CN107405591A - 紧凑型组合式混合和分配装置 - Google Patents

Abstract

一种用于下流式催化反应器的流体混合和分配的装置，所述装置包括：‑ 收集区域，其包括至少一个收集机构；‑ 至少一个大致竖直的收集导管，去适于接收所述收集机构所收集的反应流体，以及至少一个喷射机构；‑ 混合区域；以及‑ 分配区域，其包括支撑多个通风管的分配板；所述装置的特征在于，所述混合区域设置在与所述分配区域相同的水平高度处，所述混合和分配区域通过至少一个环形壁限定，所述环形壁包括至少一个侧向通道区段，所述侧向通道区段适于使流体从所述混合区域流到所述分配区域。

Description

紧凑型组合式混合和分配装置

技术领域

本发明应用于放热反应领域，且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、加氢脱氧或再次加氢脱芳香化反应。本发明更具体地涉及用于在下流式反应器中混合和分配流体的装置及其用于实施放热反应的用途。

背景技术

例如在精炼和/或石化领域中实施的放热反应需要通过称作淬火流体（fluide detrempe）的额外的流体来被冷却，以避免在其中实施放热反应的催化反应器发生热失控。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。反应的放热性质使得有必要在反应器内保持均匀的温度梯度，以避免反应器中的催化剂床中存在热点。过热区域可能会过早降低催化剂的活性和/或导致非选择的反应和/或导致热失控现象。因此，重要的是在反应器中具有至少一个混合室，该混合室设置在两个催化剂床之间，其允许在反应器区段上的流体温度的均匀分布并将反应流体冷却至所需温度。

为了执行这种均化操作，本领域技术人员通常需要使用设备内部物品的特定布置（这些内部物品通常是复杂的），包括以尽可能均匀的方式将淬火流体引入反应器的区段中。例如FR 2 824 495 A1描述了一种淬火装置，其可以确保（一种或多种）淬火流体与（一种或多种）工艺流体之间的有效交换。所述装置集成到室中，并且包括用于淬火流体的喷枪，用于收集流体的挡板，严格意义上的淬火箱，其在淬火流体与向下的流之间实施混合，以及包括穿孔料盆和分配板的分配系统。淬火箱包括偏转器，该偏转器用于实现流体在大致非径向且不平行于所述室的轴线的流动方向上的湍流运动，并且在反应流体的流动方向上在偏转器的下游处，在淬火箱中形成至少一个通道区段以排出流体混合物。该装置能弥补现有技术中的各个系统的一些缺点，但是它仍然体积很大。

为了解决体积很大这个问题，开发了一种用于在下流式反应器中混合流体的装置，并在FR 2 952 835 A1中进行了描述。所述装置包括：设有用于接纳流体的竖直收集导管的水平收集机构；设置在收集导管中的喷射机构；以及沿着流体流动方向设置在收集机构的下游的具有圆形剖面的环状混合室。混合室包括连接到收集导管的入口端和允许流体流过其的出口端，以及包括至少一个通风管的水平预分配板。该装置的优点是它比上述装置更紧凑，并且可以确保流体的良好混合和良好的温度均匀性。

本发明的目的是提出一种用于流体的混合装置和分配装置，它们放置在催化反应器中时能节省空间。本发明的另一个目的是提出一种混合和分配装置，其能在混合流体方面提供高效率并提供良好的温度均匀性和良好的分配。

申请人开发了一种尤其是在下流式反应器中的组合式流体混合和分配装置，其可以明显减少专门用于流体的混合和分配的空间。

发明内容

发明目标

本发明的第一个目标涉及一种用于下流式催化反应器的流体混合和分配装置，所述装置包括：

- 至少一个收集区域（A），其包括至少一个收集机构；

-至少一个大致竖直的收集导管，其适于接收由所述收集机构所收集的反应流体，以及至少一个喷射机构，其通向所述收集导管中以喷射淬火流体；

- 至少一个混合区域（B），其沿着所述流体的流动方向设置在所述收集机构的下游，所述混合区域（B）包括连接到所述收集导管的至少一个混合室和用于排出所述流体的出口端；以及

- 至少一个分配区域（C），其沿着所述流体的流动方向设置在所述混合区域（B）的下游，包括支撑多个通风管的分配板；

所述装置的特征在于，所述混合区域（B）设置在与分配区域（C）相同的水平高度处，所述混合区域（B）和所述分配区域（C）由至少一个环形壁限定，所述至少一个环形壁包括至少一个侧向通道区段，所述侧向通道区段适于使流体从所述混合区域（B）流到所述分配区域（C）。

优选地，所述混合区域（B）被包括在环形外壳中，所述环形外壳包括所述环形壁。

有利地，所述环形壁在内部界定所述分配区域（C）。

优选地，所述环形壁定位在距离反应器的外壳的间隔d2处，间隔d2变化的范围是从反应器直径的2％至20％。

有利地，所述混合室定位成离反应器的外壳间隔d1处，间隔d1在5 mm到30 mm之间。

优选地，所述环形外壳的高度在200 mm到800 mm之间。

有利地，环形壁包括分布在至少两个水平高度处的多个侧向通道区段。

优选地，所述环形壁是大致圆筒形的。

在本发明的一个实施例中，所述混合室的剖面具有平行四边形构造，并且所述剖面的高度“h”与所述剖面的宽度“l”之间的比值在0.2到5.0之间。

在本发明的一个具体实施例中，所述混合区域（B）包括在所述混合区域（B）中呈直径上相对关系的两个混合室。

有利地，设置在所述分配区域（C）的周边处的通风管延伸至分配板的下方并且是成角度的，在所述分配室下方的通风管的延长部分的纵向轴线与垂直于外壳的纵向轴线的平面之间所成的角度α在0度到90度之间。

优选地，根据本发明的装置还包括设置在所述分配板下方的分散系统，所述分散系统包括至少一个分散装置。

有利地，所述分散装置是包括至少一个引导系统的格栅，所述引导系统适于收集和运输来自所述分配区域（C）的液体流的至少一部分。

优选地，所述混合区域和分配区域（B和C）由两个环形壁界定，每个环形壁包括适于使流体从所述混合区域（B）流到所述分配区域（C）的至少一个侧向通道区段。

本发明的另一个目标涉及一种下流式催化反应器，其包括外壳，外壳容纳至少两个由中间区域隔开的固定催化剂床，该中间区域包括根据本发明的流体混合和分配装置。

附图说明

图1示出了下流式催化反应器的轴向剖面，该下流式催化反应器包括至少两个固体催化剂床，并且包括根据现有技术的紧凑型流体混合和分配装置。粗箭头表示流体在反应器中的流动方向。

图2示出了下流式催化反应器的轴向剖面，该下流式催化反应器包括至少两个固体催化剂床，并且包括根据本发明的变型的紧凑型流体混合和分配装置。粗箭头表示流体在反应器中的流动方向。在图2中，为了清晰起见，未示出混合室。

图3示出了沿着图2中的虚线X-X'表示的剖面的紧凑型流体混合和分配装置的剖面。

图4示出了图2所示的混合和分配装置的轴向剖面。

图5是图2所示的混合和分配装置的一部分的透视图。

图6a、图6b和图6c示出了图2所示的混合和分配装置的变型。

图7是根据本发明的混合和分配装置的变型的示意图。

具体实施方式

根据本发明的紧凑型混合和分配装置用于其中实施例如加氢处理、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢裂化、氢化作用、加氢脱氧或再次加氢脱芳香化反应等放热反应的反应器。通常反应器沿着大致竖直的轴线具有细长的形状。至少一种反应流体（也称为“工艺流体”，英语术语为process fluid）通过至少一个固定的催化剂床在反应器中从顶部向下循环。有利地，在除了最后一个床之外的每个床的出口收集反应流体，然后先在所述装置中与淬火流体（英语术语为quench fluid）混合，再被分配到设置在分配板下游的催化剂床。下游和上游是相对于反应流体的流动方向限定的。反应流体可以是气体或液体或者包括液体和气体的混合物；这取决于在反应器中所实施的反应类型。

为了更好地理解本发明，以下通过其应用示例阐述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配装置。关于图1的描述涉及根据现有技术的混合和分配装置，关于图2至图7的描述涉及根据本发明的混合和分配装置。图2和图7再次涉及图1中的某些元件；图2至图7中与图1中相同的附图标记表示相同的元件。应当理解到，在不脱离本发明的范围的情况下，根据本发明的装置可以用于需要获得良好的物质和/或热混合效果以及良好的流体分布的任何反应器或装置以及任何领域中。

图1示出了根据现有技术的混合和分配装置，其设置在沿着大致竖直的轴线具有细长形状的反应器1中，其中至少一种反应流体从顶部向下循环通过两个催化剂床2和14。反应流体可以是气体（或气体的混合物）或液体（或液体的混合物）或含有液体和气体的混合物。混合和分配装置相对于外壳1中的反应流体的流动设置在催化剂床2的下方。支撑格栅3使得能够以释放催化剂床2下方的收集空间（A）（这里也称为收集区域（A））的方式支承催化剂床2。收集空间（A）的高度H1通常在10 mm到300 mm之间。该收集空间或区域（A）使得可以在收集机构5的水平高度处收集来自催化剂床2的流。收集机构5（也称为挡板）是实心板构件，其仅在一个位置6处开口以将流体流朝向环形混合室9排出。因此，来自床2的反应流体被限制在收集区域（A）中，以流经与开口6连通的竖直收集导管7。淬火流体通过喷射导管8喷射到收集导管7中。淬火流体可以是液体或气体或者是包含液体或气体的混合物。室9通过它的入口端连接到收集导管7。因此，来自上部床2的淬火流体和反应流体被迫进入室9，在这里，淬火流体和反应流体在受到旋转流动的同时进行混合。在该室的出口处，流体的混合物流过在流体的流动方向上设置在混合室9下游处的预分配板11。通常，收集机构5和预分配板构件11之间的高度H2（参见图1）在300 mm到600 mm之间。混合室9位于反应器的周边处。混合物的气相和液相在穿孔板构件11上分离，穿孔板构件11设有构造成允许气体通过的一个或更多个中心通风管4。液体通过板构件的穿孔而形成喷头型的或雨型的流。穿孔板构件11的功能是分配来自于混合室9的流，以相对平衡的方式供给分配板12，该分配板12沿着流体的流动方向位于预分配板构件的下游。通常，在预分配板构件11和分配板12之间测量的高度H3（参见图1）在100 mm到700 mm之间。分配板12包括通风管13，其功能是在设置在分配板12下游的催化剂床14的入口处重新分配气相和液相。

因此，根据现有技术的混合和分配装置包括以层叠关系一个位于另一个上方的混合区域和分配区域。流体的混合在高度H2上执行，以及流体的分配在高度H3上执行。因此，根据现有技术的混合和分配装置的外壳1中的总尺寸H等于H1 + H2 + H3（见图1）。

申请人开发了一种新颖的流体混合和分配装置，其比上述装置更紧凑，并且其提供良好的相混合和在这种装置下方设置的催化剂床上的良好分配。

图2示出了根据发明的混合和分配装置，其设置在沿着大致竖直的轴线具有细长形状的反应器1中，其中至少一种反应流体从顶部向下循环通过至少一个催化剂床2。根据本发明的装置相对于外壳1中的反应流体的流动设置在催化剂床2的下方。支撑格栅2使得能够以提供设置在催化剂床2下方的收集区域（A）的方式来支撑催化剂床2。必须使用收集区域（A）来允许将反应流体排出到收集导管7（将在下文中描述）。流出的反应流体例如包括气相和液相。

更具体地，在上游位置处通过催化剂床2的反应流体由大致水平的收集机构5（在本文中也称为收集挡板）收集，该收集机构5通向大致竖直的收集导管7，该收集导管7或者在被称为混合区域（B）的区域的水平高度处（如图2所示）设置在收集区域（A）下方，或者设置在收集区域（A）的水平高度处（图中未示出）。根据本发明，“大致竖直”和“大致水平”这些术语用于表示一个平面分别相对于竖直和水平的在+5度之间的角度θ的变化。收集机构5由实心板构件构成，其设置在催化剂床2的支撑格栅3下方的垂直于外壳的纵向轴线的平面中。收集机构5的板构件在反应器1的整个表面区域上径向地延伸。它的端部包括开口6，收集导管7连接至该开口6。收集机构5使得可以收集来自上游的催化剂床2的反应流体的流，并朝向收集导管7引导该流。收集机构5与催化剂床2的支撑格栅3间隔开一高度H'1（图4）。选择高度H'1以限制在收集来自催化剂床2的流体时的压降并限制预留高度，即由积聚在收集机构5中的液体所形成的高度。预留高度不会改变反应流体朝向收集导管7的排量，也不改变它在该导管中的流量，也不改变它通过上部催化剂床2的流量。当收集导管7和喷射机构8设置在混合区域（B）的水平高度处时，高度H'1在10 mm到200 mm之间，优选在30 mm到150 mm之间，还更优选地在40 mm到100 mm之间。因此，来自床2的反应流体被迫流入收集区域（A）中以借由竖直收集导管7通过。当收集导管7和喷射机构8设置在收集区域（A）的水平高度处时，高度H'1在10 mm到400 mm之间，优选在30 mm到300 mm之间，还更优选地在50 mm到250 mm之间。

设置在收集区域（A）下方的是混合区域（B）和分配区域（C）。混合区域（B）包括在流体流动方向上设置在收集机构5下游的混合室9（参见图3和图5）。混合室9包括直接连接到收集导管7的入口端和用于排出流体的出口端10（参见图3和图5）。与收集导管7和喷射机构8相关的技术考虑与根据现有技术的混合和分配装置的相同。对于分配区域（C），其包括支撑多个通风管13的分配板12。

本发明的特征包括将混合区域（B）放置在与分配区域（C）相同的水平高度处，混合和分配区域（B和C）由至少一个环形壁16界定，该环形壁16包括至少一个侧向通道区段，该侧向通道区段适于使流体从所述混合区域（B）通过到所述分配区域（C）。

在本发明的第一变型中，混合区域（B）定位在环形外壳15中，该环形外壳15包括位于反应器外壳周边的环形壁16，其与反应器外壳以同心方式设置，并且通过优选大致圆筒形的环形壁16在内部界定分配区域（C），该环形壁包括至少一个侧向通道区段17a或17b，其适于使流体从混合区域（B）通过到分配区域（C）。优选地，环形壁16包括至少两个侧向通道区段17a和17b。

混合室9的出口端10通向环形外壳15中（见图3或图5）。混合区域（B）中的混合室9的构造允许流体混合物在混合室本身和环形外壳15中的切向流动，该切向流动使得可以优化混合操作的有效性。在反应流体和淬火流体之间的混合继续在环形外壳15的水平高度处进行。环形外壳15的尺寸选择成使得它们允许流体混合物在进入分配区域（C）之前在环形外壳15中旋转。根据本发明，环形外壳15的高度H'2在200 mm到800 mm之间，优选地在300mm到700 mm之间，以及还更优选在300 mm到600 mm之间。

在特定实施例（图中未示出）中，环形外壳15可以被划分，也就是说外壳包括两个端部。在这个实施例中，由通过外壳的两个端部的平面所形成的角度限定的环形外壳15的长度可以在270度到360度之间，优选在315度到360度之间。

环形外壳15在高度H'3上在内部包围分配区域（C），该分配区域（C）包括分配板12（在本文中也称为分配板或分配板构件）和多个通风管13。更准确地，通风管在其上端部通过上部开口是开放的，并且沿其侧壁具有一系列侧向孔口（图中未示出），这些侧向空口旨在用于液相（通过孔口）和气相（通过上部开口）在通风管内部的分开流动，以便在通风管的内部中提供液相与气相的紧密混合。侧向孔口的形状可以变化很大，通常是圆形或矩形的，这些孔口优选地从一个通风管到另一个通风管在多个大致相同的水平高度处（通常在至少一个水平高度处，且优选地在两个到十个水平高度处）分布在每个通风管上，以便允许在气相和液相之间建立尽可能规则的界面。

与现有技术的混合和分配装置相比，根据本发明的混合和分配装置不包括设有通风管的任何预分配板构件11。事实上，依据根据本发明的装置的主要方面，混合室9在混合区域（B）中位于反应器1的周边，该混合区域（B）被包括在环形外壳15中，设置在与分配区域（C）相同的水平高度处。流体的混合和分配不再在两个不同的水平高度处实现。因此，与现有技术中已知的装置相比，根据本发明的混合和分配装置明显更紧凑。与图1所示的根据现有技术的装置相比，混合和分配装置的整体体积为H = H'1 + H'2 = H'1 + H'3（见图4），H' 2（或H'3）对应于环形外壳15的高度。

现在参考示出根据本发明的第一变型的混合和分配装置的图3至图5，环形外壳15通过环形壁16与分配区域（C）分隔开，环形壁16与反应器的外壳是同心的，并且优选地大致是圆筒形的，包括多个侧向通道区段17a和17b，允许来自混合室9并在环形外壳15中流动的液体和气体从混合区域（B）流到分配区域（C）。侧向通道区段17a/17b可以是孔口或凹槽的形式，其形式并不重要。

有利地，将混合区域（B）与分配区域（C）分隔开的环形壁16设置成与反应器1的外壳隔开间隔d2，间隔d2在反应器直径的2％到20％之间，优选在反应器直径的3％到15％之间，还更优选在反应器直径的6％到12％之间。

因此，环形外壳15在向外侧上由反应器1的外壳界定，并且在向内侧上由环形壁16界定，环形壁16设置在反应器1的外壳与设置成最靠外的通风管13（也就是说，大致分布在直径最大的圆上的通风管13）之间的空间中。

优选地，环形壁16包括分布在至少一个水平高度、优选至少两个水平高度处的多个侧向通道区段17a和17b。参考图5，侧向通道区段17a尤其允许从混合区域（B）到分配区域（C）的液体流动，并且侧向通道区段17b尤其允许从混合区域（B）到分配区域（C）的气体流动。在根据本发明的装置的分配区域（C）中，混合物的气相和/或液相通过设置在环形壁16上的侧向通道区段17a和17b进入分配区域（C）。分配板12在装置的整个分配区域（C）上径向延伸，并且设置在与反应器的外壳1的纵向轴线垂直的平面中。分配板12使得可以优化冷却的反应流体在催化剂床14上的分配，该催化剂床14设置在分配板下游。

现在参考图3和图5，混合室9具有大致环形的形状，并且它的剖面可以是平行四边形或圆形。“平行四边形的剖面”这个术语用于表示任何这样的剖面：它具有四条边，并且该剖面的相对边两两平行，例如平行四边形剖面可以是矩形剖面（参见图3）、正方形剖面或菱形剖面。“圆形剖面”这个术语用于表示圆形或椭圆形的剖面。无论混合室9的剖面的形状如何，室的高度或直径将被选择为最大程度上限制压降并限制在反应器中占用的空间体积。

混合室9的长度由通过室的两个端部的平面形成的角度（由图3中的角度β表示）限定。混合室的长度在0度到270度之间。优选地，室的长度在30度到200度之间，更优选在90度到180度之间。有利地，混合室9设置成与反应器1的外壳相隔间隔d1，间隔d1在5 mm到300mm之间，优选在5 mm到150 mm之间（见图3）。

当混合室的剖面是平行四边形的剖面时，剖面高度“h”和剖面宽度“l”的尺寸使得高度“h”与宽度“l”之间的比值在0.2到5.0之间，优选在0.5到2.0之间（参见图5）。

混合室的高度“h”选择成能最大程度上限制压降并限制在反应器中占据的空间体积。事实上，根据本发明的混合装置的压降取决于混合室的剖面积。

当混合室的剖面是圆形剖面（圆形）时，混合室的直径“d”在0.05 m到0.8 m之间，更优选在0.1 m到0.5 m之间，还更优选在0.15 m到0.5 m之间，以及还更为优选在0.15 m到0.4 m之间。根据本发明的装置的压降取决于混合室中的直径。

压降遵守经典的压降法则，并且可以通过下面的等式限定：

　　　　　（1）

其中是压降，是混合室中的气体+液体混合物的平均密度，是气体+液体混合物的平均速度，并且是与混合装置相关联的压降系数。在工业装置的尺寸方面优选的压降范围为0.05巴<<0.5巴（1巴= 10⁵帕），优选0.1巴<<0.25巴。

在本发明的一个具体实施例中，当混合室的剖面是平行四边形的剖面时，混合室9的出口10具有高度“h'”和/或比高度“h”小的宽度“1'”和/或混合室9的剖面的宽度“l”（出口除外），以进一步提高混合物的均匀性。比值h'/ h和/或l'/ l在0.5到1之间，优选在0.7到1之间。在本发明的另一个具体实施例中，当混合室的剖面是圆形剖面时，混合室的出口10的直径“d'”小于混合室9的剖面的直径“d”（除了出口），以便进一步提高混合物的均匀性。比值d'/ d在0.5到1之间，优选在0.7到1之间。

有利地，混合室9可以包括在混合室的至少一个内壁上的至少一个偏转机构（图中未示出）。存在通过该室的流体混合物的至少一个偏转机构使得能够增加两相之间的交换面积，且由此增加通过该室的液相和气相之间的热传递和物质传递方面的效率。偏转机构可以具有多种几何形状，使得能够增加混合室的有效性，应当领会到，所述形状允许通过室的流体混合物的轨迹中有至少部分的偏转。例如，偏转机构可以是具有三角形、正方形、矩形或者椭圆形剖面或任何其它剖面形状的挡板布置。偏转机构也可以是一个或更多个叶片的形式，或者一个或更多个固定叶片的形式。

在本发明的一个具体实施例中，可以将两个混合室9定位在混合区域（B）中，以便减小混合室的高度“h”或直径“d”，同时确保流体的良好混合和良好的温度均匀性。优选地，两个混合室在反应器的外壳中是直径上相对的。对于每个混合室9，一个收集导管9和一个喷射机构8与其相关联。

在分配板12的下方，分散系统可以用将流体均匀分配在催化剂床14上方的方式被定位，该催化剂床设置在系统下游。分散系统包括一个或更多个分散装置19（参见图6b），其可以与每个通风管13相关联，其可以是多个通风管13共用的，或者其也可以是分配板12的通风管13的组合件共用的。每个分散装置19具有大致平面的和水平的几何形状，但是可以具有任何形状的周边。此外，每个分散装置19能够设置在不同的高度处。有利地，分散装置是格栅的形式，并且可能包括偏转器。

分散系统与直接在其下方设置的颗粒状固体床分开的距离被选择为尽可能保持气相和液相与来自通风管13时一样的混合状态。

优选地，分配板12和设置在分配板下方的催化剂床14之间的间隔在50 mm到400mm之间，优选在100 mm到300 mm之间。

分配板12和分散装置19之间的间隔在0到400 mm之间，优选在0到300 mm之间。

在特定实施例中，分配板12放置在分散装置19上。

根据本发明，包括分配板12和通风管13的分配区域（C）不在反应器的外壳的整个区段上径向延伸，因为包括混合室9的混合区域（B）在内部包围分配区域（C）。因此，为了弥补在反应器周边（也就是说设置在环形外壳15下方的区域）没有分配板12和通风管13的情况，能够设想用于流体的多个偏转机构，以在流体的流动方向上在催化剂床14的上方分布流体，该催化剂床14设置在混合和分配装置下游，且更具体地在设置在混合区域（B）下方的区域中均匀地分布流体。

在第一实施例中并且如图6a所示，设置在分配区域（C）的周边（也就是说，设置在环形壁16附近）的通风管13中的至少一个向下延伸到分配板构件12下方，并且以此方式成角度，使得适于在反应器1的周边部分地分配流体混合物的流。更具体地，通风管13在分配板构件12下方的延伸部分的纵向轴线与垂直于外壳的纵向轴线的平面之间所成的角度α在0到90度之间，优选地在10度到50度之间，且还更优选地在30度到45度之间。以这种方式，流体在反应器的外壳的整个表面区域上径向地分配。

在第二实施例中并且如图6b所示，分散系统19是位于混合区域（B）和分配区域（C）下方的格栅的形式。格栅还包括以至少一个引导斜面21的形式的引导系统21，其使得能够收集来自分配区域（C）的液体流的至少一部分并将其传递到反应器1的外壳的周边，以便在第二催化剂床14上方的反应器外壳的整个表面区域上径向地分配流体。引导斜面可以包括具有U或V形形式的轮廓，以便将接收到的液体流引导到反应器的周边，并且可能可包括一个或更多个穿孔以允许液体流流到格栅下方。

在第三实施例中并且如图6c所示，混合区域（B）的环形外壳15包括至少一个开口（穿孔）20，并且优选地包括多个开口20，使得可以至少部分地收集来自通向环形外壳15中的混合室9的流体，从而使得可以将流体部分地分配到反应器外壳的周边处。开口的尺寸和形状选择成使得它们可以仅将很小一部分的流体收集到环形外壳15中。大部分的流体通过一个活更多个侧向通道区段17a和/或17b。

应当理解，上文所述的本发明的变型仅仅是本发明的说明，且绝对不是限制性的。也可以设想混合和分配装置的其它变型。

例如在本发明的变型中，分配区域（C）位于反应器的外壳的周边处，并且通过环形壁16在内部限定混合区域（B），该环形壁16优选地为大致圆筒形的，环形壁16包括至少一个侧向通道区段17a或17b，其适于使流体从混合区域（B）流到分配区域（C）。

在本发明的另一个变型中（参见图7），混合区域（B）包括在位于分配区域（C）中的环形外壳15中，环形外壳15的位置使其形成两个分配区域（C），混合区域由两个环形壁16界定，每个环形壁16包括至少一个侧向通道区段，该侧向通道区段适于使流体从混合区域（B）流到分配区域（C）。在这个变型中，间隔“d2”可以解释为在反应器的外壳和最靠近反应器的外壳的壁16（也就是直径最大的环形壁）之间（见图7）。

与现有技术中描述的装置相比，更具体地，与FR 2 952 835中公开的装置相比，根据本发明的混合和分配装置具有以下优点：

- 通过将流体混合和分配区域集成在相同高度处来增加紧凑性；以及

- 由于混合室中、环形外壳中、以及分配板上方或分配板水平高度处的旋转流动，热效率良好并且混合效率良好。

示例

在以下实施例中，将不是根据本发明的装置（装置A）与根据本发明的装置（装置B）进行比较。对于这两个装置，认为收集空间（A）的高度H1和H'1相同并且等于120 mm。以相同的方式，分配板12与第二催化剂床14的顶部之间的高度固定为400 mm。这两种装置之间的比较是基于它们在催化反应器中的紧凑性。这些示例在本文中是以示例的方式提供的，并且绝不限制本发明的范围。

装置A（不是根据本发明的）：

对于5 m的反应器直径，FR 2 952 835 A1中公开的常规混合装置在收集导管7的上端部与预分配板11之间占据的空间约为650 mm。加上设置在预分配板构件11下方的分配板12的尺寸（对应于高度H3 = 300 mm），所占用的空间约为950 mm。

因此，在第一催化剂床2的底部与第二催化剂床14的顶部之间所测量的常规的混合和分配装置的总尺寸为120 + 950 + 400 = 1470 mm。

装置B（根据本发明）：

对于5 m的反应器直径，根据本发明的装置的环形外壳15的高度H'2为600 mm，并且环形外壳15的壁16与反应器的外壳之间的间隔“d2”为350 mm，从而允许混合区域（B）中的流体在进入分配区域（C）之前旋转。因此，在第一催化剂床2的底部与第二催化剂床14的顶部之间所测量的根据本发明的混合和分配装置占据的总空间为120 + 600 + 400 = 1120mm。

因此，相比之下，根据本发明的装置允许相对于装置A的空间增益为24％。由于根据本发明的装置相对于现有技术的装置的紧凑性而获得的空间由此可用于催化剂床。因此，根据本发明的装置还可以通过增加催化剂床中催化剂的量来提高反应器的性能水平。

Claims (15)

1.一种用于下流式催化反应器的流体混合和分配装置，所述装置包括：

- 至少一个收集区域（A），其包括至少一个收集机构（5）；

- 至少一个大致竖直的收集导管（1），其适于接收由所述收集机构（5）收集的反应流体，以及至少一个喷射机构（8），其通向所述收集导管（7）中以喷射淬火流体；

-至少一个混合区域（B），其沿着所述流体的流动方向设置在所述收集机构（5）的下游，所述混合区域（B）包括连接到所述收集导管（7）的至少一个混合室（9）和用于排出所述流体的出口端（10）；以及

-至少一个分配区域（C），其沿着所述流体的流动方向设置在所述混合区域（B）的下游，包括支撑多个通风管的分配板（12）；

所述装置的特征在于，所述混合区域（B）设置在与分配区域（C）相同的水平高度处，所述混合区域（B）和所述分配区域（C）由至少一个环形壁（16）限定，所述至少一个环形壁(16)包括至少一个侧向通道区段（17a、17b），所述侧向通道区段（17a、17b）适于使流体从所述混合区域（B）流到所述分配区域（C）。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合区域（B）被包括在环形外壳（15）中，所述环形外壳（15）包括所述环形壁（16）。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述环形壁（16）在内部界定所述分配区域（C）。

4.根据权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，所述环形壁（16）定位在离所述反应器的所述外壳的间隔d2处，所述间隔d2变化的范围是从所述反应器的直径的2％至20％。

5.根据权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述混合室（9）定位在离所述反应器的所述外壳的间隔d1处，所述间隔d1在5 mm到30 mm之间。

6.根据权利要求2到5中任一项所述的装置，其特征在于，所述环形外壳（15）的高度在200 mm到800 mm之间。

7.根据权利要求1到6中任一项所述的装置，其特征在于，所述环形壁（16）包括分布在至少两个水平高度处的多个侧向通道区段（17a、17b）。

8.根据权利要求1到7中任一项所述的装置，其特征在于，所述环形壁（16）是大致圆筒形的。

9.根据权利要求1到8中任一项所述的装置，其特征在于，所述混合室（9）的剖面具有平行四边形构造，并且所述剖面的高度“h”与所述剖面的宽度“l”之间的比值在0.2到5.0之间。

10.根据权利要求1到9中任一项所述的装置，其特征在于，所述混合区域（B）包括在所述混合区域（B）中呈直径上相对关系的两个混合室（9）。

11.根据权利要求1到10中任一项所述的装置，其特征在于，设置在所述分配区域（C）的周边处的通风管（13）延伸至所述分配板（12）的下方并且是成角度的，在所述分配室（12）下方的所述通风管（13）的延长部分的纵向轴线与垂直于所述外壳的纵向轴线的平面之间所成的角度α在0到90度之间。

12.根据权利要求1到11中任一项所述的装置，其特征在于，其还包括设置在所述分配板（12）下方的分散系统，所述分散系统包括至少一个分散装置（19）。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述分散装置（19）是包括至少一个引导系统（21）的格栅，所述引导系统适于收集和运输来自所述分配区域（C）的液体流的至少一部分。

14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述混合区域和分配区域（B和C）由两个环形壁（16）限定，每个环形壁包括适于使流体从所述混合区域（B）流到所述分配区域（C）的至少一个侧向通道区段（17a、17b）。

15.一种下流式催化反应器，其包括外壳（1），所述外壳封闭通过中间区域分隔开的至少两个固定的催化剂床（2、14），所述中间区域包括根据权利要求1到14中任一项所述的流体混合和分配装置。