CN1835791A - 分配装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将液体分配到下面的催化剂床上的分配装置(1)，该装置包括水平的收集盘(2)，该收集盘(2)设有至少一个用作气体的向上或向下通道的通气道(3)和用作液体的向下通道的液体投配喷嘴(4)，其中，所述通气道(3)和液体投配喷嘴(4)相互分离且不具有相同的纵轴线，各个液体投配喷嘴(4)包括同轴设置的液体通过孔(5)和溅射板(6)，其中，溅射板(6)置于液体通过孔(5)和收集盘(2)的下方，这样，在通过孔(5)和溅射板(6)直径就存在至少100mm的液体自由落体距离。本发明还涉及用于加氢操作的反应器、这种用于加氢操作的反应器的使用以及用于在这种反应器内加氢裂化或加氢处理的工艺，其中，该反应器包括所述分配装置(1)。

Description

分配装置
技术领域
本发明涉及一种用于将流体分配到下面的催化剂床上的分配装置、包括这种分配装置的用于加氢操作的反应器、用于加氢操作的这种反应器的使用以及用于在这种反应器中加氢裂化或加氢处理的工艺。
背景技术
在滴流反应器中，液体滴流通过一个反应床或者通过数个反应床，这些反应床一个设置在另一个之下，气体与液体顺流或逆流流过一个(或多个)反应床。这种反应器用在化学工业领域以及用于烃加工的石油炼制工业，特别是加氢操作如催化脱蜡、加氢处理和加氢裂化。这儿所指的加氢处理是在相对温和的工艺操作条件下进行的加氢操作，如加氢脱硫操作、加氢脱氮操作、氢化操作或者加氢精制操作。
这种反应器包括至少一个反应床，通常是支靠在支撑格栅上的催化剂颗粒床。由催化剂床内发生的反应所形成的废液通过支撑格栅流向随后的催化剂床或反应器出口。
这种反应器通常包含一个分配装置，从而将进入反应器的液体经由反应器入口均匀分布到上部反应床上或者将反应床的流出的液体均匀分布到下一个下部反应床上。
在现有技术中已知这种分配盘，其中，气体和液体顺流穿过同一个泄水管(或多个泄水管)。对美国专利US6180068、US4836989、EP715544、US4140625和US6093373进行参考。例如在美国专利US6093373中，披露了一种用于在柱内将气液试剂混合的装置。该装置包括最终分配盘，该分配盘由多个通气道(chimney)组成，所述通气道设计用来在气液相之间产生剪切(shear)。
分配盘的缺点(其中，气体和液体穿过同一个泄水管)在于，其不适于在穿过分配盘没有气压降低或者气压降低很小的条件下操作，并且，其不适于逆流操作，即不适于在气液试剂相对彼此逆流流动情况下的操作。
在美国专利US5799877中，披露了一种分配盘，其包括多个液雾或气雾分配器。各个气雾和液雾分配器具有独立的气体管道和液体管道。在各个分配器中，各个气体管道和液体管道是同轴的，即具有相同的纵轴线，且液体管道包围在至少一部分气体管道周围，从而形成了用于使液体向下流动的环形空间。气体作为被向下流动的液体包围的气芯从管道排出。气体膨胀并与周围的液体接触，以将其喷射在下面的催化剂床上。溅射板置于各个分配盘的气液出口以下，以辅助将向下流动的液雾分配穿过下面的催化剂床。
美国专利US5799877中披露的分配盘是用于顺流的气体液体流的分配盘，这是由于向下流动的气体需要产生液雾。分配盘不适于逆流操作。
在WO99/00182中，披露了一种用于逆流操作的加氢操作反应器的分配盘。通过利用具有多个用作液体通道的短管的分配盘将液体分布到下面的反应床上。盘内的气体出口容许向上运动的处理气通过。WO99/00182中所披露的分配盘的缺点在于，液体不能分布在下面反应床的整个表面区域上。
用于分配装置的技术中就存在这种需要，即在顺流操作和逆流操作中，在下面的反应床上都能获得均匀的液体分布。
发明内容
已经发现，通过使用具有用于气液的分隔通道的分配盘可在顺流或逆流操作中将液体有效地分配到下面的催化剂床上，其中，液体通道包括液体通过孔和溅射板，在液体通过孔和溅射板之间有至少100mm的自由落体距离。
因而，本发明涉及一种用于将液体分配到下面的催化剂床上的分配装置，该装置包括一个水平的收集盘，该收集盘设有用作气体的向上或向下通道的至少一个通气道，以及用作液体的向下通道的液体投配喷嘴，其中，所述一个(或多个)通气道以及多个液体投配喷嘴相互分离开，并且其纵轴线互不相同，且各个液体投配喷嘴包括一个同轴设置的液体通过孔和溅射板，所述溅射板置于液体通过孔以及收集盘之下，这样，就在液体通过孔和溅射板之间形成至少100mm的液体的自由落体距离。
依照本发明的分配装置的优点在于，不需要向下的气体动量就能获得均匀的液体分布。因此，分配装置可以在逆流工艺条件或者顺流工艺条件下使用，并且穿过分配盘没有气体压降或者气体压降很小。
在又一个方面，本发明涉及一种用于加氢操作的反应器，该反应器包括垂直地间隔开的反应床和分配装置，该分配装置如前所述由上述至少一个反应床限定形成。本发明还涉及用于加氢操作的这种反应器的使用。
最后，本发明涉及一种用于加氢裂化或加氢处理的工艺，其中，液态的碳氢化合物原料在含氢的高温和高压条件下于如前所述的反应器内与催化剂接触。
附图说明
参考图1和2以示例方式详细叙述本发明的两个实施例。
图1示出本发明的分配装置的第一实施例的纵向截面图。
图2示出本发明的分配装置的第二实施例的纵向截面图。
具体实施方式
在依照本发明的分配装置的正常操作下，收集在收集盘上的液体向下流过液体投配喷嘴。各个液体投配喷嘴包括液体通过孔和溅射板。液体通过孔和溅射板相互间同轴地设置，这就意味着其具有相同的纵轴线。且以这种方式设置该通过孔和溅射板：通过的液体可在通过孔和溅射板之间自由地落下，即，液体射流在撞击到溅射板上之前不与喷嘴壁或者其他结构接触。因此，通过的液体获得最大的动量。一旦撞击溅射板，液体就形成了宽的薄膜或液滴喷雾。相邻液体投配喷嘴的重叠薄膜或者喷雾的碰撞提供了高度均匀的液体分布。溅射板置于分配盘之下，并在液体通过孔下方的大约100mm距离处。液体通过孔通常将置于收集盘内或者之上，尽管也可置于分配盘之下。
依照本发明的分配装置包括用作气体的向上或向下通道的至少一个通气道。一个(或多个)通气道和液体投配喷嘴相互间分离并具有不同的纵轴线。为了使得液体薄膜或者喷雾因气体流动所产生的扰动最小，相邻的通气道和液体投配喷嘴的纵轴之间的距离优选为至少100mm。
用于液体的自由落体距离，即液体通过孔和溅射板之间的距离为至少100mm，优选在100到500mm的范围内，最优选为从200到300mm的范围内。这儿液体通过孔和溅射板之间的参考距离是通过孔的最下端和溅射板的最上端之间的距离。优选地，液体的自由落体距离至少是液体通过孔的直径的5倍，最优选为10倍。为了限制分配盘的高度，液体的自由落体距离优选至多为液体通过孔的直径的50倍。
为了提供宽的伞形薄膜或液滴喷雾，溅射板的直径与液体通过孔的直径间的比率优选在2到8之间的范围内。较小的溅射板可导致液体旁路通过溅射板。在较大的溅射板上，液体可从溅射板的周边滴落，而没有形成伞形的薄膜或喷雾。更优选地，溅射板的直径和液体通过孔的直径之间的比率在3到6之间。
液体通过孔的直径优选至少为3mm，以便避免液体流中夹带的固体颗粒堵塞该孔。优选地，液体通过孔的最大直径为25mm，以便获得用于形成宽薄膜或喷雾的足够高的流体速度。更优选地，液体通过孔的直径在5到20mm的范围内。
液体通过孔可以是收集盘内的孔。可替换地，液体通过孔可以是延伸穿过收集盘的管的上端内的孔。
在液体通过孔是延伸穿过收集盘的管的上端内的孔的情况下，孔的直径小于管的内径，以便在通过孔和溅射板之间提供液体喷雾的自由落体距离。管的内径至少是通过孔的直径的两倍。因此，管的上端被部分地关闭。管的下端打开。管可延伸到收集盘之上和/或之下。
溅射板置于管的下端之下。管的下端和和溅射板之间的垂直距离不是关键。
优选地，管的下端和溅射板的上端之间的垂直距离至少是液体通过孔的直径的0.5倍。
优选地，管的内径至多是通过孔的直径的15倍。更优选地，管的内径是通过孔的直径的2到6倍。
溅射板可通过现有技术中任何熟知的适当连接装置连接到收集盘或管。
液体投配喷嘴在收集盘上的分布和密度优选为这样的，即，相邻喷嘴的液体薄膜或液滴喷雾相互重叠。因此，液体投配喷嘴优选均匀分布在整个收集盘上。优选地，分配装置在每平方米收集盘上具有至少25个液体投配喷嘴，更优选地是每平方米收集盘上具有至少50个液体投配喷嘴。由于要简化结构和降低成本，分配装置优选每平方米收集盘具有至多100个液体投配喷嘴，更优选至多为75个。
依照本发明的分配装置可包括单个通气道。优选地，该装置具有多个通气道。收集盘通常具有比通气道更多的液体投配喷嘴。优选地，液体投配喷嘴与通气道之间的比率在2到5的范围内。每个通气道对应着三个液体投配喷嘴是特别优选的比率。通气道优选均匀地分布到收集盘上，并优选相邻的通气道和液体投配喷嘴的纵轴线之间的距离为至少100mm。这一距离优选至多为200mm。这样设置气体通道的总面积，即使得没有在整个收集盘上形成不想要的高压降。在逆流操作中，气体通道面积应该足够大，以防止溢流。至少一个通气道可以是现有技术中的任何通气道。适当的通气道例如可从US3524731和WO99/00182得到。通气道通常包括延伸穿过收集盘的端部开口管。所述管具有在其上端的第一气体通道开口(位于收集盘上方)，以及在其下端的第二气体通道开口(位于收集盘内或之下)。第一气体通道开口在正常操作条件过程中置于收集盘上的液位之上，并因此在液体投配喷嘴的液体通过孔之上的水平面上。优选地，帽或偏转板置于第一气体通道开口之上，以便防止液体直接从通气道通过。通气道的内径优选大于液体通过孔的内径。
依照本发明的分配装置优选在多个床的加氢处理反应器内使用。因而，本发明还涉及一种用于加氢操作的反应器，其中，该反应器包括垂直地间隔开的多个反应床(优选为催化剂颗粒床)和一个分配装置，该分配装置在如前所述的至少一个床的上方，优选地在上述每个床的上方。
分配装置可置于反应器的上部催化剂床之上，以将通过反应器入口供给的液体分配到第一个催化剂床上。该装置也可置于随后的催化剂床之间，以将从一个催化剂床流出的液体分配到下面的催化剂床上。
分配装置的溅射板和下面的反应床的上表面之间的距离通常在从100到500mm的范围内。
依照本发明的反应器适用于加氢处理，即用于在有氢的高温和高压条件下对液态碳氢化合物的原料进行催化反应。通常在现有技术中已知用于加氢操作的适当的催化剂和工艺条件。适当的工艺示例是加氢裂化、催化脱蜡、加氢脱硫、加氢脱氮、氢化和加氢精制。
依照本发明的反应器特别适于加氢操作，优选加氢处理工艺，其中，液体碳氢化合物原料和氢逆流地供给到反应器中。
附图的详细说明
在图1中示出本发明的一部分分配装置的纵截面图。分配装置1包括收集盘2，该收集盘2带有一个用作气体通道的通气道3和两个用作使液体向下流到下面的催化剂床(未示出)的通道的液体投配喷嘴4。各个喷嘴4包括液体通过孔5和溅射板6。液体通过孔5是收集盘2内的孔。在正常操作下，收集在收集盘2内的液体可从通过孔5的下端7自由地下落到溅射板6的上端8。溅射板6经由连接装置9连接到收集盘2上，并且连接装置9不妨碍液体流动。
通气道3包括带有第一气体通道开口11和第二气体通道开口12的管10。偏转板13置于第-气体通道开口的上方。
在图2中示出本发明的第二实施例的液体投配喷嘴的纵截面图。各个液体投配喷嘴包括延伸穿过收集盘2的管14。管14在其上端15处具有液体通过孔15，并在其下端16打开。管14的内径大于液体通过孔5的直径。因此，液体投配喷嘴4可从液体通过孔5自由地下落到溅射板6上，即没有触到内管壁17。溅射板6由连接装置(未示出)连接到管14上。

Claims (16)

1.一种用于将液体分配到下面的催化剂床上的分配装置，包括水平的收集盘，该收集盘设有至少一个用作气体的向上或向下通道的通气道以及用于液体的向下通道的液体投配喷嘴，其中，所述通气道和液体投配喷嘴相互分离，并且不具有相同的纵轴线，且各个液体投配喷嘴包括同轴设置的液体通过孔和溅射板，溅射板置于液体通过孔和收集盘的下方，这样，在通过孔和溅射板之间形成至少100mm的液体自由落体距离。
2.如权利要求1所述的分配装置，其特征在于，在通气道和与相邻的液体投配喷嘴的纵轴线之间的距离至少为100mm。
3.如权利要求1或2所述的分配装置，其特征在于，液体的自由落体距离在从100到500mm的范围内，优选从200到300mm。
4.如前述任一权利要求所述的分配装置，其特征在于，液体的自由落体距离至少是液体通过孔的直径的5倍，优选至少为液体通过孔的直径的10倍，以及至多为液体通过孔的直径的50倍。
5.如前述任一权利要求所述的分配装置，其特征在于，溅射板的直径和液体通过孔的直径之间的比在从2到8的范围内，优选为从3到6。
6.如前述任一权利要求所述的分配装置，其特征在于，液体通过孔的直径在从3到25mm的范围内，优选在从5到20mm的范围内。
7.如前述任一权利要求所述的分配装置，其特征在于，液体通过孔是收集盘内的孔。
8.如权利要求1到6中任一权利要求所述的分配装置，其特征在于，液体投配喷嘴为延伸穿过收集盘的垂直管形式，所述管在下端开口，溅射板置于管的下端的下方，液体通过孔置于管的上端，管的内径至少为液体通过孔的直径的两倍，优选为液体通过孔的直径的2到6倍。
9.如权利要求8所述的分配装置，其特征在于，管的下端和溅射板的上端之间的垂直距离至少是液体通过孔的直径的0.5倍。
10.如前述任一权利要求所述的分配装置，其特征在于，所述分配装置包括在每平方米收集盘上有至少25个液体投配喷嘴，优选为至少50个，且优选每平方米收集盘上至多有100个液体投配喷嘴，更优选为至多75个。
11.如前述任一权利要求所述的分配装置，其特征在于，各个通气道包括延伸穿过收集盘的管，所述管具有位于收集盘上方的第一气体通道开口和位于收集盘内或下方的第二气体通道开口，其中，第一气体通道开口置于液体投配喷嘴的液体通过孔上方的水平面处。
12.如权利要求11所述的分配装置，其特征在于，通气道的内径大于液体通过孔的内径。
13.一种用于加氢处理的反应器，该反应器包括垂直地间隔开的多个反应床，优选为催化剂颗粒床，以及依照前述任一权利要求所述的分配装置，该分配装置在至少一个床的上方，优选在每个床的上方。
14.依照权利要求13所述的反应器的使用，该反应器用于加氢操作，优选用于加氢裂化或加氢处理。
15.一种用于加氢裂化或者加氢处理的工艺，其特征在于，一种液态的碳氢化合物原料在依照权利要求13所述的反应器内在有氢的高温和高压下与催化剂接触。
16.依照权利要求15所述的工艺，其特征在于，液态碳氢化合物原料和含氢气体逆流供给到反应器中。
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