CN110496423B - 用于限制旋涡和固体沉积物的装置 - Google Patents

用于限制旋涡和固体沉积物的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于烃液体下降流的装置，烃液体下降流在一件设备的底部中包括固体颗粒，设备包括圆柱形上部部分、截头圆锥形下部部分以及出口管，其特征在于，装置包括旋涡限制系统（4）或旋涡破坏器，其包括与出口管同轴布置、相对于竖直轴线z对称的至少一个平坦叶片（13），叶片包括：‑梯形上部部分，高度为（a），并且相对于竖直轴线的倾斜角度为β，梯形上部部分位于柱的截头圆锥形部分（2）中，β严格大于0并且小于或等于α；‑以及矩形下部部分，高度为（b+c），叶片在其宽度的一部分上并且在其高度的至少等于a的一部分上相对于竖直轴线居中地并且对称地呈空心。本发明还涉及采用所述装置的烃原料转化方法。

Description

用于限制旋涡和固体沉积物的装置
技术领域
本发明涉及在分离和蒸馏设备中减少不稳定或不溶性分子的沉积物或沉淀物的领域，所述分离和蒸馏设备优选地为具有锥形底部的设备，所述锥形底部在处理重质或结垢产物的精炼厂方法的下游使用。本发明非穷举地应用于产生易于使设备结垢的液体的方法（诸如，石油产品精炼厂中的减粘裂化、沸腾床加氢裂化、催化裂化、延迟焦化）以及用于液化焦炭和处理生物质的方法。
背景技术
减少设备结垢沉积物是在用于处理或转化烃原料的单元中的主要问题，特别是在重质原料的情况下。这是因为设备的结垢需要使单元停工，并且将它拆卸，以便实施清洁。特别地，在沸腾床中转化烃原料的单元中，分离设备壁和底部的结垢可由以下导致：絮凝以形成固体沉积物的沥青类性质的颗粒、吸附到壁上的分子、焦炭的颗粒、催化剂细粉、基于镍、铁和/或钒的金属硫化物，或更总体地在所处理的烃原料中包括的任何固体。
专利申请US4534851A描述了用于将液态烃原料引入到通向反应区域的输送管中的方法，所述方法涉及注入蒸汽和烃原料作为具有分离同心流的上升流，并且烃原料流是内部流，并且蒸汽流是周向流，并且将一些蒸汽导引朝向所述输送管的内部壁，而其余的蒸汽和烃原料在平行于纵向轴线的方向上从所述区域中移除。
专利申请US2010012666A描述了特殊旋涡破坏几何形状或防涡流偏转器，其包括通过间隔开的固体支撑件而固定到基部的固体表面，所述基部被固定到所述壁的内部表面邻近于所述出口，所述防涡流偏转器被设计成将流体最初导引远离所述出口，并且而后通过所述出口，因此最小化或防止在所述出口处形成旋涡。
专利EP 1 086 734 B1描述了在用于烃的沸腾床转化的方法中涉及的气体/液体分离系统，所述气体/液体分离系统使用限制形成液体旋涡的设备，所述设备由粘附到壁的叶片构成，所述叶片以恒定角度间隔布置，以使得可能消散角动量，存在从2至8个这些叶片，这些叶片的高度被包括在液柱高度（head of liquid）的最大高度和主要分离器的底部部分之间。
现有技术未描述任何以下装置：所述装置包括旋涡破坏几何形状，并且在液体固体混合物存在的情况下，使得可能限制固体由此沉积在具有锥形底部的设备中的现象。具体地，传统旋涡破坏装置不使得可能降低液体的平均速度而同时使其中固体可停滞的区域最小化。
出乎意料地，申请人公司已发现的是，在锥形底部设备中安装特殊几何形状的旋涡破坏器使得可能限制固体由此沉积的现象，而同时在液体固体混合物存在的情况下在具有锥形底部的设备中降低液体的平均速度。
发明内容
本发明涉及用于烃液体（3）下降流的装置，所述烃液体（3）下降流在一件设备的底部中包括固体颗粒，所述设备包括：圆柱形上部部分（1），直径为D1；截头圆锥形下部部分（2），高度为H，并且相对于所述圆柱形上部部分的竖直轴线（z）的倾斜角度α被包括在5°和85°之间；以及出口管（5），直径为D2，所述装置包括旋涡破坏器或旋涡限制系统（4），所述旋涡破坏器或旋涡限制系统（4）包括与所述出口管同轴布置、相对于竖直轴线z对称的至少一个平坦叶片（13），所述平坦叶片（13）包括：
-梯形上部部分，高度为（a），并且相对于竖直轴线（z）的倾斜角度为β，梯形上部部分位于柱的截头圆锥形部分（2）中，β严格大于0并且小于或等于α；
-以及矩形下部部分，高度为（b+c），并且宽度基本上等于D2，
所述叶片在其宽度的一部分上并且在其高度的至少等于a的一部分上相对于竖直轴线居中地并且对称地呈空心。
优选地，所述叶片在梯形上部部分中在高度a并且在矩形下部部分中在高度b两者上呈空心。
叶片的梯形上部部分的高度（a）可被包括在0和10*D2之间，优选地在0.5*D2和5*D2之间，并且高度优选地在0.5*D2和2*D2之间。
对应于叶片的矩形下部部分的空心部分的高度（b）可被包括在0和4*D2之间，优选地在0和2*D2之间，并且高度优选地在0.1*D2和2*D2之间。
对应于叶片的非空心矩形下部部分的高度（c）小于4*D2，优选地小于2*D2，并且高度优选地小于或等于D2。
有利地，所述旋涡破坏器包括至少两个叶片，每个叶片由角度δ从下个叶片分隔，优选地存在2至8个叶片，并且高度优选地存在2个叶片。
优选地，叶片中的每个通过矩形中心开口而呈空心，所述矩形中心开口的宽度为（d），并且长度大于（a），相对于轴线z对称，所述开口被插入在所述叶片的中心处。
有利地，圆柱形部分的直径D1和在截头圆锥形部分的底部中的出口管的直径D2之间的比率（D1/D2）被包括在1.1和1000之间，优选地在2和500之间，并且优选地在3和100之间。
有利地，角度α被包括在10°和70°之间，优选地在15°和60°之间，并且高度优选地在30°和50°之间。
优选地，角度β等于α。
有利地，直径D1被包括在0.1 m和30 m之间，优选地在0.5 m和20 m之间，并且高度优选地在1 m和10 m之间。
在一个实施例中，所述装置还包括：
-再循环和/或补充液体到所述设备的截头圆锥形部分（2）中的至少一个注入部（8）；
-再循环和/或补充液体到所述设备的圆柱形部分（1）中的至少一个注入部（9）；
位于所述截头圆锥形部分中的所述（多个）注入部（8）相对于截头圆锥形下部部分的壁在竖直平面（xz）中以角度β1倾斜，并且在水平平面（xy）中以角度β2倾斜；位于所述圆柱形部分中的所述（多个）注入部（9）相对于圆柱形上部部分的壁在竖直平面（xz）中以角度θ1倾斜，并且在水平平面（xy）中以角度θ2倾斜，角度β1和θ1被包括在5°和175°之间，角度β2和θ2被包括在90°和270°之间。
所述装置可包括再循环管（7），用于离开所述出口管（5）的一部分液体，所述再循环管（7）向所述注入部（8）或（9）中的至少一个供应再循环液体。
所述装置可包括补充管（12），用于向所述注入部（8）或（9）中的至少一个供应补充液体。
优选地，所述注入部分别分布在截头圆锥形部分中的水平层中和圆柱形部分中的水平层中。
优选地，角度β1和θ1被包括在10°和150°之间，高度优选地在15°和120°之间，更优选地在15°和90°之间，并且甚至更优选地在20°和60°之间，并且角度β2和θ2被包括在90°和180°之间，优选地等于90°。
两个水平层之间的高度有利地被包括在0.01 m和10 m之间，优选地在0.05 m和5m之间，并且高度优选地在0.1 m和1 m之间。
每层注入部的数量N可被包括在1和30之间，优选地在2和20之间，高度优选地在2和10之间，甚至更优选地在2和6之间，到同一层中的所述注入部由等于360/N的角度间隔开，其中N表示每层注入部的数量。
所述设备可为能够处理烃原料的气体/液体分离器件。
本发明还涉及采用所述装置的烃原料转化方法。
注入在上文描述的实施例的所述注入部中的液体的速度V有利地被包括在0.05m.s-1和40 m.s-1之间，优选地在0.1 m.s-1和30 m.s-1之间，并且高度优选地在0.5 m.s-1和10 m.s-1之间。
所注入的再循环和/或补充液体相对于循环通过所述设备的烃液体的水平可被包括在1％和400％之间，优选地在5％和100％之间，高度优选地在10％和60％之间，并且甚至更优选地在20％和50％之间。
对于包括烃馏分的原料，所述方法可采用沸腾床加氢转化步骤，至少50 wt%的所述烃馏分具有高于300℃的沸点。
附图说明
在参考下文描述的附图而阅读非限制性示例性实施例的以下描述时，根据本发明的装置的其它特征和优点将变得显而易见。
图1：图1是根据本发明包括旋涡破坏器或涡旋限制系统的装置的示意图。
图2：图2示出了所述装置在实施例中的使用，所述实施例包括再循环和/或补充烃液体到锥形底部设备的圆柱形部分和截头圆锥形部分中的注入部。
图3：图3（3A：等距视图，3B：平面视图）显示了旋涡限制系统，用于包括固体颗粒的液体流动，所述旋涡限制系统在根据本发明的装置中使用。
图4：图4（4A和4B）是在根据本发明的装置中使用的旋涡限制系统的叶片的截面的详细视图。图4A描绘了一个实施例，其中叶片在其长度的一部分上呈空心；图4B描绘了一个实施例，其中叶片在其整个长度上呈空心（c=0）。
图5：图5通过对于锥形底部设备的三种配置描绘停滞区域而示出了示例，所述三种配置为：a)没有旋涡破坏器的装置（比较）；b)具有传统旋涡破坏器的装置（比较）；c）具有根据本发明的旋涡破坏器的装置（根据本发明）。
图6：图6通过对于三种情况描绘在管（5）中的平面（xy）中的液体速度矢量而示出了示例，所述三种情况为：a)（比较）；b)（比较）；和c)（根据本发明）。
具体实施方式
总体上，本发明适用于烃液体所循环通过的任何设备，其中固体颗粒可能停滞，并且积聚在设备底部中。通过装置的流动是下降流。更特别地，根据本发明的装置位于常压或真空蒸馏柱、分离容器或能够处理烃原料的任何其它气体/液体分离器件的下部部分中。
根据本发明的装置使得可能通过实施特定几何形状的旋涡限制系统或旋涡破坏器而在锥形底部设备中限制固体沉积，而同时降低液体的切向速度，液体固体混合物作为下降流而流动通过所述锥形底部设备。
根据本发明的装置在锥形底部设备中使用，这意味着包括圆柱形上部部分和截头圆锥形下部部分的设备，其中结垢烃液体（这意味着包括易于絮凝或吸附到壁的固体颗粒或化合物的液体）作为下降流从设备顶部流动，并且通过出口管离开。对于本领域技术人员熟知的是，截头圆锥形状用于通过在重力下有助于固体朝向出口管排出而使底部中的沉积物最小化。
进入装置的原料可包括从来自加氢转化方法（例如，来自沸腾床H-OIL™单元）的流出物衍生的任何类型的化合物，但也可包括从浆液加氢转化方法、从固定床、移动床或流化床加氢处理方法、来自流化催化裂化（FCC）的流出物、来自热转化方法（诸如，焦化、减粘裂化）和任何其它分离方法（诸如，例如，溶剂脱沥青）衍生的任何类型的化合物。
固体颗粒可为沉淀的沥青质、负载型或无负载型催化剂细粉（通常具有的直径小于500微米）或焦炭颗粒、或金属（诸如，镍、钒、铁或钼）的硫化物。
图1：
图1是本发明的示意图。
本发明涉及用于烃液体（3）下降流的装置，所述烃液体（3）下降流在一件设备（其可例如是蒸馏柱或分离器或缓冲罐）的底部中包括固体颗粒。所述设备具有直径为D1的圆柱形上部部分（1）、截头圆锥形下部部分（2）、以及直径为D2的出口管（5），所述出口管（5）位于所述设备的底部中，并且烃液体经由所述出口管（5）离开。截头圆锥形部分（2）（也称为锥形底部）相对于圆柱形部分的竖直壁（所述竖直壁由轴线z表示）具有倾斜角度α。本发明采用特殊几何形状的旋涡破坏器（4），其部分在截头圆锥形部分（2）的底部中采用，并且部分在出口管（5）中采用。
图2：
图2是一个实施例的示意图，所述实施例包括液体的横向注入部。
在一个实施例中，所述装置也可采用再循环和/或补充液体的横向注入部。
贯穿于本文本，“注入部”意味着本领域技术人员已知的允许将液体从设备壁朝向内部注入的任何器件，所述器件经由至少一个液体输送管供给。
为了更进一步减少在设备壁上和底部中形成沉积物，所述装置因此可包括再循环和/或补充液体的横向注入部：到截头圆锥形部分中的注入部（8）和到圆柱形部分中的注入部（9）。这些注入部可在壁处分布在截头圆锥形部分中的水平层（10）中和圆柱形部分中的水平层（11）中。离开的液体流经由排放管（6）从所述设备中移除。
在第一可选形式中，用于补充液体（其可为焊剂）的管（12）向位于截头圆锥形部分中和圆柱形部分中的横向注入部（8）和（9）供给，以便减少所述设备中的停滞区域，并且限制固体颗粒在壁上的沉积。可适合作为补充液体的是，具有的沸点高于或等于向所述设备供给的烃液体（3）沸点的任何馏分，例如，来自催化裂化的流出物（重循环油）、LCO（轻循环油）或任何其它VGO（减压瓦斯油）、AR（常压渣油）、VR（减压渣油）、DAO（脱沥青油）或芳香族提取物馏分。根据本实施例，经由排放管（6）离开的液体的流速等于循环通过所述设备的烃液体（3）的流速和注入补充管（12）中的补充液体的流速总和。通过补充管（12）注入的补充液体使得可能通过在所述设备中产生湍流而减少停滞区域，从而限制固体颗粒在壁上的沉积。当所选择的液体是芳香族碱时，所述注入的补充液体还可作为焊剂，或能够在液相中的溶解度极限下相对于物质作为溶剂。
根据另一可选形式，离开所述设备的烃液体中的一定比例可被再循环，以向横向注入部（8）和（9）供给。根据本实施例，经由排放管（6）离开的液体的流速等于循环通过所述设备的液体（3）的流速。再循环通过再循环管（7）的液体使得可能通过产生湍流而减少停滞区域，从而限制固体颗粒在壁上的沉积。
根据最终的可选形式，注入横向注入部（8）和（9）中的液体可来自再循环管（7）和液体补充管（12）两者。根据此实施例，经由排放管（6）离开的液体的流速等于循环通过所述设备的烃液体（被称为结垢液体（3））的流速和注入补充管（12）中的补充液体的流速总和。注入通过补充管（12）和通过再循环管（7）的液体使得可能通过在所述设备中产生湍流而减少停滞区域，从而限制固体颗粒在壁上的沉积，并且所述液体还可作为如上文提到的焊剂。
由横向注入部（8）和（9）注入的液体可因此是从所述设备再循环的液体和/或补充液体（即，来自所述设备外部的液体）。
由横向注入部（8）和（9）注入的液体的注入水平被限定为再循环管（7）中的液体流速和补充管（12）中的液体流速总和与循环通过所述设备的烃液体（或结垢液体（3））流速之间的比率。
存在所限定的两种类型的液体注入（补充或再循环）：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
到所述设备的截头圆锥形部分（2）中的注入部（8）。
Figure 832516DEST_PATH_IMAGE002
到所述设备的圆柱形部分（1）中的注入部（9）。
位于截头圆锥形部分（2）中的注入部（8）相对于锥形底部的壁在竖直平面（xz）中以角度β1倾斜，并且在水平平面（xy）中以角度β2倾斜，x表示水平轴线，并且z表示圆柱形部分垂直于水平平面（xy）的竖直轴线。
位于圆柱形部分（1）中的注入部（9）相对于圆柱形主体的壁在竖直平面（xz）中以角度θ1倾斜，并且在水平平面（xy）中以角度θ2倾斜。
注入部有利地在水平平面（xy）中在相同的旋转方向上定向，并且有利地位于柱底部的液体部分中。
在到圆柱形部分（1）中的注入部（9）的情况下，注入部可被安装在所述设备壁处在平面（xy）中在水平层（11）中，并且在到截头圆锥形部分（2）中的注入部（8）的情况下，注入部可被安装在设备壁处在水平层（10）中。到截头圆锥形（2）中的注入部层（10）和到圆柱形部分（1）中的注入部层（11）中的每个分别包括沿着轴线（z）位于相同高度处的数量为N的注入部（8）或（9）。在图3中，N等于1。所述层中的每个由高度Hh分隔。在一层内，每个注入部在平面（xy）中由等于360/N的角度从下个注入部分隔。一个注入部层可在平面（xy）中从另一注入部层角度偏移。
截头圆锥形或圆柱形部分中的每个中的层数量有利地被包括在1和20之间，优选地在1和10之间，并且优选地在1和6之间。
注入到横向注入管（8）和（9）中的液体的速度V有利地被包括在0.05 m.s-1和40m.s-1之间，优选地在0.1 m.s-1和30 m.s-1之间，并且高度优选地在0.5 m.s-1和10 m.s-1之间。优选地，根据待注入液体的流速而为注入管的直径定尺寸，从而获得期望注入速度。
由再循环管（7）再循环的液体的流速加上由管（12）注入的液体的流速与循环通过所述设备的烃液体（3）的流速的比率有利地被包括在1％和400％之间，优选地在5％和100％之间，高度优选地在10％和60％之间，并且甚至更优选地在20％和50％之间。
分别相对于截头圆锥形部分的壁和圆柱形部分的壁的角度β1和θ1被包括在5°和175°之间，并且优选地在10°和150°之间，高度优选地在15°和120°之间，并且更优选地在15°和90°之间，并且甚至更优选地在20°和60°之间。
相对于圆柱形部段沿着轴线y的直径的角度β2和θ2被包括在90°和270°之间，并且优选地在90°和180°之间。高度优选地，角度β2和θ2等于90°。
在圆柱形部分（1）中的每个水平层（11）中和在截头圆锥形部分（2）中的每个水平层（10）中，在所述设备壁处的注入部数量N被包括在1和30之间，优选地在2和20之间，高度优选地在2和10之间，并且最优选地在2和6之间。每个层（无论此层是在同一部分内还是在两个部分中）可具有不同数量N的注入部。
两个水平层之间的高度有利地被包括在0.01 m和10 m之间，优选地在0.05 m和5m之间，并且高度优选地在0.1 m和1 m之间。
在同一层的周边中分隔注入部的角度被包括在0°和180°之间，优选地在5°和120°之间，高度优选地在10°和90°之间。有利地，此角度等于360/N，其中N表示每层注入部的数量。
一个层相对于另一层的角度偏移可被包括在0°和180°之间，优选地在5°和120°之间，并且高度优选地在10°和90°之间。
图3：
图3显示了旋涡破坏器（4）的详细几何形状。
图3A显示了根据本发明的旋涡破坏器或旋涡限制系统（4）的等距视图，并且图3B显示了根据本发明的旋涡破坏器或旋涡限制系统（4）从上方的平面图。在图3的示例中，旋涡破坏器（4）由两个叶片（13）构成，其因此形成包括固定到壁的四个叶片的系统。叶片的布局相对于柱的轴线对称，并且叶片中的每个由角度δ分隔。
图3A描绘了用于烃液体下降流的装置，所述烃液体下降流在一件设备的底部处包括固体颗粒（明显为悬浮物质），所述设备包括：圆柱形上部部分（1），直径为D1；截头圆锥形下部部分（2），相对于所述圆柱形上部部分的竖直轴线（z）的倾斜角度α被包括在5°和85°之间；以及出口管（5），直径为D2，所述装置包括被称为旋涡破坏器（4）的旋涡限制系统，所述旋涡限制系统包括与所述出口管同轴布置、相对于竖直轴线z对称的至少一个平坦叶片（13），所述叶片包括被定位在柱的截头圆锥形部分（2）中的梯形上部部分以及矩形下部部分，并且所述叶片在其宽度的一部分上并且在其高度的至少等于梯形部分高度的一部分上相对于竖直轴线z在其中心处对称地呈空心。所述叶片有利地在其外部边缘的至少一部分上例如通过焊接或结合而被固定到壁。
优选地，如在图3A中指示的，所述叶片在梯形上部部分中在高度a并且在矩形下部部分中在至少高度b两者上呈空心。
高度优选地，所述叶片在其整个长度上呈空心，并且因此形成至少部分地固定到所述设备壁的两个叶片。
优选地，叶片的梯形部分中的开口与叶片的矩形部分中的开口形状相同并且对准。
在一个实施例中，如在图3A中指示的，叶片中的每个通过矩形中心开口而呈空心，所述矩形中心开口的宽度为（d），并且长度大于a，相对于轴线z对称的，所述开口被插入在所述叶片的中心处。
优选地，所述系统包括至少两个叶片，优选为2至8个，并且高度优选地为2个，如在图3A和3B中指示的，所述叶片以恒定角度间隔布置，以使得可能消散角动量。每个叶片因此由角度δ从下个叶片分隔（图3B）。高度优选地，当叶片数量等于2时，叶片垂直于彼此布置（δ=90°）。
叶片（13）的详细几何形状在图4中显示。
图4：
叶片（13）被安装在柱的底部中，柱具有直径为D1的圆柱形部分（1）和开放到直径为D2的出口管（5）上的角度为α的截头圆锥形部分（2）。截头圆锥形部分（2）的高度H取决于为D1、D2和α选择的值。
叶片（13）的几何形状相对于轴线z对称。在图4A中，叶片包括三个不同部分：
Figure 749656DEST_PATH_IMAGE002
位于柱的截头圆锥形部分（2）中的高度为（a）的梯形第一部分。高度（a）被包括在截头圆锥形部分（2）的底部和叶片（13）的上部部分之间。在此部分中，叶片（13）在截头圆锥形部分（2）内部以角度β拓宽。在图4中，宽度为（d）、相对于轴线z对称的矩形开口被插入在叶片（13）的中心中。
Figure 840978DEST_PATH_IMAGE002
在出口管（5）内的高度为（b）的第二部分。高度（b）被包括在圆锥形部分（2）的底部和高度为（c）的第三部分的起点之间。在高度为（b）的此部分中，存在宽度为（d）的开口，并且所述开口与高度为（a）的第一部分的开口对准。
Figure 236187DEST_PATH_IMAGE002
被定位在管（5）内的高度为（c）的第三部分。高度（c）被包括在高度为（b）的第二部分的端部和叶片（13）的下部部分之间。在此第三部分中，叶片是实心的，也就是说在叶片的中心中没有开口。
设备（其允许包括固体颗粒的液体流动）的圆柱形部分（1）的直径D1有利地被包括在0.1 m和30 m之间，优选地在0.5 m和20 m之间，并且高度优选地在1 m和10 m之间。
圆柱形部分（1）的直径D1和在截头圆锥形部分的底部中的出口管（5）的直径D2之间的比率（D1/D2）被包括在1.1和1000之间，优选地在2和500之间，并且优选地在3和100之间。
角度α是截头圆锥形部分相对于圆柱形部分的（轴线z的）竖直壁的倾斜角度，并且被包括在5°和85°之间，优选地在10°和70°之间，高度优选地在15°和60°之间，并且甚至更优选地在30°和50°之间。
叶片（13）的数量有利地被包括在1和8之间，优选地在2和8之间，并且高度优选地等于2。
高度（a）有利地被包括在0和10*D2之间，并且优选地在0.5*D2和5*D2之间，高度优选地在0.5*D2和2*D2之间。
对应于叶片的呈空心矩形下部部分的高度（b）有利地被包括在0和4*D2之间，优选地在0和2*D2之间，并且高度优选地在0.1*D2和D2之间。
对应于叶片的实心（并且因此不呈空心）矩形下部部分的高度（c）有利地被包括在0和4*D2之间，优选地在0和2*D2之间，并且高度优选地在0和D2之间。
优选地，如在图4B中描绘的，叶片没有高度为（c）的部分，并且因此在其整个高度上居中地呈空心。
平坦叶片（13）在其梯形部分（其对应于叶片（13）在截头圆锥形部分（2）中的拓宽）中的倾斜角度β严格大于0并且小于或等于α，并且有利地等于α。
类似地，根据本发明的装置可适于通过选择轮廓（特别是对于叶片的上部部分的合适角度）而适合具有半球形或椭圆形底部或展现出旋转对称性的任何其它形状底部的设备，所述轮廓适合围绕出口管的底部的局部形状。
旋涡限制系统有利地通过焊接、结合或任何其它措施而至少部分地固定到直径为D2的管的壁。
本发明的优点
旋涡限制系统在截头圆锥形部分（2）中的高度为（a）的部分使得可能限制停滞区域，并且因此限制固体在设备底部中的沉积。
叶片中心呈空心允许存在于柱中心中的固体朝向管（5）的高速度区域流动，而没有此固体变得被卡在壁上（如在传统旋涡破坏器中的）的可能性。
示例
使用Fluent软件而执行气体/液体分离柱中液体流动的CFD（计算流体动力学）模拟，所述Fluent软件对于液相利用欧拉方法（http://www.afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/node319.htm#sec-multiphase-eulerian）。在这些模拟中，所假设的是，固体颗粒对于液体流动没有影响。对于具有低固体浓度的流动（被称为稀释物），此假设明显合理。
靠近截头圆锥形底部壁的液体速度被用作对于限定易受沉积物影响的区域（被称为停滞区域）的标准。其中液体速度大于10 cm/s的所有区域被认为是“非停滞区域”，并且相反，其中液体速度小于10 cm/s的所有区域被认为是“停滞区域”（其中固体颗粒可容易积聚的区域）。
表1显示了对于其中存在液体横向注入部的实施例的模拟条件和气体/液体分离柱的尺寸。执行三种模拟：
Figure 50559DEST_PATH_IMAGE002
第一种模拟：没有旋涡破坏器的装置
Figure 810705DEST_PATH_IMAGE002
第二种模拟：具有根据现有技术的旋涡破坏器的装置，包括仅在设备的截头圆锥形部分中以直角布置的2个实心叶片
Figure 389323DEST_PATH_IMAGE002
第三种模拟：具有根据本发明的旋涡破坏器的装置。
Figure 650540DEST_PATH_IMAGE003
图5显示了对于所模拟的三种情况的停滞区域。
图6显示了对于所模拟的三种情况的在出口管（5）中的平面（xy）中的液体速度矢量。
在具有旋涡破坏器的情况（具有传统旋涡破坏器的比较和根据本发明）下，在管（5）中的平面（xy）中的液体速度低于没有旋涡破坏器的比较情况下的，如在表2中列出的。此外，当存在旋涡破坏器时，不存在液体旋转效应。
表2
没有旋涡破坏器 具有比较旋涡破坏器 具有根据本发明的旋涡破坏器
在管（5）中的平面（xy）中的液体平均切向速度（cm/s） 8 1 1
接下来，当比较具有传统旋涡破坏器的装置和具有根据本发明的旋涡破坏器的装置时，在传统旋涡破坏器的情况下的停滞区域更大，如在表3中显示的。
表3
没有旋涡破坏器 具有比较旋涡破坏器 具有根据本发明的旋涡破坏器
停滞区域与截头圆锥形底部（2）表面的百分比 16% 28% 16%
因此，本发明中提出的几何形状使得可能破坏旋涡的影响，而同时使停滞区域最小化，明显维持在出口管上游注入液体的益处。只有根据本发明的装置使得可能降低液体切向速度，而同时使固体的停滞最小化。

Claims (51)

1.用于烃液体（3）下降流的装置，所述烃液体（3）下降流在一件设备的底部中包括固体颗粒，所述设备包括：圆柱形上部部分（1），直径为D1；截头圆锥形下部部分（2），高度为H，并且相对于所述圆柱形上部部分的竖直轴线z的倾斜角度α被包括在5°和85°之间；以及出口管（5），直径为D2，其特征在于，所述装置包括旋涡破坏器或旋涡限制系统（4），所述旋涡破坏器或旋涡限制系统（4）包括与所述出口管同轴布置、相对于竖直轴线z对称的至少一个平坦叶片（13），所述平坦叶片（13）包括：
-梯形上部部分，高度为a，并且相对于所述竖直轴线z的倾斜角度为β，所述梯形上部部分位于所述设备的所述截头圆锥形下部部分（2）中，β严格大于0并且小于或等于α；
-以及矩形下部部分，高度为b+c，并且宽度等于D2，
所述叶片在其宽度的一部分上并且在其高度的至少等于a的一部分上相对于所述竖直轴线居中地并且对称地呈空心。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述叶片在梯形上部部分中在所述高度a并且在矩形下部部分中在所述高度b两者上呈空心。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述叶片的梯形上部部分的高度a被包括在0和10*D2之间。
4.根据权利要求3所述的装置，其中，所述叶片的梯形上部部分的高度a被包括在0.5*D2和5*D2之间。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述叶片的梯形上部部分的高度a被包括在0.5*D2和2*D2之间。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，对应于所述叶片的矩形下部部分的空心部分的高度b被包括在0和4*D2之间。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，对应于所述叶片的矩形下部部分的空心部分的高度b被包括在0和2*D2之间。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，对应于所述叶片的矩形下部部分的空心部分的高度b被包括在0.1*D2和D2之间。
9.根据权利要求1所述的装置，其中，对应于所述叶片的非空心矩形下部部分的高度c小于4*D2。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，对应于所述叶片的非空心矩形下部部分的高度c小于2*D2。
11.根据权利要求10所述的装置，其中，对应于所述叶片的非空心矩形下部部分的高度c小于或等于D2。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述旋涡破坏器包括至少两个叶片，每个叶片由角度δ从下个叶片分隔。
13.根据权利要求12所述的装置，其中，所述旋涡破坏器包括2至8个叶片。
14.根据权利要求13所述的装置，其中，所述旋涡破坏器包括2个叶片。
15.根据权利要求1-14中任一项所述的装置，其中，所述叶片中的每个通过矩形中心开口而呈空心，所述矩形中心开口的宽度为d，并且长度大于a，相对于所述竖直轴线z对称，所述开口被插入在所述叶片的中心处。
16.根据权利要求1-14中任一项所述的装置，其中，所述圆柱形部分的直径D1和在所述截头圆锥形下部部分的底部中的所述出口管的直径D2之间的比率（D1/D2）被包括在1.1和1000之间。
17.根据权利要求16所述的装置，其中，所述圆柱形部分的直径D1和在所述截头圆锥形下部部分的底部中的所述出口管的直径D2之间的比率（D1/D2）被包括在2和500之间。
18.根据权利要求17所述的装置，其中，所述圆柱形部分的直径D1和在所述截头圆锥形下部部分的底部中的所述出口管的直径D2之间的比率（D1/D2）被包括在3和100之间。
19.根据权利要求1-14中任一项所述的装置，其中，所述角度α被包括在10°和70°之间。
20.根据权利要求19所述的装置，其中，所述角度α被包括在15°和60°之间。
21.根据权利要求20所述的装置，其中，所述角度α被包括在30°和50°之间。
22.根据权利要求1-14中任一项所述的装置，其中，所述角度β等于α。
23.根据权利要求1-14中任一项所述的装置，其中，所述直径D1被包括在0.1 m和30 m之间。
24.根据权利要求23所述的装置，其中，所述直径D1被包括在0.5 m和20 m之间。
25.根据权利要求24所述的装置，其中，所述直径D1被包括在1 m和10 m之间。
26.根据权利要求1-14中任一项所述的装置，还包括：
–再循环和/或补充液体到所述设备的截头圆锥形下部部分（2）中的至少一个注入部（8）；
–再循环和/或补充液体到所述设备的圆柱形部分（1）中的至少一个注入部（9）；
位于所述截头圆锥形下部部分中的所述注入部（8）相对于所述截头圆锥形下部部分的壁在竖直平面（xz）中以角度β1倾斜，并且在水平平面（xy）中以角度β2倾斜；位于所述圆柱形部分中的所述注入部（9）相对于所述圆柱形上部部分的壁在竖直平面（xz）中以角度θ1倾斜，并且在水平平面（xy）中以角度θ2倾斜，所述角度β1和θ1被包括在5°和175°之间，所述角度β2和θ2被包括在90°和270°之间。
27.根据权利要求26所述的装置，包括再循环管（7），用于离开所述出口管（5）的一部分液体，所述再循环管（7）向所述注入部（8）或所述注入部（9）中的至少一个供应再循环液体。
28.根据权利要求26所述的装置，包括补充管（12），用于向所述注入部（8）或所述注入部（9）中的至少一个供应补充液体。
29.根据权利要求26所述的装置，其中，所述注入部分别分布在所述截头圆锥形下部部分中的水平层中和所述圆柱形部分中的水平层中。
30.根据权利要求26所述的装置，其中，所述角度β1和θ1被包括在10°和150°之间，并且所述角度β2和θ2被包括在90°和180°之间。
31.根据权利要求30所述的装置，其中，所述角度β1和θ1被包括在15°和120°之间。
32.根据权利要求31所述的装置，其中，所述角度β1和θ1被包括在15°和90°之间。
33.根据权利要求32所述的装置，其中，所述角度β1和θ1被包括在20°和60°之间。
34.根据权利要求30所述的装置，其中，所述角度β2和θ2等于90°。
35.根据权利要求26所述的装置，其中，两个水平层之间的所述高度被包括在0.01 m和10 m之间。
36.根据权利要求35所述的装置，其中，两个水平层之间的所述高度被包括在0.05 m和5 m之间。
37.根据权利要求26所述的装置，其中，两个水平层之间的所述高度被包括在0.1 m和1m之间。
38.根据权利要求29至37中任一项所述的装置，其中，每层注入部的数量N被包括在1和30之间，到同一层中的所述注入部由等于360/N的角度间隔开，其中N表示每层注入部的数量。
39.根据权利要求38所述的装置，其中，每层注入部的数量N被包括在2和20之间。
40.根据权利要求39所述的装置，其中，每层注入部的数量N被包括在2和10之间。
41.根据权利要求40所述的装置，其中，每层注入部的数量N被包括在2和6之间。
42.根据权利要求1-14中任一项所述的装置，其中，所述设备是能够处理烃原料的气体/液体分离器件。
43.用于转化烃原料的方法，所述方法实施根据权利要求1至42中任一项所述的装置。
44.用于转化烃原料的方法，所述方法实施根据权利要求26至41中任一项所述的装置，其中，注入在所述注入部中的所述液体的速度V被包括在0.05 m.s-1和40 m.s-1之间。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，注入在所述注入部中的所述液体的速度V被包括在0.1 m.s-1和30 m.s-1之间。
46.根据权利要求45所述的方法，其中，注入在所述注入部中的所述液体的速度V被包括在0.5 m.s-1和10 m.s-1之间。
47.根据权利要求44所述的方法，其中，所注入的再循环和/或补充液体相对于循环通过所述设备的烃液体的水平被包括在1％和400％之间。
48.根据权利要求47所述的方法，其中，所注入的再循环和/或补充液体相对于循环通过所述设备的烃液体的水平被包括在5％和100％之间。
49.根据权利要求48所述的方法，其中，所注入的再循环和/或补充液体相对于循环通过所述设备的烃液体的水平被包括在10％和60％之间。
50.根据权利要求49所述的方法，其中，所注入的再循环和/或补充液体相对于循环通过所述设备的烃液体的水平被包括在20％和50％之间。
51.根据权利要求44至50中任一项所述的方法，对于包括烃馏分的原料，所述方法采用沸腾床加氢转化步骤，至少50 wt%的所述烃馏分具有高于300℃的沸点。
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