CN107335388B - 具有混合区和交换区以及折转板的混合和分布装置 - Google Patents

具有混合区和交换区以及折转板的混合和分布装置 Download PDF

Info

Publication number
CN107335388B
CN107335388B CN201710292467.1A CN201710292467A CN107335388B CN 107335388 B CN107335388 B CN 107335388B CN 201710292467 A CN201710292467 A CN 201710292467A CN 107335388 B CN107335388 B CN 107335388B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
mixing
exchange chamber
chamber
zone
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201710292467.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107335388A (zh
Inventor
F.奥吉耶
C.普莱
P.比尔德
J.博纳多
J.德尔泰伊
P.帕克尔
N.皮帕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IFP Energies Nouvelles IFPEN filed Critical IFP Energies Nouvelles IFPEN
Publication of CN107335388A publication Critical patent/CN107335388A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107335388B publication Critical patent/CN107335388B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0496Heating or cooling the reactor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/008Details of the reactor or of the particulate material; Processes to increase or to retard the rate of reaction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0492Feeding reactive fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/421Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path
    • B01F25/423Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components
    • B01F25/4231Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions by moving the components in a convoluted or labyrinthine path by means of elements placed in the receptacle for moving or guiding the components using baffles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/42Static mixers in which the mixing is affected by moving the components jointly in changing directions, e.g. in tubes provided with baffles or obstructions
    • B01F25/43Mixing tubes, e.g. wherein the material is moved in a radial or partly reversed direction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40Static mixers
    • B01F25/45Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads
    • B01F25/452Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces
    • B01F25/4521Mixers in which the materials to be mixed are pressed together through orifices or interstitial spaces, e.g. between beads characterised by elements provided with orifices or interstitial spaces the components being pressed through orifices in elements, e.g. flat plates or cylinders, which obstruct the whole diameter of the tube
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0242Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0278Feeding reactive fluids
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B01J8/0449Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
    • B01J8/0453Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/2204Mixing chemical components in generals in order to improve chemical treatment or reactions, independently from the specific application
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00327Controlling the temperature by direct heat exchange
    • B01J2208/00336Controlling the temperature by direct heat exchange adding a temperature modifying medium to the reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008Controlling the process
    • B01J2208/00017Controlling the temperature
    • B01J2208/00327Controlling the temperature by direct heat exchange
    • B01J2208/00336Controlling the temperature by direct heat exchange adding a temperature modifying medium to the reactants
    • B01J2208/00353Non-cryogenic fluids
    • B01J2208/00362Liquid
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00823Mixing elements
    • B01J2208/00831Stationary elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00823Mixing elements
    • B01J2208/00831Stationary elements
    • B01J2208/00849Stationary elements outside the bed, e.g. baffles
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00796Details of the reactor or of the particulate material
    • B01J2208/00938Flow distribution elements
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/02Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor with stationary particles
    • B01J2208/023Details
    • B01J2208/027Beds

Abstract

本发明公开了具有混合区和交换区以及折转板的混合和分布装置。一种用于催化下流式反应器的流体混合和分布装置,所述装置包括收集区(A)、包括流体的混合室(15)和流体的交换室(16)的混合区(B)以及分布区(C),所述交换室(16)包括至少一个上部侧向流动横截面(17a)和至少一个下部侧向流动横截面(17b),流体能够通过其从所述交换室(16)流至所述分布区(C),其特征在于,所述交换室(16)包括固定至所述交换室(16)并位于上部侧向流动横截面(17a)的下游的流体折转构件(24),所述流体折转构件(24)与所述交换室(16)一起形成盘状形状的空间(26)。

Description

具有混合区和交换区以及折转板的混合和分布装置
技术领域
本发明涉及放热反应领域,更具体地涉及在固定床反应器中进行的加氢处理、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢裂化、氢化、加氢脱氧、加氢异构化、加氢脱蜡或事实上的加氢脱芳烃(hydrodearomatization)反应。更具体地,本发明涉及用于在并流下流式反应器中混合和分布流体的装置及其在进行放热反应中的用途。
背景技术
在精炼和/或石油化工中进行的放热反应例如必须用额外的流体(称为骤冷流体)冷却,以避免进行放热反应的催化反应器的热失控。用于这样的反应的催化反应器通常包括至少一个固体催化剂床。反应的放热性质意味着必须在反应器的内部保持均匀的温度梯度,以防止在反应器中的催化剂床中出现热点。过热的区域可能过早地降低催化剂的活性和/或导致非选择性反应和/或导致热失控。因此,重要的是在位于两个催化剂床之间在反应器中提供至少一个混合室,所述混合室可用于提供遍布反应器的截面的均匀的流体温度分布并将工艺流体冷却至所需温度。
为了进行这种均匀化,本领域技术人员经常不得不使用通常很复杂的接触构件(means)的特定布置,包括以尽可能均匀的方式将骤冷流体引入反应器的截面中。作为实例,文献FR 2 824 495 A1描述了一种骤冷装置,其可以确保一种或多种骤冷流体与一种或多种工艺流体之间的有效交换。该装置被集成到室中,并且包括用于注入骤冷流体的棒、流体收集挡板(骤冷箱本身进行骤冷流体和下降流之间的混合)以及由多孔盘和分布器板组成的分布系统。所述骤冷箱包括折转板,所述折转板为流体提供沿相对于折转板下游的所述室的轴线基本非径向且不平行的方向的涡流运动,在所述箱中沿工艺流体的移动方向形成至少一个流体混合物的出口流动横截面。该装置可以用于克服各种现有技术系统的某些缺点,但是其仍然是体积庞大的。
为了克服体积问题,开发了一种用于在下流式反应器中混合流体的装置,并且其已经在文献FR 2 952 835 A1中描述。该装置包括水平收集构件,该水平收集构件设置有用于接收流体的垂直收集导管,放置在收集导管中的注入构件,以及沿流体的运动方向位于收集构件的下游的具有圆形截面的环形混合室。混合室包括连接到收集导管的入口端和允许流体流过的出口端,以及包括至少一个立管(riser)的水平预分布器板。该装置的优点是其比上述装置更紧凑,并且可用于提供流体的良好混合和良好的温度均匀性。
为了进一步减少混合和分布装置的体积,在法国申请15/52783中提出的另一个解决方案是制造流体混合和分布装置,其中流体的混合区和分布区位于相同的水平面。这种类型的装置在图1a至图1c中示出,并且将在下文更详细地描述。
然而,当装置的分布区中的液相的水平面高时,该类型的装置可能遭受某些缺点,因为它可以部分地阻塞侧向流动横截面,气相可以通过其从混合区流至分布区,这导致所述气相朝着分布区的流动不良,并且因此导致关于流体遍布通常位于所述装置下方的催化剂床的均匀分布的不均衡。本发明的一个目的是提出对在法国申请15/52783中描述的流体混合和分布装置的改进,其可以克服上述缺点,同时保持小体积并且允许良好的流体混合和分布效率。
发明内容
本发明涉及用于催化下流式反应器的流体混合和分布的装置,所述装置包括:
·至少一个收集区(A),其包括至少一个收集构件;
·至少一个基本垂直的收集导管,其能够接收由所述收集构件收集的工艺流体,和至少一个通入所述收集导管内以注入骤冷流体的注入构件;
·至少一个沿流体运动方向位于所述收集导管的下游并与所述收集导管连通的混合区(B),所述混合区(B)包括至少一个流体混合室;
·至少一个沿流体运动方向位于所述混合区(B)的下游的分布区(C),所述分布区包括支撑多个立管的分布器板;
所述混合区(B)位于与所述分布区(C)相同的水平面,并且还包括至少一个连接到所述混合室并与其连通的流体交换室,所述交换室包括至少一个上部侧向流动横截面和至少一个下部侧向流动横截面,用于使流体从所述交换室流至所述分布区(C),其特征在于,所述交换室还包括流体折转构件,所述流体折转构件固定于所述交换室上并沿流体运动方向位于至少一个上部侧向流动横截面的下游,所述流体折转构件与所述交换室形成盘状形式的空间。
优选地,所述混合室位于所述交换室的上方。
有利地,所述流体折转构件的上端位于所述立管的侧向孔口相对于所述分布器板的最后的水平面的上方。
优选地,所述流体折转构件的上端还位于所述立管的上端的下方。
有利地,所述流体折转构件的上端位于与所述立管的上端相同的水平面。
有利地,所述流体折转构件包括至少一个孔口,液相可以沿分布器板的方向流过所述孔口。
有利地,所述交换室的每个上部侧向流动横截面与流体折转构件相关联。
优选地,所述混合室和所述交换室的总累积高度H2在200-1500mm的范围内。
有利地,所述交换室的宽度L在200-1100mm的范围内。
优选地,所述交换室和所述混合室之间的体积比在5%-60%的范围内。
有利地,所述混合室和所述交换室是一体式的。
优选地,所述混合室包括至少一个位于所述混合室的至少一个或多个内壁上的转向构件。
有利地,所述交换室包括多个水平流动横截面,用于使流体从所述交换区流至所述分布器板。
优选地,所述交换室位于与所述分布器板相距距离“d”处,所述距离d在20-150mm的范围内。
在另一方面,本发明涉及催化下流式反应器,其包括室,所述室包括至少两个由中间区隔开的催化剂固定床,所述中间区包括根据本发明的流体混合和分布装置。
附图说明
图1a表示包括至少两个固体催化剂床并且包括如法国申请15/52783所述的紧凑型流体混合和分布装置的催化下流式反应器的轴向截面。
图1b分别表示根据图1a的装置的混合区(B)的详细视图(虚线表示混合区的不可见的部分,即在所述区内部)。
图1c是根据图1a的装置的混合区(B)的透视图。
图2表示包括至少两个固体催化剂床并且包括根据本发明的紧凑型流体混合和分布装置的催化下流式反应器的轴向截面,所述流体混合和分布装置包括流体折转构件24。
图3是根据本发明的混合和分布装置、分布器板12和立管13的剖面示意图。箭头表示流体从交换室流至分布区(C)的流动方向。
图4是根据本发明的装置的一个特定实施方案的示意图,其中流体折转构件24还包括至少一个孔口20,用于使液相沿分布器板12的方向流过所述孔口。
图5是根据本发明的一个特定实施方案中的流体折转构件24的透视示意图。
本发明的详细描述
根据本发明的紧凑型混合和分布装置用于其中进行放热反应,例如加氢处理、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢裂化、氢化、加氢脱氧、加氢异构化、加氢脱蜡或实际上的加氢脱芳烃反应的反应器中。通常,反应器沿基本垂直的轴线呈细长的形状。至少一种工艺流体通过至少一个催化剂固定床从所述反应器的顶部移动至底部。有利地,除了最后一个床之外,在每个床的出口处收集工艺流体,然后在被分布到位于分布器板下游的催化剂床之前在所述装置中与骤冷流体混合。“下游”和“上游”是相对于工艺流体的流动方向定义的。工艺流体可以是气体或液体或含有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。
参照图1a至图1c,可以将根据现有技术的混合和分布装置设置在沿基本垂直的轴线呈细长的形状的反应器1中,在反应器1中至少一种工艺流体通过至少一个催化剂床2从顶部流至底部。将该装置相对于室1中的工艺流体的流动来设置在催化剂床2的下方。支撑筛板3可以以隔离设置在催化剂床2的下方的收集区(A)的方式支撑催化剂床2。收集区(A)是必需的,以将工艺流体排放至收集导管7(参见图1b和图1c)。流动的工艺流体例如由气相和液相组成。流过催化剂床2的工艺流体经由基本水平的收集构件5(也称为收集挡板)收集,引导至设置在收集区(A)的下方在称为混合区(B)的区域的水平面处(可以在图1b和图1c中可见)或在收集区(A)的水平面处(图中未示出)的基本垂直的收集导管7。在本发明中使用的术语“基本垂直”和“基本水平”是指从垂直或水平面变化±5度的范围内的角度α。收集构件5(参见图1a)由设置在与催化剂床2的支撑筛板3的下方的室的纵向轴线垂直的平面中的固体板构成。收集构件5的所述板遍布反应器1的整个表面径向延伸。它包括在其连接至所述收集导管7的一端处的开口6(参见图1b和图1c)。收集构件5可以用于收集来自上游催化床2的工艺流体的流动并将其引向所述收集导管7。收集构件5与催化剂床2的支撑筛板3相隔高度H1(图1a)。以限制在收集来自催化剂床2的流体流动期间的压降并限制捕获高度(trap height)的方式选择高度H1,所述捕获高度即由积聚在收集构件5中的液体形成的高度。捕获高度不改变工艺流体朝收集导管7的排放,它也不改变其在该导管中的流动,它也不改变其流过上部的催化剂床2。当收集导管7和注入构件8(图1c)位于混合区(B)的水平面时,高度H1在10-500mm的范围内,优选在10-200mm的范围内,更优选在30-150mm的范围内,还更优选在范围40-100mm的范围内。因此,在收集区(A)中,从床2获得的工艺流体被限制为流过收集导管7。当收集导管7和注入构件8位于收集区(A)的水平面时,高度H1在10-400mm的范围内,优选在30-300mm的范围内,还更优选在50-250mm的范围内。
在收集区(A)的下方是混合区(B)和分布区(C)。现在参照图1b和图1c,混合区(B)包括基本垂直的收集导管7,所述收集导管可以接收由收集构件5收集的工艺流体和来自通入所述收集导管7内的注入构件8(参见图1c)的骤冷流体。
混合区(B)还包括沿流体运动方向位于收集构件5的下游的混合室15(参见图1a和图1b)。与混合室15连通的收集导管7可以位于混合室15的上方或与所述室在相同的水平面。优选地,收集导管7位于与混合室15相同的水平面(具体参见图1b)。类似地,注入导管8可以在混合室15的上方开口,处于与所述室相同的水平面,或者通过本领域技术人员已知的装置,例如通过混合区15的多孔管直接进入所述混合室15内。可以作为相对于来自收集区(A)的工艺流体的并流、错流或甚至逆流注入骤冷流体。
分布区(C)本身包括支撑多个立管13的分布器板12。在高度H3延伸(参见图1a)的分布区(C)包括分布器板12(在本文中也称为分布板或分布器盘)和多个立管13。更准确地说,立管13经由上部开口在其上端处开口并且沿其侧壁它们具有一系列侧向孔口21,用于使液相(经由所述孔口)和气相(经由上部开口)分别流入立管13中,以在所述立管13内进行所述液相与所述气相的密切混合。所述侧向孔口21的形状可以广泛变化,通常是圆形或矩形,这些孔口优选在多个水平面遍布每个立管分布,所述多个水平面在立管与立管之间是基本一致的,所述多个水平面通常为至少一个水平面,优选为1-10个水平面,以在气相和液相之间产生尽可能规则的界面。
现有技术装置的主要特征在于将混合区(B)设置在与分布区(C)相同的水平面,以及在于所述混合区(B)由用于与交换室16流体连接并流体连通的混合室15构成(参见图1a和图1b),交换室16沿流体运动方向位于混合室15的下游。术语“混合室15”是指其中进行工艺流体和骤冷流体之间的混合的空间。术语“交换室16”是指其中混合的工艺流体和骤冷流体经由上部侧向流动横截面17a和下部侧向流动横截面17b与分布区(C)直接接触的空间。
混合区(B)的构造意味着混合室15中的流体可以混合,并且所述混合物可以流向交换室16。工艺流体和骤冷流体之间的混合在交换室16的水平面处继续发生。现在参照图1b和图1c,交换室16包括至少一个上部侧向流动横截面17a和至少一个下部侧向流动横截面17b,用于使流体从混合区(B)流至分布区(C)。优选地,交换室16包括至少两个上部侧向流动横截面17a和至少两个下部侧向流动横截面17b。因此,仅交换室16与分布区(C)直接接触。上部侧向流动横截面17a特别用于将气体从交换室16传送至分布区(C),并且下部侧向流动横截面17b可特别用于将液体从交换室16传送至分布区(C)。
混合室15也可以位于所述交换室16的下方(图中未示出)。在混合区(B)中设有至少一个开口18(参见图1b),以允许流体混合物从混合室15流至交换室16。混合室15可位于所述交换室16的上方(如图1a、图1b和图1c所示)。
然而,当所述装置的分布区中的液相的水平面使得其部分或甚至完全覆盖交换室16的上部侧向流动横截面17a(其特别用于使气相从混合区(B)流向分布区(C))时,这种类型的装置可能遭受某些缺点,这可能导致关于分布区(C)中的流体(气体和液体)的分布的不均衡,并且因此导致流体遍布沿流体运动方向位于混合区(C)的下游的催化剂床14的不均匀分布。
在不以任何方式改变所述装置的体积的情况下,本申请人已经开发出针对根据现有技术的流体混合和分布装置的改进,以克服上述缺点,其通过在沿流体运动方向的至少一个上部侧向流动横截面17a的下游在混合区(B)的交换室16的水平面处插入至少一个流体折转构件24。流体折转构件24遍布于交换室16的布置产生遍布于分布区(C)的开放盘形式的空间26,所述空间在其上部的水平面处在顶部开口(参见图3)。
更具体地,现在参照图2,优选地将流体折转构件24固定于交换室16的外部,即沿流体运动方向的上部侧向流动横截面17a的下游。所述流体折转构件24可以用于将气态流体引向分布区(C)的上部,从而使得气态流体可以经由立管13的上部开口(图中未示出)进入立管13的内部,并且更特别地,当分布区(C)中的液相的水平面使得如果这样的折转构件24没有设置在所述上部侧向流动横截面17a的出口处,它将完全或部分地阻塞交换室16的侧向流动横截面17a时。事实上,如果分布区(C)中液相的水平面使得所述分布区(C)中的气/液界面23位于上部侧向流动横截面17a的上方时,则交换室16中包含的气相不能流过所述侧向流动横截面17a,这阻止了立管13中气相和液相之间的密切混合物的形成。以相同的方式,如果分布区(C)中的液相的水平面使得所述分布区(C)中的气/液界面23位于侧向流动横截面17a的水平面处,则流过上部侧向流动横截面17a的气相的量将显著低于其中没有液相流过上部侧向流动横截面17a的情况下通常流过所述截面的气相的量。
折转构件24可以具有任何形状,只要其与混合区(B)的交换室16一起产生盘状形式的空间26,所述空间允许气相朝立管13的上部开口流动并且防止由分布区(C)中包含的液相部分或完全阻塞上部侧向流动横截面17a。
优选地,所述流体折转构件24的上端位于立管13的侧向孔口21的最后的水平面的上方,以防止分布区(C)中包含的液相进入空间26(参见图3和图4)。
优选地,所述流体折转构件24的上端位于所述立管13的上端的相同水平面处或所述立管13的上端的下方,但同时位于所述立管13的侧向孔口21的最后的水平面的上方。
根据本发明的装置的一个具体实施方案,流体折转构件24还包括至少一个孔口20,其允许可能包含在空间26中的液相沿分布器板12的方向流过(参见图4和图5)。因此,当包含在交换室16中的液相的至少一部分通过流过上部侧向流动横截面17a而被引向分布区(C)时,该部分可以经由孔口20从空间26排出。孔口20的数量、形状和尺寸可以广泛地变化,并且以允许在气相和液相之间建立尽可能规则的界面的方式选择。
在根据本发明的一个具体实施方案中,交换室16的每个上部侧向流动横截面17a包括其自身的流体折转构件24。
根据本发明,混合室15的截面和交换室16的截面可以是具有四个侧边的截面,优选是梯形截面,更优选平行四边形截面,或者实际上是圆形截面。术语“梯形截面”是指具有四个侧边的任何截面,其中所述截面的两个相对侧边彼此平行。术语“平行四边形截面”是指具有四个侧边的任何截面,其中所述截面的相对侧边彼此平行;作为实例,平行四边形截面可以是矩形截面、正方形截面或菱形截面。术语“圆形截面”是指圆形或椭圆形形式的截面。无论混合室15和交换室16的截面形状如何,所述室的高度或直径将以使得尽可能地限制压降并限制反应器的体积的方式来选择。有利地,混合室15的截面和交换室16的截面是矩形(参见图2至图5)。除了机械性更可靠之外,所述室的矩形截面意味着它们可以在反应器外部制造和部分组装,同时仍允许它们容易地插入反应器中。
混合室15和交换室16的壁可以具有任何形状。混合室15和交换室16的壁可以特别地沿直线方向延伸(I形)或为弯曲的(C形),或实际上它们可以是有角度的(L形)。混合区(B)可以位于分布区(C)的水平面处的任何位置。作为实例,混合区(B)可以位于分布区(C)的中心,或者可以从中心位置偏移。因此,混合室和交换室的长度由本领域技术人员根据其在反应器室1中的位置来确定。有利地,混合室15和交换室16的端部不与反应器室1的壁接触,以允许流体在混合室15和交换室16的任一侧遍布分布器板12运动。有利地,混合室15和一个或多个交换室16是一体式的。
所述混合室15和所述交换室16的累积总高度H2(参见图2)在200-1500mm的范围内,优选在200-800mm的范围内,更优选在300-750mm的范围内,还更优选在350-700mm的范围内。
优选地,交换室16的宽度“L”(参见图3)在200-1100mm的范围内,优选在200-800mm的范围内,更优选在250-700mm的范围内,还更优选在300-600mm的范围内。
一个或多个交换室16和混合室15之间的体积比(以%计)在5%-60%的范围内,优选在10%-60%的范围内,还更优选在15%-40%的范围内。
在本发明的一个实施方案中,将交换室16直接放置于分布器板12上(例如,在图2中可见)。在另一个实施方案(图中未示出)中,交换室16位于与所述分布器板12相距距离“d”处,所述距离“d”优选在20-150mm的范围内,更优选在30-80mm的范围内。分布器板12和交换室16之间的空间允许流体遍布分布器板12的整个表面分布,并且因此允许流体的混合物遍布沿流体的运动方向位于混合和分布装置的下游的催化剂床14的上方的反应器的整个截面分布均匀。在该实施方案中,在其下部中,交换室16可以包括纵向流动横截面,从而使得流体的混合物可以朝分布器板12流动。显然,纵向流动横截面的数量、形状和尺寸以使得流动的流体混合物的一小部分流过所述纵向流动横截面的方式来选择。纵向流动横截面可以一致地具有孔口和/或狭槽的形状。
优选地,混合室15可以包括至少一个在所述混合室的至少一个内壁上的转向构件(图中未示出)。存在至少一个转向构件用于流体的混合物流过所述混合室15意味着可以增加两相之间的交换表面积,以及流过所述混合室15的液相和/或气相之间的传热效率和传质效率。所述转向构件可以具有多种几何形状以提高混合室的效率,应当理解,所述形状可以用于至少部分地将流过所述交换室15的流体的混合物的轨线转向。作为实例,所述转向构件可以是具有三角形、正方形、矩形或椭圆形或任何其他截面形状的挡板的形式。转向构件也可以是一个或多个肋状物(rib)或实际上一个或多个固定叶片或实际上是筛板的形式。
在分布器板12的下方,可以以使流体均匀地遍布位于分散系统下游的催化剂床14分布的方式设置分散系统。分散系统可以包括一个或多个分散装置19(参见图2),其可以与每个立管13相关联,或者对于多个立管13是共用的或实际上对于分布器板12的所有立管13是共用的。每个分散装置19具有基本扁平和水平的几何形状,但是其可以具有任何形状的外周。此外,每个分散装置19可以位于不同的高度。有利地,所述分散装置是筛板的形式和/或可以任选地包括折转板。有利地,一个或多个筛板19的轴线优选地垂直于反应器室的纵向轴线,以改善流体混合物遍布反应器室的整个径向截面的分布。以尽可能地将气相和液相的混合的品质保持为其离开立管13时具有的品质的方式选择将分散系统与紧位于其下方的颗粒状固体床隔开的距离。
优选地,分布器板12和位于所述分布器板下方的催化剂床14之间的距离在50-400mm的范围内,优选在100-300mm的范围内。分布器板12和所述分散装置19之间的距离在0-400mm的范围内,优选在0-300mm的范围内。在一个具体实施方案中,将分布器板12放置在分散装置19上。
与现有技术中描述的装置相比,更具体地与法国申请15/52783中公开的装置相比,根据本发明的混合和分布装置具有以下优点:
•良好的紧凑性,因为混合区和流体分布区被集成在相同的高度处;
•良好的热效率和良好的流体混合效率:
○因为在包括混合室(其任选地包括流体转向构件)和一个或多个位于分布器板的水平面处的交换室的混合区中的流体的混合物的流动;并且
○因为存在交换室的上部侧向流动横截面的水平面处的流体折转构件,其允许从交换室获得的气相被引向分布器板的立管的上端,并且防止包含在分布区中的液相阻塞交换室的上部流动横截面。

Claims (15)

1.用于催化下流式反应器的流体混合和分布的装置,所述装置包括:
至少一个收集区(A),其包括至少一个收集构件(5);
至少一个基本垂直的收集导管(7),其能够接收由所述收集构件(5)收集的工艺流体,和至少一个通入所述收集导管(7)内以注入骤冷流体的注入构件(8);
至少一个沿流体运动方向位于所述收集导管(7)的下游并与所述收集导管(7)连通的混合区(B),所述混合区(B)包括至少一个流体混合室(15);
至少一个沿流体运动方向位于所述混合区(B)的下游的分布区(C),所述分布区包括支撑多个立管(13)的分布器板(12),所述多个立管经由上部开口在其上端处开口并且沿其侧壁具有一系列侧向孔口(21);
所述混合区(B)位于与所述分布区(C)相同的水平面,并且还包括至少一个连接到所述混合室(15)并与其连通的流体交换室(16),所述交换室(16)包括至少一个上部侧向流动横截面(17a)和至少一个下部侧向流动横截面(17b),用于使流体从所述交换室(16)流至所述分布区(C),
其特征在于,所述交换室(16)还包括流体折转构件(24),所述流体折转构件固定于所述交换室(16)上并沿流体运动方向位于至少一个上部侧向流动横截面(17a)的下游,所述流体折转构件(24)与所述交换室(16)形成盘状形式的空间(26)。
2.如权利要求1所述的装置,其特征在于,所述混合室(15)位于所述交换室(16)的上方。
3.如权利要求1或权利要求2所述的装置,其特征在于,所述流体折转构件(24)的上端位于所述立管(13)的侧向孔口(21)相对于所述分布器板(12)的最后的水平面的上方。
4.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述流体折转构件(24)的上端还位于所述立管(13)的上端的下方。
5.如权利要求3所述的装置,其特征在于,所述流体折转构件(24)的上端位于与所述立管(13)的上端相同的水平面。
6.如权利要求1或权利要求2所述的装置,其特征在于,所述流体折转构件(24)包括至少一个孔口(20),液相可以沿分布器板(12)的方向流过所述孔口(20)。
7.如权利要求1或权利要求2所述的装置,其特征在于,所述交换室(16)的每个上部侧向流动横截面(17a)与流体折转构件(24)相关联。
8.如权利要求1或权利要求2所述的装置,其特征在于,所述混合室(15)和所述交换室(16)的总累积高度H2在200-1500mm的范围内。
9.如权利要求1或权利要求2所述的装置,其特征在于,所述交换室(16)的宽度L在200-1100mm的范围内。
10.如权利要求1或权利要求2所述的装置,其特征在于,所述交换室(16)和所述混合室(15)之间的体积比在5%-60%的范围内。
11.如权利要求1或权利要求2所述的装置,其特征在于,所述混合室(15)和所述交换室(16)是一体式的。
12.如权利要求1或权利要求2所述的装置,其特征在于,所述混合室(15)包括至少一个位于所述混合室(15)的至少一个或多个内壁上的转向构件。
13.如权利要求1或权利要求2所述的装置,其特征在于,所述交换室(16)包括多个水平流动横截面,用于使流体从所述交换室(16)流至所述分布器板(12)。
14.如权利要求1或权利要求2所述的装置,其特征在于,所述交换室(16)位于与所述分布器板(12)相距距离“d”处,所述距离d在20-150mm的范围内。
15.催化下流式反应器,其包括室(1),所述室包括至少两个由中间区隔开的催化剂固定床(2,14),所述中间区包括如权利要求1-14中任一项所述的流体混合和分布装置。
CN201710292467.1A 2016-04-29 2017-04-28 具有混合区和交换区以及折转板的混合和分布装置 Active CN107335388B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1653857A FR3050658B1 (fr) 2016-04-29 2016-04-29 Dispositif de melange et de distribution avec zones de melange et d'echange et deflecteurs.
FR1653857 2016-04-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107335388A CN107335388A (zh) 2017-11-10
CN107335388B true CN107335388B (zh) 2021-04-27

Family

ID=56322156

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710292467.1A Active CN107335388B (zh) 2016-04-29 2017-04-28 具有混合区和交换区以及折转板的混合和分布装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10065166B2 (zh)
KR (1) KR102342655B1 (zh)
CN (1) CN107335388B (zh)
BR (1) BR102017008333B1 (zh)
CA (1) CA2965205C (zh)
FR (1) FR3050658B1 (zh)
MX (1) MX2017005261A (zh)
RU (1) RU2722377C2 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3078636B1 (fr) * 2018-03-07 2020-03-13 IFP Energies Nouvelles Dispositif de melange situe au dessus de la zone de distribution
FR3083993A1 (fr) * 2018-07-19 2020-01-24 IFP Energies Nouvelles Dispositif de melange et de distribution avec buse d'injection perfectionnee
CN111167381A (zh) * 2018-11-09 2020-05-19 中海石油中捷石化有限公司 甲乙酮装置水合反应器新型水帽
US11298670B2 (en) * 2020-04-24 2022-04-12 Uop Llc Compact quench zone reactor internals

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1128177A (zh) * 1994-08-23 1996-08-07 国际壳牌研究有限公司 多床下流式反应器的分配装置
CN1295495A (zh) * 1998-12-21 2001-05-16 切夫里昂美国公司 分配器组件
CA2648840A1 (en) * 2008-01-09 2009-07-09 Haldor Topsoe A/S Vapour-liquid distribution device
FR2952835B1 (fr) * 2009-11-20 2011-12-09 Inst Francais Du Petrole Dispositif compact de melange de fluides dans un reacteur a ecoulement descendant
CN102421510A (zh) * 2009-05-29 2012-04-18 雪佛龙美国公司 用于下流式反应器的混合装置
CN103285779A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 中国石油化工股份有限公司 一种流体混合分布设备
CN105358245A (zh) * 2013-06-28 2016-02-24 环球油品公司 用于多床层反应器的流体分配装置和方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2824495B1 (fr) * 2001-05-09 2005-03-04 Inst Francais Du Petrole Enceinte reactionnelle de forme allongee le long d'un axe contenant au moins un lit de catalyseur solide et au moins une boite de contact, de melange et de trempe
EA007052B1 (ru) * 2002-11-08 2006-06-30 МОРТЕН МЮЛЛЕР ЛТД., АпС Смесительное устройство для двухфазного потока в каталитическом реакторе
US8181942B2 (en) * 2008-06-26 2012-05-22 Uop Llc Liquid redistribution device for multibed reactors
US8177198B2 (en) * 2008-06-26 2012-05-15 Uop Llc Quench zone design using spray nozzles
US8211375B2 (en) * 2009-10-07 2012-07-03 Chevron U.S.A. Inc. Flow distribution device for downflow catalytic reactors
WO2014210276A1 (en) * 2013-06-28 2014-12-31 Uop Llc Fluid mixing and distribution device and method for multibed reactors
FR3034323B1 (fr) 2015-04-01 2017-03-17 Ifp Energies Now Dispositif de melange et de distribution avec zones de melange et d'echange

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1128177A (zh) * 1994-08-23 1996-08-07 国际壳牌研究有限公司 多床下流式反应器的分配装置
CN1295495A (zh) * 1998-12-21 2001-05-16 切夫里昂美国公司 分配器组件
CA2648840A1 (en) * 2008-01-09 2009-07-09 Haldor Topsoe A/S Vapour-liquid distribution device
CN102421510A (zh) * 2009-05-29 2012-04-18 雪佛龙美国公司 用于下流式反应器的混合装置
FR2952835B1 (fr) * 2009-11-20 2011-12-09 Inst Francais Du Petrole Dispositif compact de melange de fluides dans un reacteur a ecoulement descendant
CN103285779A (zh) * 2012-02-29 2013-09-11 中国石油化工股份有限公司 一种流体混合分布设备
CN105358245A (zh) * 2013-06-28 2016-02-24 环球油品公司 用于多床层反应器的流体分配装置和方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20170124084A (ko) 2017-11-09
CN107335388A (zh) 2017-11-10
MX2017005261A (es) 2018-08-20
FR3050658A1 (fr) 2017-11-03
BR102017008333A2 (pt) 2017-11-07
FR3050658B1 (fr) 2018-04-20
RU2722377C2 (ru) 2020-05-29
CA2965205C (fr) 2023-08-08
US10065166B2 (en) 2018-09-04
KR102342655B1 (ko) 2021-12-22
BR102017008333B1 (pt) 2023-04-25
RU2017114522A (ru) 2018-10-29
US20170312720A1 (en) 2017-11-02
CA2965205A1 (fr) 2017-10-29
RU2017114522A3 (zh) 2020-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102520734B1 (ko) 혼합 및 교환 구역들을 갖는 혼합 및 분배 디바이스
KR102520293B1 (ko) 주변 개구들을 갖는 분배 플레이트를 포함하는 혼합 및 분배 디바이스
US7601310B2 (en) Distributor system for downflow reactors
CN107335388B (zh) 具有混合区和交换区以及折转板的混合和分布装置
US7074372B2 (en) Multiphase mixing device with improved quench injection for inducing rotational flow
WO2006076923A1 (en) Distribution device for two-phase concurrent downflow vessels
EP3658271B1 (en) Apparatus for fluid contacting in a downflow vessel
JP2018510060A (ja) 小型複合化混合分配装置
CN111050900B (zh) 用于在下流式容器中进行流体接触的方法和设备
EP3658267B1 (en) Methods for fluid contacting in a downflow vessel
CN111344056B (zh) 用于在下流式容器中进行流体接触的方法和设备
CN110237776B (zh) 位于分配区上方的混合装置
KR102574012B1 (ko) 종방향 개구를 갖는 혼합 및 분배 디바이스

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant