CN111065452A - 用于在下流式容器中进行流体接触的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种用于在下流式容器的颗粒床之间收集、接触和分配流体的接触装置和方法，该下流式容器可并流运行。通过一种方法，该接触装置包括液体收集托盘、与该液体收集托盘流体连通的混合通道以及液体分配区。

Description

用于在下流式容器中进行流体接触的方法和设备

优先权声明

本申请要求于2017年7月28日提交的美国临时申请号62/538,310的优先权，该申请的内容据此以引用方式全文并入。

技术领域

本发明涉及用于在并流容器中接触流体的方法和设备。更具体地讲，本发明涉及用于在下流式容器中的两个床之间的液体和蒸气接触的方法和设备。

背景技术

多种工艺都使用并流反应器，在并流反应器中，一种或多种流体流过颗粒材料的固体床，以提供流体与固体颗粒之间的接触。在反应器中，固体可包含催化材料，流体在该催化材料上反应形成产物。流体可以是液体、蒸气或者液体与蒸气的混合物，并且流体反应形成液体、蒸气或者液体与蒸气的混合物。这些工艺涵盖一系列过程，包括烃类转化、气体处理和吸附分离。

具有固定床的并流反应器被构造成使得反应器允许流体流过催化剂床。当流体是液体或者液体和蒸气混合物时，流体通常被引导向下流过反应器。也经常使用多床反应器，其中反应器床在反应器外壳内彼此堆叠。通常，它们以在床之间留有一定空间的方式堆叠在一起。

通常形成床间空间以提供对工艺流体的中间处理，诸如冷却、加热、混合和重新分配。

在放热催化反应中，控制流体的温度和分配很重要。来自上部催化剂床和反应器外部的流体的温度和组成在分配到下部催化剂床之前应充分混合。随着工艺流体沿着反应器向下移动，催化剂床顶部的最初不佳温度和组成分配会持续或增长。热点可形成并导致催化剂快速失活，并缩短反应器周期长度。催化剂床之间的空间用于注入骤冷气体或液体，以及用于流体混合和分配。在烃类处理中，骤冷气体通常是冷的氢/烃流。然而，在不控制混合和分配的情况下冷却流体会导致后续反应器床中的反应不均和温度分布不均。而且复杂的混合和分配系统在容纳多个催化剂床的反应室中占用宝贵的空间。

由于反应器床之间的空间有高度限制，因此用于引入骤冷流体并将蒸气和液体与骤冷流体一起混合的空间是有限的。具体地讲，对于现有的加氢处理反应器，已经设置了催化剂床之间的空间，有时难以在不减小催化剂床的高度的情况下安装新型内部构件来改善现有的床间空间内的流体混合。即使对于新型反应器，通常也希望减小反应器的整体尺寸以减少资本支出和处理厂中反应器的外形。因此，希望在相对短的床间空间中提供流体在相邻催化剂床之间的良好混合。

克服这些限制的先前尝试包括涡流式或湍流式混合器，这些混合器通常包括以影响混合的方式一起提供流体流。US 8,017,095中描述了涡流式混合器的一个实例。圆柱形混合装置40定位在收集托盘上，并且在底壁的底部中央包括入口50和55以及单个出口80。流体和液体通过入口50和55一起进入装置。这些装置的局限性在于，混合受到装置内流体在同一大体方向上的湍流或旋流的共同影响，并且液体顶部有蒸气。

克服这些限制的反应器内部构件的设计可以大大节省反应器内的宝贵空间。提高反应器外壳内空间利用率的新型反应器内部构件可以使催化剂负载最大化，并且消除了对新型反应器外壳组件的需求，而且避免了更换整个反应器的停机时间。

附图说明

图1是根据各种实施方案的位于多床催化反应器内的混合装置的横截面侧视图；

图2是根据各种实施方案的混合装置的横截面顶视图；

图2B是根据各种实施方案的图2的混合装置的蒸气烟囱的侧视图；

图3是根据各种实施方案的混合装置的局部透视图；

图4是根据各种实施方案的另选混合装置的局部透视图；

图5是根据各种实施方案的位于多床催化反应器内的另选混合装置的横截面侧视图；

图6是根据各种实施方案的另选混合装置的横截面顶视图；

图7是根据各种实施方案的另选混合装置的局部透视图；

图8是根据各种实施方案的位于多床催化反应器手部内的另选混合装置的横截面侧视图，该多床催化反应器手部具有在混合装置下方偏移的分配器底部托盘；

图9是根据各种实施方案的示出顶板的混合装置的横截面侧视图；

图10是根据各种实施方案的示出顶板的混合装置的横截面顶视图；并且

图11是根据各种实施方案的顶板的堰的侧视图。

具体实施方式

根据各方面，本文公开的混合装置和系统以及使用该混合装置和系统的方法设置在并流容器中的床之间的空间中。为了便于解释，以下将针对包括两个或更多个间隔开的催化剂床的下流式反应器进行描述，但是本文所述的混合装置和系统以及方法也可用于并适用于具有不同类型的处理床(包括但不限于吸附剂分离室中的吸附剂床)的其他烃类处理容器。反应器中的催化剂床被隔开一定空间，以骤冷、混合和分配流体，其中混合区被设计成冷却/加热、混合并有时冷凝来自上方催化剂床的流出流体。在一个实例中，如图1所示，混合装置和系统可包括在加氢处理下流式反应器5中，并且流体从上层催化剂床10流到下层催化剂床15。流体可包括蒸气、液体或者蒸气和液体的混合物。可利用来自骤冷流体分配器20的骤冷气体或液体(在本文中统称为“骤冷流体”)来骤冷反应器流体，并且将流体混合然后分配到骤冷区25中的下层催化剂床15。应当指出的是，本文所用的术语“流体”是指液体和蒸气中的任一种或两种。在将流体分配到骤冷区下方的下层催化剂床15之前，将流体混合以使温度和组成差异最小化。在当前系统中，反应器床之间有相当大的空间用于骤冷和混合。减少这些功能所需空间量可以有利地在反应器5内提供最大的催化剂负载，以在无需更换整个反应器的情况下改善处理和性能。类似地，如果使骤冷区的高度最小化，则可设计出外形更小且资本支出更少的新型反应器。

液体在催化剂床上的良好分配对于避免不利影响(诸如温度上升不均和催化剂床内出现热点)很重要。催化剂床中出现的热点会导致催化剂寿命缩短或产品质量变差。本文所述的方法和装置被设计成在不牺牲流体混合和分配性能的情况下减小骤冷区的高度。

在一个方面，提供了用于在并流反应器5中的催化剂床之间的骤冷区中进行蒸气-液体接触的系统30。在一个实例中，反应器5可以是大致圆柱形的下流式反应器。系统30包括可由反应器5内的支撑结构(例如支撑环或未示出的其他结构)支撑的液体收集托盘35。液体收集托盘35优选地基本上延伸穿过反应器5的区域，以限制流体绕过混合区30，并且通常设置有穿过液体收集托盘35的开口，以允许将流体分配到下层催化剂床15。液体收集托盘35的至少一部分将从上层催化剂床10向下流动的流体收集在其上。

参见图1至图3，设置了用于在骤冷区25内混合液体和蒸气的混合装置40。该混合装置优选地由液体收集托盘支撑并且定位在其上方，但是混合装置40可定位在液体收集托盘下方，或者其一部分定位在液体收集托盘35上方或下方。在一个方面，混合装置40支撑在液体收集托盘35上，并且包括将混合装置40与液体收集区50隔开的外壁45。外壁45可以是如图所示的大致圆形，或者可以是多边形或其他合适的形状。液体收集区50可包括外壁45与反应器壁5之间的间隙，该间隙完全或至少一部分围绕外壁45延伸。在操作期间，来自上层催化剂床10的液体被收集在液体收集区50中。在一个实例中，为了使液体收集区为现有的反应器外壳附件、混合装置的安装以及为容纳骤冷分配器20提供足够的空间，外壁45定位在距反应器壁5至20英寸处。在另一个实例中，该外壁距反应器壁10至15英寸。通过一种方法，挡板51延伸穿过液体收集区，以有利于在单一方向上围绕混合装置外壁45流动，从而改善液体的预混合。如图4所示，为了在混合装置40内提供另外的混合区域，在一个方面，外壁45可紧靠或邻近反应器壁5定位。在一种方法中，外壁45定位在距反应器壁0至5英寸处。为了为液体收集提供足够的区域，在这种方法中，液体收集槽55可设置在外壁45中的间隙中。

混合装置40包括用于混合蒸气和液体的混合通道60。混合通道60可包括一个或多个细长通道，以有利于液体和蒸气从中流过。由于蒸气流过混合通道60，因此混合通道60的至少一部分基本上被封闭以在混合期间将蒸气保持在混合通道60内。如图2A所示，混合通道60是围绕反应器5和/或混合装置40的中心轴线延伸的大致环形的细长通道。环形混合通道60可以是如图所示的圆形、多边形或其他形状。在一个方面，混合通道60在外壁45与内壁65之间形成。外壁45和内壁65可由从混合通道底壁70向上延伸的挡板形成，该混合通道底壁可以是液体收集托盘的一部分。外壁45和内壁65可包括如图2A所示的两个或更多个隔开的挡板，或以向内旋转图案延伸的单个挡板。

在一个方面，混合通道60在其入口端部分80处包括液体入口75并且在其出口端部分90处包括出口85。在一种方法中，液体入口75在入口端部分80处包括混合通道60的外壁45侧或其他壁侧的开口95。应当指出的是，如本文所用，术语“开口”是指能够使流体从中通过的任何类型的开口或其他结构，包括但不限于孔、喷嘴、穿孔、狭槽、管和喷嘴。液体入口开口95可定位在混合通道60的下部。就这一点而言，收集在液体收集托盘35上的液体可以通过开口95进入，但是开口95的较低位置允许液体优先于蒸气流过。为此，液体入口开口95可形成有顶部96，该顶部在满蒸气和液体设计负载的情况下在液体收集托盘35上方且在预期操作液位附近或下方。在一个实例中，该开口定位在混合通道60的距底部70％的高度处。在另一个实例中，该开口定位在混合通道60的距底部50％的高度处，并且在另一个实例中定位在混合通道60的距底部30％的高度处。在一个实例中，液体入口开口95的开口面积的至少80％位于混合通道60的距底部50％的高度，并且在另一个实例中位于混合通道的距底部30％的高度。这样，流过液体入口的流体基本上由液体构成。在一种方法中，至少40％的开口用于液体流动。在另一个实例中，至少80％的开口用于液体流动。

进入液体入口95的液体通过混合通道60并在大致下游的方向上流向出口85。在一个方面，该混合装置包括一个或多个蒸气入口，用于使蒸气从上部催化剂床和反应器外部进入混合通道60。在一种方法中，蒸气入口100沿着混合通道60在液体入口75的下游定位，用于改善蒸气与通过混合通道60的液体的接触。蒸气入口开口105可设置在混合通道的外壁45中，并且可定位在混合通道60的底部，以在蒸气通过蒸气入口开口105进入时改善蒸气-液体接触，即使当流过混合通道60的液体的液位相对较低时也是如此。在一种方法中，混合通道堰106可延伸穿过混合通道60的一部分。堰106在混合通道中保持最小量的液体，使得即使当仅少量液体流过混合通道60时(例如在启动或关闭期间)蒸气也将接触液体。堰可以相对于混合通道以各种角度定位，用于改善液体混合。在一个实例中，开口105定位在混合通道60的距底部70％的高度处。在另一个实例中，蒸气入口开口105定位在混合通道60的距底部50％的高度处，并且在另一个实例中定位在混合通道60的距底部10％的高度处。在一个实例中，蒸气入口开口105的开口面积的至少80％位于混合通道60的距底部50％的高度，并且在另一个实例中位于混合通道60的距底部10％的高度。

根据一个方面，蒸气烟囱110包围蒸气入口开口105。蒸气烟囱110包括从收集托盘向上延伸的烟囱壁，并且包括上部烟囱入口或开口115，以使蒸气进入烟囱110并通过蒸气入口开口105。蒸气烟囱开口115可在烟囱110的顶部处或者可以是穿过烟囱壁的孔。除非指定，否则如本文所用，上部开口是指升高到底壁或液位(例如液体收集托盘35或混合装置40的一部分的底壁)以上的一个或多个开口，并且可包括但不限于蒸气烟囱顶部或侧面的开口。开口115优选地定位在液体收集托盘35上方且正常操作液位上方的高度处，以限制液体与蒸气一起进入烟囱110并通过蒸气入口100。在一个实例中，进入蒸气入口100的流体的至少60％是蒸气。在另一个实例中，进入蒸气入口100的流体的至少80％是蒸气。

蒸气入口开口105可包括穿过混合通道60的外壁45的一个或多个开口，如图2、图2B和图3所示。另选地，根据各方面，蒸气入口烟囱110可延伸到混合通道60中，并且蒸气入口开口105可在烟囱壁中形成。在任何情况下，开口105都与混合通道60流体连通，并且从蒸气入口开口105进入混合通道60的蒸气可被引入混合通道60中并大致穿过混合通道60并且被引入从中通过的液体流中并穿过该液体流。已经发现，与通过共同的开口将蒸气和液体流一起引入混合通道中(其中蒸气在液体顶部)相比，以这种方式将蒸气注入或分散到液体流中并穿过液体流改善了通道中蒸气与液体之间的紧密接触，并且改善了液体和蒸气的混合。此外，在蒸气烟囱中产生足够的压降使得蒸气以足够的速度和动量分散到混合通道60中，以穿过下游流动的流体流，从而改善混合。在一个实例中，通过蒸气烟囱110的压降可介于0.2和2.5psi之间，在另一个实例中介于0.3和2.0psi之间，并且在另一个实例中介于0.5和1.5psi之间。

此外，将蒸气注入围绕环形混合通道旋转的液体或具有湍流的液体中提供了额外的混合，这是因为一旦引入蒸气，蒸气和液体就会一起流动。蒸气可横向或倾斜地通过蒸气开口被引导到混合通道。如上所述，在一个方面，如图2B所示，蒸气入口可包括定位在液体收集托盘35上方不同高度处的两个或更多个开口105。在不同高度处设置开口105允许蒸气与液体之间进行最佳接触。

虽然已经表明与流过蒸气的液体流正交或接近正交地引入蒸气可以提供良好的混合，但是相对于混合通道外壁45在倾斜的下游方向上引入蒸气可提供良好的混合，同时减少了流体在下游方向上的流动中断。就这一点而言，在一个方面，可设置挡板120，以用于将进入混合通道的蒸气引导到下游并倾斜地引导到液体流中。挡板120可从开口与外壁45成锐角延伸，如图7所示。在一个实例中，挡板与混合通道外壁45成锐角大致向下游延伸。在一个实例中，锐角与外壁45成10至60度，并且在另一个实例中成20至45度。

在一个方面，具有蒸气入口开口的一个或多个附加蒸气入口125以与第一蒸气入口100不同的下游距离定位在液体入口75的下游。已经发现，沿着混合通道60在不同位置处设置两个或更多个蒸气入口可通过在液体流穿过混合通道时将蒸气逐渐引导到液体流中来改善蒸气-液体接触。附加蒸气入口125还可包括具有上部开口的蒸气烟囱130。不同蒸气烟囱的上部烟囱开口115和135的高度可不同，使得如果在操作期间液体收集托盘35上积聚了过多的液体，则开口高度较低的烟囱可使液体溢出到蒸气烟囱中并通过蒸气入口。通过在托盘35上方设置上部烟囱开口高度较高的其他烟囱，那些烟囱仍可限制过多的液体与蒸气一起进入烟囱，从而主要允许蒸气穿过烟囱并进入混合通道，进而保持蒸气-液体在其中接触。尽管蒸气入口烟囱上部开口高度的各种组合都是可能的，但是优选地，上游烟囱的下部开口高度比下游烟囱低(沿着混合通道的下游)。就这一点而言，如果液体收集区中的液位升高，则液体可以溢出到上游烟囱中，而蒸气仍流过下游烟囱以接触绕过液体开口并经由上游烟囱进入混合通道60的液体。

如下面关于图4进一步所述，在一个方面，混合通道包括外部混合通道136以及定位在外部混合通道136内侧的内部混合通道137。根据这一方面，一个或多个内部蒸气入口138可设置在混合通道内，以将蒸气提供给内部混合通道137。内部蒸气入口138包括穿过内部混合通道137的壁或穿过内部蒸气入口的烟囱142的烟囱蒸气开口139。类似于蒸气入口100，内部蒸气入口开口139可定位在内部混合通道137的下部，使得通过开口139进入混合通道137的蒸气被朝向从中流过的液体流引导。内部烟囱上部开口143可在顶板150上方延伸，以允许蒸气从顶板上方穿过烟囱142并进入内部混合通道137。在一种方法中，烟囱开口可定位在顶板150的上表面上方，以限制液体与蒸气一起进入烟囱142。

如上所述，混合通道60包括用于限定流体通路的内壁65和外壁45。混合通道60还包括底壁140和顶壁145。底壁140可包括液体收集托盘35的在混合通道下方的一部分。顶壁145可以覆盖混合通道60的至少一部分的顶板或托盘150的形式设置。在一种方法中，内壁65和外壁45包括一个或多个挡板，这些挡板附接到液体收集托盘35并从该液体收集托盘向上延伸。优选地，一个或多个挡板的顶部151和152在液体收集托盘上方的相似高度处，使得顶板150可以紧靠顶部151和152或与其接触定位，以提供大致封闭的混合通道60。顶板150可至少部分地支撑在挡板上，或者可由其他结构支撑。就这一点而言，凸缘可设置在顶部151和152处以支撑和/或附接顶板。

如图1至图3所示，在一个方面，外壁45包括围绕反应器5的中心部分延伸并且与反应器壁间隔开的挡板155。内壁65可由邻近或接触外壁45的内表面并从其延伸的另一挡板160形成。应当指出的是，每个挡板可由单件材料或者连接在一起的两件或更多件材料形成。在另一方面，如图4所示，外壁45紧靠反应器壁定位，并且挡板165以向内螺旋图案朝向反应器的中心部分153延伸，使得挡板165同时用作混合通道60的内壁65和外壁45。在另一个实例中，如图5至图8所示，内壁65可由与形成外壁45的挡板175隔开并且向内间隔开的挡板170形成。在这种方法中，隔离挡板180可将混合通道60的入口端部分80与出口端部分90隔开。隔离挡板180还可用作接触表面，以在流体离开混合通道60并进入混合装置40的分配区190之前中断通过混合通道60的流体的旋流，从而有利于分离和分配蒸气和其中的液体。

如前所述，在一个方面，混合通道60可以包括向内螺旋通道，该向内螺旋通道具有外部通道部分136以及从其向内定位的内部通道部分137，如图4所示。中间壁191可定位在外壁45与内壁65之间，并且可由与形成外壁和内壁的一个或多个挡板相同或不同的挡板形成。另选地，如图4所示，外壁45可以紧靠仅具有单个混合通道60的反应器壁定位，以提供更宽的混合通道。

在一个方面，混合系统30还包括用于将流体从混合装置分配到最终蒸气和液体分配托盘210的分配区190。分配区190可包括与混合通道60的出口端部分90流体连通的入口部分195。分配区190可与混合通道40大致共面，以减小混合装置40的整体高度以及上层催化剂床10与下层催化剂床15之间所需的必要的床间空间。通常，最终分配托盘210可包括在混合装置下方，该混合装置包括用于在下层催化剂床15上提供高质量流体分配的分配区190。

在一个方面，分配区190包括一个或多个液体分配器200和一个或多个蒸气分配器205。在一种方法中，液体分配器200包括穿过分配区190的底部(例如分配区底壁215)的开口201。蒸气分配器205可包括一个或多个开口或蒸气分配烟囱220。蒸气分配烟囱220包括限制液体流过烟囱220的外壁，以及允许蒸气进入烟囱并向下通过烟囱的上部开口。蒸气分配烟囱220包括穿过分配区底壁215的底部开口225，以允许蒸气从其中向下通过。分配区底壁215可由液体收集托盘35的在分配区190下方延伸的一部分形成。在一个方面，混合装置40包括环形混合通道60，并且分配区190朝向混合装置40的中心部分定位在混合通道内侧，其中分配区190的入口部分195与混合通道出口部分90流体连通。

在一个方面，分配区190包括液体分离和分配区230，如图2至图4所示。区230可设置用于分离液体和蒸气并将液体分配在其下方。区230包括外壁240与内壁245之间的通道235。通道235可具有弓形或环形构型，或者其他合适的形状，诸如例如多边形，并且定位在环形混合通道60内。就这一点而言，混合通道内壁65可形成通道外壁240的全部或一部分，使得它们经由从底壁和/或液体收集托盘35向上延伸的共同挡板设置。中心蒸气分配烟囱255可具有形成通道的内壁245的烟囱壁。无意于受理论的束缚，据信当流体从混合通道60的出口通过通道235时，作用在流体上的离心力在流体围绕液体分离通道235旋转时使较重的液体与蒸气分离。液体分配器200可设置在液体分离通道的底壁250中，以使得液体被收集在底壁250上并通过分配器200分配在其下方。

如图1至图3所示，在一个方面，中心蒸气分配烟囱255可定位在液体分离通道235内侧，并且如上所述，形成液体分离通道235的内壁。蒸气分配烟囱255可具有在分配区底壁280的底壁上方延伸的烟囱壁260。分配烟囱包括上部开口265。蒸气烟囱允许蒸气通过上部开口，同时限制液体从中流过。在一个方面，蒸气分配烟囱壁260仅向上部分延伸到分配区的上壁，该上壁可以是顶板的一部分或单独的壁。就这一点而言，上部开口设置在分配烟囱壁260的上部与顶板150之间。如图1所示，隔件270可设置在烟囱壁260上方，位于其上部与顶板150之间以将顶板150支撑在其上方。隔件270可包括延伸穿过蒸气烟囱的一个或多个杆或其他障碍。在一个实例中，大致X形的支撑件275定位在蒸气分配烟囱255与顶板150之间以支撑顶板150。该支撑件可有利地阻止蒸气在分配区190中形成旋流。

根据另一方面，如图5至图6所示，分配区190可包括其中具有多个液体出口200的底壁。根据这一方面的出口200可包括穿过底壁280的多个开口201。用于液体流的开口201优先地定位在以下位置：使得来自这些开口的液体流不会落到下方的蒸气-液体分配托盘上的分配器的顶部。底壁280可包括液体收集托盘35的一部分。一个或多个蒸气分配烟囱220可从底壁280向上延伸。每个蒸气分配烟囱220包括蒸气烟囱壁290和上部蒸气烟囱开口295，以限制液体进入蒸气分配烟囱220。蒸气分配烟囱220封闭穿过底壁280的开口225，以使蒸气通过该开口并分配在其下方。

在一个方面，液体分配器底壁280形成液体收集托盘35的一部分，或者至少与该液体收集托盘大致共面。在另一方面，底壁280可包括在液体收集托盘35下方偏移的底部托盘305，如图8所示。该底部托盘可延伸超过分配区190并延伸到混合通道60的至少一部分下方。这样，底部托盘305的横截面积可能大于底壁280与液体收集托盘35共面的地方，以改善其中的分配。扩展后的粗糙液体分配区将降低下面的蒸气-液体分配托盘上的液体高度梯度和液体动量通量。在这种方法中，分配区可包括从中穿过的至少一个开口310，用于使流体流到底部托盘305。在一个方面，一个或多个蒸气分配烟囱220可从底部托盘305向上延伸，穿过开口310，并进入分配区190。就这一点而言，底部托盘305可与液体收集托盘35紧密间隔开，同时仍提供足够的蒸气分配烟囱壁高度。在一个实例中，底部托盘与液体收集托盘35间隔1至5英寸，在另一个实例中间隔2至4英寸，并且在另一个实例中间隔1.5至3英寸。通过将混合通道的底部升高到收集托盘上方，使得分配区与液体收集托盘共面，可以将分配区扩展到混合通道的底部中。

如前所述，混合装置40可包括用于为混合通道60和/或分配区190提供覆盖件的顶板150。顶板150可定位在上层催化剂床10的底部附近。应当指出的是，如本文所用，术语“上层催化剂床10”和“下层催化剂床15”分别是指混合阶段上方的催化剂床系统和混合阶段下方的催化剂床系统，包括本领域通常理解的催化剂床系统的支撑件和任何其他部件。顶板150优选地与上层催化剂床10的底部间隔开，使得其不会限制从该上层催化剂床下降的流体的流动。就这一点而言，下降的流体可接触顶板150的上表面306以及/或者积聚在其上。

顶板150可被构造成以希望的方式引导流体。例如，顶板可包括堰、倾斜表面或用于将流体引导到液体收集区50或液体收集槽55中的其他合适特征部。例如，暂时参见图4，开口或空间可设置在槽55上方的顶板150中，以允许流体从中通过。

根据一个方面，用于在上层催化剂床10与下层催化剂床15之间提供骤冷气体并混合蒸气和液体的系统包括如图2所示的骤冷气体分配器20。骤冷气体分配器20可定位在反应器壁内，并且被构造成向从上层催化剂床10下降的流体分配骤冷气体以冷却流体。骤冷气体分配器可包括与骤冷气体源(未示出)连通的骤冷气体管线320。该分配器可包括围绕反应器5的内部的至少一部分延伸的管线、管或管道325。

如图2所示，骤冷气体分配器包括在反应器壁6与混合装置40之间沿着反应器壁的内表面延伸的弓形管道。管道325包括用于分配骤冷气体的多个骤冷气体出口或喷嘴330。喷嘴330可包括任何合适的出口。在一个方面，喷嘴定位在液体收集托盘35的操作液位上方，使得液体不会进入喷嘴。已经发现，当进入喷嘴的烃类液体冷却并堵塞喷嘴时，该烃类液体可在系统关闭时变硬，以备将来使用。在一种方法中，喷嘴330定位在上层催化剂床10的底部附近。喷嘴330可被构造成大致水平地引导骤冷气体穿过反应器以接触从上部催化剂床10下降的流体，但是喷嘴也可在其他方向上引导骤冷气体。在一种方法中，喷嘴被构造成将流体引导到顶板150的上表面与催化剂床之间。这样，可在骤冷气体与下降的流体之间进行紧密接触。

在另一个实例中，如图8至图10所示，骤冷气体分配器20可被定位成向从顶板150流出的流体引导骤冷气体。例如，骤冷气体分配器可被定位成向混合通道外壁45引导骤冷气体，以接触从顶板150向下泻落的流体。在一种方法中，如图9和图10所示，堰335可围绕顶板150的至少一部分设置。堰335可包括开口340，使得流体被引导通过开口340。喷嘴330可被构造成向开口340引导骤冷气体，以增加骤冷气体与流体之间的接触量。开口可包括堰中的一个或多个孔、堰中的间隙、堰的下部或有利于流体从中流过的任何其他类型的开口。通过一种方法，开口可包括堰335的下部345，该下部具有不规则的上部，诸如图11所示的之字形图案。

骤冷气体分配器20可定位在液体收集区50内，如图5和图6所示，或者仅围绕反应器的一部分延伸，如图2和图8所示。

在另一个实例中，如图5和图6所示，骤冷气体分配器可被构造成向液体收集托盘35中的液体向下引导骤冷气体。而且，如图5和图6所示，骤冷气体分配器20可部分或完全浸没在液体收集托盘35上的液体中，以改善骤冷气体与液体收集托盘35上的液体之间的接触。然而，如上所述，应当小心，使得烃类流体在冷却时不会在骤冷气体分配器喷嘴330内变硬。

在一个方面，最终分配托盘210可定位在混合装置40下方，用于将液体最终分配到下层催化剂床15。合适的最终分配托盘可商购获得，并且U.S.7,506,861中描述了一种这样的托盘，该文献以引用方式全文并入本文。

虽然已经针对特定实施方案提供了本说明书，但是应当理解，本说明书不应限于所公开的实施方案，而是旨在涵盖所附权利要求的范围内所包括的各种修改和等效布置。

具体的实施方案

虽然结合具体的实施方案描述了以下内容，但应当理解，该描述旨在说明而不是限制前述描述和所附权利要求书的范围。

本发明的第一实施方案是一种用于在下流式容器中进行流体接触的系统，该系统包括液体收集托盘，该液体收集托盘定位在下流式反应器中的两个相邻催化剂床之间的接触空间中，以用于收集从上部床系统向下流动的流体；混合装置，该混合装置具有与液体收集托盘连通的入口，以用于接触流体；混合装置的顶板，该顶板具有与上部床系统的底部间隔开的上表面，并且被构造成将流体从上部床系统引导到液体收集托盘和混合装置中的至少一者；骤冷流体分配器，该骤冷流体分配器在下流式反应器的壁内径向定位在混合装置外侧，并且具有骤冷流体出口，以用于分配骤冷流体以接触来自上部床系统的流体。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中骤冷流体出口邻近上部床的底部定位，并且被构造成将骤冷流体大致水平地朝向混合装置分散以接触从上部床系统向下流动的流体。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中骤冷流体分配器出口被构造成将至少一部分骤冷流体引导到顶板上方。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中骤冷流体分配器出口定位在流体的液体部分的预定液位上方，以限制液体进入骤冷流体分配器出口。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中顶部托盘包括堰，该堰围绕顶板的至少一部分并且具有开口，以用于将顶板上的流体引导出该开口，并且骤冷流体分配器的出口被构造成将骤冷流体朝向从堰开口流出的流体引导，以接触该流体。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中堰开口包括穿过堰的孔中的至少一个；堰的下部和堰中的间隙。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中骤冷流体分配器出口定位在液体收集盘上方且在预定操作液位下方，以将骤冷流体注入其上的液体中。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，还包括混合装置的细长混合通道；混合通道的液体入口，该液体入口与液体收集托盘连通；以及混合通道的蒸气入口，该蒸气入口沿着混合通道定位在液体入口的下游，以用于使蒸气进入流过混合通道的液体。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中蒸气入口包括混合室的下部处的入口开口，以用于将蒸气朝向从中通过的流体引导。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中蒸气入口包括蒸气烟囱，该蒸气烟囱包围蒸气入口开口并且在蒸气入口开口上方具有烟囱上部开口，以用于减少进入蒸气入口开口的液体的量。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中顶板的一部分在蒸气烟囱上方延伸，以限制液体从顶板直接流过烟囱上部开口。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中蒸气烟囱延伸穿过顶板，以使顶板上方的蒸气进入混合通道。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中蒸气烟囱开口在顶板上方间隔开，以限制顶板上方的液体通过蒸气入口。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第一实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中混合通道包括环形外壁和挡板，该挡板在在液体收集托盘上方延伸且位于外壁与反应器壁之间，以用于将液体收集托盘上的液体围绕混合通道外壁大致在一个方向上引导。

本发明的第二实施方案是一种用于在下流式反应器中进行流体接触的系统，该系统包括液体收集托盘，该液体收集托盘定位在下流式反应器中的两个相邻床之间的接触空间中，以用于收集从上部床系统向下流动的流体；混合装置，该混合装置具有与液体收集托盘连通的入口，以用于接触蒸气和液体；混合装置的环形混合通道；混合通道的液体入口，该液体入口与液体收集托盘连通；混合通道的蒸气入口，该蒸气入口沿着混合通道定位在液体入口的下游，以用于使蒸气进入流过混合通道的液体；以及混合装置的顶板，该顶板在混合装置上方并且具有与上部催化剂床系统的底部间隔开的上表面，并且被构造成将流体从上部催化剂床系统引导到液体收集托盘和混合装置中的至少一者；骤冷流体分配器，该骤冷流体分配器在下流式反应器的壁内径向定位在混合装置外侧，以用于分配骤冷流体以接触来自上部催化剂床系统的流体。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中骤冷流体分配器包括至少一个出口，以用于分散定位在预定操作液位上方的骤冷流体，以限制液体进入出口。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中骤冷流体分配器出口被构造成将骤冷流体引导到顶板上表面与催化剂床系统的底部之间，以在进入混合装置之前提供初始接触。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中骤冷流体分配器包括至少一个出口，以用于分散定位在预定操作液位下方的骤冷流体，以增加骤冷流体与液体的接触。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中顶板包括围绕其至少一部分延伸的堰以及堰开口，以将流体从顶板的上表面引导出该开口；以及骤冷流体分配器的出口，该出口被构造成将骤冷流体朝向流过堰开口的流体引导，以改善骤冷流体与流体之间的接触。本发明的一个实施方案是本段的先前实施方案至本段的第二实施方案中的一个、任何或所有实施方案，其中堰开口包括堰孔、堰的下部和堰中的间隙中的至少一者。

尽管没有进一步的详细说明，但据信，本领域的技术人员通过使用前面的描述可最大程度利用本发明并且可容易地确定本发明的基本特征而不脱离本发明的实质和范围以作出本发明的各种变化和修改，并且使其适合各种使用和状况。因此，前述优选的具体实施方案应理解为仅例示性的，而不以任何方式限制本公开的其余部分，并且旨在涵盖包括在所附权利要求书的范围内的各种修改和等效布置。

在前述内容中，所有温度均以摄氏度示出，并且所有份数和百分比均按重量计，除非另外指明。

Claims (10)

1.一种用于在下流式容器中进行流体接触的系统，包括：

液体收集托盘，所述液体收集托盘定位在下流式反应器中的两个相邻催化剂床之间的接触空间中，以用于收集从上部床系统向下流动的流体；

混合装置，所述混合装置具有与所述液体收集托盘连通的入口，以用于接触流体；

混合装置的顶板，所述顶板具有与所述上部床系统的底部间隔开的上表面，并且被构造成将流体从所述上部床系统引导到所述液体收集托盘和所述混合装置中的至少一者；

骤冷流体分配器，所述骤冷流体分配器在所述下流式反应器的壁内径向定位在所述混合装置外侧，并且具有骤冷流体出口，以用于分配骤冷流体以接触来自所述上部床系统的所述流体。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述骤冷流体出口邻近所述上部床的底部定位，并且被构造成将骤冷流体大致水平地朝向所述混合装置分散以接触从所述上部床系统向下流动的流体。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所述骤冷流体分配器出口被构造成将至少一部分所述骤冷流体引导到所述顶板上方。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述骤冷流体分配器出口定位在所述流体的液体部分的预定液位上方，以限制液体进入所述骤冷流体分配器出口。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述顶部托盘包括堰，所述堰围绕所述顶板的至少一部分并且具有开口，以用于将所述顶板上的流体引导出所述开口，并且所述骤冷流体分配器的所述出口被构造成将骤冷流体朝向从所述堰开口流出的所述流体引导，以接触所述流体。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述堰开口包括穿过所述堰的孔中的至少一个；所述堰的下部和所述堰中的间隙。

7.根据权利要求1所述的系统，其中所述骤冷流体分配器出口定位在所述液体收集盘上方且在预定操作液位下方，以将骤冷流体注入其上的液体中。

8.根据权利要求1所述的系统，还包括：

所述混合装置的细长混合通道；

所述混合通道的液体入口，所述液体入口与所述液体收集托盘连通；和

所述混合通道的蒸气入口，所述蒸气入口沿着所述混合通道定位在所述液体入口的下游，以用于使蒸气进入流过所述混合通道的液体。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述蒸气入口包括所述混合室的下部处的入口开口，以用于将蒸气朝向从中通过的流体引导。

10.根据权利要求8所述的系统，其中所述蒸气入口包括蒸气烟囱，所述蒸气烟囱包围所述蒸气入口开口并且在所述蒸气入口开口上方具有烟囱上部开口，以用于减少进入所述蒸气入口开口的液体的量。

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