CN105358245A - 用于多床层反应器的流体分配装置和方法 - Google Patents

Abstract

提出了一种用于在反应器床层之间收集和分配流体的流体分配装置。根据各个方面，所述装置包括收集托盘、与收集托盘流体连通的混合腔室、与混合腔室流体连通的粗分配托盘、和与粗分配托盘流体连通的精细分配托盘。粗分配托盘包括蒸气烟囱。

Description

用于多床层反应器的流体分配装置和方法

优先权声明

本申请要求2013年6月28日提交的美国临时申请61/840,543和61/840,547以及2014年6月9日提交的美国申请14/299,452和14/299,485的权益，其内容在此通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及顺流流动反应器，其中液体和蒸气一起流过催化剂的固定床层。具体地，本发明涉及内部组件，用于当存在多个反应器床层时控制流体通过反应器的流动，以及用于流体的再分配。

背景技术

各种各样的工艺使用顺流流动反应器，其中一种或多种流体流过颗粒材料的固体床，以提供流体与固体颗粒之间的接触。在反应器中，固体可以包括流体在其上发生反应以形成产物的催化材料。该流体可以是液体、蒸气、或液体和蒸气的混合物，以及所述流体发生反应以形成液体、蒸气或液体和蒸气的混合物。该过程涉及一系列工艺，包括烃转化、加氢裂化和加氢处理。

具有固定床的顺流反应器构造成使得反应器允许流体流过催化剂床层。当流体是液体或液体和蒸气的混合物时，流体通常被引导向下流动通过反应器。也经常使用多床层反应器，其中反应器床层在反应器壳中相互堆叠。通常，堆叠成各床层之间有一些空间。

常常创建床层间空间以向过程流体提供中间处理，例如冷却、加热、混合和再分配。

在放热催化反应中，对流体的温度和分配的控制是重要的。来自上部催化剂床层和来自反应器外部的流体的温度和成分在被分配到下部催化剂床层之前应充分混合。在催化剂床层顶部的初始的差的温度和成分分布可以在过程流体向反应器下方移动时持续或增长。可产生热点并引起催化剂的快速失活且缩短反应器的周期长度。催化剂床层之间的空间用于注入骤冷气体或液体和用于流体混合及分布。在烃处理中，骤冷气体常常是低温氢/烃流。但是，冷却流体而不控制混合和分布会导致不均匀的反应和后续反应器床层的温度分布不均匀。复杂的混合和分配系统占用保持多个催化剂床层的反应器腔室中的宝贵空间。

由于反应器床层之间的空间的高度限制，有限的空间用于引入骤冷流体并使蒸气和液体与骤冷流体混合。特别是，对于现有的加氢处理反应器，催化剂床层之间的空间已经被设定，并且有时难以安装新的内部设置以改进现有床层间空间内的流体的混合，而不降低催化剂床层的高度。即使对于新的反应器，通常需要减小反应器的总尺寸以减少加工工厂中的资本支出和反应器的轮廓。因此，需要在相对短小的床层间空间中提供相邻的催化剂床层之间的流体的良好的混合和分配。

反应器的用来克服这些限制的设计可显著节省反应器内的宝贵空间以用于使催化剂装载最大化。另外，常常希望修补现有反应器以通过催化剂床层之间的相同或减小的骤冷区空间来改进工艺。改进了反应器壳内的空间利用的新的反应器内部设置可提供显著的成本节约，并允许修补现有的反应器以满足新的操作和规范要求。

发明内容

一方面，提供一种用于在反应器床层的顶部上方分配流体的装置。该装置包括收集托盘，其具有顶部和底部，并具有穿过其中的出口端口。混合腔室设置成与收集托盘的出口端口流体连通并具有混合腔室出口。粗分配托盘与混合腔室出口流体连通，并具有穿过其中的粗分配托盘液体出口端口。该装置还包括分配托盘的分配托盘蒸气烟囱，其定位在所述混合腔室出口的径向外部，并且分配托盘蒸气烟囱的上开口在分配托盘的正常操作液面上方，该上开口提供从粗分配托盘的上方到下方的流体连通。蒸气烟囱还包括具有径向向内逐渐变细的截面的蒸汽烟囱体部，以减少对沿粗分配托盘向外的流体流的限制。

另一方面，提供了一种在下流式反应器中使用的粗分配装置，其包括具有大致平坦的托盘的粗分配托盘，多个液体出口端口穿过该托盘。粗分配装置包括绕粗分配托盘的至少一个蒸气出口端口形成的分配托盘蒸气烟囱。蒸气烟囱具有处于分配托盘的正常操作液面上方的上开口，该上开口提供从粗分配托盘的上方到下方的流体连通。烟囱包括具有径向向内逐渐变细的截面的蒸气烟囱体部，以减少对沿粗分配托盘向外的流体流的限制。

又一方面，提供了一种用于在反应器床层的顶部上方分配流体的方法。该方法包括从上层反应器床层收集包含蒸气和液体的流体。该方法还包括使流体进入混合腔室和使流体旋流以接触并混合蒸气和液体以及使流体通过大致居中的混合腔室出口到粗分配托盘。该方法还包括将所述流体收集在粗分配托盘上。该方法包括使蒸气径向地朝向粗分配托盘与反应器壁之间的环状开口通过，使蒸气的一部分通过具有在液体粗分配托盘上方延伸的向内逐渐变细的截面的蒸气烟囱的开口，使另一部分蒸气通过在相邻的蒸气烟囱之间形成的流体流路，并使蒸气的其它部分通过环状开口到精细分配托盘。该方法还包括将精细分配托盘下方的流体分配到另一反应器床层。

本发明的其它目的、优点和应用将从下面的详细描述和附图中对本领域技术人员变得明显。

附图说明

图1是根据各种方面的用于在催化剂床层之间收集、混合和分配流体的装置的示意性截面图；

图2是根据各种方面的具有蒸气烟囱的粗分配托盘的示意性平面图；

图3是具有蒸气烟囱的粗分配托盘的透视图；

图4是根据各种方面的用于在催化剂床层之间收集、混合和分配流体的装置的示意性截面图，该装置包括混合腔室蒸气烟囱；

图5是根据各种方面的用于在催化剂床层之间收集和分配流体的装置的示意性截面图；和

图6是根据各种方面的具有蒸气烟囱的粗分配托盘的示意性平面图。

具体实施方式

根据各种方面，本发明公开的装置和设备被布置在顺流流动容器中的相邻床层之间的空间中。为了便于说明，以下将通过包括两个或更多个间隔开的催化剂床层的下流式反应器进行描述，但本文描述的分配及混合装置和系统以及方法也可用于并且施用在具有不同类型的处理床层的其它烃处理容器。反应器中的催化剂床层被分开一间距以用于骤冷、流体接触和/或混合以及将流体分配到后续的床层，其中，混合区被设计成冷却/加热、混合以及有时冷凝从上方催化剂床层流出的流体。在一个示例中，如图1中所示，该装置和设备可被包括在加氢下流式反应器5中，流体从上层催化剂床层30流向下层催化剂床层32。流体可包括蒸气、液体，或蒸气和液体的混合物。反应器流体可通过来自骤冷流体分配器(未显示)的骤冷气体或液体(本文统称为“骤冷流体”)被骤冷，并且流体被接触、混合和随后分配到下层催化剂床层32。应当指出的是，本文所用的术语“流体”指的是液体和蒸气中的任一者或两者。流体被接触和混合以降低温度并在分配到混合区25下方的下层催化剂床层32之前使温度和组分差异最小化。在当前的系统中，反应器的床层之间存在相当大的空间用于骤冷、混合和分配。用于这些功能的所需空间量的减少可有利地提供反应器5内最大程度的催化剂装载，从而提高工艺和性能和/或延长工作周期，而无需更换整个反应器。类似地，如果骤冷区的高度被最小化，新的反应器可以设计成具有更小的轮廓，并使用更少的资本支出。

流体在催化剂床层上的良好分配很重要的是用于避免不利影响，如在催化剂床层内的不均匀的温度上升和热点。在催化剂床层中发生的热点可导致缩短催化剂寿命或产品质量较差。本文描述的方法和装置设计成降低混合区25的高度而不牺牲流体混合和分配性能。

现在转向图1和2，一方面，示出了用于在反应器床层32的顶部的上方混合和分配流体的装置10。装置10是用于从第一催化剂床层30收集流体和将该流体再分配到第二催化剂床层32，其中第一催化剂床层30处于装置10的上方并且第二催化剂床层32处于装置10的下方。装置10包括收集托盘12和具有出口端口14，与收集托盘12流体连通的混合腔室16，并具有出口18。该装置还包括与混合腔室出口18流体连通的粗分配托盘20。粗分配托盘可在托盘20的外边缘处包括液体保持堰22以使液体滞留在托盘上。粗分配托盘20可与反应器壁6隔开以提供液体保持堰22与反应器壁6之间的大致环形开口34，以促进蒸气从粗分配托盘20的上方通过到粗分配托盘20的下方。粗分配托盘20还包括多个粗分配托盘出口端口或开口36以设置用于液体从中流过。装置10还可包括定位在粗分配托盘20下方的精细分配托盘24。粗分配托盘20与精细分配托盘24流体连通。精细分配托盘24具有分布在托盘24上的多个出口端口26，用于提供流体到下层催化剂床层32的均匀分配。出口端口26可包括那些通常用于精细分配托盘——包括但不限于筛板、泡罩和烟囱分配器——的出口端口。

收集托盘12包括用于将流体输送到混合腔室的多个出口端口14。出口端口14可围绕托盘12周向排列，并具有大致均匀的间距。在一种方法中，有4个出口端口14。出口端口14被进一步设计成用于在垂直于或倾斜于径向的方向上输送流体。从出口端口14流动的流体在进入混合腔室时具有向下和周向的流动方向。进入混合腔室16的液体和蒸气因此具有回旋运动，从而混合腔室16内的流体。这在液体和蒸气重新分配到装置10下方的催化剂床层32之前产生具有更均匀的温度和组分的过程流体。

随着过程流体通过出口18离开混合腔室，液体将沿着路径38大致向下并在通过出口端口36分配之前被收集在粗分配托盘20上。在正常操作期间，液体被收集在托盘20中直到一正常工作液面40。由于托盘上的液体水平/液面可在工作期间改变，正常工作液面40通常被认为是在正常的工作条件下的最大液位。另一方面，蒸气趋向于在液体上方沿着蒸气流动路径42径向向外流动，朝向粗分配托盘20与反应器壁6之间的环形开口34。由于进入粗分配托盘20上方的空间的蒸气通常穿过开口18的中央部分，而液体通常在蒸气的径向外侧流动通过开口18，因此随着蒸气通过液体，液体可能会被夹带在蒸气中。被夹带的液体随后沿着蒸气流动路径42与蒸气一起流动。

先前的系统在液体粗分配托盘20与混合腔室16的底部托盘44之间以及在液体粗分配托盘20与精细分配托盘24之间需要相对大量的高度，这是由于液体粗分配托盘20上方的高的向外的径向蒸气流和精细分配托盘24上方的高的向内的径向蒸气流。大的空间在当前的系统中是必要的，用来控制由于从出口18到环形开口34径向流动的蒸气的大的径向流量而造成的液体夹带。还需要控制由于大的向内的径向蒸气流量造成的精细分配托盘24上方的径向蒸气压力梯度，否则其可以影响精细分配托盘上的液面，导致其下方的液体分配不良。过量的液体夹带及径向蒸气压力梯度可以增加精细分配托盘24的流体分配不均，并导致下方的催化剂床层中大的温度分布。

一方面，为了允许粗分配托盘20与混合腔室底部托盘44之间以及粗分配托盘20与精细分配托盘24之间的空间的高度减小，在粗分配托盘上设置至少一个粗分配托盘蒸气烟囱50。蒸气烟囱50从混合腔室出口18径向向外地定位。分配托盘蒸气烟囱50的上开口51被定位在分配托盘的正常工作液面的上方以限制液体进入烟囱50。蒸气烟囱50提供从粗分配托盘20上方到下方的流体连通。蒸气烟囱50包括具有一个或多个侧壁54的蒸气烟囱体部52。一方面，蒸气烟囱体部具有径向向内朝向粗分配托盘20的中心逐渐变细的截面。

通过一种方法，多个蒸气烟囱50设置在液体粗分配托盘上并且围绕该托盘周向布置。多个蒸气烟囱彼此周向间隔开，以提供烟囱之间的流体流动路径56。多个蒸气烟囱50不一定全部具有相同的形状，并且不一定都具有相同的向内逐渐变细的构造。然而，优选的是，所述多个蒸气烟囱50的至少一部分具有向内逐渐变细的体部52以便在相邻的蒸气烟囱50之间提供相对宽的流体流动路径56。已经确定的是，这种构造使得对粗分配托盘20上和上方的径向向外的流体流动的阻碍最小化。烟囱还用于阻碍粗分配托盘20上方的流体的旋转流，否则该旋转流可在精细分配托盘24上方的空间中继续旋转流动，这也已被确定会影响精细分配托盘上方的液面。为此，在一个示例中，分配托盘蒸气烟囱体部的内侧部分宽度与外侧部分宽度的比率介于0.01和0.9之间，以及在另一示例中介于0.1和0.5之间。细长的烟囱还在烟囱顶部与混合腔室的底部之间提供大的面积以用于蒸气流入烟囱，使得两者之间的空间可被最小化。

已经发现，通过根据本文教导包括蒸气烟囱50，当蒸气径向经过粗分配托盘20上方时，至少一部分蒸气通过蒸气烟囱以减少粗分配托盘20上方和下方的径向蒸气流量和速度。在这点上，在粗分配托盘20上包括一个或多个蒸气烟囱50降低了精细分配托盘24上方的径向压力梯度，导致精细分配托盘24下方的后续流体分配被改进。因此，已发现的是，粗分配托盘20的上方和下方的垂直高度可被减少高达200mm，同时提供相似的或改进的性能。

在一种方法中，分配托盘蒸气烟囱50的开口面积与环形开口34和蒸气烟囱50两者的总开口面积的比率在20％至100％之间，另一示例中在30％至80％之间，以及又一示例中在40％至70％之间。已确定的是，在此范围内设置蒸气烟囱的相对开放面积提供了精细分配托盘24周围的径向压力梯度的最大限度的降低。

来自计算流体力学(CFD)模拟的一个令人惊讶的发现是，如果由于处于相同竖直位置的托盘上方的蒸气动压相对较高和通过托盘的蒸气流摩擦损失较低，导致粗分配托盘上方的蒸气静压显著低于托盘下方的蒸气静压，可发生从粗分配托盘的下方到上方通过烟囱的径向内部部分的反向蒸气流。这个问题可发生在具有高的蒸气流量的大托盘上的长烟囱情况下，并且可以通过限制进入环形区及蒸气烟囱的蒸气流量来解决。已确定的一种限制蒸气流量并增加横跨粗分配托盘的蒸气流动摩擦损失的方式是，限制蒸气烟囱顶部与混合腔室之间以及粗分配托盘保持堰与混合腔室或收集托盘之间的空间，使得蒸气烟囱上方的静压比烟囱下方的静压更高。

转向更多细节，一方面，分配托盘蒸气烟囱50包括大致包绕分配托盘蒸气出口开口58的侧壁。上部蒸气烟囱开口51可以设置成烟囱50的开放顶部，如图所示，或者穿过烟囱壁54的孔。除非明确指出，在本文中，上部开口是指升高到托盘和/或液面——例如粗分配托盘20或粗分配托盘20上的液面——上方的一个或多个开口。上部蒸气烟囱开口51优选位于粗分配托盘上的正常工作液面上方的高度，以限制液体进入烟囱50及与蒸气一起通过蒸气出口58。

蒸气烟囱50可延伸穿过粗分配托盘20或者可以仅从其向上延伸。

蒸气烟囱体部52可包括各种向内逐渐变细的截面形状，例如，但不限于：三角形，梯形，和п形(pi-shaped)。

在一个示例中，蒸气烟囱50定位成使其加权(weighted)开放区域的中心介于液体粗分配托盘的总半径的30％至80％之间，在另一示例中介于40％至75％之间，以及在又一示例中介于50％至70％之间。此处无需解释细节，能够以与通过将蒸气烟囱开放区域处理成具有恒定厚度和密度的实心体部确定质量中心(正如公知的)相同的方式来计算蒸气烟囱开口的加权开放区域。已确定的是，在该位置提供蒸气烟囱50改进了流过其中的蒸气分配，使精细分配托盘24上方的径向压力梯度的降低最大化。

当流体从混合腔室出口18流入粗分配区时，该流体将包括径向以及周向、回旋分量。在如图3所示的一种方法中，蒸气烟囱50包括相对于过程流体的回旋流62的上游侧壁60，其在粗分配托盘20上方延伸至高于下游侧壁64。通过一种方法，上游侧壁60可以一直延伸到混合腔室16的底部托盘。在这种方式下，随着流体流入粗分配区可被夹带在蒸气中的液体将被限制进入蒸气烟囱50，并且可以与蒸气分离并被收集在粗分配托盘20上。延伸的侧壁60还增强了粗分配托盘上的回旋流体流的阻尼。

虽然可以根据各方面使用不同的混合腔室，如本领域公知的，在一个方法中，混合腔室16可包括通过一个或多个侧壁46固定到收集托盘12的底部的底板或者托盘44。在接近或处于混合腔室16的中心部分可包括出口18。侧壁46可包括单个连续的侧壁，该侧壁可以是大致圆形或具有其它形状。在这点上，收集托盘底部可形成混合腔室16的顶部。如图1所示，侧壁包括圆形侧壁46以促进混合腔室16中的回旋流体流。出口18可包括中央开口以允许流体从中通过，并具有包绕该开口的堰17以便在腔室16中的流体混合期间保持底部托盘44上方的液面。

转向图4，一方面，混合腔室16包括至少一个混合腔室蒸气烟囱70，其定位在混合腔室16内，用于提供混合腔室与其下方的粗分配托盘20之间的流体连通。混合腔室蒸气烟囱70围绕混合腔室蒸气出口开口72。蒸气烟囱70包括从混合腔室底部托盘44向上延伸的烟囱壁74，并包括上烟囱入口或开口76，以提供蒸气进入烟囱70并穿过蒸气出口开口72的通道。

装置10还可包括将骤冷气体注入到催化剂床层30、32之间的空间内的结构。当注入骤冷气体时，优选将骤冷气体注入收集托盘12上方的蒸气空间中，如本领域技术人员公知的。低温的骤冷气体可在接近中心轴线的位置被注入，并在径向向外的方向上喷洒，或者在接近反应器壁的位置被注入并在收集托盘上方的径向向内的方向上喷洒。喷雾接触从骤冷区上方的反应器床层向下流动的蒸气和液体。两种气体之间的热传递通常是气体混合，其取决于两个蒸气流之间的动量交换。向液体的热传递通常是通过整个液滴表面积的热传递。上部蒸气烟囱开口76优选定位于混合腔室底部托盘44上方的、正常操作液面上方的高度处。

蒸气烟囱70优选定位在混合腔室出口18的径向外部。这样，混合腔室16内的蒸气的至少一部分将通过蒸气烟囱70到达其下方的粗分配托盘20，而不是在径向向内以回旋运动流过混合腔室16时穿过混合腔室出口18。因此，蒸气将被定位在离开混合腔室出口18的液体的径向外部，使其不穿过下落的液体。在这方面，沿粗分配托盘20的蒸气内的湍流蒸气流和液体夹带的量被减少。在一种方法中，混合腔室出口18可包括大致居中的出口开口并且多个蒸气烟囱70可绕中央开口18周向排列。

通过一种方法，分配托盘蒸气烟囱50被定位在混合腔室蒸气烟囱70的径向外部以限制被夹带在穿过混合腔室蒸气烟囱70的蒸气中的液体进入分配托盘蒸气烟囱50。出于同样的原因，分配托盘蒸气烟囱50被定位在混合腔室出口18的径向外部，如前所述。

此外，根据一种方法，如图5-6所示，可设置分配托盘蒸气烟囱盖80以覆盖分配托盘蒸气烟囱的径向内部顶部部分以限制夹带在来自混合腔室的蒸气中的液体的至少一部分进入分配托盘蒸气烟囱开口和绕过分配托盘液体出口端口36。所述盖可包括向上延伸的挡板81，以限制流体在蒸气烟囱上方的径向流动，从而限制被夹带的液体进入烟囱50。替代地或附加地，蒸气烟囱挡板82可设置在分配托盘蒸气烟囱开口59的径向外部底部部分上。挡板82引导蒸气沿径向向外流动并在相反的方向上通过烟囱50。在这方面，蒸气将在通过精细分配托盘24的上方时被迫沿径向向内流动以减小精细分配托盘24上方的径向压力梯度。挡板80和82的组合还降低了蒸气反向流过蒸气烟囱的径向内部部分的倾向。

虽然本发明已经通过目前被认为优选的实施方案进行描述，但应理解的是，本发明并不限于所公开的实施方式，而是旨在覆盖所附权利要求的范围内包括的各种修改和等同布置。

具体实施例

尽管下面结合具体实施例描述，但应当理解，该描述旨在说明而不是限制前面的描述和所附的权利要求的范围。

本发明的第一实施例是一种用于在反应器床层的顶部上方分配流体的装置，包括：收集托盘，其具有顶部和底部并具有穿过其中的出口端口；混合腔室，其与收集托盘出口端口流体连通并具有混合腔室出口；粗分配托盘，其与混合腔室出口流体连通并具有穿过其中的粗分配托盘液体出口端口；分配托盘的分配托盘蒸气烟囱，其定位在混合腔室出口的径向外部；分配托盘蒸气烟囱的上开口，其位于分配托盘的正常工作液面之上并提供从粗分配托盘的上方到下方的流体连通；蒸气烟囱体部，其具有沿径向向内逐渐变细的截面以减少对沿粗分配托盘向外的流体流的限制，并且阻碍粗分配托盘上的回旋流体流。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，分配托盘蒸气烟囱体部的截面选自三角形截面、梯形截面和п形截面中的一个。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，分配托盘蒸气烟囱开口具有加权开放区域中心，其位于与液体粗分配托盘的中心相距介于液体粗分配托盘总半径的50-70％之间的半径处。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，分配托盘蒸气烟囱体部的内侧部分宽度与外侧部分宽度的比率是介于0.01-0.9之间。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，分配托盘蒸气烟囱体部的内侧部分宽度与外侧部分宽度的比率是介于0.1-0.5之间。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例中的一个、任何或所有，其中，分配托盘蒸气烟囱包括相对于过程流体在工作期间进入粗分配托盘时的回旋流动的上游侧壁和下游侧壁，并且其中，上游烟囱侧壁在粗分配托盘上方延伸至比下游烟囱侧壁延伸得更高。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括多个分配托盘蒸气烟囱，其具有绕粗分配托盘周向排列的沿径向向内逐渐变细的体部。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中所述多个分配托盘蒸气烟囱彼此周向间隔开以在其之间形成多个流体流动通道。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括反应器壁，其中，粗分配托盘具有小于反应器壁直径的直径，以及在粗分配托盘与反应器壁之间的大致环形的开口以提供蒸气流过粗分配托盘下方的流动路径。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，分配托盘蒸气烟囱开口的开口面积与环状开口和蒸气烟囱开口的总开口面积的比率介于30-70％之间。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括分配托盘蒸气烟囱盖，其处于分配托盘蒸气烟囱的径向内部顶部部分以限制夹带在来自混合腔室的蒸气中的液体的至少一部分进入分配托盘蒸气烟囱开口并绕过分配托盘液体出口端口，以及减少通过烟囱的反向蒸气流动倾向。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括蒸气烟囱挡板，其阻碍分配托盘蒸气烟囱开口的径向外部底部部分以迫使经过分配托盘蒸气烟囱的至少一部分蒸气沿径向向内朝向液体粗分配托盘的中心部分流动，以降低粗分配托盘下方的径向蒸气压力梯度。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，分配托盘蒸气烟囱被定位在混合腔室开口的径向外部，以限制通过混合腔室出口的液体穿过分配托盘蒸气烟囱。本发明的实施例是直到本段中的第一实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，混合腔室包括混合腔室蒸气烟囱，其具有上开口以提供混合腔室与粗分配托盘之间的流体连通，并且其中，分配托盘蒸气烟囱被定位在混合腔室蒸气烟囱的径向外部，以限制夹带在经过混合腔室蒸气烟囱的蒸气中的液体穿过分配托盘蒸气烟囱。

本发明的第二实施例是用于在下流式反应器中使用的粗分配装置，所述粗分配装置包括粗分配托盘，该托盘包括穿过其中的多个液体出口端口，用于收集液体和在其下方分配液体；粗分配托盘的分配托盘蒸气烟囱绕至少一个蒸气出口端口形成；以及分配托盘蒸气烟囱的上开口，其处于分配托盘的正常操作液面上方并提供从粗分配托盘的上方到下方的流体连通；蒸气烟囱体部，其具有沿径向向内逐渐变细的截面，以减少对沿粗分配托盘向外的流体流的限制。本发明的实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括蒸气烟囱盖，其位于分配托盘蒸气烟囱的径向内部顶部部分以限制夹带在于粗分配托盘上方流动的蒸气中的液体的至少一部分进入分配托盘蒸气烟囱和绕过分配托盘液体出口端口。本发明的实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，所述分配托盘蒸气烟囱具有开放区域加权中心，其位于与液体粗分配托盘的中心相距介于液体粗分配托盘总半径的50-70％之间的半径处。本发明的实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括多个分配托盘蒸气烟囱，其具有绕粗分配托盘周向排列的径向向内逐渐变细的体部。本发明的实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，所述多个蒸气烟囱彼此周向间隔开以在其之间形成多个流体流动通道。本发明的实施例是直到本段中的第二实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，分配托盘蒸气烟囱体部的内侧部分宽度与外侧部分宽度的比率介于0.01-0.5之间。

本发明的第三实施例是一种用于在反应器床层的顶部上方分配流体的方法，包括：从上层反应器床层收集包含蒸气和液体的流体；使流体进入混合腔室和使流体回旋以接触蒸气和液体；使流体通过大致居中的混合腔室出口到粗分配托盘；将所述流体收集在粗分配托盘上；使蒸气朝向粗分配托盘与反应器壁之间的环状开口径向地通过；使蒸气的一部分通过至少一个蒸气烟囱的开口，该蒸气烟囱具有在液体粗分配托盘上方延伸的向内逐渐变细的截面；使另一部分蒸气通过环状开口到精细分配托盘；将在精细分配托盘下方的流体分配到另一反应器床层。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，分配托盘蒸气烟囱体部的截面选自三角形横截面、梯形横截面和п形横截面中的一个。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，使蒸气的一部分通过蒸气烟囱的开口包括使该蒸气部分通过在液体粗分配托盘上方延伸、具有向内逐渐变细的截面的多个蒸气烟囱。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括使蒸气的另一部分通过在相邻的蒸气烟囱之间形成的流体流动路径。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，使一部分蒸气通过蒸气烟囱的开口包括使该蒸气部分通过具有加权开放区域中心的开口，该中心位于与粗分配托盘的中心相距介于粗分配托盘总半径的50-80％之间的半径处。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，使一部分蒸气通过所述至少一个蒸气烟囱的开口包括使该部分蒸气通过分配托盘蒸气烟囱体部的内侧部分宽度与外侧部分宽度的比率介于0.01-0.5之间的开口。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，使一部分蒸气通过所述至少一个蒸气烟囱的开口包括使该部分蒸气通过分配托盘蒸气烟囱体部的内侧部分宽度与外侧部分宽度的比率介于0.05-0.3之间的开口。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括使混合腔室出口下方的流体回旋并通过使该流体与分配托盘蒸气烟囱的相对于流体流的周向分量的上游侧壁接触而限制该流体进入分配托盘蒸气烟囱，所述上游侧壁在粗分配托盘上方延伸到比下游烟囱侧壁延伸得更高。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括使所述一部分蒸气通过多个分配托盘蒸气烟囱，该烟囱具有绕粗分配托盘周向布置的沿径向向内逐渐变细的体部。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括使另一部分蒸气通过形成于多个周向间隔开的分配托盘蒸气烟囱之间的多个流体流通道。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，其中，所述分配托盘蒸气烟囱开口的开放面积与环状开口和蒸气烟囱开口的总开口面积的比率介于20-60％之间。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括通过盖来限制离开混合腔室出口的蒸气流向蒸气烟囱开口，所述盖处于分配托盘蒸气烟囱的径向内部顶部部分以限制夹带在蒸气中的液体的至少一部分进入分配托盘蒸气烟囱开口并绕过分配托盘液体出口端口。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括通过蒸气烟囱挡板引导至少一部分蒸气朝向粗分配托盘的中心部分径向向内地通过分配托盘蒸气烟囱，所述蒸气烟囱挡板位于分配托盘蒸气烟囱开口的径向外部底部部分。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括使所述蒸气部分通过定位在混合腔室出口的径向外部的所述蒸气烟囱，以限制穿过混合腔室出口的液体通过分配托盘蒸气烟囱。本发明的实施例是直到本段中的第三实施例的本段中先前实施例的一个、任何或所有，还包括使混合腔室中的一部分蒸气径向地通过位于混合腔室出口与粗分配托盘蒸气烟囱之间的混合腔室蒸气烟囱，以限制蒸气中夹带的液体通过分配托盘蒸气烟囱。

在不进一步详述的情况下，相信本领域技术人员可利用前面的描述最大限度地利用本发明并容易地确定本发明的实质特征，而不脱离其精神和范围，以对本发明进行各种变化和修改并适用于各种用途和条件。因此，前述的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，并且旨在覆盖所附权利要求范围内包括的各种修改和等同配置。

Claims (10)

1.一种用于在反应器床层的顶部上方分配流体的装置，包括：

收集托盘，其具有顶部和底部并具有穿过其中的出口端口；

混合腔室，其与收集托盘出口端口流体连通并具有混合腔室出口；

粗分配托盘，其与混合腔室出口流体连通并具有穿过其中的粗分配托盘液体出口端口；

分配托盘的分配托盘蒸气烟囱，其定位在混合腔室出口的径向外部；

分配托盘蒸气烟囱的上开口，其位于分配托盘的正常工作液面上方并提供从粗分配托盘的上方到下方的流体连通；

蒸气烟囱体部，其具有沿径向向内逐渐变细的截面以减少对沿粗分配托盘向外的流体流的限制，并且衰减粗分配托盘上的回旋流体流。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述分配托盘蒸气烟囱体部的截面选自三角形截面、梯形截面和п形截面中的一个。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述分配托盘蒸气烟囱开口具有加权开放区域中心，该中心位于与液体粗分配托盘的中心相距介于液体粗分配托盘总半径的50-70％之间的半径处。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述分配托盘蒸气烟囱体部的内侧部分宽度与外侧部分宽度的比率介于0.01-0.9之间。

5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述分配托盘蒸气烟囱包括相对于过程流体在工作期间进入粗分配托盘时的回旋流动的上游侧壁和下游侧壁，并且其中，上游烟囱侧壁在粗分配托盘上方延伸到比下游烟囱侧壁延伸得更高。

6.一种用于在反应器床层的顶部上方分配流体的方法，包括：

从上层反应器床层收集包含蒸气和液体的流体；

使所述流体进入混合腔室和使所述流体回旋以接触蒸气和液体；

使所述流体通过大致居中的混合腔室出口到粗分配托盘；

将所述流体收集在粗分配托盘上；

使蒸气沿径向朝向粗分配托盘与反应器壁之间的环状开口通过；

使蒸气的一部分通过至少一个蒸气烟囱的开口，所述蒸气烟囱具有在液体粗分配托盘上方延伸的向内逐渐变细的截面；

使另一部分蒸气通过环状开口到精细分配托盘；

使在精细分配托盘下方的流体分配到另一反应器床层。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述分配托盘蒸气烟囱体部的截面选自三角形截面、梯形截面和п形截面中的一个。

8.根据权利要求6所述的方法，其中，使蒸气的一部分通过蒸气烟囱的开口包括使该蒸气部分通过具有在粗分配托盘上方延伸的向内逐渐变细的截面的多个蒸气烟囱。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括使蒸气的另一部分通过在相邻的蒸气烟囱之间形成的流体流动路径。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，使蒸气的一部分通过蒸气烟囱的开口包括使该蒸气部分通过具有加权开放区域中心的开口，该中心位于与粗分配托盘的中心相距介于粗分配托盘总半径的50-80％之间的半径处。