CN109092213A - 包含改进的内部的具有待处理的工艺料流的径向流动的固定床或移动床反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了包含改进的内部的具有待处理的工艺料流的径向流动的固定床或移动床反应器。本发明涉及包含改进的内部的具有待处理的工艺料流的径向流动的反应器，其可用于将不接受任何待处理的工艺料流的催化区域最小化。本发明还涉及这些径向流动反应器在重整工艺或石油化学工艺中的用途。

Description

包含改进的内部的具有待处理的工艺料流的径向流动的固定 床或移动床反应器

技术领域

本发明涉及用于采用具有待处理的工艺料流（在说明书的剩余部分中也称为进料）的径向流动的反应器运行的工艺（如例如汽油的催化重整或芳烃如BTX（苯、甲苯和二甲苯的缩写）的生产）的反应器内部。术语“进料的径向流动”是指进料的流动基本上水平通过催化床。具有进料的径向流动的反应器包括移动床反应器和固定床反应器。本发明同等适用于移动床反应器和固定床反应器。

术语“移动床”是指以小颗粒形式分散的催化剂的整体在重力的作用下基本上垂直地流动。特别是在包括催化剂的连续再生的工艺（如汽油的连续重整）中会遇到这种类型的移动床流动。本发明也适用于固定床反应器，如在芳烃的加氢烷基化、二甲苯的异构化等等中。

本发明包括通过相对于反应器中存在的催化剂的总体积增加与待处理的进料接触的催化剂的体积来改进移动床或固定床类型的径向流动反应器的内部。

根据本发明，对于相同的性能，由此减小了反应器体积，或者从另一个角度来看，对于相同的反应器体积，可用于反应的催化剂的量更大。

附图说明

图1是根据现有技术的移动床和径向流动反应器的示意图。

图2是根据本发明的一个实施方案的移动床和径向流动反应器的示意图。

图3是根据本发明的一个实施方案的移动床和径向流动反应器的示意图。

图4是根据本发明的一个实施方案的移动床和径向流动反应器的示意图。

图5是根据现有技术的固定床和径向流动反应器的示意图。

图6是根据本发明的一个实施方案的固定床和径向流动反应器的示意图。

背景技术

专利US 6 221 320总结了常规的移动床技术。

根据现有技术，在移动床径向反应器的情况下，位于外部筛网的支撑环下方并在内部筛网外侧的区域含有一定体积的催化剂，其不会接受任何待处理的工艺料流。因此，其构成了在反应中无活性的意义上的死体积。

在其它现有技术情况中，在径向固定床反应器的情况下，位于外部筛网的支撑环下方和内部筛网外侧的区域不含催化剂。而且，该反应器的头部区域也不含催化剂。

此外，根据现有技术，在径向移动床反应器的头部处，经由多个导管进行催化剂的逐渐引入，所述导管各自通常由多个元件构成，并终止于集中在催化床中部的锥形部分。该锥形部分是在位于外部筛网与内部筛网之间的环形催化区域中遍布反应器分配催化剂的部分。在模块化外部筛网的情况下，如专利US 7 749 467 B2的图2中所示，所述锥形部分位于催化床的最上部分——其中外部筛网包括一块实心板的区域。另一方面，如在所述图2中也可以看到的那样，内部筛网的上部也包括实心板。结果是，位于这两块实心板之间的区域含有不与待处理的工艺料流接触的催化剂。

专利US 3 864 240、US 4 040 794和FR 2 160 269描述了特别可用于汽油催化重整工艺的不同类型的移动床反应器。在该类型的工艺中，通过借助“升降机（lift）”输送系统将催化剂从在前反应器的底部带至串联的反应器的头部，由此使催化剂在反应区段的不同反应器中移动，数量通常为三个、四个或可能五个。其随后被带至再生器的头部，随后使再生的催化剂返回至反应区段。

根据现有技术的其它变体（US 3 706 536），将各个催化区域堆叠起来（其由此称为“堆叠式反应器”）以使形成仅单个反应器，该反应器包括催化剂在其之间移动的不同反应区段。还有可能将包括多个堆叠的反应区段的反应器与一个或多个包括一个或多个反应区段的其它反应器相关联，如专利FR 2 160 269的图1中所示。

通过采用本领域技术人员可以使用的某些调整，本发明涉及单独的反应器的反应区域和堆叠的反应区域这两者，或两种模式的组合。

专利US 6 221 320描述了一种技术，其中内部筛网和外部筛网被多个催化剂贮器或模块构成的等效装置所替代，其中每一个催化剂贮器或模块是在轴面被分割的圆筒的节段（被称为“催化剂容器”的装置）。所述模块由约翰逊（Johnson）筛网构成。本发明既可以应用于具有内部筛网和外部筛网的实施方案，也可以应用于采用专利US 6 221 320中描述的类型的装置的实施方案。

本发明还涉及用于回收反应器内部的热量的反应器，如专利EP 2 225 016中描述的那些。

专利申请FR 2014/51613描述了一种催化移动床反应器，其中催化剂被封装在移动篮（basket）中，所述移动篮配备有安装在所述篮的下部的调整片（flap）。本发明也涉及该专利中描述的反应器。事实上，完全有可能将反应料流可透过的调整片概念化。

专利申请FR 2016/55251描述了一种反应器，其中催化剂包含在反应器封壳中，且气体通过多个垂直的圆柱形分配器来分配。本发明也适用于这种类型的反应器。

发明内容

本发明涉及具有待处理的工艺料流的径向流动的反应器的内部。优选地，这些反应器与催化剂的移动床或固定床一起运行并通常被称为固定床反应器或移动床反应器。

更确切而言，本发明涉及具有待处理的工艺料流从外部筛网3向内部筛网2，或相反地从内部筛网2向外部筛网3的径向流动的反应器，在该反应器中，至少一个待处理的工艺料流未到达的含有催化剂的区域（称为死区）具有降低至最小的体积，即：

- 一方面位于外部筛网3下端与内部筛网2下端之间和另一方面位于外部筛网3下端与反应器底部之间的下部区域BI，

- 以及当该反应器是移动床反应器时，位于在外壳水平处用于将催化剂引入反应器的料腿（dipleg）6与外部筛网3和内部筛网2的上端，或实心板7的下端之间的上部区域BSm。

在固定床反应器的情况下，区域BI和BSf通常不含催化剂，并且没有任何固体，或至少部分填充有催化惰性的材料。特别地，区域BI优选至少部分填充有惰性固体，并且区域BSf优选是空的，并位于反应器头部与实心板17（其将上部与催化床分隔）之间。由于根据本发明的反应器的改进的内部，这些区域有可能至少部分填充有催化剂，但是不构成死区。

根据本发明的反应器包括至少一个附加外部筛网13、18，其形状适应于反应器底部或反应器头部的形状，所述附加筛网13、18位于外部筛网3的延伸部中。

术语“适应的形状”是指附加外部筛网的形状尽可能完美地模制成将其设置于其中的反应器区域中该反应器的外壳的形状。

表述“在外部筛网3的延伸部中”是指附加外部筛网位于外部筛网3的直接延伸部中（图6），即附加外部筛网形成外部筛网3的延伸部，或者当存在外部筛网3的支撑件时位于该外部筛网3的支撑件的正下方（图2）。

更确切而言，本发明涉及具有待处理的工艺料流的径向流动的反应器，其包括外壳5、用于引入待处理的工艺料流的部件（means）4和用于待移除的流出物的部件11、用于分配所述工艺料流的区域9、用于引入催化剂的任选的料腿6、外部筛网3和内部筛网2，以使得待处理的工艺料流能够从外部筛网3向基本上位于反应器中心的内部筛网2移动，其中所述反应器包括至少一个附加外部筛网13、18，其形状适应于反应器底部或反应器头部的形状，所述附加筛网13、18位于外部筛网3的延伸部中。本发明的上下文涵盖了其中待处理的工艺料流从内部筛网2向外部筛网3移动的情况。

事实上，在径向流动反应器中，外部筛网3的下部安置在支撑件（优选支撑环8a）上；优选将所述支撑件穿孔以允许待处理的工艺料流穿过。

但是，偶尔有可能经由不同的手段固定外部筛网3和附加外部筛网13：将外部筛网3和13悬置在反应器中或将它们固定到外壳上，例如经由本领域技术人员已知的任何固定手段，例如栓接或焊接。所述外部筛网3和附加外部筛网13可以任选通过焊接或栓接，或通过本领域技术人员已知的任何其它手段来接合，或事实上可以以单一工件来制造。

借助根据本发明的反应器，所述死区BI或BSm、BSf中的至少一个具有低于这一相同反应器中所述区域的总体积VT的50%的剩余体积VR（该体积定义为待处理的工艺料流未到达的体积）。优选地，所述剩余体积VR保持为体积VT的1%至45%，更优选为体积VT的2%至30%，且更优选为体积VT的2%至15%。

根据按照本发明的反应器的一个或多个实施方案，内部筛网2的表面的下部包括一块或多块实心板7，以及包含特定穿孔区域（即具有不同于内部筛网2的其余部分的那些的穿孔）的穿孔板14。

根据一个或多个实施方案，内部筛网2的表面的上部包括一块或多块实心板7，以及包含特定穿孔区域（即具有不同于内部筛网2的其余部分的那些的穿孔）的穿孔板14。

根据一个或多个实施方案，外部筛网3由连续的模块组成，所述模块各自以使得构成适应于反应器底部的筛网的方式延伸到反应器的底部中。优选地，所述连续的模块由多个组装工件组成。

优选地，根据本发明的反应器是移动床反应器。这意味着催化剂在根据本发明的反应器中移动，优选以重力流动模式从反应器的顶部向底部移动；但是，催化剂的反向移动也是可能的。

根据按照本发明的移动床反应器的一个或多个实施方案，用于引入催化剂的一系列管6放料到具有梯形截面的环形区域BSm中，在该区域中使催化剂与待处理的工艺料流部分接触，所述梯形截面的几何形状使得外部筛网3向上延伸并且不包括实心板部分。

根据按照本发明的移动床反应器的一个或多个实施方案，相对于水平线以角度θ倾斜的实心板限定了内部筛网2上方的环形催化区域，角度θ大于休止角。优选地，内部筛网2的上部配备有穿孔板14，所述穿孔板在其上部包含特定穿孔区域，其具有不同于内部筛网2的其余部分的那些的穿孔。

根据本发明的一个或多个实施方案，根据本发明的反应器是一种固定床反应器，即催化剂固定在该反应器内部的床中。

在根据本发明的具有待处理的工艺料流的径向流动的固定床反应器中，所述催化剂通常设置在位于反应器外围的外部筛网3与基本上位于反应器中心的内部筛网2之间。

优选地，催化剂床位于基本上水平的实心板17（其将催化床的上部与反应器的头部分隔）与填充反应器底部的惰性珠粒床之间。

在固定床反应器的情况下，如对于根据本发明的其它类型的反应器而言的情况那样，所述反应器包括附加外部筛网13，其适应于反应器底部，所述筛网位于外部筛网3的延伸部中。

此外，根据一个或多个实施方案，可以在外部筛网3上方和在其延伸部中添加第二附加外部筛网18。所述筛网18的形状优选适应于反应器头部的形状，特别是当所述筛网的至少一部分位于外壳的弯曲部分中时。当使用固定床反应器时，优选安装该第二附加筛网18。

本发明还涉及根据本发明的径向流动反应器在重整工艺或石油化学工艺中的用途，所述工艺优选选自以下工艺：汽油的连续重整、汽油的骨架异构化、烯烃的复分解、低聚裂化（oligocracking）、链烷烃或芳烃的脱氢、以及氨生产工艺。

具体实施方式

附图详述

图1表示配备有根据现有技术的内部的径向移动床反应器。待处理的工艺料流（即进料）经由反应器的管4引入，并分配到用于工艺料流的分配区域9，所述分配区域9位于外部封壳或外壳1（即反应器壁）与外部筛网3之间，所述外部筛网3由构成称为外篮的连续圆筒的一件式装置构成。

经由一系列管6将催化剂引入反应器顶部，各个管放料到由在管6末端处并在催化床中部上方的锥体10a限定的中央锥形部分BSm中，以使得催化剂能够分配到位于外部筛网3与内部筛网2之间的整个环形催化区域5中。中央锥形部分BSm由多块实心板构成。该锥形部分的垂直轴穿过催化床的中部。优选地，相对于水平线的锥角应大于休止角。

所述锥形部分BSm终止于催化床5的最高部分。在催化床的这个最高部分中，外部筛网包括多块实心板7。

待处理的工艺料流以基本上水平的方式并垂直于在重力下移动（即基本上垂直移动）的催化剂通过催化床。在催化床5的出口处，处理过的工艺料流在中心导管或内部筛网2中收集并经由管11离开反应器。

外部筛网3的下部安置在焊接到反应器1的封壳上的实心支撑环8上。通常，其通过可拆卸的固定部件（例如键销（key）或螺栓）来固定，或通过定位焊（tack welding）来固定。

通常，内部筛网2安置在支撑环（未显示）上，所述支撑环在用于处理过的工艺料流的出口管11的外围处焊接到反应器的底部。通常，其借助可拆卸的固定部件（例如键销或螺栓）来固定，或通过定位焊来固定。在催化床5的这个最低部分中，内部筛网2包括至少一块实心板7。

催化剂在重力下逐渐从催化区域的顶部向底部流动。通常，借助一个或多个出口管12将催化剂从底部排出。升降机可用于借助工作流体（例如气体，优选氢气）将排出的催化剂输送至下一反应器的催化区域的上部或输送至位于最后的反应器之后的再生器。

图2显示了以移动床模式运行的径向床反应器，其配备有根据本发明的优选实施方案之一的改进的内部。该反应器的整个上部，即由实心板形成的锥形部分BSm以及外部筛网3的上端的实心工件，与图1中所示的反应器的整个上部相同。

根据一个或多个实施方案，外部筛网3的下部安置在允许待处理的工艺料流穿过的穿孔的支撑环8a上。作为一个实例，支撑环配备有在规则间隔处的孔，或者其可以是不连续的。在穿孔的支撑环下方，与现有技术相比，添加了适应于反应器底部的外部筛网13。

根据一个或多个实施方案，在该反应器的底部中，包括一块或多块实心板7的内部筛网2的表面与图1相比最小化。

此外，不同于图1中所示的布置，内部筛网2的下部可以有利地具有穿孔板14，所述穿孔板在其下部包含特定穿孔区域，其具有不同于该筛网的其余部分的那些的穿孔。

与图1相比，根据图2中所示的实施方案的布置可用于减小反应器底部中的区域BI的体积，所述区域在反应器容器中并包含催化剂，待处理的工艺料流不通过该区域。这意味着这些区域BI——其在现有技术中从化学反应的角度而言是无效的（死区）——在根据本发明的反应器中变得至少部分有效。减小了死区体积的事实导致反应器效率的整体提高。

图3表示以移动床模式运行的径向床反应器，其配备有根据本发明的优选实施方案的改进的内部。该反应器的整个下部，即支撑环8和在其下部中包括至少一块实心板7的内部筛网2，与图1中所示的反应器的整个下部相同。

经由一系列管6将催化剂引入反应器顶部，所述管通到具有梯形截面的环形区域BSm中，在该区域中使催化剂与待处理的工艺料流部分接触。管6可以有利地包含锥形部分以使催化剂可以分配到整个环形催化区域中。与图1不同，梯形截面的几何形状使得外部筛网3与图1相比向上延伸，并且不包括实心板部分。

外部筛网3的上端位于内部筛网2的上端的上方。相对于水平线以大于休止角的角度θ倾斜的实心板限定了内部筛网2上方的环形催化区域。与图1中所示的布置不同，内部筛网2的上部可以有利地具有穿孔板14，所述穿孔板在其上部包含特定穿孔区域，其具有不同于该筛网的其余部分的穿孔。

与图1和图2相比，图3中所示的根据本发明的实施方案的布置可用于减小反应器头部处的区域BSm，所述区域在反应器的容器中并包含催化剂，待处理的工艺料流在现有技术的反应器中不通过所述区域（图1），区域BSm由此从化学反应的角度而言是无效区域。减小了死区体积的事实导致反应器效率的整体提高。

图4表示配备有根据本发明的优选实施方案的改进的内部的径向移动床反应器。

根据一个或多个实施方案，外部筛网3由连续的外部模块组成，所述模块各自以使得构成适应于反应器的底部和/或头部的筛网的方式延伸至反应器的底部和/或头部。连续模块可以由多个组装工件组成，或它们可以呈一件式。它们优选由组装工件组成。

经由一系列管6将催化剂引入反应器顶部，所述管放料到类似于图3的具有梯形截面的环形区域10b中。

与图1中所示的布置不同，内部筛网的下部和上部可以有利地具有穿孔板14，所述穿孔板在其下部和/或在其上部包含特定穿孔区域，其具有不同于该筛网的其余部分的那些的穿孔。

与图1相比，图4中所示的根据本发明的实施方案的布置可用于减小反应器的头部和底部处的无效区域BSm和BI（死区）的体积。

图5表示根据现有技术的以固定床模式运行的径向反应器。

待处理的工艺料流（即进料）经由反应器的管4引入，并分配到反应器的头部16中，随后分配到位于外部封壳或外壳1与外部筛网3之间的工艺料流分配区域9中，所述外部筛网由悬置在该反应器中的多个连续模块构成。

催化剂床位于将催化床的上部与反应器的头部分隔的实心板7（其通常位于反应器的切线水平处）与惰性珠粒床之间，所述惰性珠粒床通常从下切线起填充反应器的底部。

待处理的工艺料流以基本上水平并垂直于催化剂床5的方式通过催化床。在催化床的出口处，处理过的工艺料流在中心导管或内部筛网2中收集并经由管11离开反应器。

内部筛网2通常在用于处理过的工艺料流的出口管11的外围处在反应器底部中安置在焊接的支撑环（未显示）上。在这部分（其为催化床的最下部分）中，内部筛网2包括至少一块实心板7。

待处理的工艺料流穿过其的催化区域显示为灰色区域A。

图6表示以固定床模式运行的径向床反应器，其配备有根据本发明的优选实施方案的改进的内部。

根据一个或多个实施方案，外部筛网3由连续的外部模块组成，所述模块各自以使得构成适应于底部和/或头部的筛网的方式延伸至反应器的底部和/或头部中。连续模块可以由多个组装工件组成，或由单一工件组成。它们优选由组装工件组成。

与图5相比，催化床的上部穿入反应器的头部，并且催化床的下部穿入底部。位于反应器底部中的惰性珠粒床的高度与图1相比降低，且因此死区BI和BSf的体积减小，反应器效率提高。

与图5中所示的布置不同，内部筛网2的下部和上部可以有利地具有穿孔板14，所述穿孔板在其下部和/或在其上部包含特定穿孔区域，其具有不同于该筛网的其余部分的那些的穿孔。

Claims (15)

1.具有待处理的工艺料流的径向流动的反应器，其包括外壳（5）、用于引入待处理的工艺料流的部件（4）和用于待移除的流出物的部件（11）、用于分配所述工艺料流的区域（9）、用于引入催化剂的任选的料腿（6）、外部筛网（3）和内部筛网（2），以使得待处理的工艺料流能够从外部筛网（3）向基本上位于反应器中心的内部筛网（2）移动，或者相反地从内部筛网（2）向外部筛网（3）移动，其中所述反应器进一步包括至少一个附加外部筛网（13、18），其形状适应于反应器底部或反应器头部的形状，所述附加筛网（13、18）位于外部筛网（3）的延伸部中。

2.如权利要求1所要求保护的反应器，其中所述外部筛网（3）的下部安置在支撑件上，所述支撑件优选支撑环（8a）。

3.如权利要求2所要求保护的反应器，其中将所述支撑件穿孔以允许待处理的工艺料流穿过。

4.如权利要求1至3任一项所要求保护的反应器，其中所述内部筛网（2）的表面的下部包括一块或多块实心板（7），以及包含具有特定穿孔的区域的穿孔板（14），所述穿孔不同于内部筛网（2）的其余部分的那些。

5.如权利要求1至4任一项所要求保护的反应器，其中所述内部筛网（2）的表面的上部包括一块或多块实心板（7），以及包含具有特定穿孔的区域的穿孔板（14），所述穿孔不同于内部筛网（2）的其余部分的那些。

6.如权利要求1至5任一项所要求保护的反应器，其中所述外部筛网（3）由连续的模块组成，所述模块安置在支撑环上或者是悬置的，所述模块各自以使得构成适应于反应器底部的筛网的方式延伸到反应器的底部中。

7.如权利要求6所要求保护的反应器，其中所述连续的模块由多个组装工件组成。

8.如权利要求1至7任一项所要求保护的反应器，其中所述反应器是移动床反应器。

9.如权利要求8所要求保护的移动床反应器，其中用于引入催化剂的一系列管（6）放料到具有梯形截面的环形区域（BSm）中，在所述区域中使催化剂与待处理的工艺料流部分接触，所述梯形截面的几何形状使得外部筛网（3）向上延伸并且不包括实心板部分。

10.如权利要求8所要求保护的移动床反应器，其中相对于水平线以角度θ倾斜的实心板限定了内部筛网（2）上方的环形催化区域，所述角度θ大于休止角。

11.如权利要求1至7任一项所要求保护的反应器，其中所述反应器是固定床反应器，在所述反应器中催化剂设置在位于反应器外围的外部筛网（3）与基本上位于反应器中心的内部筛网（2）之间。

12.如权利要求11所要求保护的固定床反应器，其中催化剂床位于将催化床的上部与反应器的头部分隔的基本上水平的实心板（17）与填充反应器底部的惰性珠粒床之间。

13.如权利要求11或权利要求12所要求保护的固定床反应器，其中在所述外部筛网（3）上方和在其延伸部中添加第二附加外部筛网（18）。

14.如权利要求1至13任一项所要求保护的反应器在重整工艺或石油化学工艺中的用途。

15.如权利要求14所要求保护的用途，其中所述重整工艺或石油化学工艺选自以下工艺：汽油的连续重整、汽油的骨架异构化、烯烃复分解、低聚裂化、链烷烃或芳烃的脱氢、以及氨生产工艺。