CN1128177A - 多床下流式反应器的分配装置 - Google Patents

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Abstract

用于多床下流式反应器中分配液体和气体的分配装置，包括：(i)收集盘；(ii)位于收集盘上方的分配盘；(iii)位于收集盘上方的流体折向板，(iv)在收集盘和分配盘之间的混合室；和(v)具有第一端和第二端的开口式导管，其中第一端与收集盘联通和第二端进入混合室中开口，而且其中第二端的设置方式使得在正常操作过程中从第二端口迸射出的(各)液流相互发生碰撞；包括该分配装置的多床下流式反应器；多床下流式反应器在烃加工方面的应用。

Description

多床下流式反应器的分配装置
本发明涉及多床下流式反应器的分配装置，包括该装置的多床下流式反应器在烃加工方面的使用。
含有多个叠加的反应床的多床下流式反应器在化学品和石油提炼工业上可用来进行各种工艺如催化脱蜡、加氢处理和加氢裂化。在这些工艺中，液相一般与气相混合，流体流经已保持在反应床中的颗粒催化剂。当流体并行(顺流)通过反应床时，横跨反应床的液体和气体的分配将趋向于不均匀，从而对反应程度以及温度分布有不利影响。为了获得液体和气体的以及在进入下一个低反应床的流体中的温度的均匀分布，流体分配装置(有许多不同类型)通常被安装在反应床之间。
这类流体分配装置从EP No.427,733中可以得知。这一文件公开了
用在多床下流式反应器的各反应床之间的流体分配装置，该装置包括：
(i)基本水平的收集盘，设有以贯通该盘的圆筒(称烟筒)形式的气体通道和设有多个液体通道；
(ii)位于收集盘下方的基本水平的分配盘，该分配盘装有多个向下流动的液体和气体的管式下导管；
(iii)位于收集盘中心上方的流体折向板；和
(iv)在收集盘和分配盘之间确定的混合室，
其中，圆筒安装在收集盘周界附近的圆环上，液体通道位于流体折向板面的外侧。
已知的装置还包括安装在收集盘上方的混合盘，该混合盘设有两个供液体和气体通过的溢流管(它在混合盘下方开口)和从溢流管接受液体的环形接受器，该接受器有中心排料口。
在正常的操作中，液体和气体向下流过溢流管和流过环形接受器的中心排料口，到达收集盘。料流通过折向板沿径向向外折向，液体流过收集盘的液体通道并被收集在分配盘上，而气体流过圆筒进入混合室。而后，液体和气体并行流过分配盘的下导管。
因此，在已知的装置中，液体和气体被引至混合盘中相互接触，然后两流体分别进入分配盘，在这里它们再次混合。已知装置为气—气、液—液和液—气相互作用提供了发生的机会，但是液—液相互作用的机会以及液体平衡受到了限制。
本发明的目的是为流体分配装置提供实现液体平衡的机构。
根据本发明，因而提供了在多床下流式反应器中分配液体和气体的分配装置，该装置包括：
(i)基本水平的收集盘，设有由溢流堰包围的中心气体通道和在堰周围设有液体通道；
(ii)位于收集盘下方的基本水平的分配盘，该分配盘装有多个供液体和气体向下流动的管式下导管；
(iii)位于收集盘的中心气体通道上方的流体折向板；
(iv)在收集盘和分配盘之间确定的混合室；和
(v)具有第一端和第二端的开口式导管，其中第一端与收集盘的液体通道联通和第二端进入混合室中开口，而且其中第二端的设置方式使得在正常操作过程中从第二端口进射出的(各)液流相互发生碰撞。
除了能在多床下流式反应器中高效地分配液体和气体以外，本发明的分配装置还具有其它优点：形状上比较紧凑，显著减少了反应器的总长度。
同时，如果装有分配骤冷流体的器具，本发明的分配装置能够非常有效地用来实现多床下流式反应器的各反应床之间的反应物/产物的冷却。
因此，在本发明一个实施方案中，该分配装置进一步包括分配骤冷流体的机构，该机构位于收集盘上方。
分配骤冷流体的机构在现有技术中是众所周知的，例如上面指出的EP No.427 733(作为可选择的特征)中和US 3,787,189和3,855,068中。
US 3,787,189描述了用在多床下流式反应器的各反应床之间的流体分配装置，它包括位于一系列的3个水平挡板(上、中和下挡板)上方的骤冷气体分配器。中档板在反应器的壁之间伸展并具有圆形中心开口。上和下挡板具有较小的直径，并竖直地位于中挡板的圆形中心开口的上、下方。
在正常的操作过程中，从上反应床降下来的流体借助于位于挡板之间的涡流叶片与骤冷气体紧密混合。该涡流叶片让流体产生旋涡运动，流体只能通过中挡板的中心开口，向下到达下反应床。
在这一装置中，从上反应床降下的流体与骤冷气体沿着在自上反应床至下反应床之间的流动踪迹的总长度方向进行混合。
US3,855,068描述了用在多床下流式反应器的各床之间的流体分配装置，它包括位于带有一孔的、向下倾斜的板之上的骤冷气体机构。固定在该板的下侧、在孔的下方的是一U形管，U形管的下游是基本水平的收集盘，它设有向上延伸的圆筒形式的气体通道和设有许多液体通道。
在正常的操作中，液—气流通过U形管，并在板的下侧碰撞，它们被分散成液体和气体组分。液体收集在收集盘上并流过液体通道，气体流过收集盘的圆筒(烟筒)到达下面的反应床上。
与EPNo.427733的流体分配装置类似，以上美国专利的分配装置为流体达到平衡而提供很少的机会或根本没有机会。
在上述引入了骤冷流体机构的现有技术装置的操作中，在冷的骤冷流体和从上反应床降下来的热流体之间进行的热交换一般是不均匀的，这样，进入下反应床的流体混合物表现出横跨反应器的高度可变化的温度分布。
相反，使用根据本发明的分配装置，首先分别进行气—气和液—液相互作用而提供了平衡了的气相和固相，两者各自具有基本平均的温度(和组成)。气相的温度通常与液相的温度不同。然后平衡了的气相和液相在分配盘上被引到一起，紧密混合，促进气—液相互作用。以这种方式制得了流体混合物，在进入下反应床后，它显示出横跨反应器的基本均匀的温度(和组成)。
本发明的分配装置可进一步包括安装在开口式导管和分配盘之间的基本水平的预分配盘，该分配盘在其周界处设有溢流堰和在周界附近设有多个开口。具有预分配盘的优点是它能使液体在分配盘上更均匀地铺开，有助于促进液—液相互作用以及液体平衡。
流体折向板由带孔的支架方便地支撑在收集盘的中心气体通道上方。该孔可有气体旋流机构，例如以涡流叶片的形式，以促进气—气相互作用和气体平衡。
为了促进液体平衡，本发明的分配装置通常具有至少四个，优选至少八个开口式导管以及相应的液体通道，以提供碰撞液流的多重性。如果各导管的第二端口安装在同一水平面内，可进一步促进液体平衡。
通过实施例，结合附图，将进一步描述本发明。
图1示出了带有根据本发明第一个实施方案的分配装置的多床下流式反应器的局部垂直截面图；和
图2示出了带有根据本发明第二个实施方案的分配装置的多床下流式反应器的局部垂直截面图，该分配装置包括分配骤冷流体的机构。
在附图中同样部件由相同参考代码来表示。
图1示出了在两床之间区域内的多床下流式反应器的那部分的截面视图。反应的总体构型是普通的，因而，为清楚起见没有示出细节如分配盘的支架。
在这一实施方案中，反应器1的壁5和支架格栅10支持住装有固体接触物质(例如颗粒形式的催化剂)的上反应床15，反应物从催化剂上流过并至少部分被转化成产物。支架格栅10带有通道(未画出)而且可以是普通类型的。催化剂可直接安放在支架格栅10上或催化剂可安放在支持球(未画出)层上，支持球能使液体和气体向下流出上床15和通过支架格栅10，该支持球安放在支架格栅10上。
分配装置包括支持在壁架25上的基本水平的收集盘，该盘设有由溢流堰35包围的中心气体通道30和在堰35周围设有液体通道40；位于收集盘20的下方的基本水平的分配盘45，该分配盘45装有许多供液体和气体向下流动的管式下导管50；位于收集盘20的中心气体通道30的上方的流体折向板55；在收集盘20和分配盘45之间确定的混合室60；和具有第一端70和第二端75的开口式导管65，其中第一端70与收集盘20的液体通道40联通，第二端75进入混合室60中开口，并且其中第二端75的安装方式使得在正常的操作过程中，从第二端口75排出的液流相互碰撞。
分配装置进一步包括安装在开口式导管65和分配盘45之间的基本水平的预分配盘80，该预分配盘80在其周界设有溢流堰85和在周界附近设有许多开口90。
在正常的操作过程中，从上反应床15降下来的液体收集在收集盘20上，在这里聚集形成液体层，它覆盖了液体通道40，从而防止气体流过它们(液体通道)。气体流入反应器1的下部分是由支持流体折向板55的侧壁100上的孔95来完成的。从上反应床15降下的气体自流体折向板55折向，首先径向向外流动，然后径向向内朝孔95流动，所采取的流动踪迹类似于在其侧边弯成的″U″形。在进入孔95之后，安装在孔95中的气体旋流机构105使气体产生旋涡运动，气体只能向下移动通过中心气体通道30，进入下方的混合室60。气体的旋涡运动促进了气—气相互作用及气相的平衡。
收集盘20上的液体通过液体通道40，然后进入和通过导管65。为清楚起见，图1中只画出了两开口式导管65和相应的液体通道40。导管65的第二端75的设置方式能在正常的操作过程中使从第二端口75排出的液流发生碰撞。以这种方式，进行液—液相互作用和便于液相平衡。
来自导管65的液体聚集在预分配盘80上，在这里它向下通过开口90或有时候通过溅出溢流堰而向下到达分配盘45。在收集盘20和预分配盘80之间的垂直距离(A)，和在预分配盘80和分配盘45之间的垂直距离(B)优选具有这种关系，使得A/B在1—3范围内。气体被预分配盘80折向并流到分配盘45。
分配盘45有着两个目的。首先，它在流体进入下反应床115之前均匀地分配液体和气体，其次，它能使液体和气体相接触，进行液—气相互作用。
分配盘45包括基本水平的板110，它带有众多数量的管式下导管50，从而在下反应床115上方提供了许多分配液体和气体的点。每一下导管50包括直立的(基本垂直)、开口式的管，它穿过板110中的开口(未画出)。每一管在其侧边有孔120(或多个孔)供液体进入管中，孔的位置低于在正常操作过程中在板110上形成的液体池的顶部。孔120的总数和尺寸将根据所需要的流速来选择。气体进入下导管50的上部，并通过下导管向下到达下反应床115。正是在下导管50中发生了气体相和液体相的紧密混合。
图2类似与图1，只是分配装置进一步包括分配骤冷流体的机构，该机构包括带开口130的骤冷环125。骤冷环125位于支架格栅10和收集盘20之间。
在正常操作过程中，骤冷流体通过骤冷环125的开口130进射入反应器中，在这里它与从反应床15降下来的液体和气体进行接触。
骤冷液可以是反应物(例如加氢处理或加氢裂化工艺中的氢气)，工艺的产物或惰性物质。
本发明进一步提供了一种多床下流式反应器，它包括固体接触物质(例如催化剂)的垂直间隔的床和位于两相邻床之间的根据本发明的分配装置。
本发明还进一步提供了如上所定义的多床下流使反应器在烃加工，尤其在加氢处理和加氢裂化工艺中的用途。
包括用来分配骤冷流体的机构的、根据本发明的分配装置经安装好后，在用于催化加氢处理工艺的多床下流式反应器中操作一年的时间。在这段时间结束后发现，与带有常规分配装置的相同反应器在类似条件下的操作情况相比较，显著降低了催化剂的减活化作用，从而有可能使反应器连续运行更长的时间，随之而来是效益和经济方面的好处。这一发明清楚地表明，根据本发明的分配装置在控制反应器中″热点″的形成方面(它是横跨反应器的不均匀温度分布的结果)很有效，它是催化剂减活化的主要原因。

Claims (10)

1.一种用于多床下流式反应器中分配液体和气体的分配装置，它包括
(i)基本水平的收集盘，设有由溢流堰包围的中心气体通道并在堰周围设有液体通道；
(ii)位于收集盘下的基本水平的分配盘，该分配盘装有多个供液体和气体向下流动的管式下导管；
(iii)位于收集盘的中心气体通道上方的流体折向板；
(iv)在收集盘和分配盘之间确定的混合室；和
(v)具有第一端和第二端的开口式导管，其中第一端与收集盘的液体通道联通和第二端进入混合室中开口，而且其中第二端的设置方式使得在正常操作过程中从第二端口进射出的(各)液流相互发生碰撞。
2.根据权利要求1的分配装置，它进一步包括分配骤冷流体的机构，该机构位于收集盘上方。
3.根据权利要求1或2的分配装置，它进一步包括在开口式导管和分配盘之间的基本水平的预分配盘，该预分配盘在其周界处设有溢流堰和多个在周界附近的开口。
4.根据权利要求1—3中任一项的分配装置，其中流体折向板是由带孔的支架支撑的。
5.根据权利要求4的分配装置，其中各孔设有气体旋流机构。
6.根据前述权利要求中任一项的分配装置，包括至少8个开口式导管和相应的液体通道。
7.根据前述权利要求中任一项的分配装置，其中各开口式导管的第二端安装在同一水平面内。
8.根据前述权利要求中任一项的分配装置，其中每一下导管包括直立的、开口式的管，该管在其侧边有供液体进入管内的孔。
9.多床下流式反应器，它包括支持固体接触物质的垂直间隔的床和位于两相邻床之间的分配装置，其中该分配装置是按照前述权利要求中任一项所定义的那样。
10.权利要求9所定义的多床下流式反应器在烃加工方面的用途。
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