面。
在别的实施例中，通过装配至少2个向下流通道有公用的升气管帽罩，使气体提升管的形状有像倒U形的横截面，帽罩是连接在和沿着每个向下流通道的一个壁部分。
在另一个实施例中，通过使向下流通道穿过梁或通过在梁上附连分离的通道件为每个孔生成在梁下侧上的下降边缘。该下降边缘还可以通过梁上挤压或等价的机构生成。
在水平的自我支持结构上的所有点处向下流的通道有相同的高度是优选的。
升气管帽罩在它的侧边切有1个或多个垂直的狭槽而狭槽的高度终止在或在向下流通道入口高度之下也是优选的。
在另一个优选的实施例中，升气管帽罩的入口端终止在水平梁的平面之上从而不会妨碍两相物流中的液体流入到升气管帽罩的下部中。
附图说明
图1表示自我支持结构的透视图，它包括最少的一根梁，该梁有升气管帽罩、降液管和底板，其组合在下面的描述中表示为箱式气体提升管或BOXVLT。
图2表示有3根BOXVLT的自我支持结构的透视图。
图3(A-D)表示该BOXVLT的横剖面图(从下面看)，有各种形状和各种图案的降液管的不同布置的例子。
具体实施方式
在图1和图2中表示液-气分配设计的概念(称为自我支持结构)。该装置包括从反应器内壁的一侧伸展到反应器内壁另一侧的一个或几个BOXVLT1，有与反应器内壁(未表示)曲率对应的曲率弯成曲线的裙边2以便能气密地安装。自我支持结构的长边7是线性的适合与或者另一个自我支持结构(未表示)或者装备有一个或几个BOXVLT(未表示)的非自我支持的料盘板装配在一起。所有的连接基本上是无泄漏的。每个BOXVLT包括一个公用的升气管帽罩(riser cap)，它覆盖2根或多根降液管(down-comer)4。降液管4在尺寸、形状和布置的图案上可以变化(见图3的例子)。每根降液管装配到底板3中钻的孔内。在每根降液管4之间在升气管帽罩5的侧壁中切出一个或多个垂直的窄槽6。窄槽的顶端是在降液管4入口端(未表示)处或在其下面。
图3是通过BOXVLT向上看到升气管帽罩内的横剖面(剖面B-B)。图3A是有方形降液管以直线图案对齐和紧固在升气管帽罩2壁上的BOXVLT。图3B有矩形的降液管也是以直线图案对齐和紧固在升气管的仅一个壁上。图3C类似于图3A但是用圆形的降液管。图3D表示用在三角形图案中的圆形降液管。
如在图3A-C中表示的通过在向下流通道之间安装隔板8可以获得进一步改进两相流动分配的效率即降低对雄性分配的敏感性。
在本发明的操作中，在料盘上将建议起液面，料盘由许多梁组成，每根梁装有自我支承结构形式的BOXVLT和如料盘板那样。将各部件沿着它们的边和沿着反应器壁以气体/液体密封的方式装配在一起。在这样构成的料盘上的液面将在公用的升气管帽罩5的底部的上面，但在升气管帽罩窄槽6顶端的下面。气体将通过窄槽，形成在由公用升气管帽罩和许多向下流通道组成的该BOXVLT的内部和外部之间的压力降。由于BOXVLT内部压力低，BOXVLT内部的液面将比其外部液面高。因气体提升液体向上流动和在向下流通道入口处的壁上流动使气体和液体将在升气管帽罩内部混合。液体在入口处壁上流动和向下流入向下流通道4的同时液体将部分分离。在底板3下面的开口处，随着液体排出降液管4的下落边缘液体和气体将进一步分离。

Claims (8)

1.液-气分配装置，用于分配在向下流的容器中并流的两相物流，包括：
作为支持梁和料盘板的多个水平的自我支持结构，当安装成料盘时在各结构的接合处和在形成的料盘和容器内壁之间将基本上没有泄漏；
每个所述的水平的自我支持结构包括打孔有至少一行等尺寸孔的底板，其中每个孔装有细长的向下流的通道，该通道成管子形式或有与所述底板中孔的几何横截面形状相同的任何其他几何形状，每个向下流的通道装有并流两相物流的入口，和其中至少2个所述向下流通道装有一个公用的升气管帽罩，该帽罩连接在和沿着每个向下流通道的至少一个壁部分并且安装在每个所述向下流通道的入口上面并与入口间隔开。
2.如权利要求1所述的液-气分配装置，其特征在于向下流通道在水平的自我支持结构上的所有点处都有相同的高度。
3.如权利要求1所述的液-气分配装置，其特征在于升气管帽罩有切入其侧边的一个或多个垂直的槽，槽的高度终止在向下流通道的入口水平处或在其之下。
4.如权利要求1所述的液-气分配装置，其特征在于升气管帽罩的入口端终止在自我支持结构的底板水平之上。
5.如权利要求1所述的液-气分配装置，其特征在于公用的升气管帽罩是连接在每个向下流通道的两个相反的壁上。
6.按照前述权利要求中任一项所述的液-气分配装置，其特征在于在一个或多个所述向下流通道之间设置隔板。
7.两相物流并流向下流的容器，包括按照前述权利要求中任一项所述的液-气分配装置。
8.反应器，装有按照前述权利要求中任一项所述的一个或多个液-气分配装置。
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