RU2640070C2 - Смесительное устройство вихревого типа для реактора гидроочистки с нисходящим потоком - Google Patents
Смесительное устройство вихревого типа для реактора гидроочистки с нисходящим потоком Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640070C2 RU2640070C2 RU2015120275A RU2015120275A RU2640070C2 RU 2640070 C2 RU2640070 C2 RU 2640070C2 RU 2015120275 A RU2015120275 A RU 2015120275A RU 2015120275 A RU2015120275 A RU 2015120275A RU 2640070 C2 RU2640070 C2 RU 2640070C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mixing device
- ring
- edge
- bubble cap
- support plate
- Prior art date
Links
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 16
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 31
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 21
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 4
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000009849 deactivation Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
- B01F23/23105—Arrangement or manipulation of the gas bubbling devices
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
- B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
- B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
- B01F23/2323—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
- B01F23/20—Mixing gases with liquids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
- B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
- B01F25/10—Mixing by creating a vortex flow, e.g. by tangential introduction of flow components
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
- B01J8/0453—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0492—Feeding reactive fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00884—Means for supporting the bed of particles, e.g. grids, bars, perforated plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00938—Flow distribution elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
Abstract
Изобретение относится к смесительному устройству вихревого типа для реактора гидроочистки с нисходящим потоком. Смесительное устройство содержит верхнюю горизонтальную тарелку с внутренней поверхностью, опорную тарелку, параллельно расположенную к верхней тарелке, с внутренней поверхностью и отверстием опорной тарелки, множество изогнутых внутрь лопастей, проходящих вертикально между внутренними поверхностями верхней и опорной тарелок, вертикальное кольцо затвора сливного отверстия, проходящее вертикально от внутренней поверхности опорной тарелки вблизи отверстия опорной тарелки, при этом кольцо затвора имеет верхний край и диаметр, зону смешения и пузырьковый колпачок, проходящий вниз от внутренней поверхности крышки смесителя в зону смешения, при этом пузырьковый колпачок имеет диаметр и нижний край, при этом диаметр пузырькового колпачка меньше, чем диаметр кольца затвора сливного отверстия, а нижний край пузырькового колпачка проходит ниже верхнего края кольца затвора сливного отверстия. Изобретение позволяет создать выраженный дугообразный поток для входящей в него газо-жидкостной смеси и высокую степень перемешивания между слоями катализатора в ограниченном пространстве реактора гидроочистки и обеспечивает повышение эффективности смесительной камеры для двухфазных систем, в которой происходит смешивание газовой и жидкой фаз. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
[0001] Настоящее изобретение относится к смесительному устройству вихревого типа для реактора гидроочистки с нисходящим потоком. Реакторы гидроочистки с нисходящим потоком применяют в нефтяной и химической промышленности для проведения каталитических реакций очистки углеводородного сырья в присутствии водорода в условиях высоких температур и повышенного давления. Примерами таких реакционных процессов являются гидроочистка, каталитическая сероочистка в присутствии водорода, гидрокрекинг и гидродепарафинизация.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] В реакторах гидроочистки с неподвижным слоем катализатора газ и жидкие реагенты (например, водород и углеводородное сырье) проходят нисходящим потоком через один или более слоев твердого катализатора (смотри, например, US4597854 для Penick).
[0003] Проходя нисходящим потоком через слои катализатора в реакторе, реагенты контактируют с катализатором и происходит реакция с образованием необходимых продуктов. Газообразные реагенты, такие как водород, расходуются и в результате каталитических реакций выделяется тепло. Для обеспечения наилучшего качества и максимального выхода целевого(вых) продукта(ов) важно контролировать температуру проходящего по реактору сырья.
[0004] С целью подавления повышения температуры и восполнения недостатка вступившего в реакцию водорода между слоями катализатора вводят обогащенный водородом газообразный хладоагент. Для поддержания общей производительности реактора на необходимом уровне температура жидкой среды в реакторе должна быть как можно более равномерной и для максимизации производительности жидкости и газы должны быть хорошо перемешаны. Плохо смешанная с газом жидкость между слоями катализатора может ограничить работу реактора различными способами. Когда различия в радиальных температурах между слоями катализатора невозможно устранить с помощью смешивания, то при прохождении технологических жидкостей вниз по реактору эти различия сохраняются или возрастают. Горячие точки в любом слое катализатора могут привести к его быстрой дезактивации, в результате чего в такой зоне сокращается общая продолжительность жизни катализатора. Как правило, при высоких температурах селективность реакции падает. Например, горячие точки могут вызвать изменение цвета, вязкости и других качеств готовой продукции, приводя к ее несоответствию техническим требованиям. Кроме того, если температура в любой точке превышает определенное значение (как правило, от 800 до 850°F), экзотермические реакции могут стать самоускоряющимися и могут привести к неконтролируемому результату, при котором возможно повреждение катализатора, колонны или установленного ниже оборудования.
[0005] В связи с этими опасностями нефтепереработчики, применяющие базовый набор внутреннего оборудования реактора, должны пожертвовать выходом продукта и/или пропускной способностью, чтобы избежать разрушительных последствий плохого перемешивания жидкости между слоями катализатора. Неравномерное распределение температур в реакторе и определенное количество горячих точек может быть сведено к минимуму благодаря смешиванию и равновесному распределению реагентов между слоями катализатора, что приводит к выравниванию температур и равномерному распределению потока, а также сводит к минимуму перепады давления. Смешивание жидкостей между слоями катализатора возможно при применении распределительных узлов и смесительных камер. На сегодняшний день экономика нефтеперерабатывающих заводов диктует необходимость работы установок гидроочистки с периодичностью загрузки, значительно превышающей возможности их конструктивного исполнения, при этом оптимальное перемешивание жидкости между слоями катализатора может быть достигнуто с помощью недорогой, но очень ценной реконструкции.
[0006] Распределительные системы могут применять для сбора, смешивания и распределения газожидкостного потока между слоями катализатора в реакторах с несколькими слоями катализатора. Распределительные узлы, в общем, содержат желоб для сбора и смешивания жидкости и газа, стекающих с верхнего слоя катализатора, и перемешивающее устройство или камеру, расположенную в центре желоба и принимающую из него жидкость для дальнейшего смешивания жидкости и газа.
[0007] Смесительное устройство является ключевым компонентом многих распределительных устройств, поскольку оно обеспечивает эффективное и тщательное смешивание жидкостей и газов и помогает предотвратить возникновение горячих точек и неравномерное распределение температуры.
[0008] Смесительное устройство содержит по меньшей мере одно впускное отверстие для приема жидкости из желоба и по меньшей мере одно выпускное отверстие, из которого поток направляется в установленный ниже слой катализатора. Конструкции смесительных устройств различаются, в их число входят конструкции смесителей с отбойными перегородками, такие как ленточно-винтовые мешалки и дисково-кольцевые мешалки, обеспечивающие смешивание путем изменения направления жидкости и газов.
[0009] Смеситель другого вида имеет центробежный или вихревой тип конструкции. Данный вид смесителя собирает нисходящие по реактору потоки жидкости и газа и направляет их в кольцевую камеру, в которой они несколько раз оборачиваются перед тем, как будут направлены вниз по расположенному в центре отверстию.
[0010] Если смесительное устройство установлено, то оно, как правило, находится в пространстве реактора между слоями катализатора. Пространство между слоями катализатора во многих реакторах ограничено из-за наличия опорных балок, труб и других препятствий, занимающих его. В связи с такими пространственными ограничениями для осуществления эффективного двухфазного смешивания в ограниченном объеме такое специальное комплектующее оборудование, как смесительное устройство, необходимо свести к определенному масштабу в соответствии с доступным пространством. Кроме того, распределительные устройства небольшой высоты помогают увеличить объем загрузки катализатора в том же самом реакторе, таким образом увеличивая полезный объем реактора.
[0011] Установка усовершенствованных смесительных устройств необходима из-за важности хорошего перемешивания газожидкостного потока между слоями катализатора для хорошей износостойкости катализатора, высокой пропускной способности реактора, увеличения продолжительности технологического цикла и общей производительности реактора. Также заслуживают особого внимания смесительные устройства с нижней вертикальной подошвой, которые могут быть модернизированы и установлены в существующих реакторах, имеющих ограниченное пространство между слоями катализатора.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0012] Представленное изобретение относится к смесительному устройству вихревого типа для реактора гидроочистки с нисходящим потоком. Смесительное устройство обеспечивает более эффективное перемешивание газожидкостного потока в пространстве между слоями катализатора в реакторе с несколькими слоями катализатора. В частности, изобретение относится к смесительному устройству, повышающему эффективность существующей смесительной камеры для двухфазных систем, в которой происходит смешивание газовой и жидкостной фаз. Устройство хорошо подходит для задач модернизации благодаря относительно небольшому размеру, а также может быть сведено к необходимому масштабу для новых конструкций реакторов с целью достижения эффективного перемешивания газожидкостного потока в пространстве между слоями катализатора в реакторе с несколькими слоями катализатора.
[0013] Смесительное устройство содержит верхнюю горизонтальную тарелку с внутренней поверхностью и параллельно к ней расположенную опорную тарелку. Опорная тарелка имеет внутреннюю поверхность и отверстие.
[0014] Вертикально между внутренними поверхностями верхней и опорной тарелок проходит множество изогнутых внутрь лопастей. Кольцо затвора сливного отверстия проходит вертикально от внутренней поверхности опорной тарелки вблизи круглого отверстия. Кольцо затвора сливного отверстия имеет верхний край и диаметр. Пузырьковый колпачок отходит вниз от внутренней поверхности крышки смесителя в зону смешения. Пузырьковый колпачок имеет диаметр и нижний край, при этом диаметр пузырькового колпачка меньше, чем диаметр кольца затвора сливного отверстия, и нижний край пузырькового колпачка находится ниже верхнего края кольца затвора сливного отверстия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0015] Фиг. 1 иллюстрирует схему смесительного устройства, расположенного в реакторе с несколькими слоями катализатора, в соответствии с одним из вариантов, приведенных в данном описании изобретения.
[0016] Фиг. 2 иллюстрирует схему смесительного устройства в поперечном сечении, приведенного в данном описании изобретения.
[0017] Фиг. 3 иллюстрирует изометрический вид половины смесительного устройства 26.
[0018] Фиг. 4 иллюстрирует вид сверху смесительного устройства.
[0019] Фиг. 5 иллюстрирует вид сверху расположения лопастей.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0020] Было установлено, что смесительное устройство вихревого типа, представленное в данном описании изобретения, обеспечивает преимущества по сравнению с известными в данной области техники смесительными устройствами вихревого типа. Такими преимуществами являются: уменьшение вертикальной подошвы в реакторе (уменьшение объема в реакторе между слоями катализатора, занимаемого распределительными устройствами), высокая пропускная способность, улучшение смешивания, снижение перепада давления и повышение эффективности работы реактора. Далее в подробном описании изобретения представлены конкретные варианты реализации изобретения. Однако следует учитывать, что подробное описание и конкретные примеры, раскрывающие отдельные предпочтительные варианты реализации данного изобретения, приведены только в иллюстративных целях и не предназначены для ограничения объема данного изобретения.
[0021] Представленное изобретение относится к смесительному устройству вихревого типа для реактора гидроочистки с несколькими слоями катализатора. Фиг. 1 иллюстрирует схему в поперечном сечении части реактора 10 с несколькими слоями катализатора и нисходящим потоком. Реактор 10 содержит корпус колонны 12, верхний и нижний слои катализатора (14 и 16 соответственно), заполненные экструдатами катализатора. Каждый слой катализатора 14, 16 поддерживается на хорошо известном в данной области техники комплекте промежуточных решеток 18 (проиллюстрирован только для слоя катализатора 14), который содержит опорную решетку, поглощающее вещество, которое устанавливают отдельно при необходимости, и решетку. Комплект промежуточных решеток расположен на параллельных опорных балках 20, установленных горизонтально на внутренней стенке реакционной колонны 22 и направленных вверх в слой катализатора 14.
[0022] Межслойная распределительная система 24 вертикально расположена между слоями катализатора 14, 16. Межслойная распределительная система 24 содержит смесительное устройство вихревого типа 26, представленное в данном описании изобретения. Смесительное устройство 26, представленное в данном описании изобретения, устанавливают под слоем катализатора 14 и герметично соединяют с тарелкой приема 28, выполненной с возможностью принимать и смешивать нисходящий поток жидкости и газа. Впускной патрубок охлаждающего газа 30 распределяет охлаждающий газ (например, водород) в зоне выше смесительного устройства 26.
[0023] Фиг. 2 иллюстрирует схему смесительного устройства 26 в поперечном сечении, Фиг. 3 иллюстрирует половину смесительного устройства 26 в изометрии, а Фиг. 4 иллюстрирует вид сверху смесительного устройства 26.
[0024] Смесительное устройство содержит опорную тарелку 32 с внутренней поверхностью 32a, герметично соединенную с тарелкой приема 28 (Фиг. 1) и крышкой смесителя 34, имеющей внутреннюю поверхность крышки смесителя 34a, которая, по существу, расположена горизонтально к опорной тарелке 32. Кольцевая тарелка приема 28 собирает газожидкостной поток, стекающий с расположенного выше слоя катализатора.
[0025] Множество изогнутых внутрь и расположенных в шахматном порядке лопастей 36 жестко прикреплено вертикально между внутренними поверхностями опорной тарелки и крышки смесителя 32а и 34а соответственно. В одном варианте реализации изобретения лопасти 36 герметично соединены с внутренними поверхностями опорной тарелки и крышки смесителя 32а и 34а соответственно.
[0026] Как проиллюстрировано на Фиг. 4, каждая лопасть имеет наружный край лопасти 38, прикрепленный близко к внешнему краю верхней тарелки 34, и внутренний край 40, расположенный вблизи области смешения смесительного устройства 26 (описанного ниже в данном документе). Открытое пространство между лопастями 36 создает ряд областей впуска смесительного устройства 42, при этом каждая область впуска 42 является пространством, ограниченным соседними лопастями 36 и их соответствующими краями 38, 40.
[0027] На Фиг. 2 проиллюстрировано кольцо затвора сливного отверстия 44, расположенное вертикально на опорной тарелке 32 вблизи круглого отверстия в центре опорной тарелки, ограниченного краем 46. В одном варианте реализации изобретения вертикальная высота кольца затвора сливного отверстия 44 составляет половину от вертикальной высоты лопастей 36. Горизонтальная тарелка кольца затвора сливного отверстия 48 отходит наружу от верхнего края кольца затвора сливного отверстия 50. Горизонтальная тарелка кольца затвора сливного отверстия 48 предпочтительно перфорирована.
[0028] Круглый пузырьковый колпачок 52 прикреплен, предпочтительно герметично, к внутренней поверхности крышки смесителя 34а и отходит от крышки смесителя 34 вниз в центр зоны смешения смесительного устройства 26 (зона смешения определяется как зона между тарелками 32, 34 за исключением областей впуска 42 или, другими словами, это зона, определенная пространством между противоположными внутренними краями лопастей 40). Пузырьковый колпачок может быть закреплен в соответствии со схемами, проиллюстрированными на Фиг. 2 и 3.
[0029] Нижний край 54 пузырькового колпачка 52 имеет ширину 52а и расположен ниже верхнего края кольца затвора сливного отверстия 50. В одном варианте реализации изобретения, отличающемся тем, что нижний край пузырькового колпачка 54 закреплен, верхние края 58, образующие клинообразные отверстия, расположены ниже верхнего края кольца затвора сливного отверстия 50.
[0030] Тарелка приема 28 содержит круглое отверстие с краем 60 и восходящую трубу 62, расположенную вблизи круглого отверстия тарелки приема 60 и направленную вертикально вверх от тарелки приема 28 до пузырькового колпачка 52. Верхний край 64 восходящей трубы 62 расположен на уровне или выше клинообразных отверстий верхнего края пузырькового колпачка 58.
[0031] Как проиллюстрировано на Фиг. 2, кольцо затвора сливного отверстия 44, пузырьковый колпачок 52 и отверстие тарелки приема 60 имеют диаметры 44a, 52a и 60a соответственно, причем сопоставление значений диаметров имеет следующее соотношение: 60a<52a<44a.
[0032] Во время технологического процесса жидкое углеводородное сырье, пройдя слой катализатора 14, стекает через комплект промежуточных решеток 18 и попадает на кольцевую тарелку приема 28. Как правило, жидкость на ней собирается и накапливается приблизительно до уровня высоты горизонтальной тарелки кольца затвора сливного отверстия 48. Газ из верхнего слоя катализатора 14 смешивается с охлаждающим газом (например, водородом), подающимся через впускной патрубок охлаждающего газа 30, заполняя пустоту между собранной жидкостью на кольцевой тарелке приема 28 и слоем катализатора 14.
[0033] Жидкость и газ попадают в смесительное устройство 26 через области впуска смесительного устройства 42, в которых лопасти 36 направляют жидкость и газ в поток по касательной, при этом поток приобретает дугообразный или круговой характер при вхождении жидкости и газа в зону смешения смесительного устройства 26. Жидкость поднимается и переливается через кольцо затвора сливного отверстия 44 (и через горизонтальную тарелку затвора сливного отверстия 48, если она перфорирована) и смешивается с газом, затем газожидкостной поток попадает в пузырьковый колпачок 52, проходя под его нижним краем 54 через клинообразные отверстия, и через верхний край восходящей трубы 64 - в восходящую трубу 62. Смешанные газ и жидкость направляются вниз через восходящую трубу 62, как правило, на тарелку со множеством отверстий, в сливные стаканы или насадки, а затем на нижний слой катализатора 16. На внутренней поверхности восходящей трубы 62 установлены перфорированные спиральные пластины для улучшения дальнейшего перемешивания газа с жидкостью при протекании потока вниз по восходящей трубе 62.
[0034] Специалисты в данной области техники могут оценить смесительное устройство 26, приведенное в данном описании, предназначенное для применения в большом реакторе гидроочистки, сконструированном для переработки тысяч или десятков тысяч баррелей сырья в день (1 баррель = 43 галлона; 164 л). Соответственно, смесительное устройство 26, приведенное в данном описании и выполненное из такого материала, как, например, ¼"-½" толстолистовая сталь, в готовом виде может достигать нескольких футов в диаметре и веса в несколько сотен фунтов (.lbs).
[0035] Смесительное устройство 26 изобретения можно установить в существующий реактор с помощью сварки или иным образом скрепить вместе отдельные детали для выполнения установки окончательного устройства 26. Тем не менее следует иметь в виду, что установка устройства 26 на месте таким способом может длиться несколько дней, задерживая работу реактора. Кроме того, во время установки устройства 26 в существующий используемый реактор для обновления или модернизации его конструкции желательно уменьшить количество деталей, занимающих место в реакционной колонне (из соображений безопасности, например, для предотвращения воспламенения оставшихся в реакторе углеводородов).
[0036] Для сокращения времени, необходимого для установки нового реактора или модернизации существующего, предпочтительно, чтобы части смесительного устройства 26 были предварительно собраны в компоновочные узлы, которые затем можно вставить в реактор и соединить, завершив таким образом сборку смесительного устройства 26.
[0037] В варианте реализации изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 2, 3 и 4, смесительное устройство 26 состоит из двух компоновочных узлов 26a, 26b, каждый из которых является половиной смесительного устройства 26. Каждый компоновочный узел 26a, 26b снабжен одной или более монтажными петлями 66 и 68 соответственно. Монтажные петли 66, 68 предназначены для крепления каждого компоновочного узла 66, 68 к подъемнику, крану или другому механизму, опускающему компоновочный узел в реактор и направляющему его в назначенное место.
[0038] Каждый компоновочный узел 26a, 26b снабжен ответными фланцами 70 и 72 соответственно, содержащими множество отверстий, через которые вставляются подходящие гайка и болт (или другие необходимые детали крепления), удерживающие на месте компоновочные узлы 26а, 26b во время работы и в дальнейшем позволяющие разбирать компоновочные узлы 26а, 26b во время технического обслуживания между операционными периодами, обеспечивая доступ в области выше и ниже смесительного устройства 26.
[0039] На Фиг. 5 проиллюстрировано горизонтальное размещение лопастей 36. Проиллюстрированы окружность R1, представляющая внешний диаметр смесительного устройства 26 и вычисленная с помощью гидравлических расчетов, применяемых специалистами в данной области техники, вместе с окружностью R3, представляющей внутренний диаметр области впуска смесительного устройства 42, также вычисленной с помощью гидравлических расчетов. Окружность R2 расположена на половине расстояния по радиусу между R1 и R3.
[0040] Угол “А” на Фиг. 5 представляет угловое смещение каждой соответствующей лопасти 36, которое приводит к радиальному перекрытию внутреннего края лопасти 40 большей частью наружного края 38 соседней лопасти. В одном варианте реализации изобретения A=15° для структуры из 4 лопастей, 10° для структуры из 6 лопастей и 8° для структуры из 8 лопастей. Угол “B” представляет расстояние по радиусу, которое лопасть 36 занимает в области между R1 и R3. В одном варианте реализации изобретения B=360°/(количество лопастей). Под углом “A” внутренняя поверхность лопасти 36 пересекается с окружностью R1. Под углом, образованным суммой углов “А” и “В” (А+В), внутренняя поверхность лопасти 36 пересекается с окружностью R3. Внутренняя поверхность лопасти 36 пересекается с окружностью R2 под углом, равным А+B/2.
[0041] Лопасти 36 радиально перекрываются под углом “A”. Во время технологического процесса жидкость и газ попадают в смесительное устройство 26 через области впуска смесительного устройства 42, в которых лопасти 36 направляют жидкость и газ в поток по касательной, при этом поток приобретает дугообразный или круговой характер при вхождении жидкости и газа в зону смешения смесительного устройства 26.
[0042] Очевидно, что описанный выше предпочтительный вариант реализации данного изобретения приведен, в основном, для иллюстрации и может быть исполнен в различных вариациях, которые, однако, должны находиться в пределах сущности изобретения. Соответственно, объем настоящего изобретения определяется следующей формулой изобретения.
Claims (32)
1. Смесительное устройство для реактора с нисходящим потоком и многослойным катализатором, содержащее:
a. верхнюю горизонтальную тарелку с внутренней поверхностью;
b. опорную тарелку, параллельно расположенную к верхней тарелке, при этом опорная тарелка имеет внутреннюю поверхность и отверстие опорной тарелки;
c. множество изогнутых внутрь лопастей, проходящих вертикально между внутренними поверхностями верхней и опорной тарелок;
d. вертикальное кольцо затвора сливного отверстия, проходящее вертикально от внутренней поверхности опорной тарелки вблизи отверстия опорной тарелки, при этом кольцо затвора имеет верхний край и диаметр;
e. зону смешения; и
f. пузырьковый колпачок, проходящий вниз от внутренней поверхности крышки смесителя в зону смешения, при этом пузырьковый колпачок имеет диаметр и нижний край; при этом диаметр пузырькового колпачка меньше, чем диаметр кольца затвора сливного отверстия, а нижний край пузырькового колпачка проходит ниже верхнего края кольца затвора сливного отверстия.
2. Смесительное устройство по п. 1, отличающееся тем, что вертикальное кольцо затвора сливного отверстия дополнительно содержит горизонтальную тарелку, отходящую наружу от верхнего края кольца затвора сливного отверстия.
3. Смесительное устройство по п. 2, отличающееся тем, что горизонтальная тарелка кольца затвора сливного отверстия перфорирована.
4. Смесительное устройство по п. 2, отличающееся тем, что высота вертикального кольца затвора сливного отверстия составляет половину от высоты лопастей.
5. Смесительное устройство по п. 1 с дополнительной внешней окружностью верхней тарелки, при этом внешний край каждой лопасти расположен вблизи внешней окружности верхней тарелки, а внутренний край расположен вблизи зоны смешения, смесительное устройство дополнительно содержит множество областей впуска, которые являются пространством, ограниченным соседними лопастями и их соответствующими внутренними и внешними краями.
6. Смесительное устройство по п. 5, отличающееся тем, что зона смешения является пространством между верхней и опорной тарелками за исключением зон, определяющих области впуска.
7. Смесительное устройство по п. 5, отличающееся тем, что внутренний край каждой лопасти радиально перекрывается с внешним краем соседней лопасти.
8. Реактор с нисходящим потоком и многослойным катализатором, содержащий:
верхний и нижний слои катализатора, установленные в корпусе реактора, имеющего внутреннюю поверхность;
межслойную распределительную систему, расположенную вертикально между верхним и нижним слоями катализатора;
упомянутая межслойная распределительная система, содержит смесительное устройство, прикрепленное выше и герметично соединенное с тарелкой приема, имеющей круглое отверстие, а также восходящую трубу, проходящую вертикально вверх от тарелки приема и расположенную вблизи круглого отверстия тарелки приема;
смесительное устройство, содержащее:
a. верхнюю горизонтальную тарелку с внутренней поверхностью;
b. опорную тарелку, параллельно расположенную к верхней тарелке, при этом опорная тарелка имеет внутреннюю поверхность и отверстие опорной тарелки;
c. множество изогнутых внутрь лопастей, проходящих вертикально между внутренними поверхностями верхней и опорной тарелок;
d. вертикальное кольцо затвора сливного отверстия, проходящее вертикально от внутренней поверхности опорной тарелки вблизи отверстия опорной тарелки, при этом кольцо затвора имеет верхний край и диаметр;
e. зону смешения; и
f. пузырьковый колпачок, проходящий вниз от внутренней поверхности крышки смесителя в зону смешения,
при этом пузырьковый колпачок имеет диаметр и нижний край; при этом диаметр пузырькового колпачка меньше, чем диаметр кольца затвора сливного отверстия, нижний край пузырькового колпачка расположен ниже верхнего края кольца затвора сливного отверстия;
при этом восходящая труба проходит вертикально в пузырьковый колпачок, а круглое отверстие тарелки приема меньше диаметра пузырькового колпачка.
9. Реактор по п. 8, отличающийся тем, что кольцо затвора сливного отверстия смесительного устройства дополнительно содержит горизонтальную тарелку, отходящую наружу от верхнего края кольца затвора сливного отверстия.
10. Реактор по п. 9, отличающийся тем, что горизонтальная тарелка кольца затвора сливного отверстия перфорирована.
11. Реактор по п. 9, отличающийся тем, что высота вертикального кольца затвора сливного отверстия составляет половину от вертикальной высоты лопастей.
12. Реактор по п. 8 с верхней тарелкой смесительного устройства, дополнительно содержащей внешнюю окружность, причем внешний край каждой лопасти расположен вблизи внешней окружности верхней тарелки, а внутренний край расположен вблизи зоны смешения, при этом смесительное устройство дополнительно содержит множество областей впуска, которые являются пространством, ограниченным соседними лопастями и их соответствующими внутренними и внешними краями.
13. Реактор по п. 12, отличающийся тем, что зона смешения смесительного устройства является пространством между верхней и опорной тарелками за исключением зон, определяющих области впуска.
14. Реактор по п. 12, отличающийся тем, что внутренний край каждой лопасти радиально перекрывается с внешним краем соседней лопасти.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/663,570 US9079141B2 (en) | 2012-10-30 | 2012-10-30 | Vortex-type mixing device for a down-flow hydroprocessing reactor |
| US13/663,570 | 2012-10-30 | ||
| PCT/US2013/060329 WO2014070324A2 (en) | 2012-10-30 | 2013-09-18 | Vortex-type mixing device for a down-flow hydroprocessing reactor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2015120275A RU2015120275A (ru) | 2016-12-20 |
| RU2640070C2 true RU2640070C2 (ru) | 2017-12-26 |
Family
ID=47830004
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2015120275A RU2640070C2 (ru) | 2012-10-30 | 2013-09-18 | Смесительное устройство вихревого типа для реактора гидроочистки с нисходящим потоком |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9079141B2 (ru) |
| EP (1) | EP2914375B1 (ru) |
| JP (1) | JP6231116B2 (ru) |
| KR (1) | KR102055314B1 (ru) |
| CN (1) | CN104837548B (ru) |
| RU (1) | RU2640070C2 (ru) |
| WO (1) | WO2014070324A2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792200C1 (ru) * | 2021-11-24 | 2023-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "РуЭл Альянс" | Распределительное устройство для газожидкостного потока в неподвижном слое катализатора |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA033114B1 (ru) * | 2013-02-05 | 2019-08-30 | Хальдор Топсёэ А/С | Многослойный реактор со смесительным устройством |
| ES2580531T3 (es) | 2014-06-11 | 2016-08-24 | Neste Oyj | Método y aparato para mezclar fluidos |
| FR3034323B1 (fr) * | 2015-04-01 | 2017-03-17 | Ifp Energies Now | Dispositif de melange et de distribution avec zones de melange et d'echange |
| JP2019531882A (ja) * | 2016-09-01 | 2019-11-07 | シェブロン ユー．エス．エー． インコーポレイテッド | ダウンフロー型水素化処理反応器のための改良された混合デバイス |
| EP3541504B1 (en) * | 2016-11-16 | 2024-06-12 | Topsoe A/S | Multiple-bed catalytic reactor comprising a mixing device |
| US10376856B2 (en) * | 2017-07-28 | 2019-08-13 | Uop Llc | Methods for fluid contacting in a downflow vessel |
| US10486127B2 (en) * | 2017-07-28 | 2019-11-26 | Uop Llc | Methods and apparatus for fluid contacting in a downflow vessel |
| US10518235B2 (en) * | 2017-07-28 | 2019-12-31 | Uop Llc | Methods and apparatus for fluid contacting in a downflow vessel |
| US10668442B1 (en) | 2019-02-07 | 2020-06-02 | Uop Llc | Hydroprocessing reactor internals having reduced height |
| US10589244B1 (en) | 2019-02-07 | 2020-03-17 | Uop Llc | Hydroprocessing reactor internals having reduced height |
| CN110302724A (zh) * | 2019-08-12 | 2019-10-08 | 海南汉地阳光石油化工有限公司 | 一种橡胶填充剂的生产系统 |
| US11298670B2 (en) | 2020-04-24 | 2022-04-12 | Uop Llc | Compact quench zone reactor internals |
| US11207650B1 (en) | 2020-09-30 | 2021-12-28 | Uop Llc | Hydroprocessing reactor internals having reduced height |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4597854A (en) * | 1985-07-17 | 1986-07-01 | Mobil Oil Corporation | Multi-bed hydrodewaxing process |
| WO2000037171A1 (en) * | 1998-12-21 | 2000-06-29 | Chevron U.S.A. Inc. | Distributor assembly |
| RU2326711C2 (ru) * | 2003-11-17 | 2008-06-20 | Кох-Глич, Лп | Устройство для однородного распределения пара в массообменных и теплообменных колоннах |
| US20100303685A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Chevron U.S.A., Inc. | Mixing device for a down-flow reactor |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62194429U (ru) * | 1986-05-30 | 1987-12-10 | ||
| US5152967A (en) * | 1988-12-14 | 1992-10-06 | Exxon Research And Engineering Company | Interzone mixing device |
| US5635145A (en) * | 1994-08-23 | 1997-06-03 | Shell Oil Company | Multi-bed downflow reactor |
| US5690896A (en) * | 1995-05-05 | 1997-11-25 | Chevron U.S.A. Inc. | Distributor assembly for multi-bed down-flow catalytic reactors |
| US6253465B1 (en) * | 1998-11-02 | 2001-07-03 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Multi-chamber fluidized bed-carrying classifier |
| US6960325B2 (en) | 2002-08-22 | 2005-11-01 | Hydrocarbon Technologies | Apparatus for hydrocracking and/or hydrogenating fossil fuels |
| DE10329491A1 (de) * | 2003-07-01 | 2005-01-27 | Basf Ag | Reaktor für gas/flüssig oder gas/flüssig/fest Reaktionen |
| DE102006018824A1 (de) | 2006-04-22 | 2007-10-25 | Bayer Technology Services Gmbh | Einweg-Bioreaktor |
| FR2924950B1 (fr) * | 2007-12-17 | 2012-02-24 | Inst Francais Du Petrole | Plateau filtrant de predistribution avec tube deverseur pour reacteur a lit fixe a co-courant descendant de gaz et de liquide |
-
2012
- 2012-10-30 US US13/663,570 patent/US9079141B2/en active Active
-
2013
- 2013-09-18 CN CN201380064395.5A patent/CN104837548B/zh active Active
- 2013-09-18 WO PCT/US2013/060329 patent/WO2014070324A2/en active Application Filing
- 2013-09-18 KR KR1020157013174A patent/KR102055314B1/ko active IP Right Grant
- 2013-09-18 RU RU2015120275A patent/RU2640070C2/ru active
- 2013-09-18 JP JP2015540671A patent/JP6231116B2/ja active Active
- 2013-09-18 EP EP13774281.3A patent/EP2914375B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4597854A (en) * | 1985-07-17 | 1986-07-01 | Mobil Oil Corporation | Multi-bed hydrodewaxing process |
| WO2000037171A1 (en) * | 1998-12-21 | 2000-06-29 | Chevron U.S.A. Inc. | Distributor assembly |
| RU2326711C2 (ru) * | 2003-11-17 | 2008-06-20 | Кох-Глич, Лп | Устройство для однородного распределения пара в массообменных и теплообменных колоннах |
| US20100303685A1 (en) * | 2009-05-29 | 2010-12-02 | Chevron U.S.A., Inc. | Mixing device for a down-flow reactor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2792200C1 (ru) * | 2021-11-24 | 2023-03-20 | Общество с ограниченной ответственностью "РуЭл Альянс" | Распределительное устройство для газожидкостного потока в неподвижном слое катализатора |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2014070324A2 (en) | 2014-05-08 |
| JP6231116B2 (ja) | 2017-11-15 |
| KR102055314B1 (ko) | 2020-01-22 |
| CN104837548B (zh) | 2017-04-12 |
| RU2015120275A (ru) | 2016-12-20 |
| CN104837548A (zh) | 2015-08-12 |
| WO2014070324A3 (en) | 2014-08-07 |
| US9079141B2 (en) | 2015-07-14 |
| KR20150079712A (ko) | 2015-07-08 |
| US20130064740A1 (en) | 2013-03-14 |
| EP2914375B1 (en) | 2020-01-08 |
| EP2914375A2 (en) | 2015-09-09 |
| JP2016501711A (ja) | 2016-01-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2640070C2 (ru) | Смесительное устройство вихревого типа для реактора гидроочистки с нисходящим потоком | |
| CN109642169B (zh) | 用于向下流动式加氢操作反应器的改进的混合装置 | |
| EP2435172B1 (en) | Mixing device for a down-flow catalytic reactor | |
| US5837208A (en) | Hydroprocessing reactor mixer/distributor | |
| EP2767333A1 (en) | Mixing device with tangential inlets for two-phase concurrent vessels | |
| EP1447129A2 (en) | Improved multiphase mixing device with staged gas introduction | |
| US20150375188A1 (en) | Fixed-bed catalyst support for a hydroprocessing reactor | |
| CN103108692A (zh) | 用于分布蒸气和液相的装置和方法 | |
| EP3658267B1 (en) | Methods for fluid contacting in a downflow vessel | |
| CN113412150B (zh) | 已减小高度的加氢处理反应器内构件 | |
| US8568669B2 (en) | Device for cooling and distributing mixed charges on fixed catalyst beds | |
| US8906319B2 (en) | Distributor plate for the distribution of a polyphase mixture with periphery-truncated shafts | |
| US10441933B2 (en) | Reduced-capacity moving-bed reactor with radial flow of the feedstock | |
| RU2804635C2 (ru) | Усовершенствованное смесительное устройство для гидрообрабатывающего реактора с нисходящим потоком | |
| WO2006093437A2 (fr) | Reacteur pour effectuer des processus catalytiques | |
| CN116322969A (zh) | 具有减小高度的加氢处理反应器内构件 | |
| JP7541823B2 (ja) | 区画された小容量反応器 |