TWI441685B - 含有粒狀物床之圍封室及於此圍封室之上升流中循環的氣相及液相分布 - Google Patents

Description

含有粒狀物床之圍封室及於此圍封室之上升流中循環的氣相及液相分布 ENCLOSURE CONTAINING A GRANULAR BED AND A DISTRIBUTION OF A GAS PHASE AND OF A LIQUID PHASE CIRCULATING IN AN ASCENDING FLOW IN THIS ENCLOSURE

本發明係關於一種圍封室(或反應器)，其包含一粒狀物床並具有一於此圍封室之上升流中之一氣相及一液相分佈。

本發明係關於一旨在用於一流體原料之處理或加氫處理與自稠油之蒸餾物之催化處理之圍封室。

更特定言之，係關於一種大體上被配置於該圍封室內部並可使該氣相與液相分離之系統，及為達成一上升的氣體與液體流並流之此圍封室之下部中之此氣體與此液體之分佈。

在具有一固定的催化劑床之圍封室型中，有必要儘可能均勻地分佈該氣相與該液相已廣為所知。

亦有必要儘可能地提供全部沿該圍封室之正面區段之兩氣相之最平均的及最均勻的分佈以便最優化該圍封室中之氣體－液體接觸及以一大體上相同的方式操作此圍封室之各種區域。

如在此項技術中已知，此分佈可藉由各種方法實現，特別係利用一裝有立式煙囪之穿孔分佈板。此使得該氣體經由該板之該等穿孔被分佈，及該液體經由該等煙囪被分佈，如專利DE－1,933,857之詳述。

亦有一種已知圍封室，其包括一氣體與液體供應，其中該氣體與液體經由一被配置於該圍封室之底部處之管線被 一起引進。此圍封室亦包括一全部沿其橫截面配置並可使該氣體與液體被分佈之煙囪分佈器。

此種圍封室，雖然由於一單一供應管線之使用在技術上係令人感興趣，但包含相當多的缺點。

事實上，該氣體與液體以一混合物之形式被供應至該圍封室中，且此引進產生對存在於該煙囪分佈器下之氣體－液體介面之干擾。

此外，操作未被最優化，因為在該圍封室之橫截面上方，該氣體被較差地分散，且一氣體柱大體在其中心處豎起。這干擾該分佈板下之該氣體－液體介面並導致該板下之一差的氣體分佈。

此外，氣體可能進入該等煙囪，及在一氣體柱之情形下，會有一具有此一較大比例的氣體存在之不良的氣體分佈於該板之中心區域中。

本發明之目的在於藉由一種圍封室克服該等上述缺點，該圍封室具有一包括一液相與氣相分離系統之催化劑床，該系統使得可獲得一全部沿該圍封室之區段之平均分佈的氣相，其不干擾該氣體－液體介面。

因此，本發明係關於一種圍封室，其包括至少一填料床及用以在該圍封室之底部輸送一液體與一氣體之一混合物之機構，其特徵在於：該圍封室包括一用於分離該混合物之該液相與該氣相之系統，其中該系統被配置在該床與該混合物供應機構之間，且其中該系統包括一包含經脫氣液 體之流動機構及該被釋放之氣體之排出機構之外殼。

該外殼可包括為該經脫氣液體流經之於其周邊壁上之孔。

該外殼可包括用於增加該氣體與液體分離之機構。

該增加的機構可包括一被配置為與該混合物輸送機構對向之板。

該外殼可包括一被配置於該外殼內部並被連接至該混合物輸送機構之供應管線。

該外殼可包括一包括壓降產生機構之氣體排出管線。

該壓降產生機構可包括至少一側開口於該管線上。

該排出管線之一末端可被配置於該外殼內部，且該至少一側開口可被配置於該另一末端上。

該壓降產生機構可包括一在該排出管線區段中之減小。

該外殼可包括一被釋放之氣體之分配器，使得此氣體全部沿該圍封室之區段被分佈。

該分配器可包括至少一具有若干氣體擴散噴嘴之旋臂。

該圍封室可包括一佔據該圍封室之整個區段之大體上為水平的板、若干穿過該板之空心管子及提供於此板上之以連通該板之該兩側之若干穿孔。

本發明亦係關於一種利用根據本發明之圍封室旨在用於一流體原料之加氫處理或用於蒸餾物之催化處理之方法。

參考圖式，藉由閱讀後文之以非限制性舉例之實例，本發明之其他特徵及優點將變而顯而易見。

圖1顯示一大體上為垂直的長型管狀之封閉的圍封室10，其包括在其上部之用於供應產物之機構(未顯示)，使其可形成至少一粒狀物床12。被稱為粒狀物床的係一組固態粒子，其具有尺寸為數毫米等級之尺寸之顆粒狀並宜具有一催化活性，使得可形成一催化劑床。

此床藉由一經橫向穿孔之支持件14被劃界於此圍封室之下部，該支持件14被配置於距離該圍封室之底部16之一距離處並延伸至該圍封室之周邊壁18。該經穿孔之支持件之該等格子(open－worked)空間為使得其不使該等粒子經過，但可使所有氣體與液體經過。

當然很清楚地，以上所用之術語圍封室係關於該等柱與該等反應器。

同樣，術語催化劑係關於新鮮催化劑與再生催化劑。

此圍封室包括在其底部，較佳為在其中間區域之一輸送一氣相與一液相之一混合物(或原料)之管線20。有利地，該氣相包括至少部分氫氣，而該液相本質上包括碳氫化合物。該混合物可能包括諸如含有空氣或氧氣之水、一碳氫化合物或含有空氣或氧氣之碳氫化合物之類之其他氣相。

一可分離並分佈包含於被供應至該圍封室中之混合物中之該等氣相之系統22因此被配置於此底部上，此系統在其後之說明中被稱為傾析器。

如圖2所示，傾析器22包括一大體上為朝該圍封室方向之長型狀之管狀外殼24，其橫截面小於此圍封室之橫截面且其高度小於該圍封室之底部16與支持件14之間之高度為 較佳。

此外殼包括一藉由一擱在該圍封室之底部16之下端壁28與一在距離支持件14之一距離處之上端壁30被劃界之大體上為圓形的周邊壁26。

該周邊壁被安裝為鄰近於下壁28，具有可提供該外殼之內部與該圍封室之底部之間之連通之若干孔32。該等孔全部沿該外殼之周邊壁被有利地平均地圓周分配。除顯示於該圖中之該等圓孔外，可為被對稱配置或不相對於該外殼之大體軸之諸如橢圓形、正方形、矩形孔等之任何形狀及佈局之孔。

該外殼之下壁28帶有一鑽孔34，較佳為圓形並與該外殼之大體軸同軸，使得與該圍封室之供應管線20密封連通，且其中緊緊地連接一大體上為垂直的、末端38被配置於距離上壁30之一距離處之供應管36。

或者，與圖2所示相反，管線20、鑽孔34與管36之該等區段可為相同以限制壓降。

該外殼之上壁30包括一圓形開口40，宜與鑽孔34之開口同軸。此開口提供與一排出管42之密封連通，該排出管42之進口44位於該外殼內部而處於距離供應管36之末端38之一距離處，且其出口46處於距離支持件14之一距離處。被配置於該外殼內部之排出管之部分包括在其周邊壁上之至少一側開口48，在此為自進口44延伸及於上壁30前結束之一立式狹槽之形式，其尺寸與佈局可使氣體產生一壓降，如下文所述。

有利地，如圖2所示，該外殼包括用於增加該氣體與液體分離之機構。該等機構包含一水平板50，被稱為分隔板，其擱在排出管42之進口44上而較佳為關閉此進口。較佳為圓形之此板之表面積為使得該板之區段可涵蓋從管36之末端38之區段至該圍封室之全區段之範圍。此板可被穿孔或具有一格柵之形狀，或其可為實心的，如圖中之所示。在以後的構形中，此板之周邊邊緣係在距離該外殼之周邊壁之內部之一距離處以允許一圓形的循環通道52。

在操作期間，經由供應管線20所供應之氣體與液體之混合物進入吸入管36並經由此管之末端38流出而接觸分隔板50。在此引進之後，該混合物之液體經由重力以一足夠低的下降速度朝下壁28之方向運動以使得該液體釋放之氣泡G經由通道52朝上壁30之方向向上流動。較佳地，該液體之下降速度之範圍在0.4 m/s與0.05 m/s之間以使得在液體離開該外殼之前之其全傾注。可注意到：在於該分隔板上之混合物之影響效果下，該等氣泡甚至更快地並以較大比例地與該混合物分離。因此發生此混合物之該等氣相之分離，具有一主要包含液體之液相(箭頭L)與一主要包含被釋放自該液體之氣體之氣相。

該經脫氣之液相，亦即，不含該大部分氣體，經由孔32離開外殼24並進入該圍封室之底部。

氣泡G在該外殼之上部之水平面處聚集並在上壁30下形成一氣體緩衝54而劃界一氣體－液體介面56。此氣體緩衝可特別經由排出管42中之狹槽48之存在而被實現，該排出 管42之尺寸及數目係由熟習此項技術者決定以便產生該氣體之一壓降。此外，此等狹槽必須允許產生一足夠厚的緩衝層以防止該經脫氣液體在經過此等狹槽48時被吸入管42吸入。

因此，在被供應至該外殼之混合物之傾注後，仍具有一不含氣體之液體，較佳地位於分隔板50下，經由孔32被排出至該圍封室之底部，及形成一氣體緩衝54之氣相，較佳地位於板50上方，經由狹槽48被排出並在排出管42中朝向其出口46循環。

藉由此傾析器產生之此被釋放之氣體接著可與一包括一氣體及液體分佈板之圍封室(圖3)，或與一包括僅一用於該催化劑床之支持格柵之圍封室(圖5)一起使用。

在圖3中，圍封室10包括一代替經穿孔之支持件14之大體上為水平的煙囪板60，用作催化劑床12之一支持件並被配置於距離該圍封室之底部16之一距離處而延及此圍封室之整個區段。

此板包括多樣穿孔，其一部分62被用於分佈來自排出管42之氣體至床12上，此等穿孔之另一部分64被用於接收在以下說明中被稱為煙囪之立式空心管子66。此等煙囪包括開口的下端68，其浸在包含於該圍封室之底部並來自外殼24之經脫氣液體70中；及與床12連通之上端72。

有利地，排出管42之出口46與該板之下面之間之距為1至100 mm之等級，較佳為10至50 mm，且此距離小於此下面與煙囪66之下端之間之距離。

因此，離開排出管42之該氣體被送到板60下，在該處形成一頂端氣體74並劃界一在該氣體與該經脫氣液體70之間之介面76。由於藉由該板之穿孔62實現之壓降，獲得此頂端氣體，該板之數目、分佈及尺寸以此方式由熟習此項技術者決定使得介面76位於氣體出口46下。

因此，此出口46通常被配置於頂端氣體74中，且該氣體直接流入此頂端而不干擾介面76。

當該圍封室處於操作中時，該頂端氣體74流經穿孔62，而該經脫氣液體在煙囪66中循環。被全部沿板60均勻分佈之此氣體與此液體接著以一上升運動流經反應的催化劑床以實現該所需反應，接著其經由熟習此項技術者已知之任一機構離開該圍封室。

舉例而言，本申請人已使用一具有一諸如如圖3所示之具有25℃及1 bar abs.(0.1 MPa)之水－空氣系統之圍封室之圍封室之安裝。

所用之圍封室之直徑為500 mm，且分佈板60由7個直徑為35 mm及高度為400 mm之煙囪組成，具有14個直徑為0.9 mm之穿孔62。

傾析器22由一直徑為170 mm及高度為300 mm之圓筒形外殼24組成。該分隔板為實心，且其直徑為100 mm。其位於該外殼之頂部下之100 mm(該上部的氣體合併區域之高度可為100 mm)。

氣體－液體混合物供應管線20之直徑為40 mm。排出管42之直徑為20 mm至36 mm，在此為20 mm，且其包括一1 mm至5 mm之矩形狹槽48，在此為1 mm。該外殼之20個孔32被配置為距離下壁28 10 mm，且其直徑為10 mm。

此種圍封室之使用結果可在圖4之圖表中看出，該液相流速作為橫坐標，及該氣相流速作為縱坐標，其使得可界定3個操作區域<A>、<B>及<C>。

因此，從鄰區之0至約7 Nm3/h之液體流速及從約3 Nm3/h至5.5 Nm3/h之氣體流速之一第一區域<A>可觀察到液體經過排出管42並經由出口46離開。

在第二區域<B>中，其中該液體流速之範圍為從鄰區之0至約7 Nm3/h，及該氣體流速之範圍介於約3 Nm3/h與約5 Nm3/h至約5.5 Nm3/h之間，該圍封室藉由該傾析器而可實現該液相與氣相之間之一近乎完美之分離，僅經由管42排出該氣相，且僅經由孔32排出該液相。

對於該第三區域<C>，該液體流速之範圍為從鄰區之0至約7 Nm3/h，及該氣體流速之範圍為從約5 Nm3/h至約5.5 Nm3/h。在此區域中，氣體經過孔32。此藉由產生一種氣泡於介面76處而干擾該圍封室之操作。

因此，此圍封室之操作獲得對應於區域<A>之液體與氣體流速為宜，較佳為對應於區域<B>。

在使用具有一包括僅一格柵80作為一代替經穿孔之支持件14之該催化劑床之支持件之圍封室之傾析器之情形下，如圖5所示，傾析器22接著亦具有一被釋放之氣體之分配器82(或噴頭)。此分配器可使全部沿該圍封室之區段並以一近乎均勻之方式分佈來自氣體排出管42之出口46之該被 釋放之氣體。

此分配器包括至少一空心的橫向旋臂84，其大體上為水平，從管42朝該圍封室之壁18之方向延伸。較好，提供被平均配置與該管成角度之多樣臂，舉例而言，6個臂被偏置為彼此成60°。此臂包括一連接鑽孔86，其使得可藉由諸如銅焊或焊接法之任一已知方式連接此臂之內部至管42之出口46。此臂亦包括沿每一臂及朝相對床12之軸向分佈之多樣噴嘴88。較佳地，連接86對向之該臂之自由端藉由諸如一插頭之任一方式被關閉。如圖5所示，使用至少一形成兩個臂84之管子90、一形成另一臂之連續之管子90，且在該管子之中間區域提供連接鑽孔86。

此圍封室之操作與圖3之圍封室之操作相同，除了該格柵下存在一頂端氣體。

因此，在該傾析器之管42中循環之被釋放之氣體進入管子90，在每一臂84中循環，且經由噴嘴88離開，流經格柵80並以一上升運動經過至床12上。包含於該圍封室之底部中之經脫氣液體70亦流經該格柵並同樣至床12上。如上所述，該氣體與該液體藉由任一已知方式被收集於圍封室之上部中以便處理及/或儲存。

當然，在無違本發明之範圍下，圖5之具有分配器82之傾析器22可代替圖3之傾析器被使用，具有以一更快速及更均勻之方式實現一頂端氣體之優點。

圖6之傾析器122之變體不同於圖2之傾析器，其中開口140使得可與一氣體釋放管142密封連通，該氣體排出管 142之進口144在不進入該外殼下被連接至此開口，且其中此排出管之出口146帶有氣體循環限制機構148。此等機構由可藉由諸如一被連接至此出口並包括一小直徑中心鑽孔152之洗滌器150、一格柵、一包括多樣鑽孔之板等等之類之任一方式獲得之出口146之區段之一減小組成。

因此，此區段減小可使得藉由如此產生上壁30下之氣體緩衝54實現由該液體釋放之氣體之一壓降。

此傾析器變體亦可與圖1、圖3之圍封室或與具有後面情形中之分配器82之增加之圖5之圍封室一起使用。

更特定言之，但非唯一地，本發明發現在一液體供應之加氫處理方法中或在一利用根據本發明之圍封室之蒸餾物催化劑處理中之應用。

本發明不受限於上述之該等實例，且其包括任何變體及等效物。

顯著地，基於圍封室製造簡化之原因，外殼24可不包括下壁28，且關閉此外殼可藉由裝配具有底部16之壁26之下部獲得。這可藉由銅焊或焊接法實行。

同樣，已經實驗判定具有包括狹槽48之管42之傾析器可使得在一大範圍之液體流速與氣體流速下操作而氣體不被夾帶於該液體中，而具有包括限制機構148之管142之傾析器則提供該氣體與該液體之更好的分離。

因此，當使用一煙囪板時，該傾析器較佳為與包括若干狹槽之管一起使用以壓降，因為該氣體中夾帶之液體並無影響同時避免氣體夾帶於該液體中。

10‧‧‧圍封室

12‧‧‧填料床/粒狀物床

14‧‧‧經穿孔的支持件

16‧‧‧圍封室之底部

18‧‧‧周邊壁

20‧‧‧供應機構

22‧‧‧系統/傾析器

24‧‧‧外殼

26‧‧‧周邊壁

28‧‧‧下端壁

30‧‧‧上壁

32‧‧‧孔

34‧‧‧鑽孔

36‧‧‧供應管

38‧‧‧供應管36之末端

40‧‧‧開口

42‧‧‧排出管

44‧‧‧進口

46‧‧‧出口

48‧‧‧側開口/狹槽

50‧‧‧板

52‧‧‧通道

54‧‧‧緩衝

56‧‧‧氣體－液體介面

60‧‧‧煙囪板

62‧‧‧穿孔之一部分

64‧‧‧穿孔之另一部分

66‧‧‧空心管

68‧‧‧下端

70‧‧‧經脫氣液體

72‧‧‧上端

74‧‧‧頂端氣體

76‧‧‧介面

80‧‧‧格柵

82‧‧‧分配器

84‧‧‧旋臂

86‧‧‧連接鑽孔

88‧‧‧噴嘴

90‧‧‧管子

122‧‧‧傾析器

140‧‧‧開口

142‧‧‧排出管

144‧‧‧進口

146‧‧‧出口

148‧‧‧氣體循環限制機構

150‧‧‧洗滌器

152‧‧‧鑽孔

G‧‧‧氣泡

圖1係一包括根據本發明之相分離系統之圍封室之一部分軸向截面圖；圖2係圖1之相分離系統之軸向截面之較大尺寸詳圖；圖3係一包括根據本發明之相分離系統之圍封室之一變體之另一部分軸向截面圖；圖4係一顯示根據對應於圖3之圍封室之一實例之具有氣體流速Qgaz與液體流速Qliq之分離器之操作條件之圖形；圖5係另一包括根據本發明之相分離系統之另一變體之圍封室之一部分軸向截面圖；及圖6係根據圖2之一變體之相分離系統之軸向截面之詳圖。

10‧‧‧圍封室

12‧‧‧填料床/粒狀物床

14‧‧‧經穿孔的支持件

16‧‧‧圍封室之底部

18‧‧‧周邊壁

20‧‧‧供應機構

22‧‧‧系統/傾析器

24‧‧‧外殼

26‧‧‧周邊壁

28‧‧‧下端壁

30‧‧‧上壁

32‧‧‧孔

42‧‧‧排出管

Claims (11)

1. 一種圍封室，其包括：至少一填料床；一混合物供應管線，其用於在該圍封室之一底部輸送氣相與液相之混合物；及一用於分離該混合物之液相與氣相之系統，被配置於該填料床與該混合物供應管線之間，該系統包括與該混合物供應管線連接之一外殼，用於增加該外殼中之液相與氣相分離且相對於該混合物供應管線之一機構，用於在該外殼之下部所提供之經脫氣液體之一出口，及用於在該外殼之頂端所提供之被釋放之氣體之排出通路。
2. 如請求項1之圍封室，其中用於該經脫氣液體之該出口於該外殼之該周邊壁上包括用於使該經脫氣液體流經之若干孔。
3. 如請求項1之圍封室，其中該用於增加該外殼中之液相與氣相分離之該機構包括一板。
4. 如請求項1之圍封室，其中該外殼另外包括一被配置在該外殼內部並被連接至混合物供應管線之一供應管線。
5. 如請求項1之圍封室，其中用於該被釋放氣體之該排出通路包括一包括壓降產生機構之氣體排出管。
6. 如請求項5之圍封室，其中該壓降產生機構包括在該排出管上之至少一側開口。
7. 如請求項6之圍封室，其中該排出管之一末端被配置在該外殼之內部，且其中該至少一側開口被配置在該一末 端上。
8. 如請求項5之圍封室，其中該壓降產生機構包括一該排出管區段之減小。
9. 如請求項1之圍封室，其中該外殼包括一被釋放之氣體之分配器，其使得該被釋放氣體可全部沿該圍封室之區段被分佈。
10. 如請求項9之圍封室，其中該被釋放氣體分配器包括至少一設有氣體擴散噴嘴之旋臂。
11. 如請求項1之圍封室，其另外包括一佔據該圍封室之整個區段之大體上為水平之板、穿過該大體上為水平之板之空心管子及設於該大體上為水平之板上之穿孔，以連通該大體上為水平之板之該兩側。