CN110831692B - 径向流反应器设备 - Google Patents

Abstract

描述了适合在径向流反应容器中用作分配器或收集器的设备，包括开口端和多个刚性的筒状部分，每个筒状部分包括由平行间隔的丝线形成的筒状外部丝网和固定到外部丝网上的开孔内部丝网，所述内部丝网由支撑所述间隔的丝线的多个相邻开孔支撑元件形成，其中所述刚性筒状部分还包括控制气态工艺流体流入或流出设备的设施。所述设备可以用于在化学方法如甲醇合成中应用的径向流容器中。

Description

径向流反应器设备

本发明涉及适合在径向流容器中应用的分配或收集设备、包括所述设备的径向流容器和在径向流容器中应用所述设备的方法。

径向流容器是公知的和通常包括带有工艺流体入口和工艺流体出口的带圆顶的筒状壳。中间开孔的分配器或收集器(通常为筒状)与所述入口或出口连接，并沿容器纵轴由一端向另一端延伸以提供工艺流体可以流入或从中流出的中心空隙。还提供可以连续或不连续的周边空隙，工艺物流可以从中流出或流入其中至出口或入口。通常在中心和周边空隙间提供催化剂床层。通过入口进入容器的工艺流体可以流至周边空隙，然后径向向内通过催化剂床层至中心空隙，在这种情况下中心圆筒可以称为收集器，然后由中心空隙至出口。替代地，通过入口进入容器的工艺流体可以流至中心空隙，在这种情况下中心圆筒可以称为分配器，然后径向向外通过催化剂床层至周边空隙，然后由周边空隙至出口。例如，这种容器在US4374094中有述。

在这些容器中中心分配器或收集器需要足够强以应对催化剂床层的重量和能够应对使用过程中床层的膨胀和收缩。设计通常简单，其中通过将通常钻有成千上万个孔的金属片材卷绕和焊接起来形成圆筒。但这种设计产品制造较慢，并且焊接造成无孔部分，导致工艺流体不均匀流动。这将导致部分催化剂或吸附剂床层具有不均匀流动。另外，传统设计通常具有小孔尺寸，例如2mm，这可能被堵塞而降低设备有效性。

简单开孔圆筒设计的各种变化也是已知的。例如，US4421723和US4452761公开了带有开孔中心管的固定床径向流反应器，所述中心管接着被丝网包裹。US4374094公开了绕中心筒状收集器提供锥形丝网的设计或收集器本身为锥形的设计。在后一种设置中，收集器包含焊接到箍元件上的分隔楔形竖直杆状元件的单个丝网。这些设置具有源自应用开孔圆筒设计带来的相同缺点。

另外，在分配器内部，当工艺流体由开口端处的最高轴向速度减速至封闭端或者具有两个开口端的设计的中间点的零轴向速度时，压力会增加。当流体从零轴向速度慢慢加速至开口端的最大轴向速度时，收集器内有类似的压力下降。这些效果由液体力学领域公知的Bernoulli方程描述。当工艺流体为气体时，静压头较小，对于分配器和收集器来说，最低压力位于开口端附近，此时速度最大。这些压力变化造成工艺流体速度不同和因此造成沿分配器或收集器长度的流量不同，这是不希望的。

本申请人已经发现比现有技术设计提供更大的设计灵活性并克服了工艺流体速度变化问题的丝网设置。

我们已经制造了能克服之前设计问题的设备。

因此，本发明提供适合在径向流反应容器中用作分配器或收集器的设备，包括开口端和多个刚性的筒状部分，每个筒状部分包括由平行间隔的丝线形成的筒状外部丝网和固定到外部丝网上的开孔内部丝网，所述内部丝网由支撑所述间隔的丝线的多个相邻开孔支撑元件形成，其中所述刚性筒状部分还包括控制气态工艺流体流入或流出设备的设施。

本发明还提供包含所述设备的径向流容器和在径向流容器中应用所述设备的方法。

虽然所述设备可以在包含颗粒状催化剂固定床的径向流容器中应用，它也可以在包含颗粒状吸附剂固定床的径向流容器中应用。术语“吸附剂”包括吸附剂和吸收剂。

所述设备包含多个刚性的筒状部分。所述筒状部分的直径理想地相同。所述直径优选为0.45-0.65米，因为这允许操作人员在催化剂卸载过程中在设备内安装调试。所述筒状部分的长度可以为1-3米，优选为1.5-2.0米。所述筒状部分可以具有相同或不同的长度。在优选的设计中，由设备的一端至另一端相邻筒状部分的长度逐渐减小。这样做的优点是可以减少以错误顺序安装所述筒状部分的风险。

在应用中，可以将工艺流体进料设备的一端，在这种情况下，所述设备包含开口端和与开口端相对的封闭端。替代地，可以将工艺流体进料至设备的两端，在这种情况下所述设备包含彼此相对的两个开口端。所述设备特别适合于在具有单个工艺流体入口的径向流容器中操作，因此设备优选具有开口端和与开口端相对的封闭端。

筒状外部丝网由平行间隔的丝线形成。外部丝网在丝线间具有开口，其尺寸允许工艺流体流过但阻止催化剂或吸附剂颗粒从中通过流入设备。取决于催化剂或吸附剂的颗粒粒度，外部丝网中开口的最大宽度可以有用地为0.5-10mm。0.5-2.5mm的最大间隔特别合适。外部丝网理想地由合适强度的材料如包括不锈钢在内的钢材制成。

所述丝线可以是环形的和垂直于圆筒的纵轴布置。替代地，所述丝线可以为直线形和平行于圆筒的纵轴布置。替代地，所述丝线可以绕圆筒的纵轴螺旋状缠绕。

所述丝线支撑在开孔的支撑元件上。丝线和支撑元件间的角可以为60-120度，优选80-100度，和特别为90度，因为这将产生高强度设备。因此，支撑元件优选与平行间隔的丝线垂直布置。当丝线与圆筒的纵轴垂直布置时，开孔的支撑元件优选平行于圆筒的纵轴布置。当丝线平行与圆筒的纵轴布置时，开孔的支撑元件优选垂直圆筒的纵轴布置。在这种布置中，当安装时，在这种布置中在设备上形成外部丝网的丝线通常是竖直的。这具有如下优点：与丝线接触的催化剂或吸附剂较不可能在床层的膨胀和收缩时与丝线接触而损坏。当丝线绕圆筒的纵轴螺旋缠绕时，开孔的支撑元件优选以与圆筒纵轴成0-90度角设置，即平行或垂直于纵轴，或其间角度合适地支撑所述丝线。

丝线的横截面可以为圆形、方形、矩形、三角形或多边形。所述丝线优选为三角形或楔形横截面。特别合适的外部丝网由V-丝线形成。这种材料可以商购，例如由JohnsonScreens获得的Vee-Wire^RTM。理想地设置三角形或楔形杆或丝线，从而三角形或楔形的顶点向内指向设备中心。这阻止了催化剂或吸附剂颗粒不希望地在外部丝网中堵塞。所述杆或丝线的最大宽度可以为1-5mm。

外部丝网优选通过焊接固定到内部丝网上。

内部丝网由支撑间隔的丝线的多个相邻的开孔支撑元件形成。内部丝网理想地由合适强度的材料如包括不锈钢在内的钢材制成。支撑元件间相邻，但也可以彼此间隔开，虽然后者略不优选，因为设备强度可能会降低。另外，如果间隔开，间隔大小优选使工艺流体可以通过，但可能穿过外部丝网的催化剂或吸附剂颗粒却不能。在特别优选的排布中，支撑元件相互固定，这增强了设备强度。固定可以通过焊接或其它合适的固定方式实现。

支撑元件理想地具有开口，从而它们可以提供工艺流体可以流入或流出外部丝网的通道。申请人已经发现应用开口的支撑元件来制备内部丝网比现有技术设计提供了更大的设备设计灵活性。相比于固体杆或棒，这种支撑元件改进了工艺液体通过设备的流动并节省了重量。所述通道可以通过各支撑元件来提供，所述支撑元件具有两个间隔的接合点和连接所述接合点并向设备内部延伸的弯曲或多边形部分。所述通道可以方便地由具有选自如下的横截面的支撑元件提供：半圆形、包含第一和第二法兰的L-截面或包含被曲面(web)分隔的第一和第二法兰的C-截面，其中每个法兰任选具有凸缘。L截面中的法兰可以处于45-135度角处。C-截面中的法兰可以与曲面成直角或所述角可以为90-135度。所述曲面的长度可以为10-150mm。法兰的长度可以为10-100mm。如果包含凸缘，则其长度可以为1-10mm。曲面、法兰和凸缘的厚度可以为1-5mm。支撑元件由开孔的C-截面形成的设计是特别优选的。C-截面也称为C-通道、轨道截面或支架截面，可以商购。通道的最大宽度可以为10-150mm，优选为10-100mm。因此，对于具有半圆形横截面的支撑元件，直径可以为10-150mm，优选10-100mm。类似地，对于C截面的法兰与曲面成约90度的支撑元件，法兰或凸缘之间的宽度可以为10-150mm，优选10-100mm。相比于现有技术的固体箍，应用这种结构作为支撑元件减轻了重量，但生产出与之前设计相当的高强度设备。

支撑元件包含多个开孔，因而形成内部开孔丝网。所述开孔合适地存在于与内部丝网相对的面中，即面向外部丝网的内部丝网的面上。所述开孔可以为圆形孔或其它形状的孔，如方形或矩形孔。所述开孔可以为打孔而不是钻孔，从而加速了制造过程。所述开孔可以具有2-10mm、优选3-7mm的最大宽度例如直径。内部丝网中更大的开孔是可能的，因为外部丝网对催化剂或吸附剂提供第一道障碍。更大的开孔更不易于堵塞和更易于清洁。另外，应用更大的开孔需要更少的开孔数，从而进一步加速了制造过程。

设备具有至少一个开口端以使工艺流体流入或流出设备。开口端的直径可以等于或小于外部丝网的直径。设备可以具有两个开口端。替代地，设备可以包含一个开口端和一个封闭端。封闭端例如可以通过将非开孔板固定到内部和外部丝网上而提供。所述封闭端可以作为设备的部件制备，或者可以在安装到径向流容器内时通过在反应器内将内部丝网和外部丝网连接至合适的板上而形成。在立式容器中，封闭端可以位于催化剂床层的顶部或底部。在优选的排布中，所述开口端相邻于催化剂床层的顶部和封闭端在接近底部形成。

本发明的设备还包括用于控制气态工艺流体流出或流入设备的设施。

在一个排布中，用于控制气态工艺流体流入或流出设备的设施在邻近开口端的部分在内部丝网中提供更大数量和/或更大尺寸和/或更小间隔的开孔。因此，在邻近开口端的部分，内部丝网中的开孔可以比相邻部分的开孔在尺寸上更大。附加或替代地，在邻近开口端的部分，内部丝网中开孔的数量可以比相邻部分的开孔数量更多。附加或替代地，在邻近开口端的部分中，内部丝网中开孔的间隔可以比相邻部分开孔的间隔更小。

所述开孔的垂直间距或间隔可以方便地由合适尺寸的支撑元件固定。因此支撑元件的高度可以为10-150mm，开孔沿其中点布置。另外，通过忽略相邻支撑元件中的开孔可以很容易地改变垂直间距。以这种方式，可以将垂直间距改变为支撑宽度的两倍或甚至三倍。也可以很容易地调节开孔的周边间距和沿支撑元件的开孔间隔。所述周边间距可以大于常规设计。周边开孔的间隔可以为10-150mm。在本发明设备中垂直和周边间距都可以很容易地改变。所述开孔优选以三角形模式排布。当用于改进至催化剂或吸附剂的流体分配时，总的开孔面积可以为内部丝网表面积的0.5-5％，优选2-3％。

理想的是调节每平方米上开孔或孔的数量，从而在分配器或收集器的所有点处(每个孔的流量)x(每m²的孔数)为常数。理想的是实现每m²相同的流量，和这意味着可以调节每m²的孔数从而在分配器的所有点处(每个孔的流量)x(每m²的孔数)＝常数。

对于分配器，每个孔的流量与(P1+P2–P3)的平方根成正比，其中P1＝中心分配器内侧处的入口压力；P2＝根据Bernoulli方程(P+1/2ρv²+ρgh＝常数)，由于降速造成分配器内的压力恢复；和P3＝分配器的外部压力。对于特定设计来说，P1和P3是固定的，但P2会沿分配器的长度在0-1/2ρv²间变化。对于孔以正三角形方式排布的情况，每m²的孔数取决于孔的直径和想要的自由面积。因此，例如对于2.5％的自由面积，对于2mm直径的孔来说需要的孔数为每m² 8018个孔，而对于5mm直径的孔为每m² 1282个孔。

对于典型的径向流蒸汽提升甲醇转化器，(P1+P2-P3)的平方根可以在约123至约173(比值为1.41)间变化。这意味着对于2mm直径的孔每m²需要的孔数可以在8018-5670(比值为1/1.41)间变化，或对于5mm直径的孔在1282-906(比值为1/1.41)间变化。但因为在孔对孔基础上改变孔间距可能不现实，优选通过调节每种情况下每m²上的孔数而简单调节设备相邻部分的数量。

当在分配器或收集器和催化剂或吸附剂间放置惰性陶瓷形状单元的层如陶瓷球时，孔间距可以类似于惰性陶瓷层的深度。对于200mm深的层，因此孔间距也可以为200mm，对于5mm的孔得到每m²约30个孔。

设备可以按工艺液体的流率来定尺寸。因此，在开口端处的速度可以为连接工艺管路中速度的0.5-2倍，但更方便地与连接工艺管路中的速度相同。例如，流体速度为每秒20-40米。

设备包含多个如2-5个或更多个筒状部分。所述筒状部分相互连接在一起形成所述设备。所述筒状部分可以在其待安装的容器外或内部连接在一起。优选地，所述筒状部分在它们待应用的容器内相互连接在一起。所述筒状部分的长度可以取决于催化剂或容器剂的最大允许的自由落体高度或所述筒状部分的重量。另外为了利于制造，应用多个筒状部分以利于在容器内围绕所述设备更温和地装载催化剂或吸附剂，以减少破碎或形成粉尘的可能性。本发明设备更轻的设计允许比用于现有技术设备更少、更长的亚组件，这将使安装加速。另外，为了有利于现场顺序组装，可以提供不同的亚组件长度，例如最短至最长的长度。

用于筒状部分的连接选项包括交叠的套管接合和法兰连接。交叠的套管接合可以应用埋头螺栓形成和提供相对光滑的连接，也就是说，所述连接不会由设备内部表面或外部表面明显延伸。与之相比，法兰连接在设备内部或外部延伸。可以将法兰连接设置为设备内部或外部的法兰。内部法兰选项对设备提供相对光滑的外表面，但我们发现其在设备内部产生压降。外部法兰选项虽然对设备提供相对光滑的内表面，但通过反应容器中通常存在的人孔安装可能是困难的，和在法兰下的催化剂或吸附剂床层中可能产生空隙，这是不希望的。

已经发现，相比于只应用内部法兰连接，交叠的套管接合和内部法兰连接的组合在设备操作方面提供改进。例如，如果所有连接均是内部法兰，已经发现设备内部压降可能高于穿过开孔的压降，这意味着法兰后设备内的压力低于相邻于设备之前区段的催化剂或吸附剂床层内的压力，导致工艺流体循环，这是非常不希望的。

因此，在另一排布中，用于控制气态工艺流体流入或流出设备的设施为应用交叠的套管接合将开口端最近处的设备部分连接，和应用内部法兰连接将远离开口端的部分连接。

对于装有在底部具有开口端和在顶部具有封闭端的设备的底入式容器，这意味着在接近设备底部应用交叠的套管接合来连接下部，和应用内部法兰来连接上部。对于装有在顶部具有开口端和在底部具有封闭端的设备的顶入式容器，这意味着在接近设备顶部应用交叠的套管接合来连接上部，和应用内部法兰来连接下部。对于装有在顶部和底部均具有开口端的设备的顶底双入式容器，这意味着在设备的顶部和底部均用交叠的套管接合连接，和在设备的中间附近应用法兰连接。

这种排布也优于在整个设备上只应用交叠的套管接合，因为设备两侧的压差减小，导致工艺流体在催化剂或吸附剂床层内更好的分配。例如，对于装有在顶部具有开口端和在底部具有封闭端的设备的顶入式容器，如果在设备内接近开口端的最终连接是交叠的套管接合和剩余的连接是内部法兰连接，在催化剂或吸附剂床层中的速度变化和工艺流体分配有明显改进。

在另一排布中，用于控制气态工艺流体流入或流出设备的设施为在邻近开口端的部分在内部丝网中提供更大数量和/或更大尺寸和/或更小间隔的开孔和应用交叠的套管接合将开口端最近处的设备部分连接的组合，和应用内部法兰连接将远离开口端的部分连接。

本发明设备的设计在法兰中还提供了独特形状的连接或螺栓形态的可能，从而所述部分不能以错误的顺序组装。另外，所述设计减小了在反应容器内设备不对齐或倾斜的风险。

所述设备适于在径向流容器中用作分配器或收集器。因此本发明包括含所述设备的径向流容器。

径向流容器可以为包括径向流部分的任何设计，包括轴向-径向流容器。这种容器可以包括在一端有工艺流体入口和在另一端有工艺流体出口的带圆顶的圆筒状外壳。如上所述的设备连接至入口或出口并沿容器的纵轴从一端向另一端延伸，以提供气态工艺流体可以流入或流出的中心空隙。还在容器中提供可以为连续或非连续的周边空隙，气态工艺流体可以流入其中或从中流出至出口或入口。在中心和周边空隙之间可以提供催化剂或吸附剂的固定床。通过入口进入容器的气态工艺流体可以流至周边空隙，然后径向向内通过催化剂或吸附剂床层至中心空隙，在这种情况下所述设备可以称为收集器，然后从中心空隙流至出口。替代地，通过入口进入容器的气态工艺流体可以流至中心空隙，在这种情况下所述设备可以称为分配器，然后径向向外通过催化剂或吸附剂床层至周边空隙，然后从周边空隙流至出口。

所述设备可以用作收集器或分配器，但在优选布置中，所述设备为分配器。

可以在中心和周边空隙间提供颗粒状催化剂或颗粒状吸附剂床层。床层的径向厚度可以为0.5-4.0米。颗粒状催化剂或吸附剂优选具有最大尺寸，例如宽度、直径或长度，该最大尺寸为2-25mm，更优选为2-15mm，更优选为2-7mm。所述催化剂或吸附剂颗粒优选具有1-3的纵横比，即最长尺寸除以最短尺寸。

所述床层可以为颗粒状吸附剂，如卤化氢吸附剂、有机卤化物吸附剂、硫化合物吸附剂、汞吸附剂或砷吸附剂。工艺流体可以为任何如此污染的气体，如天然气、二氧化碳、炼厂尾气或它们的混合物。床层优选为颗粒状催化剂的床层。颗粒状催化剂可以合适地选自预重整催化剂、水煤气转化催化剂、甲醇合成催化剂、氨合成催化剂、甲烷化催化剂和甲醇氧化催化剂。用于这些催化剂的工艺流体可以为适合于在这些催化剂作用下反应的任何气体混合物。所述设备和容器特别适合于在甲醇合成催化剂作用下含氢气和二氧化碳的合成气的反应。

如果需要，可以绕至少部分设备放置一层惰性陶瓷形状的单元如陶瓷球，从而增强流入或流出设备的工艺流体的扩散。该层的深度可以为50-500mm，但优选为100-300mm。陶瓷形状的单元可以具有5-25mm、优选10-15mm的最大尺寸，如宽度、长度或直径。陶瓷形状的单元优选具有1-2的纵横比，即最长尺寸除以最短尺寸。在内部丝网中应用更大的开孔允许应用所述层的全部深度来扩散和混合与每个开孔相关的工艺流体射流。

催化剂或吸附剂床层可以绝热操作或通过换热介质流过在催化剂或吸附剂床层内放置的管或板而冷却或加热。在本发明中，优选为管式冷却或板式冷却床层。

在优选的实施方案中，径向流容器为冷却的径向流反应容器，特别地为径向流蒸汽提升转化器(rSRC)。在rSRC中，气态的工艺流体如合成气径向向内或向外流过颗粒状催化剂的床层，所述床层通过多个管或板中在压力下作为冷却剂供应的沸水而冷却。这种反应器例如在US4321234中有述。

本发明还包括应用包含所述设备的容器的方法。因此，应用所述容器的方法可以包括如下步骤：使工艺流体流入容器入口、使工艺流体从入口流入设备内部、使工艺流体由设备径向向外流过催化剂或吸附剂床层至容器内的周边空隙和使工艺流体从容器中的周边空隙流至出口。催化剂或吸附剂床层优选通过使冷却剂流过催化剂或吸附剂床层内放置的管或板而冷却。替代地，应用所述容器的方法可以包括如下步骤：使工艺流体流至容器入口、使工艺流体从入口流入容器内的周边空隙、使工艺流体由周边空隙径向向内流过催化剂或吸附剂床层至设备内部和使工艺流体从设备内部流至容器中的出口。催化剂或吸附剂床层优选通过使冷却剂流过催化剂或吸附剂床层内放置的管或板而冷却。

当床层为颗粒状吸附剂时，工艺流体可以为包含被吸附剂床层脱除的污染物的任何被污染的工艺物流，如含烃气体。替代地，工艺流体可以为含氢的合成气。

当床层为颗粒状催化剂时，工艺流体可以为包含在催化剂床层作用下反应的反应物的任何工艺物流。在优选的实施方案中，工艺流体为含氢的合成气。含氢的合成气可以为包含氢气和二氧化碳的合成气。替代地，含氢的合成气可以为含氢气和氮气的合成气。

在优选的实施方案中，所述催化剂为甲醇合成催化剂，所述工艺流体为含氢气、一氧化碳和/或二氧化碳的合成气，和所述方法为甲醇合成方法。

甲醇合成催化剂优选为含铜的甲醇合成催化剂，特别地，甲醇合成催化剂为颗粒状的铜/氧化锌/氧化铝催化剂。特别地，合适的催化剂为按US 4788175中描述的Mg掺杂的铜/氧化锌/氧化铝催化剂。

甲醇合成通常可以在高温和高压下实施，例如20-120bar abs的压力和130-350℃的温度。

通过参考附图进一步描述本发明，其中：

图1为本发明设备的部分剖面图；

图2为包含设备的径向流容器的截面，描述了优选的连接形式；和

图3的图线描述了在径向流容器中沿不同设备高度的径向速度。

本领域熟练技术人员将理解所述附图是示例性的，和按照常规化学工程实践还可以包括其它设备部件。

在图1中，弯曲的外部丝网10由内部丝网14上垂直设置的多个间隔平行的V-丝线12形成，内部丝网14包含三个相邻的水平C-截面支撑元件16、18、20。V-丝线12的顶点与每个C-截面支撑的上法兰22和下法兰24接触。曲面26连接每个支撑元件的法兰。每个曲面包含多个间隔的圆形开孔28。开孔在相邻的支撑元件上以三角形模式排布。因此，支撑元件16和20各自包括三个均匀间隔的开孔，和中间支撑元件18具有两个开孔，相邻支撑元件上各开孔等距相邻。V-丝线12的顶点边与每个支撑元件的法兰22、24和曲面26一起在每个支撑元件内形成通道30。

工艺流体如合成气能够由设备内部通过形成内部丝网14的支撑元件16、18、20中的开孔28流至曲面26和V-丝线12间的通道30。工艺流体也能够由通道30通过形成外部丝网10的V-丝线12间的空间流至设备外部。

类似地，工艺流体能够以相反方向由设备外部通过外部丝网10和内部丝网14流至设备内部。

在图2中，适合于向外径向流的容器包括垂直取向的细长筒状壳112，其具有在底部的第一圆顶端114和在顶部的第二圆顶端116。第一端114具有与容器垂直轴对齐设置的工艺流体出口管118。第二端116具有也与容器垂直轴对齐设置的工艺流体入口120和相邻的催化剂装载口122。

壳112包含具有开孔的筒状收集器124和这里作为分配器描述的设备126。收集器124和分配器126在壳内同轴排布和安装在接近第一端114的第一无孔圆形档板128与接近第二端116的第二无孔环形档板130之间。分配器具有由环形档板130形成的开口端和由圆形档板128形成的封闭端。在收集器124、分配器126和档板128、130间放置颗粒状催化剂例如颗粒状甲醇合成催化剂132。圆形档板128的直径约为收集器124的直径。环形档板130由壳112的内侧向分配器126的外部边缘延伸。在收集器124的外部和壳112的内壁之间形成周边空隙134。在分配器126内形成中心空隙136。

分配器126被描述为具有由多个平行的垂直间隔的V-丝线形成的外部丝网的上部区域。下部区域被切除以表示设备内部。分配器包括三个部分。最上面部分通过交叠的套管接合138与中间部分连接。下面的部分通过内部法兰接头140与中间部分连接。

在应用中，将工艺流体如包含氢气和碳氧化物的合成气通过工艺流体入口120进料至容器，通过档板130引导至分配器126和然后至中心空隙136。档板130避免工艺流体旁通过催化剂床层132。工艺流体从分配器126径向向外经过催化剂床层132至收集器124和周边空隙134。然后将所得的反应后工艺流体由周边空隙134引至工艺流体出口118，可以由此处回收反应后的工艺流体。

参考如下实施例将进一步描述本发明。

实施例1

应用Bernoulli方程确定甲醇合成气在图1和图2所示的具有5部分和4连接的10米长分配器内的压力曲线：压能+动能+势能＝常数，即P+1/2ρv2+ρgh＝常数。

在分配器的入口处，速度达到最大和动能项高。势能变化很小，因此几乎所有的动能下降均被压能增加抵销。

对于只有光滑内表面(即没有法兰连接)的分配器，这导致沿分配器的压力差(P_MAX–P_MIN)为14kPa。如果所有连接均应用内部法兰，将发生较大的初始压降约20kP，在每个随后的法兰连接处压降会逐渐降低。如果开孔提供15kPa的压降，则分配器底部区域内的压力低于与相邻区相关的催化剂床层内的压力。这导致循环流动，一些气体从催化剂床层返回分配器的底部区域。

当混合应用用于顶部部分的交叠的套管接合和用于底部部分的内部法兰时，将减小总的(P_MAX–P_MIN)，这会导致比每个区均应用交叠的套管接合时在催化剂床层中更好的气体分配，与针对每一连接点均应用内部法兰相比明显更好。

在图3中，比较了两种工况的速度曲线。所有分配器区域的内部法兰的速度曲线由虚线表示。1和2区之间交叠的套管接合和剩余连接的所有内部法兰的速度曲线由实线表示。虚线的负速度显示了不希望的循环效果。通过用交叠的套管接合替换第一连接点，速度变化明显改进。进一步通过催化剂床层，流量变化变得甚至更小。

Claims (20)

1.适合在径向流反应容器中用作分配器或收集器的设备，包括开口端和多个刚性的筒状部分，每个筒状部分包括由平行间隔的丝线形成的筒状外部丝网和固定到外部丝网上的开孔内部丝网，所述内部丝网由支撑所述间隔的丝线的多个相邻开孔支撑元件形成，其中所述刚性筒状部分还包括控制气态工艺流体流入或流出设备的设施，其中控制气态工艺流体流入或流出设备的设施应用交叠的套管接合连接离开口端最近的设备部分，和应用内部法兰连接离开口端最远的部分。

2.根据权利要求1所述的设备，其中控制气态工艺流体流入或流出设备的设施在邻近开口端部分的内部丝网中提供更大数量和/或更大尺寸和/或更小间隔的开孔，并且应用交叠的套管接合连接离开口端最近的设备部分，和应用内部法兰连接离开口端最远的部分。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述丝线的横截面为圆形或多边形。

4.根据权利要求1所述的设备，其中所述丝线的横截面为三角形或楔形。

5.根据权利要求4所述的设备，其中设置三角形或楔形丝线，使三角形或楔形面的顶点向内指向设备的中心。

6.根据权利要求1-5任一项所述的设备，其中支撑元件间隔开，其间的最大间隔为1-10mm。

7.根据权利要求6所述的设备，其中支撑元件间的最大间隔为2-4mm。

8.根据权利要求1-5任一项所述的设备，其中支撑元件是相邻的，其间没有间隔。

9.根据权利要求8所述的设备，其中支撑元件相互固定在一起。

10.根据权利要求1-5任一项所述的设备，其中每个支撑元件包括两个间隔的接合点和连接所述接合点并向设备内部延伸的弯曲或多边形部分。

11.根据权利要求1-5任一项所述的设备，其中支撑元件具有选自如下的横截面：半圆形、包含第一和第二法兰的L-截面或包含被曲面分隔的第一和第二法兰的C-截面，每个法兰任选具有凸缘。

12.根据权利要求1-5任一项所述的设备，其中设备由直径为0.45-0.65米的刚性筒状部分制成。

13.根据权利要求1-5任一项所述的设备，其中设备由长度为1-3米的刚性筒状部分制成。

14.根据权利要求13所述的设备，其中设备由长度为1.5-2.0米的刚性筒状部分制成。

15.包含权利要求1-14任一项所述的设备的径向流容器。

16.根据权利要求15所述的径向流容器，包括在一端具有工艺流体入口和在另一端具有工艺流体出口的带圆顶的筒状壳，所述设备连接至入口或出口并且沿容器的纵轴从一端向另一端延伸，以提供工艺流体可以流入或流出的中心空隙、工艺流体可以流入或从中流出至出口或入口的周边空隙以及在中心和周边空隙间的催化剂或吸附剂固定床。

17.根据权利要求15或16所述的径向流容器，包含甲醇合成催化剂。

18.根据权利要求15或16所述的径向流容器，其中径向流容器为冷却的径向流反应容器。

19.根据权利要求18所述的径向流容器，其中径向流容器为径向流蒸汽提升反应器rSRC。

20.应用权利要求15-19任一项所述的径向流容器的方法。

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