CN106040106B - 包括带有周边开口的分布板的混合和分布设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种包括带有周边开口的分布板的混合和分布设备。一种用于向下流动式催化反应器的流体的混合和分布的设备，所述设备包括收集地带(A)、混合地带(B)和包括分布板(12)的分布地带(C)，分布板(12)包括支撑多个通气道(13)的至少一个第一地带(C1)和第二地带(C2)；所述混合地带(B)被包括在位于分布地带(C)中的环状壳体(15)中，所述混合(B)和分布(C)地带通过至少一个环状壁(16)界定，所述至少一个环状壁(16)包括至少一个侧向通路区段(17a、17b)，其适用于流体从所述混合地带(B)到所述分布地带(C)的第一地带(C1)的通过，以及第二地带(C2)包括多个开口(18)，其适用于流体从分布地带(C)部分通过。

Description

包括带有周边开口的分布板的混合和分布设备
技术领域
本发明涉及放热反应的领域，以及更具体地涉及在固定床反应器中执行的加氢处理、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢裂化、氢化作用、加氢脱氧或还有加氢脱芳烃反应。本发明更具体地涉及一种在向下流动式反应器中用于流体的混合和分布的设备以及其用于进行放热反应的用途。
背景技术
例如在精炼和/或在石油化工中进行的放热反应需要通过被称为急冷流体的额外流体冷却，以便避免催化反应器的热失控，放热反应在催化反应器中进行。用于这些反应的催化反应器通常包括至少一个固体催化剂床。反应的放热性要求在反应器内维持均匀的温度梯度，以便避免在容纳在反应器中的催化剂床中出现过热点。过热的地带可能过早地降低催化剂的活性和/或导致非选择的反应和/或导致热失控。因此重要的是，在反应器中具有位于两个催化剂床之间的至少一个混合腔室，其允许流体在反应器的截面上的均匀温度分布以及将反应流体冷却至期望温度。
为了进行该均化作用，对本领域技术人员来说通常必要的是使用包括将急冷流体最均匀可能得引入到反应器截面中的往往复杂的内部构件的特殊布置。例如，文献FR 2824 495 A1描述了一种急冷设备，其使得能够确保在急冷流体（一种或复数种）和工艺流体（一种或复数种）之间的有效交换。该设备被集成在壳体中，并且包括急冷流体注射管道、用于收集流体的挡板、适当的急冷箱，从而运行急冷流体和向下流动之间的混合，以及分布系统，其由穿孔盘和分布板构成。急冷箱包括偏转器，其确保流体在基本上非径向且不平行于所述壳体的轴线的方向上的涡流运动，以及在反应流体的流通方向上偏转器的下游处的至少一个出口通路区段（section），其用于在箱中形成的流体的混合物。该设备使得能够克服现有技术的不同系统的某些缺点，但是仍然具有大的空间要求。
为了克服大的空间要求的问题，已经开发了一种在向下流动式反应器中用于混合流体的设备，并且其在文献FR 2 952 835 A1中被描述。该设备包括水平收集装置，其设有垂直的收集管线以接收流体；置放在收集管线中的注射装置；以及带有圆形横截面的环状混合腔室，其在流体的流通方向上位于收集装置的下游。混合腔室包括连接到收集管线的入口端和允许流体通过的出口端，以及包括至少一个通气道的水平预分布板。该设备的优势在于其比先前描述的设备更加紧凑，且使得能够确保流体的良好混合以及良好的温度均匀性。
本发明的目的是提出用于流体的一种混合设备和一种分布设备，当其被置放在催化反应器中时，具有小的空间要求。本发明的另一目的是提出一种混合和分布设备，其对于混合流体具有良好的效率并且具有良好的温度均匀性和良好的分布。
申请人已经开发了一种用于流体的混合和分布的组合设备，其使得能够显著地减小用于流体的混合和分布的空间，尤其是在向下流动式反应器中。
发明内容
本发明的第一主题涉及一种用于向下流动式催化反应器的流体的混合和分布的设备，所述设备包括：
- 至少一个收集地带(A)，其包括至少一个收集装置；
- 至少一个基本垂直的收集管线，其适用于接收通过所述收集装置收集的反应流体，以及至少一个注射装置，其通向所述收集管线以用于注射急冷流体；
- 至少一个混合地带(B)，其在流体的流通方向上位于所述收集装置的下游，所述混合地带(B)包括连接到所述收集管线的至少一个混合腔室和用于移除流体的出口端；
- 至少一个分布地带(C)，其在流体的流通方向上位于所述混合地带(B)的下游，其包括在反应器的壳体的整个截面上径向延伸的分布板，所述分布板包括支撑多个通气道的至少一个第一地带(C1)和第二地带(C2)；
其特征在于，所述混合地带(B)被包括在位于分布地带(C)中的环状壳体中，所述混合(B)和分布(C)地带通过至少一个环状壁界定，所述环状壁包括适用于流体从所述混合地带(B)到所述分布地带(C)的第一地带(C1)的通过的至少一个侧向通路区段，以及其特征在于，所述分布地带(C)的第二地带(C2)包括多个开口，其适用于流体从分布地带(C)部分通过。
有利地，所述环状壳体位于与分布板相距D处，距离D被包括在50和200毫米之间。
优选地，所述环状壳体的所述环状壁被定位在距反应器的壳体距离d2处，距离d2在反应器的直径的2%到20%之间变化。
有利地，所述混合腔室被定位在距反应器的壳体距离d1处，所述距离d1被包括在5和300毫米之间。
优选地，所述环状壳体的高度被包括在200和800毫米之间。
有利地，所述环状壁包括多个侧向通路区段，其分布在至少两个水平面上。
优选地，环状壳体的环状壁是大体上柱形的。
有利地，混合腔室的横截面是平行四边形截面。
优选地，混合腔室的截面具有的截面高度“h”与所述截面宽度“w”的比率被包括在0.2和5.0之间。
在另一实施例中，所述混合腔室具有圆形横截面，并且使得所述混合腔室的直径“d”被包括在0.05和0.5米之间。
有利地，根据本发明的设备包括两个混合腔室。
优选地，所述混合腔室包括在所述混合腔室的内壁中的至少一个上的用于偏转流体的至少一个装置。
有利地，根据本发明的设备还包括布置在所述分布板下方的分散系统，所述分散系统包括至少一个分散设备。
有利地，所述混合(B)和分布(C)地带通过两个环状壁界定，每个环状壁均包括适用于流体从所述混合地带(B)到所述分布地带(C)的第一地带(C1)的通过的至少一个侧向通路区段。
本发明的另一主题涉及一种向下流动式催化反应器，其包括容纳至少两个固定催化剂床的壳体，所述固定催化剂床通过中间地带隔开，该中间地带包括根据本发明的用于流体的混合和分布的设备。
附图说明
图1示出了包括至少两个固体催化剂床并且包括根据现有技术的用于流体的混合和分布的紧凑设备的向下流动式催化反应器的轴向横截面。粗体箭头代表在反应器中的流体的流动方向。
图2示出了包括至少两个固体催化剂床并且包括根据本发明的用于流体的混合和分布的紧凑设备的向下流动式催化反应器的轴向横截面。粗体箭头代表在反应器中的流体的流动方向。在图2中，为了清楚起见，没有示出混合腔室。
图3示出了沿在图2中通过点划线X-X'所示的横截面的用于流体的混合和分布的紧凑设备的截面。
图4示出了根据本发明的混合和分布设备的轴向横截面。
具体实施方式
根据本发明的紧凑的混合和分布设备被用于在其中进行放热反应的反应器中，放热反应比如加氢处理、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢裂化、氢化作用，或者还有加氢脱芳烃反应。通常，反应器具有沿基本垂直的轴线的细长的形状。至少一种反应流体（还称为“工艺流体”）从所述反应器的顶部通过至少一个催化剂床流通到所述反应器的底部。除了最后一个床，在每个床的出口处，反应流体均被收集，然后在被分布到位于分布板的下游的催化剂床之前在所述设备中与急冷流体混合。下游和上游相对于反应流体的流动方向被定义。反应流体能是气体或液体，或者是包含液体和气体的混合物；这取决于在反应器中进行的反应的类型。
为了更好地理解本发明，借助于示例应用在此后给出的描述涉及在适用于加氢处理反应的反应器中使用的混合和分布设备。图1的描述涉及根据现有技术的混合和分布设备，图2到图4的描述涉及根据本发明的混合和分布设备。图2到图4保留了图1的某些元件；在图2到图4中与图1中相同的那些附图标记表示相同的元件。当然，在不超出本发明的范围的情况下，根据本发明的设备可以被用在任何反应器或设备中以及期望获得流体的良好混合和良好分布的任何领域中。
图1示出了布置在反应器1中的根据现有技术的混合和分布设备，反应器1具有沿大体上垂直的轴线的细长的形状，在反应器中，至少一种反应流体从顶部通过两个催化剂床2和14流通到底部。反应流体能是气体（或气体混合物）或液体（或液体混合物）或包含液体和气体的混合物。混合和分布设备相对于在壳体1中的反应流体的流动被布置在催化剂床2的下方。支撑格栅3以使得能够释放在催化剂床2的下方的收集空间(A)（也称为收集地带(A)）的方式支撑催化剂床2。收集空间(A)的高度H1通常被包括在10和300毫米之间。该收集空间或收集地带(A)使得能够在收集装置5的水平面处收集源于催化剂床2的流动。收集装置5，也被称为挡板，是实心板，其仅在位置6处开口以将流体流动排到环状混合腔室9。源于床2的反应流体因此在收集地带(A)中被迫经由与开口6连通的垂直收集管线7传送。急冷流体经由注射管线8被注射到收集管线7中。急冷流体能是液体或气态的，或是包含液体或气体的混合物。所述腔室9通过其入口端被连接到收集管线7。急冷流体和源于上部床2的反应流体因此被迫进入所述腔室9，在其中，上述流体混合且经历旋转流动。在所述腔室的出口处，流体的混合物流过在流体的流通方向上位于混合腔室9的下游的预分布板11。通常，在收集装置5和预分布板11之间测量的高度H2（参照图1）被包括在300和600毫米之间。混合腔室9定位在反应器的周边上。混合物的气相和液相在穿孔板11上分离，穿孔板11设有一个或多个中央通气道4，其被配置以便允许气体通过。液体经由板的穿孔通过，以便形成喷头或雨型流动。穿孔板11的作用是分布离开混合腔室9的流动，以便以相对平衡的方式向分布板12供应，所述分布板12定位在流体的流通方向上预分布板的下游。通常，在预分布板11和分布板12之间测量的高度H3（参照图1）被包括在100和700毫米之间。分布板12包括通气道13，其作用是在位于该分布板下游处的催化剂床14的入口处重新分布气相和液相。
根据现有技术的混合和分布设备因此包括以堆叠方式定位成一个在另一个上方的混合地带和分布地带。流体的混合在高度H2上进行，并且流体的分布在高度H3上进行。因此，在根据现有技术的混合和分布设备的壳体1中的总的空间要求等于H1+H2+H3（参照图1）。
申请人已经开发了一种用于流体的混合和分布的新设备，其比先前描述的设备更加紧凑，在位于此类设备下方的催化剂床上具有相的良好混合和良好分布。
图2示出了布置在反应器1中的根据本发明的混合和分布设备，反应器1具有沿大体上垂直的轴线的细长的形状，其中，至少一种反应流体从顶部通过至少一个催化剂床2流通到底部。根据本发明的设备相对于在腔室1中的反应流体的流动被布置在催化剂床2的下方。支撑格栅3以使得能够释放布置在催化剂床2下方的收集地带(A)的方式支撑催化剂床2。收集地带(A)是必要的，以允许反应流体排到收集管线7（其将在下文中描述）。流动的反应流体例如由气相和液相组成。更具体地，传送通过上游的催化剂床2的反应流体通过基本水平的收集装置5（此处也被称为收集挡板）被收集，该收集装置5通向基本垂直的收集管线7，收集管线7要么被布置在收集地带(A)下方的被称为混合地带(B)的地带的水平面处（如在图2中所示），要么被布置在收集地带(A)的水平面处（在图中未示出）。基本垂直和基本水平是指在本发明的意义内，平面相对于垂直，相应地水平变化的角度θ被包括在±5度之间。收集装置5由布置在催化剂床2的支撑格栅3下方的垂直于壳体的纵向轴线的平面中的实心板构成。收集装置5的板在反应器1的整个表面上径向延伸。其包括在其端处的开口6，所述收集管线7连接到开口6。收集装置5使得能够收集源于上游的催化剂床2的反应流体的流动，并且将其引导到所述收集管线7。收集装置5与催化剂床2的支撑格栅3相距高度H'1。高度H'1被选择成以便在收集从催化剂床2流出的流体期间限制压降，并且限制间隙高度，即，由在收集装置5中累积的液体形成的高度。间隙高度不改变反应流体向收集管线7的排出、其在该管线中的流动或其流动通过上部催化剂床2。当收集管线7和注射装置8位于混合地带(B)的水平面时，高度H'1被包括在10和200毫米之间，优选地在30和150毫米之间，还更加优选地在40和100毫米之间。因此，源于床2的反应流体在收集地带(A)中被迫传送通过垂直收集管线7。当收集管线7和注射装置8位于收集地带(A)的水平面时，高度H'1被包括在10和400毫米之间，优选地在30和300毫米之间，以及还更加优选地在50和250毫米之间。
在收集地带(A)下方的是混合地带(B)和分布地带(C)。混合地带(B)包括在流体的流通方向上位于收集装置5的下游的混合腔室9（参照图3）。混合腔室9包括直接连接到收集管线7的入口端和用于移除流体的出口端10。收集管线7和注射装置8的技术特征与根据现有技术的混合和分布设备的那些相同。
关于分布地带(C)，其包括在反应器的壳体的整个截面上径向延伸的分布板12。分布板12包括支撑多个通气道13的第一地带(C1)和位于反应器的壳体的周边上的第二地带(C2)。
本发明的特性基于将混合地带(B)与分布地带(C)置放在相同的水平面处，所述混合(B)和分布(C)地带通过至少一个环状壁16界定，环状壁16包括适用于流体从所述混合地带(B)到所述分布地带(C)的通过的至少一个侧向通路区段。
在本发明的第一实施例变型中，混合地带(B)定位在包括所述环状壁16的环状壳体15中，环状壁16在反应器的壳体的周边上与反应器的壳体同心地被布置，其包括在内部界定分布地带(C)的所述第一地带(C1)的至少一个环状壁16，优选地是基本柱形的。环状壁16包括至少一个侧向通路区段17a或17b，其适用于流体从混合地带(B)到分布地带(C)的通过。优选地，环状壁16包括至少两个侧向通路区段17a和17b。
混合腔室9的出口端10（参照图3）通向环状壳体15。混合腔室9在混合地带(B)中的构造允许流体混合物在混合腔室自身以及在环状壳体15两者中均切向流动，该切向流动使得能够优化混合效率。因此，反应流体和急冷流体的混合在环状壳体15的水平面处持续进行。环状壳体15的尺寸以允许流体混合物在进入分布地带(C)之前在所述环状壳体15中旋转的方式被选择。根据本发明，环状壳体15的高度H'2被包括在200和800毫米之间，优选地在300和700毫米之间，以及还更加优选地在300和600毫米之间。
在特定实施例（在附图中未示出）中，环状壳体15能是扇形的，即，所述壳体包括两个端部。在该实施例中，由平面穿过所述壳体的两个端部形成的角度所限定的环状壳体15的长度可以被包括在270度和360度之间，优选地在315度和360度之间。
在特定实施例(在附图中未示出)中，混合地带(B)的环状壳体15包括至少一个开口(穿孔)，优选地多个开口，使得能够至少部分收集通向环状壳体15的混合腔室9的流体，以及能够将流体至少部分地分布在分布板12的第二地带(C2)上方的壳体的周边上。
环状壳体15在内部环绕分布地带(C)的第一地带(C1)，其包括通过分布板12支撑的多个通气道13。更准确地说，通气道13在其上端通过上部开口打开，并且具有沿其侧向壁的一系列侧向孔（在附图中未示出）。侧向孔和上部开口相应地旨在液相（经由孔）和气体相（经由上部开口）到通气道内部的独立通过，以便在所述通气道内部对其进行彻底混合。侧向孔的形状能有非常多地形式，通常是圆形或矩形，这些孔优选地分布在每个通气道上的若干水平面上，所述若干水平面从一个通气道到另一通气道基本上相同，通常至少一个水平面，以及优选地从2个到10个水平面，以便允许尽可能有规律地在气相和液相之间建立接口。
环状壳体15位于距分布板12距离D处，距离D被包括在50和200毫米之间，优选地在50和150毫米之间，以及还更加优选地在100和150毫米之间（参照图2或图4）。
与现有技术的混合和分布设备相比，根据本发明的混合和分布设备不包括设有通气道的预分布板11。事实上，按照根据本发明的设备的基本方面，混合腔室9定位在反应器1的周边处，在被包括在环状壳体15中的混合地带(B)中，与分布地带(C)位于相同的水平面处。流体的混合和分布不再在两个单独的水平面上进行。与从现有技术公知的那些相比，根据本发明的混合和分布设备因此显著地更紧凑。与根据现有技术的设备相比，如在图1中所示，混合和分布设备的总的空间要求是H=H'1+H'2+D=H'1+H'3（参照图4），H'2对应于环状壳体15的高度，以及H'3=H'2+D。
参照图2到图4，环状壳体15通过环状壁16与分布地带(C)隔开，环状壁16与反应器的壳体同中心且优选地是基本柱形的，其包括多个侧向通路区段17a和/或17b，从而允许源于混合腔室9且在环状壳体15中流通的液体和气体从混合地带(B)到分布地带(C)的通过。所述侧向通路区段17a和/或17b可以同样也是孔或狭槽的形状。
有利地，将混合地带(B)与分布地带(C)隔开的环状壁16位于距反应器的壳体1距离d2处，距离d2被包括在反应器的直径的2%和20%之间，优选地在反应器的直径的3%和15%之间，还更加优选地在反应器的直径的6%和12%之间。
因此，环状壳体15在外侧上通过反应器的壳体1界定并且在内侧上通过环状壁16界定，所述环状壁16位于在反应器的壳体1和最外面的通气道13（即，基本上沿具有最大直径的圆周分布的通气道13）之间的空间中。
优选地，环状壁16包括多个侧向通路区段17a和/或17b，其分布在至少一个水平面上，优选地至少两个水平面。参照图2，侧向通路区段17a尤其允许液体从混合地带(B)到分布地带(C)的通过，并且侧向通路区段17b尤其允许气体从混合地带(B)到分布地带(C)的通过。在根据本发明的设备的分布地带(C)中，混合物的气相和/或液相借助于位于环状壁16上的侧向通路区段17a和17b进入所述分布地带(C)。分布板12在设备的整个分布地带(C)上径向延伸，并且被布置在垂直于反应器的壳体1的纵向轴线的平面中。所述分布板12使得能够优化冷却的反应流体在位于所述分布板12的下游处的催化剂床14上的分布。
本发明的另一特性基于将多个开口18布置在分布板12的第二地带(C2)上，其垂直地位于环状壳体15的下方，以便允许在第二催化剂床14之上流体的良好分布。事实上，混合设备与分布设备的合并防止通气道13存在在分布板12的整个表面上。因此，开口18在第一地带(C1)的周边上的存在允许流体在反应器的壳体的周边上的均匀分布。开口18优选地位于与反应器的壳体相距最小距离处，所述最小距离是20毫米。所述开口18可以同样也是孔或狭槽的形状。开口18的数量、尺寸和形状由本领域技术人员选择，以便确保流体的混合物在反应器的壳体的周边上的最佳可行分布。
在根据本发明的实施例中，分布板12的第二地带(C2)能包括液体分布设备（在图上未示出），其具有管的形状，设有任意形状的孔或狭槽的侧向通路区段。所述液体分布设备的下部与分布板12的第二地带(C2)的开口18连通。
参照图3，混合腔室9具有大体上环状形状，并且能是平行四边形或圆形截面。平行四边形截面是指所述截面的相对边均形成平行对的任何四边的截面，例如，平行四边形截面能是矩形、正方形或长斜方形截面。圆形截面是指具有圆形或椭圆形形式的截面。无论混合腔室9的截面的形状如何，所述腔室的高度或直径均将被选择成以便尽可能限制压降，并且以便限制在反应器中的空间要求。
混合腔室9的长度通过由穿过所述腔室的两个端部的平面所形成的角度（在图3中由角度β表示）来限定。所述腔室的长度被包括在0和270度之间。优选地，所述腔室的长度被包括在30度和180度之间，更加优选地在90度和120度之间。有利地，混合腔室9位于距反应器1的壳体距离d1处，所述距离d1被包括在5和300毫米之间，优选地在5和150毫米之间（参照图3）。
当混合腔室的截面是平行四边形截面时，截面的高度“h”和宽度“w”的尺寸使得高度“h”与宽度“w”的比率被包括在0.2和5.0之间，优选地在0.5和2.0之间。
混合腔室的高度“h”被选择成以便尽可能限制压降，并且以便限制在反应器中的空间要求。事实上，根据本发明的混合设备的压降取决于混合腔室的横截面。
当混合腔室的截面是圆形截面（圆）时，所述混合腔室的直径“d”被包括在0.05和0.5米之间，更加优选地在0.1和0.4米之间，优选地在0.15和0.4米之间，还更加优选地在0.15和0.25米之间，还更加优选地在0.1和0.35米之间。根据本发明的设备的压降取决于在混合腔室中的直径。
压降遵循常规的压降定律，并且能由下述等式限定：
Figure 906384DEST_PATH_IMAGE001
(1)
其中，∆P是压降，ρm是在混合腔室中的气体+液体混合物的平均密度，Vm是气体+液体混合物的平均速度，以及χ是与混合设备相关联的压降系数。当为工业设备定尺寸时，优选的压降范围是0.05巴<ΔPmax<0.5巴(1巴=105Pa)，优选地0.1巴<ΔPmax<0.25巴。
根据本发明的特定实施例，当混合腔室的截面是平行四边形截面时，混合腔室9的出口10具有小于混合腔室9（出口除外）的截面的高度“h”和/或宽度“w”的高度“h'”和/或宽度“w'”，以便进一步改善混合物的均匀性。比率h'/h和/或I'/I被包括在0.5和1之间，优选地在0.7和1之间。
根据本发明的另一特定实施例，当混合腔室的截面是圆形截面时，混合腔室9的出口10具有小于混合腔室9（出口除外）的截面的直径“d”的直径“d'”，以便进一步改善混合物的均匀性。比率d'/d被包括在0.5和1之间，优选地在0.7和1之间。
有利地，混合腔室9能包括在所述混合腔室的内壁中的至少一个上的至少一个偏转装置（在附图中未示出）。使传送通过所述腔室的流体的混合物偏转的至少一个装置的存在使得能够增大在两相之间的交换表面，并且因此提高在传送通过所述腔室的液相和气相之间的热的传递效率和材料的传递效率。所述偏转装置能以使得能够改善混合腔室的效率的若干几何形状存在，应当理解的是所述形状允许传送通过所述腔室的流体混合物的路径的至少局部偏转。例如，偏转装置能以具有三角形、正方形、矩形、卵形截面或任何其他形状截面的弯道的形式存在。偏转装置还能以一个或多个固定翅片或者一个或多个固定叶片的形式存在。
在根据本发明的特定实施例中，两个混合腔室9能位于混合地带(B)中，以便减小所述混合腔室的高度“h”或直径“d”，同时确保流体的良好混合以及良好的温度均匀性。优选地，两个混合腔室在反应器的壳体中在直径方向上相对。对于每个混合腔室9，收集管线7和注射装置8是相关联的。
在分布板12下面，分散系统能被定位成以便将流体均匀地分布在位于所述系统的下游的催化剂床14上。分散系统包括能够与每个通气道13相关联的一个或多个分散设备19（参照图4），其为若干通气道13所共用，或也为分布板12的所有通气道13所共用。每个分散设备19均具有大体上平面且水平的几何形状，但是能具有任意形状的周界。而且，每个分散设备19均能位于不同的高度处。有利地，所述分散设备以格栅的形式存在，并且可选地包括偏转器。
分散系统与位于正下方的粒状固体的床隔开的距离被选择成以便当其在通气道13的出口处时，尽可能地保持气相和液相的混合物的状态。优选地，分布板12和位于所述分布板下方的催化剂床14之间的距离被包括在50和400毫米之间，优选地在100和300毫米之间。在分布板12和所述分散设备19之间的距离被包括在0和400毫米之间，优选地在0和300毫米之间。在特定实施例中，分布板12置放在分散设备19上。
当然，上文中呈现的本发明的实施例变型仅是本发明的例证，并且不以任何方式是限制的。可以预见混合和分布设备的其他实施例变型。
例如，分布地带(C)能定位在反应器的壳体的周边上，在内部由环状壁16界定混合地带(B)。在该特定实施例中，分布地带(C)的第一地带(C1)位于反应器的壳体的周边上，第二地带(C2)在混合地带(B)的下方距分布板12距离D处位于所述第一地带(C1)的内侧上，距离D被包括在50和200毫米之间，所述第二地带(C2)包括多个开口18，其适用于流体从所述分布地带(C)部分通过。
在本发明的另一个实施例变型中，混合地带被包括在环状壳体15中，所述环状壳体的位置使得其形成两个第一地带(C1、C'1)和第二地带(C2)，每个第一地带(C1、C'1)均由环状壁16限定，每个环状壁16均包括适用于流体从所述混合地带(B)到分布地带(C)的通过的至少一个侧向通路区段；第二地带(C2)位于所述混合地带(B)下方距分布板12距离D处，距离D被包括在50和200毫米之间，所述第二地带(C2)包括多个开口18，其适用于流体从所述分布地带(C)部分通过。在该实施例变型中，距离“d2”被包括在反应器的壳体和最接近反应器的壳体的壁16（即，具有更大直径的壁）之间。
与在现有技术中描述的设备相比，以及还更具体地与在文献FR 2 952 835中公开的设备相比，根据本发明的混合和分布设备具有下述优势：
- 增加的紧凑性，这归因于流体的混合地带和分布地带在相同高度处的集成；
-良好的热效率和良好的混合效率，这是由于在混合腔室中、在环状壳体中、以及在分布板的水平面上或在其水平面处的旋转流动。
示例
在下述示例中，将对比根据本发明的设备（设备B）与非根据本发明的设备（设备A）。对于两个设备，认为收集空间(A)的高度H1和H'1是完全相同的且等于120毫米。同样地，在分布板12和第二催化剂床14的顶部之间的高度固定在400毫米。这两个设备之间的对比基于在催化反应器中其紧凑性。这些示例以举例说明的方式在此给出，并且不以任何方式限制本发明的范围。
设备A(非根据本发明)：
对于直径为5米的反应器，比如在文献FR 2 952 835 A1中公开的那样，包括于收集管线7的上部端和预分布板11之间的常规混合设备的空间要求是大约650毫米。当位于预分布板11下方的分布板12的空间要求（对应于高度H3=300毫米）被添加时，空间要求是大约950毫米。
因此，常规的混合和分布设备在第一催化剂床2的底部和第二催化剂床14的顶部之间所占据的总的空间要求是120+950+400=1470毫米。
设备B(根据本发明)：
对于直径为5米的反应器，根据本发明的设备的环状壳体的高度H'2是600毫米，并且被包括在环状壳体15的壁16和反应器的壳体之间的距离“d2”是350毫米，从而允许流体在环状壳体中旋转。
在环状壳体15和分布板12之间的距离D是150毫米。
分布地带H'3的高度是750毫米。
因此，根据本发明的混合和分布设备在第一催化剂床2的底部和第二催化剂床14的顶部之间所占据的总的空间要求是120+750+400=1270毫米。因此，通过对比，与设备A相比根据本发明的设备允许空间节省大约14%。与现有技术的设备相比，由根据本发明的设备的紧凑性所节省的空间能因此用于催化剂床。因此，通过增加在催化剂床中的催化剂的量，根据本发明的设备还允许改善反应器的性能。

Claims (15)

1.一种用于向下流动式催化反应器的流体的混合和分布的设备，所述设备包括：
- 包括至少一个收集装置(5)的至少一个收集地带(A)；
- 适用于接收通过所述收集装置(5)收集的反应流体的至少一个基本垂直的收集管线(7)，以及通向所述收集管线(7)的至少一个注射装置(8)以注射急冷流体；
- 至少一个混合地带(B)，所述混合地带(B)在所述流体的流通方向上位于所述收集装置(5)的下游，所述混合地带(B)包括连接到所述收集管线(7)的至少一个混合腔室(9)和用于移除所述流体的出口端(10)；
- 至少一个分布地带(C)，所述分布地带(C)在所述流体的流通方向上位于所述混合地带(B)的下游，其包括在所述反应器的壳体的整个截面上径向延伸的分布板(12)，所述分布板(12)包括支撑多个通气道(13)的至少一个第一地带(C1)和第二地带(C2)；
其特征在于，所述混合地带(B)被包括在位于所述分布地带(C)中的环状壳体(15)中，所述混合(B)和分布(C)地带通过至少一个环状壁(16)界定，所述至少一个环状壁(16)包括至少一个侧向通路区段(17a、17b)，所述侧向通路区段(17a、17b)适用于所述流体从所述混合地带(B)到所述分布地带(C)的所述第一地带(C1)的通过，以及所述分布地带(C)的所述第二地带(C2)包括多个开口(18)，所述开口(18)适用于所述流体从所述分布地带(C)部分通过。
2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述环状壳体(15)位于距所述分布板(12)距离D处，所述距离D被包括在50和200毫米之间。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述环状壳体(15)的所述环状壁(16)被定位在距所述反应器的壳体距离d2处，所述距离d2在所述反应器的直径的2%到20%之间改变。
4.根据权利要求1到2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述混合腔室（9）被定位在距所述反应器的壳体距离d1处，所述距离d1被包括在5和300毫米之间。
5.根据权利要求1到2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述环状壳体(15)的高度被包括在200和800毫米之间。
6.根据权利要求1到2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述环状壁(16)包括分布在至少两个水平面上的多个侧向通路区段(17a、17b)。
7.根据权利要求1到2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述环状壳体(15)的所述环状壁(16)是柱形的。
8.根据权利要求1到2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述混合腔室(9)的横截面是平行四边形截面。
9.根据权利要求8所述的设备，其特征在于，所述混合腔室(9)的截面所呈现的所述截面的高度h与所述截面的宽度w的比率被包括在0.2和5.0之间。
10.根据权利要求1到2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述混合腔室(9)具有圆形截面，并且使得所述混合腔室的直径d被包括在0.05和0.5米之间。
11.根据权利要求1到2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备包括两个混合腔室(9)。
12.根据权利要求1到2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述混合腔室(9)包括在所述混合腔室的内壁中的至少一个上的用于使流体偏转的至少一个装置。
13.根据权利要求1到2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述设备还包括分散系统，所述分散系统被布置在所述分布板(12)的下方，所述分散系统包括至少一个分散设备(19)。
14.根据权利要求1到2中的任一项所述的设备，其特征在于，所述混合地带(B)和所述分布地带(C)通过两个环状壁(16)界定，每个所述环状壁(16)均包括至少一个侧向通路区段(17a、17b)，所述侧向通路区段(17a、17b)适用于流体从所述混合地带(B)到所述分布地带(C)的所述第一地带(C1)的通过。
15.一种向下流动式催化反应器，其包括壳体(1)，所述壳体(1)容纳有通过中间地带隔开的至少两个固定催化剂床(2、14)，所述中间地带包括用于流体的混合和分布的根据权利要求1到14中的任一项所述的设备。
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