CN1891333A - 改进的用于下降流反应器的分配器系统 - Google Patents

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Abstract

下降流催化反应器，包括多个供气液混合物通过的催化剂床，在连续的催化剂床之间的区域内提供了一个用于在接触到后面的催化剂床之前分配和混合气体和液体的分配系统，所述区域包括：(a)气体喷射管，位于催化剂支撑塔板之下，(b)收集塔板，适用于接收气体和液体，(c)溢流道收集器，延伸在所述收集塔板层之上，(d)混合室，适用于接收从所述溢流道收集器上下来的气体和液体，(e)冲击板，位于所述混合室之下，(f)第一分配塔板，位于所述冲击板之下，带有许多通孔和许多通道，和(g)第二分配塔板，位于所述第一分配塔板之下，用于在于后面的催化剂床接触之前对气体和液体进行再分配，其中至少一个通道带有分配器装置，其能够将通道腔分成至少两个腔室。

Description

改进的用于下降流反应器的分配器系统
技术领域
本发明涉及一种用于增强气体和液体在下降流催化反应器中的催化剂床之间区域内的分配和混合的分配器装置，该下降流催化反应器包括多个所述床。更特别的，本发明涉及一种用于增强进入位于随后的催化剂床顶部之上的最后的分配板的气体和液体的分配和混合的分配器装置。该分配器装置特别适用于催化反应器，其中的气液混合物流过固体催化剂颗粒床，特别适用于用作石油炼制操作中的加氢和氢化裂解的下降流催化反应器。
背景技术
在下降流反应器中，气体和液体在进入催化剂床之前，需要横越反应器的水平截面适当混合。在反应器中设置多个催化剂床，在两个连续的催化剂床之间设置一个用于适当混合气体和液体的分配器系统。该区域通常在催化剂床下面设置一个气体喷射管，补充气体从此被喷入用于补偿在前面催化剂床中已经消耗的气体或用作骤冷气，例如喷入氢气。用位于收集塔板中并在气体喷射管下方或上方的多个溢流道将上方催化剂床上流下的液体聚集起来。在达到一定高度后，液体通过溢流道进入提供液体涡流运动的混合室，这使得液体得到很好的混合，因此获得液体平稳的温度条件。液体从混合室中向下流到导流板或冲击板上，由此流体被引入第一分配塔板，其带有许多用作液体通道的溢流孔。在该塔板中，实现了气体和液体横越反应器的初步分配。在该塔板上聚集了一池液体，覆盖了开孔，因此阻止了气体通道。通过提供许多通道使得来自所述第一分配塔板的气体通道能够使用。随后两相混合向下流入第二或最后分配塔板，其带有许多供气体和液体流动的降水管。此塔板致力于对气体和液体充分对称地横越位于随后的催化剂床顶部之上的反应器的水平截面进行再分配。
为提高蒸汽和液体横越反应器的分配和混合的均匀性，美国专利4836989描述了一个位于上述催化剂床之间区域内的分配器系统，其中溢流道的出口适于在液体进入混合室时引入涡旋运动。每个和第一分配塔板相连的用于蒸汽下降通道的通道包括一个延伸在上述第一分配塔板之上的敞口管，包括在其下端的多孔板。高流速和在混合室内主要的涡旋运动本身显示在通道内的下降流中，这使得离开通道流向反应器壁的流动的流速比流向反应器中心的更大。因此，来自通道的下降流不均匀地分配到第二(最后)分配塔板，其带来的影响是在接触下面的催化剂床时，气体和液体横越反应器的水平截面并没有得到最佳的混合。
发明内容
因此本发明的一个目的是提供一种改进的在流体从通道内的下降流动中横越反应器的水平截面的均匀性，和改进的气体和液体在接触随后的催化剂床之前进入第二分配塔板时的混合。
本发明的另一个目的是能够提供气体和液体在保持由通道之上的混合室产生的完整的涡旋运动的同时得到如此改进的流动和混合的均匀性。
因此，依照本发明，我们提供一种下降流催化反应器，包括多个供气液混合物通过的催化剂床，在连续两个催化剂床之间的区域内提供了一个用于在接触到后面的催化剂床之前分配和混合气体和液体的分配系统，所述分配系统包括：
(a)气体喷射管，位于催化剂支撑塔板之下，
(b)收集塔板，位于所述气体喷射管之下，适用于接收气体和液体，
(c)溢流道收集器，延伸在所述收集塔板层之上，带有用于气体和液体通道的出口孔，所述出口孔适用于为排出的气体和液体中引入涡旋运动，
(d)混合室，适用于接收从所述溢流道收集器上下来的气体和液体，并保持其涡旋运动，
(e)冲击板，位于所述混合室之下，适用于引导来自所述混合室的径向流动，
(f)第一分配塔板，位于所述冲击板之下，带有许多用于液体的下降通道的通孔和许多用于气体的下降流的通道，和
(g)第二分配塔板，位于所述第一分配塔板之下，所述第二分配塔板有多个延伸管，其中所述延伸管用于在与后面的催化剂床接触之前对气体和液体进行再分配，其中至少一个通道带有分配器装置，其能够将通道腔分成至少两个腔室。
因此，通过简单的方法，腔室内流体的旋转运动被中止，由此来自腔室内的下降流变得均衡，而且流体被均匀分配流过横越反应器的水平截面。
优选地，该分配器装置呈平板状，用来将通道腔分成至少两个基本相同的腔室。更优选地，分配器装置由互相垂直的两个平板形成，用来将通道腔分成四个基本相同的腔室。分配器装置很简单，因此易于制备和安装在通道内部。通过将通道分成四个单独的腔室，涡旋运动的破坏取得了更好的效果。显然其它结构也是可能的，例如腔室可能大小不同，分配器装置的形状使得通道腔被分成六个或更多的单独腔室。由于随着单独腔室数量的增加会使压降方面的损失，因此优选将通道分为四个腔室。优选地，这些腔室的大小基本相同。该平板优选是固体金属平板，其也可以带有开口或小孔，使得在腔室之间的流体交换和减少压降。
分配器装置从通道的底部向上延伸直到大于通道总长度的25％，优选大于通道长度的50％。该至少一个通道的底部平面可以与为气体和液体提供初步分配的第一分配塔板平面相一致，但通道也可以延伸到第一分配塔板平面之下。
在依照本发明的至少一个通道的下降流反应器中，优选地，所有的通道都带有封闭的顶部，分开的侧孔用于液体和气体分别的入口，其中供气体流动的孔朝向远离混合室的孔口。这使得由于将流入物引导通过通道，而使从混合室流下的液体被阻止直接绕到位于随后的催化剂床之上的最后或第二塔板。来自混合室的液体的绕道可以导致非常少量的液体位于第一分配塔板，因此增加了将压力梯度从上述第一分配塔板到第二分配塔板的下降流的传递的风险。
通道通常位于反应器中心周围的环内，其中距离反应器中心为相当于反应器半径的大约一半。使通道位于反应器中心周围的圆周或圆环内的主要目的是确保第一分配塔板上产生的压力梯度不被传递到第二分配塔板。优选地，通道位于反应器的中心周围，其中从反应器的中心到任一通道的距离相当于反应器半径的大约25％到75％、85％或90％。此处所用的反应器的半径相当于从由混合室用于流体出口的孔口的位置大致给出的反应器中心直到反应器的内壁的距离。
在连续的催化剂床之间区域内的分配器系统还可以包括一个位于第一分配塔板之下的多孔板，其基本覆盖了其下面的第二分配塔板的整个横截面。这进一步使得来自通道和第一分配塔板的下降流在进入第二和最后塔板之前的分配，同时在第二(最后)分配塔板上形成了平静的流体表面。优选地，所述多孔板在正好位于至少一个通道下面的平板区域内没有开孔。这能够促进从通道下降到第二分配塔板的流体的分配，并中断流入的气体和液体被引入第二塔板的延伸管中。
在本发明的另一实施方式中，在位于所述通道之下和位于覆盖第二分配塔板的有孔板之上有一个水平板，其直径与至少一个通道的外径基本相同。
在本发明的另一个实施方式中，省略了有孔板，直径与至少一个通道的外径基本相同的水平板位于所述通道之下和第二分配塔板之上。
所述基本上的水平板可以支撑在第二分配塔板相邻的延伸管上，例如水平板可以由向下突出在第二分配塔板相邻的延伸管顶部的垂直臂所支撑。这也能够改善从通道下降流到第二分配塔板的液体的分配，并阻止流体从通道直接流入直接位于第二分配塔板下的延伸管中。该基本上的水平板可以采用其它适用于促进混合的形式，例如该平板可以在其末端向下弯曲。
本发明的一个附带的益处在于现在可以减小通道底部平面和第二(最后)塔板之间的距离，这样能够提供更紧凑的反应器设计。
本发明还适用于修复或改装下降流反应器中存在的骤冷部件，由此可以通过简单地将发明装置插入或安装入至少一个通道中，而使分配器系统的通道方便地装有分配器装置。这可以快速有效地完成，因此降低了反应器操作中代价很高的停工时间。
在本说明书中，连续的催化剂床之间的区域可选择地作为骤冷部件。术语“流体”包括气体或液体或其混合物。术语“气体”和“蒸汽”可互换使用，同样地，术语“气体喷射管”和“骤冷环”也可互换使用。在本说明书中所用的第二(最后)塔板中的延伸管也可指代蒸汽提升管。
附图说明
通过附图对本发明做进一步的描述，其中
图1是依照本发明的下降流反应器的骤冷部件的垂直剖面，
图2是依照本发明的分配器装置的特别实施方式的示意图。
具体实施方式
参照图1，下降流反应器1包括位于催化剂塔板2下部的骤冷部件，其带有用于喷射通常是氢气的骤冷气体骤冷环3、位于所述骤冷环下部的收集塔板4、溢流道5、涡流混合室6、冲击板7、第一分配塔板8、多孔板9和蒸汽提升管(LVT)再分配塔板形式的第二或最后塔板10。
在收集塔板4中积累一池液体，然后将其转移到溢流道5，其出口可为出口流体引入旋转运动。涡流混合室6将反应流体在隔间中混合，流体在所述隔间中被一起旋动。流体由水堰溢流从混合室6流出，穿过底部的中心孔。随后流体下降到冲击板7上，其改变流动方向，使其辐射状流向混合室6下面。冲击板7位于第一分布塔板上方一段距离，为液体提供了向下的自由流。
随后液体下降流到第一分布塔板8上，其为流体分离为气体和液体提供了初步的分配。该第一分配塔板8装有大量的开孔，用于将液体横越下面的VLT塔板10的横截面的分配。第一分配塔板8由许多位于反应器中心周围的圆周中的通道11。每个通道包括一带有用于液体和气体的单独入口的侧孔13的封闭顶部12。侧孔13可以是尺寸分级的孔，用于液体溢流的最大的孔位于和冲击板7相同的高度上。用于气体流的通道11中的开孔13被设计成避开用于流体出口的混合器孔口，为排除液体直接绕道进入蒸汽提升塔板10。
每个通道内部装有一专用的分配器装置14，用作涡流破坏器。分配器装置从通道底部向上延伸直到通道长度的约25％，优选直到通道长度的50％。该至少一个通道的底部平面与为气体和液体提供初步分配的第一分配塔板平面相一致，但通道也可以延伸到第一分配塔板平面之下。从通道11和第一分配板8的流体向下流动通过覆盖大部分VLT塔板10的多孔板9。该多孔板9可以有利地在正好位于通道11下面的平板9区域内无开孔(没有任何开孔)。该区域大体上对应于通道的横截面积。可选择地，可以在通道11和VLT塔板10之间提供一基本上水平的板15，进一步分配流体，并阻止流体直接流入蒸汽提升塔板10的延伸管16中。VLT塔板10是蒸汽驱动型塔板，包括大量以延伸管16形式的蒸汽一液体下降管，其对随后催化剂床(未示出)顶部之上的液体和蒸汽进行再分配。
现在参照图2，在此特定的实施方式中，分配器装置14的形式为两块互相垂直的平板141和142，以将通道腔分为四个基本相同的腔室。该平板优选是固体金属板，其也可以带有开孔，使得流体在腔室之间传递，并减小压降。

Claims (8)

1、下降流催化反应器，其有多个供气液混合物通过的催化剂床，在连续的催化剂床之间的区域内提供了一个用于在接触到后面的催化剂床之前分配和混合气体和液体的分配系统，所述区域包括：
(a)气体喷射管，位于催化剂支撑塔板之下，
(b)收集塔板，适用于接收气体和液体，
(c)溢流道收集器，延伸在所述收集塔板层之上，带有用于气体和液体通道的出口孔，所述出口孔适用于为排出的气体和液体中引入涡旋运动，
(d)混合室，适用于接收从所述溢流道收集器上下来的气体和液体，并保持其涡旋运动，
(e)冲击板，位于所述混合室之下，适用于引导来自所述混合室的径向流动，
(f)第一分配塔板，位于所述冲击板之下，带有许多用于液体的下降通道的通孔和许多用于气体的下降流的通道，和
(g)第二分配塔板，位于所述第一分配塔板之下，所述第二分配塔板有多个延伸管，其中所述延伸管用于在与后面的催化剂床接触之前对气体和液体进行再分配，其中至少一个通道带有分配器装置，其能够将通道腔分成至少两个腔室。
2、依照权利要求1的下降流催化反应器，其中所述的分配器装置由两块互相垂直的平板构成，以将通道腔分隔成四个基本相同的腔室。
3、依照权利要求1和2的下降流催化反应器，其中的至少一个通道提供有带有用于液体和气体分别入口的单独侧孔的封闭顶部，其中用于气体流动的孔远离混合室的孔口。
4、依照前述任一权利要求的下降流催化反应器，进一步包括以位于第一分配塔板之下并基本覆盖其下的第二分配塔板的全部横截面的带孔板。
5、依照权利要求4的下降流催化反应器，其中在所述通道之下和覆盖第二分配塔板的带孔板之上，有一基本上水平的板，其直径和该至少一个通道的外径基本相同。
6、依照权利要求4的下降流催化反应器，其中所述带孔板在正好位于该至少一个通道下面的区域内没有开孔。
7、依照上述任一权利要求的下降流催化反应器，其中所述的基本上水平的板支撑在第二分配塔板的相邻延伸管上。
8、依照上述任一权利要求的下降流催化反应器，其中通道位于反应器中心的周围，使得从反应器的中心到任一通道的距离为反应器半径的约25％到75％、85％或90％。
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