CN103442797B - 用于接触一种或多种流体的方法和与其相关的反应器 - Google Patents

Abstract

一个示例性实施例可以是用于在容器中接触一种或多种流体的方法。该方法可包括将一种或多种流体从塔顶塔盘传送到一腔室中并且在腔室外部设置一导管，该导管将相应溢流通道联接到相应孔，以增加导管内部的接触时间。典型地，该腔室形成一个或多个侧壁，该侧壁形成至少一个孔并且塔顶塔盘形成至少一个溢流通道。

Description

用于接触一种或多种流体的方法和与其相关的反应器

在先国家申请的优先权要求

本申请要求2011年3月23日提交的美国申请No.13/069,535的优先权。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于接触一种或多种流体的方法和一种与其相关的反应器。

背景技术

常常，反应器在其中包括各种内部机构。典型地，具有多个床层的反应器还可包括诸如混合装置和分配塔盘的机构，以混合和再分配从一个催化剂床层传送到下一个的流出物。

典型地，外部急冷（激冷，quench）气体被引导到催化剂床层之间以冷却从上方的床层落下的流出物。急冷气体和流出物混合以均匀地分配温度和组分。通常，混合由于气体和液体的不同密度而更难获得气体和液体的混合相。混合的质量可取决于两相的接触时间和面积。通常，气体和液体从塔盘流入混合箱且然后切向流动，由此形成涡流。气体和液体可经中心出口离开混合箱。

遗憾的是，来自塔盘的气流和液流可能由于气体与液体之间的大密度差而趋于迅速分离。尽管不希望受理论约束，但相信气体绝大部分处于涡流的内部内，而液体被推向周边，且因此液体与气体之间的接触非常有限。因此，期望更有效地混合不同相。

发明内容

一个示例性实施例可以是用于在容器内接触一种或多种流体的方法。该方法可包括将一种或多种流体从塔顶塔盘传送到一腔室中并且在腔室外部设置一导管，该导管将相应溢流通道联接到相应孔，以增加导管和腔室内部的接触时间和面积。典型地，该腔室形成一个或多个侧壁，该侧壁形成至少一个孔并且塔顶塔盘形成至少一个溢流通道。

另一示例性实施例可以是一种用于在容器中接触包括蒸气和液体的一种或多种流体的方法。通常，该方法包括将一种或多种流体传送到反应器中，向第一催化剂床层提供一种或多种流体，在可形成至少一个溢流通道的收集塔盘上回收一种或多种流体，提供至少一个导管，并且向定位在混合室下方和第二催化剂床层上方的分配塔盘提供一种或多种流体。通常，该至少一个导管包括在弯头处联接的第一臂部和第二臂部，第一臂部在所述至少一个溢流通道周围联接到收集塔盘，并且第二臂部终止以将一种或多种流体从收集塔盘传送到混合室。

又一示例性实施例可以是一种反应器。典型地，该反应器可包括第一催化剂床层、形成在第一催化剂床层下方定位的溢流通道的收集塔盘、具有底部部件和一个或多个侧壁的混合室、和形成使溢流通道与孔连通的管的导管。通常，一个或多个侧壁联接到底部部件的周边并且一个或多个侧壁形成所述孔。

文中公开的实施例可提供用于在容器中有效地混合流体的导管。特别地，导管可典型地在第一催化剂床层之后传送在反应器中的塔盘上收集的流体，并且输送流体通过可处于腔室内部或外部的导管。在一个示例性实施例中，一个或多个叶片可在导管内定位以有利于其中的混合。因此，文中的实施例可改善蒸气-液体接触面积并且增加导管和腔室内部的接触时间。

定义

如文中所用，术语“区”可指包括一个或多个设备物品和/或一个或多个子区的区域。设备物品可包括一个或多个反应器或反应器容器、加热器、交换器、管道、泵、压缩机和控制器。另外，诸如反应器、干燥器或容器的设备物品可进一步包括一个或多个区或子区。

如文中所用，术语“富含”可指流中的化合物或化合物的种类以摩尔计至少大体50%并且优选70%的量。

如文中所用，术语“大致”可指流中的化合物或化合物的种类以摩尔计至少大体80%、优选90%并且最佳地99%的量。

如文中所用，术语“联接的”可指两个物品通过化学或机械手段、通过包括冲压、模制或焊接的工艺直接或间接接合、紧固、关联、连接或一体地形成在一起。此外，两个物品可通过使用第三构件例如机械紧固件如螺钉、钉子、U形钉或铆钉；粘合剂；或焊接联接。

如文中所用，术语“流体”可指液体或气体。

如文中所用，术语“流体”可指一种或多种液体和/或气体。

如文中所用，术语“蒸气”可指可包括氢和一种或多种烃或由其组成的气体或分散体（dispersion）。通常，蒸气可包括包含烃液滴的气体。

附图说明

图1是示例性容器的立面示意图，示出了内部构件。

图2是示例性腔室的透视图。

图3是联接到示例性腔室的示例性收集塔盘的透视图。

图4是示例性收集塔盘的顶视平面图，用虚线示出了导管和腔室。

图5是联接到另一示例性腔室的另一示例性收集塔盘的透视图。

图6是另一示例性收集塔盘的顶视平面图，用虚线示出了导管和腔室。

图7是其中具有一个或多个叶片的示例性溢流通道的顶视平面图。

具体实施方式

参照图1，示例性容器或反应器100可包括入口104和出口108。典型地，容器100可用于加氢反应并且可接收大量流体。通常，容器100可接收液体以及一种或多种（典型地大量）蒸气。一般而言，容器或反应器100可以是任何合适的加氢反应器，诸如在例如US4,937,051中公开的。

容器100可包含第一分配或粗分配塔盘110、第二分配塔盘或再分配塔盘120、多个降液管130、处于各种高度处的一系列支承梁或桁架140、第一催化剂床层150、急冷和/或混合区200、以及第二催化剂床层320。一般而言，容器100可在第一催化剂床层150与第二催化剂床层320之间包括急冷和/或混合区200。尽管示出了两个催化剂床层150和320，但应理解，可使用任意数量的催化剂床层，可选地对应的急冷和/或混合区在其间定位。此外，应当理解的是，可使用其它容器构型，例如流体从入口104或从上方的急冷和/或混合区200接收流体的催化剂床层直接提供给第一催化剂床层150。

第一分配塔盘110可使用任何合适的装置诸如机械紧固件通过一系列支承梁或桁架140联接到第二分配塔盘120。多个降液管130可形成管并且在第二分配塔盘120中的孔内定位。一般而言，通过入口104的进入流体可被分配经过第二分配塔盘120的多个降液管130。尽管示出了六个降液管130，但应当理解的是，可利用任何合适数量的降液管130。在另一些示例性实施例中，降液管130可在第二分配塔盘120上对称和均匀地定位。

此后，流体可通过由催化剂支承塔盘190支承的第一催化剂床层150。一般而言，反应物可产生下落的产物。典型地，催化剂支承塔盘190在其中具有用于允许流体通过其中的开口。

急冷和/或混合区200可包括急冷分配器210、支承件214、收集塔盘220、腔室或混合室270、第一或粗分配塔盘290、第二或再分配塔盘300、以及多个降液管310。尽管示出了七个降液管310，但应当理解的是，可利用任何合适数量的降液管310。在另一些示例性实施例中，降液管310可在第二分配塔盘300上对称和均匀地定位。

一般而言，收集塔盘220、混合室270、第一分配塔盘290和第二分配塔盘300可由一系列支承梁或桁架140以及支承件214支撑。导管232和236可将流体从收集塔盘220传送到混合室270，如下文所述。

通常，从第一催化剂床层150传送的急冷气体和产物可通过混合或急冷区200以混合并且再分配，并且然后传送到第二催化剂床层320。此后，来自第二催化剂床层320的产品可经出口108离开。在另一些示例性实施例中，产品可在离开出口108之前通过一个或多个其它急冷和/或混合区。

参照图2-4，可具有任何合适形状的示例性混合室270典型地形成大致直圆柱体。在附图中，由于不同视图隐藏了一些元件，因此未在所有图中示出所有元件。混合室可包括包围开口274的底部部件272和一个或多个侧壁280。典型地，堰板（weir）276可包围典型地呈圆形的开口274。底部部件272可形成或具有由所述一个或多个侧壁280包围的周边278。一般而言，所述一个或多个侧壁280可形成至少一个孔，典型地第一孔282、第二孔284、第三孔286和第四孔288。一般而言，混合室270可包括内部或内侧264以及外部或外侧268。

典型地，堰板276和所述一个或多个侧壁280可使用任何合适的手段例如机械紧固件或焊接联接到底部部件272。此外，混合室270可利用任何合适的手段例如机械紧固件或焊接联接到收集塔盘。典型地，流体例如一种或多种液体或蒸气相可集中在收集塔盘220的顶面上。可大致呈圆形的收集塔盘220可形成至少一个溢流通道，即第一溢流通道222、第二溢流通道224、第三溢流通道226和第四溢流通道228。

一般而言，一个或多个（诸如大量）导管，即第一导管232、第二导管234、第三导管236和第四导管238，可联接到相应的溢流通道222、224、226和228并且使收集塔盘220的顶面在相应的第一孔282、第二孔284、第三孔286和第四孔288处与混合室270连通。尽管公开了四个导管232、234、236和238，但可使用任何合适数量的导管。由于导管可大致相同，因此文中将仅仅详细说明第一导管232。应当理解的是，导管可以相同或不同。

第一导管232可包括终止于连接到第二臂部246的弯头244中的第一臂部242。典型地，弯头244可使第一臂部242相对于第二臂部246成90°角定位，不过可使用任何合适的角度，诸如高达180°角。因此，在此示例性实施例中，弯头244在第一臂部242与第二臂部246之间形成大致90°角。通常，第一臂部242在一端接近第一溢流通道222联接，而第二臂部246在另一端接近第一孔282联接。第一导管232可使用任何合适的手段例如机械紧固件或焊接联接到收集塔盘220和混合室270。通常，第一导管232可收集来自收集塔盘220的一种或多种流体并且将它们传送到混合室270。

在操作中，一种或多种流体可集中在收集塔盘220上并进入第一导管232。第一导管232可完全定位在混合室270的外部268。离开第一导管232的一种或多种流体可切向流到所述一个或多个侧壁280并在内部264中混合，并且流过堰板276并离开开口274。

为了增强混合室270中的相之间的混合，蒸气和急冷气体以及液体可经四个溢流通道222、224、226和228一起流入混合室270的底部。蒸气-液体接触时间和接触面积可通过导管232、234、236和238内部的蒸气-液体平行流以及混合室270内部的蒸气-液体交叉流增加。由于气体密度典型地低于液体，因此气体可经混合室270内部的循环液体上升，由此增加蒸气-液体接触。导管232、234、236和238可呈各种形状，诸如直的或弯曲的，以增强流体相的混合。导管232、234、236和238的水平部分可长可短，但应该顺循混合室270内部的液流，因此使其对内部264中的液体旋转的影响最小化。

在如图4所示的可选实施例中，第一导管232可由另一形式的导管334代替。在该示例性形式中，导管334除包括第一臂部和第二臂部外还可在第二臂部中包括弯部248。弯部248可在水平面中成任何合适的角度，诸如至少90°。应当理解的是，导管可采用任何合适的形状。

参照图5，收集塔盘420的另一示例性实施例可包括一个或多个溢流通道，优选第一溢流通道422、第二溢流通道424、第三溢流通道426和第四溢流通道428。收集塔盘420的尺寸可与收集塔盘220大致相似，如上所述。在该示例性实施例中，所述一个或多个溢流通道422、424、426和428可在混合室270的上方形成在周边278的内部。因此，可设置一个或多个（诸如大量）导管，即第一导管432、第二导管434、第三导管436和第四导管438。导管可相同或不同，但在该示例性实施例中，导管432、434、436和438可与如上所述的第一导管232大致相同或大致相似，带有在用于例如导管432的弯头444处联接的第一臂部442和第二臂部446。

在操作中，下文将仅说明第一导管432。一种或多种流体可集中在收集塔盘420上并进入第一导管432。第一导管432可完全定位在混合室270的内部264中。离开第一导管432的一种或多种流体可切向流到所述一个或多个侧壁280并在内部264中混合，并且流过堰板276并离开开口274。

参照图6，示出了混合室270和收集塔盘420的另一视图。导管436已由导管532替代。导管532与如上所述的导管334大致相似，即导管532的第二臂部544形成与导管334的弯部248相似的弯部548。

参照图3和7，导管可以是空的或者包括用以促进混合的一个或多个装置，诸如用以进一步增加蒸气-液体接触的一个或多个叶片或静态混合器。一个或多个叶片，即第一叶片250、第二叶片252、第三叶片254、第四叶片256、第五叶片258、第六叶片260和第七叶片262可接近溢流通道222在导管232中定位。所述一个或多个叶片可由平板形成或使用任何简单的手段诸如焊接或机械紧固件联接到芯部268。在该示例性实施例中，芯部268可以大致呈圆形。这种情况下，叶片250、252、254、256、258、260和262可在导管232内延伸任何合适的距离以有利于流体的混合。此外，所述一个或多个叶片可在导管中的任何期望位置定位，诸如接近例如溢流通道222或孔282。

在不进一步详细描述的情况下，相信本领域的技术人员可利用前面的描述最大限度地利用本发明。因此，前述优选具体实施方式应被认为只是说明性的，并且绝不以任何方式限制本发明的其余内容。

从前面的描述，本领域的技术人员可容易地确定本发明的实质特征，并且在不脱离本发明的精神和范围的前提下可对本发明作出各种变更和修改以使其适应于各种不同的用途和条件。

Claims (10)

1.一种用于在容器中接触一种或多种流体的方法，包括：

A)将一种或多种流体从塔顶塔盘沿径向向内传送到一腔室中，所述腔室位于所述塔顶塔盘的下方，其中所述腔室形成一个或多个侧壁，所述侧壁形成至少一个孔，并且所述塔顶塔盘形成至少一个溢流通道；以及

B)在所述腔室的径向外侧设置导管，所述导管将相应溢流通道联接到相应孔以增加所述导管和所述腔室内部的接触时间和面积。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种流体包括液体和蒸气。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述腔室包括形成开口的底部部件，其中所述开口由堰板包围。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述底部部件形成周边。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，所述腔室形成大致直圆柱体。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述导管包括在弯头处联接的第一臂部和第二臂部。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述弯头在所述第一臂部与所述第二臂部之间形成大致90°角。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述导管形成弯部。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述塔顶塔盘大致呈圆形。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述容器包括多个导管。