CN103721642A - 供应用于处理重质堵塞进料的具有气体和液体的并流下行流的固定床反应器的过滤分布板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及供应用于处理重质堵塞进料的具有气体和液体的并流下行流的固定床反应器的过滤分布板。本发明涉及适用于气体和液体的并流下行流、更具体地“滴流”模式并流下行流的分布板，所述分布板整合了与分布功能分离的过滤功能。附图1所示。

Description

供应用于处理重质堵塞进料的具有气体和液体的并流下行流的固定床反应器的过滤分布板
技术领域
本发明涉及在以滴流(trickle flow)模式(并流下行流(co-current downflow)，液体速度低于1.5cm／s)操作的固定床型催化反应器入口处用于过滤和分布气体和液体的板的内容。设想的主要应用是对渣油(residues)的加氢处理，尽管本申请可适用于会引起固定床堵塞的任何油馏分的加氢，甚至更一般地适用于，有或没有气体情况下、填充以到达固定床的堵塞颗粒的任何液相。
背景技术
本发明可以被看作是对由本发明申请人所提交若干专利的改进：
法国专利FR2924950描述了被称为预分布板的过滤板，该过滤板具有用于具有气体和液体的并流下行流的固定反应器的溢流管，该预分布板是由设置在常规分布板上方的过滤板所构成；
专利FR2889973描述了用于具有气体和液体的并流下行流的固定床反应器的过滤板，该过滤板为设置在下游的催化剂床提供过滤功能并且用于对气体和液体流体的分布。该专利提出了一种用于过滤板的构造，其中烟囱具有在催化床中部的穿孔的孔(或槽)，在催化剂床在孔附近堵塞的情况下其可引起问题。因此，此催化剂床的堵塞可以引起烟囱的堵塞，从而造成两个结果：在分布板下方液体流量分布的不平衡、以及当如果烟囱发生聚结和粘住催化剂床而须拆卸该板时有会由对烟囱造成损坏的危险；
专利FR2959677描述了含有过滤颗粒和催化剂颗粒的可拆卸篮的布置，所述篮沉积在分布板上从而利于所述板的安装／拆卸并且限制在板和催化剂之间发生聚结的危险。然而，该技术方案具有某些缺点：大量的篮意味着安装时间非常长、必须确保所有篮之间的流体接触同时防止颗粒从各篮之间逸出。
与前面专利相比，本发明提供明显的改进。
附图说明
图1是根据本发明的板的侧视图，示出了主要元件：由穿孔支撑体(3)所支撑的过滤层(4)、由整板(2)所支撑的分布元件(5)、多孔的下部筛网(7)。
发明内容
本发明可以被定义成分布板，其用于供应以气体和液体进料操作的催化反应器，更具体地以已知为滴流模式(即液体表面速度在0.1cm／s至1.5cm／s的范围内)流动模式。
本发明的板可以被定义为分布板，其功能是将进入反应器的两相射流转换成均匀分布在设置于所述板下游的催化床的表面上的气体-液体混合物。本发明的分布板还借助于过滤层而将过滤功能整合入该分布板自身中。与现有技术板相反，该过滤层在某种意义上与分布功能分离，因为分布元件穿过过滤层但在分布元件内部的气体和液体入口位于所述过滤层的外部。
一般来说，这些分布元件是采用大致垂直的烟囱的形态，该烟囱从位于板水平线下方的较低水平线(lower level)延伸到位于过滤层上表面上方的较高水平线。
允许气体经由分布元件的开放上端进入，所述上端位于过滤层的上方，并且允许液体经由一排孔口进入，这排开口位于位于过滤层(4)下方以及板(2)自身的上方。
该部分仅被液体占据，因为在正常的操作下，在板(2)上方的液体水平线位于过滤层(4)内部且低于分布元件(5)的上端，分布元件(5)的上端可以仅让气体进入。
因此，本发明的分布板和过滤板适用于在固定床反应器中采用并流下行流模式的气体-液体流，该固定床反应器可包括沿反应器设置的多个催化剂床。
一般来说，本发明的过滤板位于第一催化剂床的上游(在流体流动的方向上)。当在不同的水平线将进料引导到沿反应器设置的多个催化剂床上时，能够将本发明过滤板定位在各催化剂床的上游。
本发明可以被定义成具有适用于所述气体-液体流的分布过滤板的具有并流下行气体-液体流的固定床反应器，所述固定床反应器可包括沿反应器设置的多个催化剂床，各板位于各催化剂床的上游，所述板是由从顶部到底部的以下元件所构成：
穿孔的支撑体(3)，该支撑体没有覆盖反应器的整个截面，而留出环状区(11)，该环状区相当于所述反应器截面的5％至50％、优选5％至30％；
过滤层(4)，该过滤层是由所述穿孔的支撑体(3)所支撑；
整板(full plate)(2)，该整板位于距穿孔支撑体(3)50mm to150mm范围内的距离处，该整板包括横跨过滤层(4)和整板(2)的多个大致垂直的分布元件(5)，这些分布元件是以长方形或三角形型式而设置，所述分布元件(5)具有在200mm至400mm范围内的高度，在它们的上端开放从而允许气体进入并且包括至少一排位于一部分所述分布元件的部分中的孔，其在穿孔支撑体(3)与整板(2)之间，从而允许液体进入，并且气体-液体混合物通过所述分布元件(5)的下端排出；
至少一个高孔隙率的分散元件(7)，该分散元件位于整板(2)下方，在距所述整板(2)20mm至300mm、优选在50mm至150mm范围内的距离处。
术语“整板(2)”表示该板没有孔口；气体和液体通过分布元件(5)的下端离开。
在一个变型中，拟用于在各分布元件(5)下方分散液体射流的分散元件(7)属于导流器(deflector)类型。
它们也可以由以交错方式设置在整板(2)下方，距其20mm至300mm范围内优选在50mm至150mm范围内的距离处的多孔筛网元件构成。
优选地，在本发明的分布过滤板中，分布元件(5)是由大致垂直的烟囱所构成，其总高度是在200mm至400mm的范围内。
优选地，在本发明的分布过滤板中，设置在穿孔的支撑体(3)上的过滤介质(4)是由至少一层称为保护性颗粒的颗粒所构成，过滤介质(4)的高度在100mm至300mm的范围内优选小于150mm。
构成过滤介质(4)的颗粒可以是：
保护材料的颗粒或通常起保护性元件作用的任何其它颗粒；或者
催化剂自身的颗粒。
本发明板不受对构成过滤层的保护材料的选择的限制。能够保留进料中所含堵塞颗粒的任何材料均可适于用作本发明的板。
对于在200mm至300mm范围内的过滤介质的高度而言，可以使用多个层，第一层是由保护材料的颗粒组成，下一层是由催化剂颗粒组成。在大部分情况下，单一层是足够的。优选地，在本发明的分布过滤板中，位于整板(2)下方的高孔隙率分散元件(7)是由筛网片所构成，该筛网片以交错方式设置的，并且在所述板(2)下方在150mm距离和250mm距离之间交替处。
优选地，在本发明的分布过滤板中，拟用于分裂在过滤层(4)上方进入反应器的液体射流的保护性筛网或穿孔板(6)被设置在所述过滤层的上方，距所述过滤层(4)的距离小于10mm。
在一个变型中，筛网(7)可以被被设计用于在各分布元件(5)的下方使液体射流分散的任何导流器类型的元件所代替，将各导流器设置在各分布元件(5)的下方或者设置在仅其一部分的下方。
一般来说，本发明的分布板可用于采用“滴流”(即液体的表面流速在0.1至1.5cm／s范围内)模式的气体和液体并流下行流的任何工艺。
更具体地，本发明的分布板适用于加氢处理、选择性加氢、渣油转化或者含有3至50个优选5至30个碳原子的油馏分的氧化的工艺。
能够利用本发明分布过滤板进行处理的的重质进料可以被定义成具有高于370℃的沸点，特别是属于渣油类型等的那些：常压渣油、减压渣油、脱沥青油、或者从转化过程(例如炼焦、固定床、沸腾床或移动床加氢处理)中获得的渣油，其中所有类型的渣油可以单独使用或者以混合物的形式使用。
当它们是烃馏分或各烃馏分的混合物或用烃馏分或各烃馏分的混合物稀释时，可以使用这些重质进料。
本发明考虑的重质进料也可包括从煤液化过程、芳烃提取物或者任何其它烃馏分获得的馏分。
具体实施方式
本发明分布板是这样意义上的分布板，其将进入反应器的两相射流(气体-液体)转变成为均质且均匀分布在位于下游的催化剂床表面上的气体-液体混合物。
另外，本发明分布板还整合了过滤功能，但与现有技术过滤板的不同，后者过滤功能与分布功能分离。
在上面设置有过滤层(4)的穿孔支撑体(3)位于分布板的中心区，但不占据反应器的整个截面。实际上，在过滤区(4)和反应器(1)的壁之间存在环状的空间(11)。
在过滤层(4)被随时间推移所回收的各种杂质堵塞的情况下，该环状空间(11)允许液体通向分布元件(5)。
将该环状空间的宽度设定成符合压力平衡，甚至在分布板被完全堵塞的情况下。
在这种情况下，过滤功能不再起作用，而分布板继续起作用，因为让液体流入分布元件(5)的孔(10)位于与过滤层(4)完全分离的区中。
与过滤层分离的该区的高度小于300mm，优选小于200mm；为了正确地发挥分布功能，分布元件(5)的高度必须大于200mm，优选大于300mm，因为此高度意味着通常可以适应工艺所要求的液体流量变化。
过滤区(4)使用穿孔支撑体(3)，该穿孔支撑体(3)连接到分布板(2)，并且利用本领域技术人员已知的任何装置(例如弯曲的支撑体(9)，如图1中所示，和／或垂直支撑体(亦如在图1的中央所示)，或者本领域技术人员已知的任何其它装置)将其机械固定在该分布板(2)处。
可利用螺钉系统或者利用本领域技术人员已知的其它装置，将分布板(2)与穿孔支撑体(3)固定在一起。
穿孔支撑体(3)可以在其下部区是穿孔的，但也可在其侧向区(lateral zone)是穿孔的以允许液体通过。
分布元件(5)通常具有从位于板(2)平面下方的较低水平线延伸到位于过滤层(4)上表面上方的较高水平线的大致垂直的烟囱的形式。
可以利用未穿孔的套管(8)来保护这些分布元件(5)。
由于此原因，过滤床(4)不与分布元件(5)接触。
如果过滤床发生凝结，它变得附接到套管(8)但不附接到分布元件(5)自身。因此，下部板(2)不被劣化并且使堵塞的过滤区(4)与所述板剩余部分的分离变得容易得多。
对于安装／拆卸，将穿孔支撑体(3)带入作为(brought in)成分布板的面板(panels)，这些面板的尺寸使得它们可以经由反应器的检修孔(manhole)引入。以同样的方式，将分布板(2)切割成可以经由检修孔而引入的元件。
可将套管(8)围绕分布板的分布元件(5)直接放置在穿孔支撑体(3)上。
通过“松散”装填到穿孔的支撑体(3)上使过滤介质(4)直接沉积。
任选地，可将保护性筛网(6)加装在过滤介质(4)的上方，以防止所述介质从气体／液体进入反应器，从而防止构成所述过滤层的颗粒被射出。
可以将与现有技术板相比的本发明分布板的优点总结如下：
-分布元件(5)液体进入孔位于穿孔支撑体(3)的下方，此布置意味着可以使过滤功能与分布功能分离。此分布还提供液体流量的一定灵活性，因为液体水平面可以确定为从位于过滤区(4)中的较下水平面到位于过滤层(4)上方的较上水平面的相当宽的高度范围，但该较上水平面必须保持低于分布元件(5)的上端，从而防止液体经由用于让气体通过的所述上端而流入；
-过滤高度足以执行期望的过滤功能；
-与过滤篮的现有技术方案相比，安装和拆卸得到便利：
-经由检修孔引入面板形式的穿孔支撑体(3)；
-用壁和／或分布板附近的多个加强件／腿来支撑穿孔支撑体(3)；
-将保护性套管(8)围绕分布元件(5)开槽，其在外部独立地制造并直接放置在在整支撑体(2)上；
-经由检修孔引入以面板形式的具备分布元件(5)的整支撑体(2)。
本发明的分布板可以用于安装新的装置，或者可以代替现有装置上的常规板。
对于某些类型的板(在此情况下，例如，由Axens销售的)，所述板的改造足以能够安装本发明中所述的过滤板。
根据本发明的实例
仅通过说明而纯粹给出涉及渣油加氢处理的本发明实例。
气体和液体速度是：气体在[2-5]cm／s范围内，液体在[0.1-0.5]cm／s的范围内。
反应器直径为3.5m。
采用垂直烟囱形态的分布元件(5)的尺寸如下：
-烟囱高度：350mm；
-烟囱直径：50mm；
-烟囱之间的间距：200mm
烟囱包括允许液体进入的2排孔口(10)：
-第1排的孔口：相对于整板的高度40mm，3个5mm的孔；
-第2排的孔口：相对于整板的高度130mm，3个5mm的孔；
-在烟囱顶部允许气体进入的开口：30mm。
过滤层(4)的尺寸如下：
-穿孔支撑体(3)的位置：在整板(2)上方140mm处；
-过滤层(4)的直径：3.1m；
-环状区(11)的厚度：200mm；
-穿孔支撑体(3)的总高度：160mm，即在整板(2)上方310mm且在分布元件(5)的气体开口下方10mm处；
-保护性板(6)的位置：在整板(2)上方290mm处；
-保护材料层的厚度：150mm。

Claims (9)

1.具有并流下行气体-液体流的、具有适用于所述气体-液体流的分布过滤板的固定床反应器，所述固定床反应器可包括沿所述反应器设置的多个催化剂床，各板位于各催化剂床的上游，所述板是由从顶部到底部的以下元件构成：
-穿孔的支撑体(3)，所述支撑体不覆盖所述反应器的整个截面，而留出空的相当于所述反应器截面的5％至50％，优选5％至30％的环状区(11)；
-过滤层(4)，所述过滤层由所述穿孔支撑体(3)支撑；
-整板(2)，所述整板位于距穿孔支撑体(3)50mm至150mm范围的距离处，所述整板包括横跨过滤层(4)和整板(2)的多个大致垂直的分布元件(5)，这些分布元件是以长方形或三角形型式设置，所述分布元件(5)具有在200mm至400mm范围内的高度，在它们的上端为开放以允许气体进入并且包括位于所述分布元件一部分中的至少一排孔，这些孔是在穿孔支撑体(3)和整板(2)之间，从而允许液体进入，并且通过所述分布元件(5)的下端排出所述气体-液体混合物，
-至少一个高孔隙率分散元件(7)，其位于整板(2)下方，距所述整板(2)20mm至300mm，优选50mm至150mm的距离。
2.如权利要求1所述的用于并流下行气体-液体流的固定床反应器，其中各分布过滤板具有分布元件(5)，所述分布元件是在对应于过滤层(4)深度的高度部分上被全套管(8)包围的大致垂直的烟囱。
3.如权利要求2所述的用于并流下行气体-液体流的固定床反应器，其中所述烟囱的间距是在100至300mm范围内。
4.如权利要求1所述的用于并流下行气体-液体流的固定床反应器，其中穿孔支撑体(3)的过滤层(4)是由至少一层高度在100mm至300mm范围内的保护材料颗粒组成。
5.如权利要求1所述的用于并流下行气体-液体流的固定床反应器，其中位于整板(2)下方的高孔隙率分散元件(7)是以交错方式设置，并且在述整板(2)下方150mm距离和250mm距离之间交替。
6.如权利要求1所述的用于并流下行气体-液体流的固定床反应器，其中用于使进入所述反应器的液体射流分裂的保护性筛网(6)设置在过滤层(4)的上方。
7.如权利要求1所述的用于并流下行气体-液体流的固定床反应器，其中分散元件(7)是由一组圆锥形的导流器构成，各导流器被放置在分布元件(5)的下方。
8.如权利要求1所述的用于并流下行气体-液体流的固定床反应器的用途，其是用于加氢处理工艺、选择性加氢工艺、渣油转化工艺、或者具有3至50个，优选5至30个碳原子数的油馏分的氧化工艺。
9.如权利要求1所述的用于并流下行气体-液体流的固定床反应器的用途，其是用于使用滴流模式的气体和液体并流下行流的任何工艺，所述滴流模式即具有在0.1至1.5cm／s范围内的液体表面速度。
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