TW201417867A - 用於提供用於重阻塞進料之處理之具有氣體及液體並流下行流之固定床反應器之過濾分配板 - Google Patents

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Abstract

本發明闡述適用於氣體及液體之並流下行流，更具體而言處於「滴流」模式之分配板，該分配板整合與分配功能分離之過濾功能。

Description

用於提供用於重阻塞進料之處理之具有氣體及液體並流下行流之固定床反應器之過濾分配板
本發明係關於用於在以滴流模式(並流下行流，液體速度低於1.5cm/s)作業之固定床型催化反應器之入口處過濾及分配氣體及液體之板之情況。所設想之主要應用係殘餘物之加氫處理，但本申請案可應用於可造成固定床阻塞之油餾分之任何氫化，且甚至更一般而言可應用於到達固定床之充滿阻塞粒子之含有或不含氣體之任何液相。
本發明可視為對申請人申請之以下若干個專利之改良：‧專利FR 2 924 950闡述稱作預分配板之過濾板，其具有用於具有氣體及液體並流下行流之固定床反應器之溢流管，該預分配板係由置於習用分配板上方之過濾板組成；‧專利FR 2 889 973闡述用於具有氣體及液體並流下行流之固定床反應器之過濾板，該板提供用於置於下游之催化床之過濾功能及對氣體及液體流體之分配功能二者。此專利提出用於過濾板之組態，其中煙囪在催化床中間具有穿孔孔洞(或槽)，其在於孔洞附近堵塞床之情形中可造成困難。因此，此床之堵塞會導致煙囪堵塞，並造成兩個 後果：液體流速在分配板下方之分配不平衡，及若煙囪與催化床聚集在一起並黏到催化床上，在拆卸該板時損壞煙囪之風險；‧專利FR 2 959 677闡述可移除含有過濾粒子及觸媒粒子之籃之配置，該等籃沈積於分配板上以促進裝配/拆卸該板並限制該板與該觸媒聚集之風險。然而，該解決方案具有一定數目之缺點：大量籃意味著裝配時間極長，且需要確保所有籃之間之流體接觸，同時防止粒子在籃之間逃逸。
本發明相對於先前專利提供實質性改良。
本發明可定義為用於提供催化反應器之分配板，該催化反應器係使用氣體及液體進料作業，更具體而言處於稱為滴流模式之流動模式，即液體表面速度在0.1cm/s至1.5cm/s範圍內。
本發明板可定義為分配板，其功能係將進入反應器之雙相射流轉換為在置於該板下游之催化床表面上均勻分配之氣體-液體混合物。本發明分配板亦藉助過濾層整合納入板本身之過濾功能。與先期氨技術之板相比，此過濾層以某種方式與分配功能分離，如分配元件通過過濾層，但分配元件內部之氣體及液體入口位於該過濾層外部。
一般而言，該等分配元件呈實質上垂直之煙囪形式，其自位於板位準下方之下部位準延伸至位於過濾層上表面上方之上部位準。
經由分配元件之開放上端接納氣體，該上端位於過濾層上方，且經由一列孔口接納液體，該列孔口位於在過濾層(4)下方及板(2)本身上方之部分中。
此部分僅由液體佔據，此乃因在正常作業下，高於板(2)之液位位於過濾層(4)內部且低於分配元件(5)之上端，該上端只有氣體可到達。
因此，本發明之分配及過濾板適用於固定床反應器中處於並流 下行流模式之氣體-液體流，該固定床反應器可包含複數個沿反應器分級之觸媒窗。
一般而言，本發明過濾板定位於第一催化床上游(在流體流動方向上)。在將進料以不同位準引入沿反應器交錯之多個催化床上時，可能將本發明過濾板定位於每一催化床之上游。
本發明可定義為具有氣體-液體流之並流下行流且具有適合於該氣體-液體流之分配及過濾板之固定床反應器，該固定床反應器可包含複數個沿反應器分級之觸媒床，每一板係定位於每一催化床之上游，該板自頂部至底部係由以下元件構成：‧穿孔載體(3)，其並未覆蓋反應器之整個截面，而係留出對應於該反應器截面5%至50%、較佳5%至30%之環形區(11)不覆蓋，‧由該穿孔載體(3)支撐之過濾層(4)，‧位於相對於穿孔載體(3)之距離在50mm至150mm範圍內之處之完整板(2)，其包含複數個橫越過濾層(4)及完整板(2)之實質上垂直之分配元件(5)，該等分配元件係佈置成矩形或三角形圖案，該等分配元件(5)之高度在200mm至400mm範圍內，其上端開放以接納氣體，且包含至少一列位於該等分配元件之包含在穿孔載體(3)與完整板(2)之間之部分中之孔洞以接納液體，且氣體-液體混合物係由該分配元件(5)之下端排出，‧至少一個位於完整板(2)下方之高孔隙度分散元件(7)，其相對於該完整板(2)之距離在20mm至300mm範圍內，較佳在50mm至150mm範圍內。
術語「完整板(2)」意指此板無孔口；氣體及液體經由分配元件(5)之下端離開。
在一變化形式中，意欲在每一分配元件(5)下方分散液體射流之 分散元件(7)係屬於偏轉器類型。
其亦可由以交錯方式佈置在完整板(2)下方之多孔篩網元件構成，且其相對於該完整板(2)之距離在20mm至300mm範圍內、較佳在50mm至150mm範圍內之距離之間延伸。
較佳地，在本發明之分配及過濾板中，分配元件(5)係由總高度在200mm至400mm範圍內之實質上垂直之煙囪構成。
較佳地，在本發明之分配及過濾板中，沈積在穿孔載體(3)上之過濾介質(4)係由至少一層稱為保護粒子之粒子構成，其高度在100mm至300mm範圍內，較佳小於150mm。
構成過濾介質(4)之粒子可為：‧防護材料粒子或一般用作保護元件之任何其他粒子；‧或觸媒自身之粒子。
本發明板並不受限於構成過濾層之防護材料。任何能保留含於進料中之阻塞粒子之材料皆可適合於本發明板。
對於在200mm至300mm範圍內之過濾介質之高度，可能使用複數個層，第一層係由防護材料粒子構成，且下一層係由觸媒粒子構成。在大多數情形中，單一層即足夠。較佳地，在本發明之分配及過濾板中，位於完整板(2)下方之高孔隙度分散元件(7)係由以交錯方式佈置之篩網片構成且在該板(2)下方150mm距離與250mm距離之間交替。
較佳地，在本發明之分配及過濾板中，意欲在過濾層(4)上方分裂進入反應器之液體射流之保護篩網或穿孔板(6)佈置在該過濾層上方且相對於該層之距離小於10mm。
在變化形式中，篩網(7)可由經設計以在每一分配元件(5)下方分散液體射流之任何偏轉器類型元件替代，每一偏轉器置於每一分配元件(5)下方或僅其一部分之下方。
一般而言，本發明分配板可用於以「滴流」模式(即液體表面速度在0.1cm/s至1.5cm/s範圍內)採用氣體及液體並流下行流之任何製程中。
更具體而言，本發明分配板適用於用於以下之製程：加氫處理、選擇性氫化、殘餘物轉化或含有3至50個、較佳5至30個碳原子之油餾分之氧化。
能使用本發明分配過濾板處理之重進料可定義為彼等沸點高於370℃者，尤其具有殘餘物類型或諸如此類：大氣殘餘物、真空殘餘物、脫瀝青油或實際上自諸如煉焦、固定床、沸騰床或移動床加氫處理等轉化製程獲得之殘餘物，其中所有殘餘物類型皆可單獨或作為混合物來使用。
該等重進料可以其原樣使用或可經烴部分或烴部分混合物稀釋。
本發明所涉及之重進料亦可包括自煤液化製程、自芳香族提取物或自任何其他烴餾分獲得之餾分。
1‧‧‧反應器壁
2‧‧‧完整板
3‧‧‧穿孔載體
4‧‧‧過濾層
5‧‧‧分配元件
6‧‧‧保護篩網
7‧‧‧篩網/高孔隙度分散元件
8‧‧‧套筒
9‧‧‧彎曲載體
10‧‧‧孔洞
11‧‧‧環形區
圖1係本發明板之側視圖，其顯示以下主要元件：由穿孔載體(3)支撐之過濾層(4)、由完整板(2)支撐之分配元件(5)、多孔下部篩網(7)。
本發明分配板係具有如下意義之分配板：其將進入反應器之二相射流(氣體-液體)轉換為在位於下游之催化床表面上均勻分配之均勻氣體-液體混合物。
另外，其整合過濾功能，但與先前技術過濾板之不同之處在於，過濾功能與分配功能斷開。
沈積有過濾層(4)之穿孔載體(3)位於板之中央區但不佔據反應器 之整個截面。事實上，在過濾區(4)與反應器壁(1)之間存在環形空間(11)。
此環形空間(11)在過濾層(4)隨時間被回收之各種雜質堵塞之情況下允許液體通向分配元件(5)。
此環形空間之寬度經設定以使得即使在板完全阻塞之事件中亦順從壓力平衡。
在此情形中，過濾功能不再發揮作用，分配板由於使液體進入分配元件(5)之孔洞(10)位於與過濾層(4)完全分離之區中而繼續發揮作用。
此與過濾層分離之區低於300mm高，較佳低於200mm高，且為了正常發揮分配作用，分配元件(5)之高度必須高於200mm，較佳高於300mm，此乃因此高度意味著可適應製程經常要求之液體流速變化。
過濾區(4)利用藉助熟習此項技術者已知之任何方式與分配板(2)相連且機械固持在此板(2)上之穿孔載體(3)，該方式係例如彎曲載體(9)(如圖1中所示)，及/或垂直載體(亦如圖1中心所示)，或熟習此項技術者已知之任何其他方式。
板(2)及穿孔載體(3)可藉由螺釘系統或藉由熟習此項技術者已知之任何其他方式固持在一起。
穿孔載體(3)可在其下部區穿孔，但亦可在其外側區穿孔以允許液體通過。
分配元件(5)一般具有實質上垂直之煙囪形式，其自位於板(2)平面下方之下部位準延伸至位於過濾層(4)上表面上方之上部位準。
該等分配元件(5)可受未穿孔套筒(8)保護。
因此，過濾床(4)不與分配元件(5)接觸。
若過濾床固化，則其附著至套筒而非分配元件(5)本身。因此， 下部板(2)不受影響且更易於將阻塞過濾區(4)與板之其餘部分分離。
關於裝配/拆卸，將穿孔載體(3)作為分配板嵌板引入，該等嵌板之尺寸使得可將其經由反應器之人孔引入。以相同方式將分配板(2)切割成可經由人孔引入之元件。
可將套筒(8)直接置於穿孔載體(3)上並圍繞分配板之分配元件(5)。
藉由「鬆散」裝填將過濾介質(4)直接沈積至穿孔載體(3)上。
視情況，可在過濾介質(4)上方添加保護篩網(6)以保護該介質免受進入反應器之氣體/液體流影響，以防止構成該過濾層之粒子被逐出。
本發明分配板相對於先前技術板之優點可歸納如下：‧分配元件(5)之液體接納孔洞係位於穿孔載體(3)下方，且此配置意味著過濾功能可與分配功能斷開。此分配亦提供關於液體流速之一定靈活性，此乃因可在自位於過濾區(4)中之下部位準至位於過濾層(4)上方之上部位準之極寬高度範圍內建立液位，然而，該液位必須維持在分配元件(5)之上端下方，以防止液體經由用於允許氣體通過之該等上端進入；‧過濾高度保持足以實施期望的過濾功能；‧與過濾籃之先前技術解決方案相比，利於裝配及拆卸：。作為嵌板經由人孔引入之穿孔載體(3)；。藉由壁及/或分配板附近之複數個加強件/支架腿支撐之穿孔載體(3)；。圍繞分配元件(5)開槽之保護套筒(8)，其係在外部獨立製造且直接沈積於完整載體(2)上；。提供有經由人孔引入嵌板中之分配元件(5)之完整載體(2)。
本發明分配板可用於裝備新單元或可替代現有單元上之習用 板。
對於某些類型之板(例如在Axens銷售之EquiFlow®情形中)，該等板之改型足以能安裝本發明中所述之過濾板。
本發明之實例
本發明實例僅藉助說明方式給出且係關於殘餘物加氫處理。
氣體及液體速度在[2-5]cm/s範圍內(氣體)及[0.1-0.5]cm/s範圍內(液體)。
反應器直徑為3.5m。
呈垂直煙囪(5)形式之分配元件之尺寸如下：‧煙囪高度：350mm；‧煙囪直徑：50mm；‧煙囪之間之間距：200mm煙囪包含兩列孔口(10)以接納液體：‧第1列孔口：相對於完整板之高度為40mm，3個5mm孔洞；‧第2列孔口：相對於完整板之高度為130mm，3個5mm孔洞；‧煙囪頭部之用於通過氣體以接納氣體之開口：30mm。
過濾層(4)之尺寸如下：‧穿孔載體(3)之位置：在完整板(2)上方140mm；‧過濾層(4)之直徑：3.1m；‧環形區(11)之厚度：200mm；‧穿孔載體(3)之總高度：160mm，即在完整板(2)上方310mm，且在分配元件(5)之氣體開口下方10mm；‧保護斑塊(6)之位置：在完整板(2)上方290mm；‧防護材料層之厚度：150mm。
1‧‧‧反應器壁
2‧‧‧完整板
3‧‧‧穿孔載體
4‧‧‧過濾層
5‧‧‧分配元件
6‧‧‧保護篩網
7‧‧‧篩網/高孔隙度分散元件
8‧‧‧套筒
9‧‧‧彎曲載體
10‧‧‧孔洞
11‧‧‧環形區

Claims (9)

  1. 一種具有並流下行流氣體-液體流且具有適合於該氣體-液體流之分配及過濾板之固定床反應器，該固定床反應器可包含複數個沿該反應器分級之觸媒床，每一板係定位於每一催化床之上游，該板自頂部至底部係由以下元件構成：穿孔載體(3)，其並未覆蓋該反應器之整個截面，而係留出對應於該反應器之該截面之5%至50%、較佳5%至30%之環形區(11)不覆蓋，由該穿孔載體(3)支撐之過濾層(4)，位於相對於該穿孔載體(3)之距離在50mm至150mm範圍內之處之完整板(2)，其包含複數個橫越該過濾層(4)及該完整板(2)之實質上垂直之分配元件(5)，該等分配元件係佈置成矩形或三角形圖案，該等分配元件(5)之高度在200mm至400mm範圍內，其上端開放以接納氣體，且包含至少一列位於該等分配元件之包含在該穿孔載體(3)與該完整板(2)之間之部分中之孔洞以接納該液體，且氣體-液體混合物係由該分配元件(5)之下端排出，至少一個位於該完整板(2)下方之高孔隙度分散元件(7)，其相對於該完整板(2)之距離在20mm至300mm範圍內，較佳在50mm至150mm範圍內。
  2. 如請求項1之具有並流下行流氣體-液體流之固定床反應器，其中每一分配及過濾板具有分配元件(5)，該等分配元件(5)係在對應於該過濾層(4)之深度之高度部分中由完整套筒(8)包圍之實質上垂直之煙囪。
  3. 如請求項2之具有並流下行流氣體-液體流之固定床反應器，其中該等煙囪之間距係在100mm至300mm範圍內。
  4. 如請求項1之具有並流下行流氣體-液體流之固定床反應器，其中該穿孔載體(3)之該過濾層(4)係由至少一層防護材料粒子構成且高度在100mm至300mm範圍內。
  5. 如請求項1之具有並流下行流氣體-液體流之固定床反應器，其中位於該完整板(2)下方之該等高孔隙度分散元件(7)係以交錯方式佈置且在該完整板(2)下方之150mm距離與250mm距離之間交替。
  6. 如請求項1之具有並流下行流氣體-液體流之固定床反應器，其中將用於分裂進入該反應器之液體射流之保護篩網(6)佈置在該過濾層(4)上方。
  7. 如請求項1之具有並流下行流氣體-液體流之固定床反應器，其中該分散元件(7)係由錐形偏轉器之總成構成，每一偏轉器係置於分配元件(5)下方。
  8. 一種如請求項1之具有並流下行流氣體-液體流之固定床反應器之用途，其係用於加氫處理製程、選擇性氫化製程、殘餘物轉化製程或用於氧化碳原子數目為3至50、較佳5至30之油餾分之製程中。
  9. 一種如請求項1之具有並流下行流氣體-液體流之固定床反應器之用途，其係用於以滴流模式(即液體表面速度在0.1cm/s至1.5cm/s範圍內)採用氣體及液體之並流下行流之任何製程中。
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