用于多床下流式反應(yīng)器的分配器裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在多床下流式反應(yīng)器例如烴處理反應(yīng)器譬如加氫裂化器中分配液體和氣體的裝置和方法。該裝置或該方法分別包括使用分配器裝置，所述分配器裝置包括設(shè)有中心氣體通道(30)的基本上水平的收集盤(20)。沿向下的方向流過中心氣體通道的氣體被旋流器(100)強(qiáng)制進(jìn)行旋流運(yùn)動(dòng)。該旋流運(yùn)動(dòng)具有圍繞豎直旋流軸線(106)的旋流方向(107)，使得氣體作為旋流(108)離開中心氣體通道。在收集盤(20)下方的位置，收集盤(20)上收集的液體沿注射方向被注射到旋流(108)中，在水平面觀察，所述注射方向至少部分地與旋流方向(107)相反。
【專利說明】用于多床下流式反應(yīng)器的分配器裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于多床下流式反應(yīng)器的分配器裝置、包括這種分配器裝置的多 床下流式反應(yīng)器、這種分配器裝置和反應(yīng)器分別在烴處理中的用途，以及一種用于在多床 下流式反應(yīng)器中分配液體和氣體的分配方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 含有多個(gè)疊加的反應(yīng)床的多床下流式反應(yīng)器在化學(xué)品和石油煉制工業(yè)上可用來 進(jìn)行各種工藝，例如催化脫蠟、加氫處理和加氫裂化。在這些工藝中，液相一般與氣相混合， 流體流經(jīng)保持在反應(yīng)床中的顆粒催化劑。當(dāng)流體并行通過反應(yīng)床時(shí)，反應(yīng)床上液體和氣體 的分配將趨于不均勻，從而對(duì)反映程度以及溫度分布產(chǎn)生不利影響。為了實(shí)現(xiàn)液體和氣體 的均勻分配以及在進(jìn)入下一個(gè)低反應(yīng)床中的流體中的溫度的均勻分布，通常在反應(yīng)床之間 安裝流體分配器裝置，其具有許多不同類型。
[0003] 這種流體分配器裝置從EP-A-716881中可以得知。該裝置公開了一種用在多床下 流式反應(yīng)器的各反應(yīng)床之間的流體分配器裝置。該已知裝置包括：
[0004] 基本上水平的收集盤，其設(shè)置有：
[0005] -中心氣體通道，和
[0006]-在中心氣體通道周圍的液體通道；
[0007] 旋流器，該旋流器：
[0008] -位于收集盤上方、中心氣體通道周圍，和
[0009] -設(shè)置有限定旋流方向的葉片，所述葉片布置成賦予流過中心氣體通道的氣體旋 流運(yùn)動(dòng)，使得氣體作為沿著所述旋流方向渦旋的旋流繞堅(jiān)直旋流軸線離開中心氣體通道； [0010] 布置在收集盤下方的一根或多根導(dǎo)管，其中導(dǎo)管具有：
[0011]-與收集盤的液體通道連通的用于接收液體的第一端；和
[0012]-設(shè)置有注射噴嘴的第二端，所述注射噴嘴布置成向所述旋流中沿著注射方向注 射由第一端接收的液體。
[0013] 在正常操作時(shí)，從上反應(yīng)床流下的液體匯集在收集盤上，在收集盤上，液體聚集形 成一層液體覆蓋液體通道，這樣阻止氣體流過液體通道。流入反應(yīng)器的下部分的氣體流過 位于收集盤上、中心氣體通道上方和周圍的旋流器，隨后流過中心通道。在進(jìn)入旋流器時(shí)， 葉片賦予氣體旋流運(yùn)動(dòng)，該氣體只能向下移動(dòng)穿過中心氣體通道，進(jìn)入收集盤下方的混合 室。氣體旋流運(yùn)動(dòng)的旋流方向由旋流器的葉片限定，并繞基本上堅(jiān)直的旋流軸線。氣體的 旋流運(yùn)動(dòng)加速氣-氣相互作用，并因而加速氣相的均衡。
[0014] 收集盤上收集的液體流過液體通道進(jìn)入導(dǎo)管。導(dǎo)管具有將液體注射到來自中心氣 體通道的氣體旋流中的注射噴嘴。注射到旋流中的液體沿著注射方向離開注射噴嘴。
[0015] EP-A-716881的注射方向--以及本發(fā)明的注射方向--在數(shù)學(xué)上可以由箭頭表 示，被稱為注射向量。反過來，EP-A-716881的該注射方向--以及本發(fā)明的注射方向-- 可以由三個(gè)向量分量的正交集合表示：垂直于旋流軸線延伸的徑向注射向量、平行于旋流 軸線延伸的軸向注射向量、和相對(duì)于旋流軸線切向延伸的切向注射向量。
[0016] 根據(jù)EP-A-716881的教導(dǎo)，優(yōu)選八個(gè)或更多個(gè)注射噴嘴定位成使從注射噴嘴出來 的液流彼此碰撞。關(guān)于上述那組正交的三個(gè)向量，這意味著，根據(jù)EP-A-716881，切向和軸向 注射向量為零（即長(zhǎng)度為零），這樣，注射方向恰好在徑向方向上，即實(shí)際注射向量等于徑 向注射向量。根據(jù)EP-A-716881，這些碰撞液流實(shí)現(xiàn)了液-液相互作用，促進(jìn)了液相平衡。
[0017] EP-A-716881的目標(biāo)是提供一種用于實(shí)施特定的液-液相互作用以促進(jìn)特定液相 平衡的裝置。根據(jù)教導(dǎo)，這是通過所謂的碰撞液流實(shí)現(xiàn)的。雖然EP-A-716881教導(dǎo)了實(shí)驗(yàn) 披露碰撞液流導(dǎo)致催化劑失活明顯減少，因而反應(yīng)器運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)，但是，由于"熱點(diǎn)"的形 成容易控制，對(duì)進(jìn)一步"熱點(diǎn)"減少的需求從來沒有間斷過。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0018] 本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種如權(quán)利要求1前序部分所述的改進(jìn)的分配器裝置。
[0019] 依照本發(fā)明的第一個(gè)方面，該目標(biāo)是通過提供用于在多床下流式反應(yīng)器中分配液 體和氣體的分配器裝置來實(shí)現(xiàn)的；
[0020] 其中，分配器裝置包括：
[0021] 基本上水平的收集盤，其設(shè)置有：
[0022] -中心氣體通道，和
[0023] -在中心氣體通道周圍的液體通道；
[0024] 旋流器，該旋流器：
[0025] -位于收集盤上方、中心氣體通道周圍，以及
[0026] -設(shè)置有限定旋流方向的葉片，所述葉片布置用于為流過中心氣體通道的氣體賦 予旋流運(yùn)動(dòng)，使得氣體作為沿著所述旋流方向渦旋的旋流圍繞堅(jiān)直旋流軸線離開中心氣體 通道；
[0027] 布置在收集盤下方的一根或多根導(dǎo)管，其中導(dǎo)管具有：
[0028] -與收集盤的液體通道連通的、用于接收液體的第一端；和
[0029] -設(shè)置有注射噴嘴的第二端，所述注射噴嘴布置成沿著注射方向向所述旋流中注 射由第一端接收的液體；
[0030] 其中，注射方向表不為三個(gè)注射向量的正交集合：垂直于旋流軸線延伸的徑向注 射向量、平行于旋流軸線延伸的軸向注射向量、和相對(duì)于旋流軸線切向延伸的切向注射向 量;和
[0031] 其中，注射噴嘴的取向?yàn)槭沟盟⑸涞囊后w的注射方向的切向注射向量取向?yàn)榕c 旋流方向相反。當(dāng)切向注射向量指向一方向時(shí)，其用長(zhǎng)度大于零的箭頭表示（即切向注射 向量大于零）。
[0032] 切向注射向量取向?yàn)榕c旋流方向相反是指，在水平面觀察，注射方向至少部分地 逆流于旋流方向。切向注射向量取向?yàn)榕c旋流方向相反的后果是，--與EP-A-716881的 教導(dǎo)相反--從注射噴嘴出來的液流不會(huì)相互碰撞。雖然根據(jù)EP-A-716881的教導(dǎo)，可以 預(yù)期結(jié)果是設(shè)有本發(fā)明的分配器裝置的反應(yīng)器性能降低，但是實(shí)驗(yàn)表明正好相反。
[0033] 設(shè)置有依照EP-A-716881的第一分配器裝置的第一反應(yīng)器的性能比得上設(shè)置有 第二分配器裝置的同一個(gè)第一反應(yīng)器的性能，除了注射噴嘴的方向不同之外，所述第二分 配器裝置與第一分配器裝置相同。比較計(jì)算模型研究披露，在水平面觀察，旋流上的溫度分 布的不均勻性得到較大降低，換句話說，依照本發(fā)明，旋流上的溫度分布變得更加均勻。在 流體進(jìn)入分配器裝置后的床的（水平）高度，從水平面觀察，這結(jié)果使穿過催化劑床的流體 溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差降低明顯。該標(biāo)準(zhǔn)偏差的降低，減少了催化劑失活，使得反應(yīng)器可以延長(zhǎng)幾 天時(shí)間運(yùn)行?？紤]運(yùn)行延長(zhǎng)一天可以等于利潤(rùn)增加大約一百萬歐元，這具有非常重要的意 義。
[0034] 關(guān)于注射噴嘴，應(yīng)當(dāng)注意，在正常使用期間，依照本發(fā)明，從注射噴嘴出來的流體 流一般而言是液流，但是本發(fā)明不排除該流是液體和氣體的混合物。進(jìn)一步，關(guān)于注射噴 嘴，應(yīng)當(dāng)注意，從該噴嘴沿著所述注射方向出來的流可以為射流形的，扇形的，錐形的等等。 注射方向是主方向。
[0035] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器設(shè)備的又一實(shí)施例，注射噴嘴的取向?yàn)槭沟盟?射的液體的注射方向的徑向注射向量取向?yàn)樾鬏S線。當(dāng)徑向注射向量在該實(shí)施例中指向 一方向時(shí)，其用長(zhǎng)度大于零的箭頭表示（即徑向注射向量大于零）。徑向注射向量取向?yàn)樾?流軸線是指，在水平面觀察，注射方向不完全、而是部分地逆流于旋流方向。由于所注射的 流體也能夠到達(dá)旋流的中心，這改善了旋流上的溫度的均勻性。
[0036] 模擬計(jì)算表明，當(dāng)所述注射噴嘴的注射方向及其相關(guān)的徑向注射向量限定的角度 至少為2. 5°時(shí)，就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)旋流上溫度均勻性的改善，而且當(dāng)該角度至少為5°，例如至 少為7. 5°時(shí)，該改善就變得相當(dāng)明顯。模擬計(jì)算還表明，當(dāng)該角度變得大于35°時(shí)，所述 均勻性的改善效果看來似乎消失了，而且當(dāng)該角度變得大于30°時(shí)，所述均勻性的相當(dāng)明 顯的改善看來似乎減少了。
[0037] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置的又一實(shí)施例，所述注射噴嘴的注射方向及 其相關(guān)的徑向注射向量限定的角度在[2.5°，35° ]的范圍內(nèi)，例如在[5°，30° ]的范圍 內(nèi)，像[5°，25° ]的范圍內(nèi)或[7.5°，15° ]的范圍內(nèi)。
[0038] 關(guān)于注射方向及其相關(guān)的徑向注射向量之間的角度，應(yīng)當(dāng)注意，這些角度用度表 示，其中360°相當(dāng)于一圈。
[0039] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置的又一實(shí)施例，分配器裝置還包括限定在收 集盤與分配盤之間的混合室。
[0040] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置的又一實(shí)施例，中心氣體通道由堰圍繞。該 堰防止液體進(jìn)入氣體通道。
[0041] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置的又一實(shí)施例，分配器裝置還包括位于中心 氣體通道上方的蓋子，所述蓋子覆蓋整個(gè)中心氣體通道。該蓋子防止流體沿堅(jiān)直向下的方 向接近中心氣體通道。
[0042] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置的又一實(shí)施例，分配器裝置包括位于收集盤 上方的一個(gè)或多個(gè)噴射噴嘴，所述噴射噴嘴布置成，在所述氣體進(jìn)入旋流器之前，沿噴射方 向向氣體噴射擠流流體。該擠流流體依照本發(fā)明通常為氣體，但是依照本發(fā)明也可以是液 體或氣體和液體的混合物。在烴處理領(lǐng)域，擠流流體一般而言是氣態(tài)氫，其選擇性地包括輕 碳（light carbons)作為添加劑。像注射噴嘴的注射方向一樣，來自噴射噴嘴的擠流流體 的噴射方向也可以由下列構(gòu)成的三個(gè)噴射向量的正交集合表示：垂直于旋流軸線延伸的徑 向噴射向量、平行于旋流軸線延伸的軸向噴射向量、和相對(duì)于旋流軸線切向延伸的切向噴 射向量。與旋流氣體相比，依照本發(fā)明的該進(jìn)一步的實(shí)施例，切向噴射向量總是與旋流方向 相反。
[0043] 關(guān)于本申請(qǐng)中使用的術(shù)語"注射"和"噴射"，應(yīng)當(dāng)注意，這兩個(gè)術(shù)語不意味著實(shí)際 含義不同，這兩個(gè)不同術(shù)語只是用于區(qū)分與旋流（術(shù)語"注射"）和擠流（術(shù)語"噴射"）相 關(guān)的內(nèi)容。進(jìn)一步，關(guān)于噴射噴嘴，應(yīng)當(dāng)注意，從該噴射噴嘴沿著所述噴射方向出來的流可 以為射流形的，扇形的，維形的等等。噴射方向是主方向。
[0044] 依照設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)噴射噴嘴的分配器裝置的又一實(shí)施例，切向噴射向量取向 為與旋流方向相反。當(dāng)切向注射向量指向一方向時(shí)，其用長(zhǎng)度大于零的箭頭表示（即切向 噴射向量大于零）。切向噴射向量取向?yàn)榕c旋流方向相反是指，在水平面觀察，噴射方向至 少部分地逆流于旋流方向。在出口高度（其是流過分配器裝置的流體進(jìn)入分配器裝置下 方的床的高度），這導(dǎo)致穿過反應(yīng)器的流體的溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差降低。在本申請(qǐng)中，該標(biāo)準(zhǔn)偏 差也被稱為"出口標(biāo)準(zhǔn)偏差"。似乎是當(dāng)噴射方向相對(duì)于徑向噴射向量的角度α在[5°， 35° ]的范圍內(nèi)時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)"出口標(biāo)準(zhǔn)偏差"的降低（注意，整個(gè)本申請(qǐng)中，"["和"]"是 指該值包含在該范圍內(nèi)，"，"是指"直至"）。依照本發(fā)明，所述噴射噴嘴的噴射方向及其相 關(guān)的徑向噴射向量限定的角度α在[7.5°，30° ]的范圍內(nèi)，例如在[7.5°，25° ]的范 圍內(nèi)，像[15°，25° ]的范圍內(nèi)。
[0045] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置的又一實(shí)施例，分配器裝置還包括布置在中 心氣體通道下方、分配盤上方的大體上水平的預(yù)分配盤，預(yù)分配盤低于一根或多根導(dǎo)管的 注射噴嘴，所述預(yù)分配盤在其周邊設(shè)置有溢流堰，并且在其周邊附近設(shè)置有多個(gè)開口。
[0046] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置的又一實(shí)施例，所述一根或多根導(dǎo)管包括分 布在中心氣體通道周圍的至少八根導(dǎo)管。
[0047] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置的又一實(shí)施例，所述一根或多根導(dǎo)管的注射 噴嘴布置成位于同一水平面內(nèi)。依照附加實(shí)施例，在堅(jiān)直方向觀察，該同一水平面可以位于 與葉片同一高度上。
[0048] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置的又一實(shí)施例，分配器裝置還包括位于收集 盤下方的大體上水平的分配盤，所述分配盤設(shè)置有用于液體和氣體向下流動(dòng)的多個(gè)下導(dǎo) 管；每個(gè)下導(dǎo)管可選地包括直立的、端部開口的管道，所述管道在其側(cè)面具有用于使液體進(jìn) 入管道的孔。
[0049] 依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置的又一實(shí)施例，所述一個(gè)或多個(gè)噴射噴嘴包 括布置在旋流軸線周圍以位于同一水平面內(nèi)的多個(gè)噴嘴。
[0050] 依照第二個(gè)方面，本發(fā)明還涉及一種多床下流式反應(yīng)器，其包括：固體接觸材料構(gòu) 成的、例如催化劑的堅(jiān)直間隔開的床；和位于相鄰床之間的分配器裝置，其中，所述分配器 裝置是依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置。
[0051] 依照第三個(gè)方面，本發(fā)明涉及依照本發(fā)明第一個(gè)方面的分配器裝置在烴處理、例 如在加氫處理和/或加氫裂化工藝中的使用。
[0052] 依照第四個(gè)方面，本發(fā)明涉及依照本發(fā)明第二個(gè)方面的下流式反應(yīng)器在烴處理、 例如在加氫處理和/或加氫裂化工藝中的使用。
[0053] 依照第五個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于在諸如烴處理反應(yīng)器的多床下流式反應(yīng) 器、像加氫裂化器中分配液體和氣體的方法；
[0054] 其中使用了分配器裝置，所述分配器裝置包括設(shè)置有中心氣體通道的基本上水平 的收集盤；
[0055] 其中沿向下的方向流過中心氣體通道的氣體被強(qiáng)制進(jìn)入旋流運(yùn)動(dòng)，所述旋流運(yùn)動(dòng) 具有繞堅(jiān)直旋流軸線的旋流方向，使得氣體作為旋流離開中心氣體通道；其中液體被收集 在收集盤上；
[0056] 其中，在收集盤下方的位置，收集盤上收集的液體沿著注射方向被注射到旋流中， 在水平面觀察，所述注射方向至少部分地與旋流方向相反。
[0057] 依照第五個(gè)方面進(jìn)一步的實(shí)施例，注射方向由下列構(gòu)成的三個(gè)注射向量的正交集 合表示：垂直于旋流軸線延伸的徑向注射向量、平行于旋流軸線延伸的軸向注射向量、和相 對(duì)于旋流軸線切向延伸的切向注射向量；其中切向注射向量取向?yàn)榕c旋流方向相反。在該 實(shí)施例中，徑向注射向量可以取向?yàn)樾鬏S線。
[0058] 依照第五個(gè)方面的又一實(shí)施例，注射方向及其相關(guān)的徑向注射向量限定的角度在 [2.5°，35° ]的范圍內(nèi)，例如在[5°，30° ]的范圍內(nèi)，像[5°，25° ]的范圍內(nèi)或[7.5°， 15° ]的范圍內(nèi)。
[0059] 關(guān)于注射方向及其相關(guān)的徑向注射方向之間的角度，以及關(guān)于注射方向及其相關(guān) 的徑向注射方向之間的角度，應(yīng)當(dāng)注意，這些角度用度表示，其中360°相當(dāng)于一圈。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0060] 參照附圖，下文將通過舉例的方式進(jìn)一步描述本發(fā)明，其中：
[0061] 圖1示意性顯示了帶有依照本發(fā)明的分配器裝置的多床下流式反應(yīng)器的一部分 的垂直截面面；
[0062] 圖2示意性顯示了由三個(gè)向量分量的正交集合限定的向量的三維表示；
[0063] 圖3顯示了從收集盤20向下觀察，依照?qǐng)D1的箭頭III的在分配盤45上的視圖； 和
[0064] 圖4顯示了依照?qǐng)D1的箭頭IV的在收集盤20上的視圖。
[0065] 在附圖中，同樣的零件用同樣的參考標(biāo)記表示。

【具體實(shí)施方式】
[0066] 圖1顯示了在上床15和下床115之間的區(qū)域內(nèi)的多床下流式反應(yīng)器的那部分的 截面圖。上床15和下床115之間的這個(gè)區(qū)域設(shè)置有分配器裝置2。反應(yīng)器的總體構(gòu)造是普 通的，因而，為清楚起見，沒有顯示細(xì)節(jié)，例如分配盤的支撐件。
[0067] 在該實(shí)施例中，反應(yīng)器1的壁5和支撐格柵10支撐固體接觸材料構(gòu)成的、例如顆 粒形式的催化劑的上反應(yīng)床15,反應(yīng)物流過該催化劑，并至少部分地轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。支撐格柵 10設(shè)置有通道（未顯示）并且可以是普通類型的。催化劑可直接布置在支撐格柵10上，或 催化劑可布置在一層支撐球（未顯示）上，所述支撐球容許液體和氣體向下流出上床5并 流過支撐格柵10,該支撐球布置在支撐格柵10上。
[0068] 分配器裝置2包括支撐在架子25上的基本上水平的收集盤20,該收集盤20設(shè)置 有由堰35圍繞的中心氣體通道30,并在堰35周圍設(shè)置有液體通道40?；旧纤降姆峙?盤45位于收集盤20下方。分配盤45設(shè)置有用于液體和氣體向下流動(dòng)的多個(gè)管狀下導(dǎo)管 50。蓋子55位于收集盤20的中心氣體通道30上方，覆蓋整個(gè)中心氣體通道，由此防止來 自上床15的氣體軸向接近中心氣體通道30?；旌鲜?0限定在收集盤20與分配盤45之 間。具有第一端70和第二端76的導(dǎo)管65布置在收集盤20下方。導(dǎo)管65的第一端70與 收集盤20的液體通道40連通，以便接收由收集盤20收集的液體。每個(gè)第二端76設(shè)置有 通向混合室60的注射噴嘴75。
[0069] 分配器裝置2還包括布置在導(dǎo)管65與分配盤45之間的基本上水平的預(yù)分配盤 80,所述預(yù)分配盤80在其周邊設(shè)置有溢流堰85,并且在其周邊附近設(shè)置有多個(gè)開口 90。
[0070] 在正常操作過程中，從上反應(yīng)床15流下的液體匯集在收集盤20上，在收集盤20 上，液體聚集形成一層液體覆蓋液體通道40,這樣阻止氣體流過液體通道40。流入反應(yīng)器1 的下部分的氣體經(jīng)由旋流器100,由蓋子55封閉在它的頂部。旋流器設(shè)置有葉片元件95， 并在葉片元件95之間設(shè)置有水平氣體通道105。從上反應(yīng)床15留下的氣體自蓋子55折 向，首先徑向向外流動(dòng)，然后徑向向內(nèi)朝著旋流器1〇〇的水平氣體通道105流動(dòng)。在進(jìn)入水 平氣體通道時(shí)，布置在水平氣體通道105旁邊的葉片元件95賦予氣體旋流運(yùn)動(dòng)，該氣體只 能向下移動(dòng)穿過中心氣體通道30,進(jìn)入下方的混合室60。所賦予的旋流運(yùn)動(dòng)結(jié)果導(dǎo)致，在 收集盤20的下側(cè)，使得氣體作為沿著旋流方向107旋流的旋流108繞堅(jiān)直旋流軸線106離 開中心氣體通道30。旋流方向107由葉片元件95限定，其可以在旋流方向107上，如圖1 所示，或者在相反方向上。氣體的旋流運(yùn)動(dòng)加速氣體對(duì)氣體相互作用，并因而加速氣相的均 衡。
[0071] 收集盤20上的液體流過液體通過40,然后進(jìn)入并穿過導(dǎo)管65。為了清楚起見，圖 1只顯示了兩根導(dǎo)管65和相應(yīng)的液體通道40。導(dǎo)管65的第二端76上的注射噴嘴75定位 成，在正常操作過程中，從注射噴嘴75出來的液流在收集盤20下方的位置上注射到來自中 心氣體通道30的氣體旋流108中。
[0072] 來自導(dǎo)管65的液體聚集在預(yù)分配盤80上，在這里它向下流過開口 90或有時(shí)候通 過濺出溢流堰85而向下到達(dá)分配盤45。收集盤20和預(yù)分配盤80之間的垂直距離（X)與 預(yù)分配盤80和分配盤45之間的垂直距離（Y)優(yōu)選具有這種關(guān)系，即使得X/Y在1到3范 圍內(nèi)。氣體被預(yù)分配盤80折向，并流到分配盤45。
[0073] 分配盤45起到兩種作用。首先，它在流體進(jìn)入下反應(yīng)床115之前均勻地分配液體 和氣體，其次，它允許液體和氣體相接觸，以提供液-氣相互作用。
[0074] 分配盤45包括基本上水平的板110,所述板110帶有很多管狀下導(dǎo)管50,以在下 反應(yīng)床115上提供許多分配液體和氣體的點(diǎn)。每個(gè)下導(dǎo)管50包括直立（基本上堅(jiān)直）的 端部開口的管道，所述管道貫穿板110上的開口延伸。每個(gè)管道在其側(cè)面具有用于使液體 進(jìn)入管道的孔120 (或多個(gè)孔），所述孔120位于在正常操作過程中在板110上形成的液體 池的頂表面下方?？?20的總數(shù)和尺寸應(yīng)根據(jù)所希望的流速來選擇。氣體進(jìn)入下導(dǎo)管50 的頂部，并穿過下導(dǎo)管50向下到達(dá)下反應(yīng)床115。在下導(dǎo)管50中，氣體和液體之間進(jìn)行均 勻混合。
[0075] 分配器裝置還包括用于分配擠流流體的裝置。這些裝置包括設(shè)置有噴射噴嘴130 的擠流環(huán)125。擠流環(huán)125位于支撐格柵10和收集盤20之間。
[0076] 在正常操作過程中，擠流流體可以通過擠流環(huán)125的噴射噴嘴130排放到反應(yīng)器 中，在這里，它與從上反應(yīng)床15流下來的液體和氣體相接觸。擠流流體可以是反應(yīng)物（例 如加氫處理或加氫裂化工藝中的氫氣）、工藝產(chǎn)物或惰性物質(zhì)。擠流流體不會(huì)總是需要，因 此，擠流裝置是可選的。
[0077] 在更具體地論述本發(fā)明的細(xì)節(jié)之前，我們首先論述圖2,以便闡明用于限定本發(fā)明 的一些常規(guī)數(shù)學(xué)背景。
[0078] 物理單位，像力、運(yùn)動(dòng)、速度、方向等等，在3D (三維）環(huán)境中可以表示為向量，像圖 2中的方向向量D。這種3D向量可以分解成向量分量，一個(gè)向量分量對(duì)應(yīng)3D環(huán)境的一維。 因此向量D表示為三個(gè)向量分量。這三個(gè)向量分量的和是向量D。3D環(huán)境同樣可以以幾個(gè) 方式創(chuàng)建。一種常用方式是通過三個(gè)向量分量的正交集合限定的3D環(huán)境。在這三個(gè)向量 分量的正交集合中，每個(gè)向量分量垂直于其它兩個(gè)向量分量延伸。圖2中的方向向量D就 是這樣，該方向向量D可以分解成第一向量分量R、垂直于向量分量R的第二向量分量A、以 及垂直于向量分量R和向量分量A的第三向量分量T。
[0079] 為便于限定本發(fā)明，向量分量R、T和A與混合室60中氣體的旋流運(yùn)動(dòng)有關(guān)。結(jié) 果：
[0080] -徑向向量分量R--在權(quán)利要求1中被稱為徑向注射向量--從向量D的開始 延伸到旋流軸線106,并垂直于旋流軸線106 ;
[0081] -軸向向量分量A--在權(quán)利要求1中被稱為軸向注射向量--平行于旋流軸線 106、且垂直于徑向向量分量R延伸；
[0082] -切向向量分量T--在權(quán)利要求1中被稱為切向注射向量--沿旋流的切向方 向延伸，且垂直于徑向向量分量R和軸向向量分量A。
[0083] 進(jìn)一步參照?qǐng)D2和權(quán)利要求1 :圓圈200非常示意性地表示噴嘴的表面開口（該 表面具有垂直于所述表面的法向向量，其與箭頭D重合），箭頭D表示從噴嘴200出來的流 體流的方向--在權(quán)利要求1中被稱為注射方向。在圖2中，旋流方向107指示為繞旋流 軸線106的圓形箭頭。從圖2中可以看到，切向注射向量取向?yàn)榕c旋流方向107相反。注 射方向D因而部分地與旋流方向相反，切向注射向量--忽略旋流中的軸向移動(dòng)和旋流中 的離心作用--與旋流方向相反。在噴嘴200的位置觀察，該切向注射向量T可以說逆流 于在噴嘴200的位置上的旋流。
[0084] 現(xiàn)在，更詳細(xì)地轉(zhuǎn)到本發(fā)明，圖3顯示了分配盤45上依照?qǐng)D1的箭頭III的視 圖。該視圖是在收集盤20下方沿著向下的方向觀察的。雖然旋流器100位于該視圖中高 度III-III的上方，因而實(shí)際上在圖3的視圖中是看不到的，旋流器100及其葉片用虛線顯 示，示出了由葉片95確定的旋流方向和注射噴嘴75的注射方向之間的關(guān)系。
[0085] 在圖3中，注射方向表示為箭號(hào)140(對(duì)照?qǐng)D2中的箭頭D);徑向注射向量表示為 箭頭號(hào)141 (對(duì)照?qǐng)D2中箭頭R);切向注射向量表示為箭頭號(hào)142。進(jìn)一步，從平行于圖1 的平面III-III的水平面觀察，角度β表示徑向注射向量141和注射方向140之間的角 度。考慮圖1和3的實(shí)施例中的注射方向140實(shí)際上在水平面上，角度β與徑向注射向 量141和實(shí)際注射方向140之間的角度相同（注意：所謂的軸向注射向量在這種情況下是 不存在的，因?yàn)橛捎谧⑸浞较蛭挥谒矫嬷?，其值為零（水平面是由徑向和切向注射向?140、141、R、T限定的平面）。
[0086] 如前所述， 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)注射噴嘴75的注射方向140的指向至少部分地與旋流方向 相反，結(jié)果：
[0087]-從水平面觀察，旋流上的溫度的均勻性得到改善；和
[0088]-在水平分配盤45的（水平）高度上，穿過反應(yīng)器的流體的溫度的標(biāo)準(zhǔn)偏差降低， 在這里，流體進(jìn)入分配器裝置2之后的床115 (該標(biāo)準(zhǔn)偏差應(yīng)被稱為"出口標(biāo)準(zhǔn)偏差"）。
[0089] 在水平注射方向140相對(duì)于徑向注射向量141的角度β = 0 ° (即與 ΕΡ-Α-716881 -致）、β = 10°和β = 20°的情況下，對(duì)真實(shí)有效的加氫裂化器反應(yīng)器的 模擬計(jì)算表明，所謂的"出口標(biāo)準(zhǔn)偏差"為：
[0090] _β = 0。：出口標(biāo)準(zhǔn)偏差=2.(TC ;
[0091] -β = 10。：出口標(biāo)準(zhǔn)偏差=1.61°C ;
[0092] -β = 20。：出口標(biāo)準(zhǔn)偏差=1.84°C。
[0093] 因而，β = 20°時(shí)的"出口標(biāo)準(zhǔn)偏差"比β = 0°時(shí)小大約0. 16°C。在需要維修 以便更換新的催化劑之前，反應(yīng)器的使用時(shí)間總共延長(zhǎng)大約4-5天。β =10°時(shí)的"出口 標(biāo)準(zhǔn)偏差"比β =0°時(shí)小大約〇.39°C，這意味著，在需要維修以便更換新的催化劑之前， 反應(yīng)器的使用時(shí)間大約延長(zhǎng)10-12天。β的有益范圍看來似乎是[7.5°，15° ]。
[0094] 除注射噴嘴75的注射方向140的指向至少部分地與旋流方向相反之外， 申請(qǐng)人:還 發(fā)現(xiàn)，--如果有或使用--使一個(gè)或多個(gè)噴射噴嘴的指向至少部分地與旋流方向相反提 供了所謂"出口標(biāo)準(zhǔn)偏差"的進(jìn)一步降低。這顯示在圖4中。
[0095] 圖4的視圖類似于圖3,但是它是依照?qǐng)D1的箭頭IV的在收集盤20上的視圖。 該視圖顯示了圓形擠流環(huán)125、噴射噴嘴130、旋流器100、從噴射噴嘴130出來的流的方向 150 (該方向被稱為噴射方向150)、噴射方向150的徑向分量151 (該徑向分量被稱為"徑向 噴射向量"151)、噴射方向150的切向分量152 (該切向分量被稱為"切向噴射向量"152)、 和--在水平面觀察--噴射方向150相對(duì)于徑向噴射向量151的角度α。考慮圖1和4 的實(shí)施例中的噴射方向150實(shí)際上在水平面上，該角度α與徑向噴射向量151和實(shí)際噴射 方向150之間的角度相同（注意：所謂的軸向噴射向量在這種情況下是不存在的，因?yàn)橛捎?噴射方向位于水平面中，其值為零（水平面是由徑向和切向噴射向量150、151、R、T限定的 平面）。
[0096] 在水平噴射方向150相對(duì)于徑向噴射向量151的角度α = -20° (即處于至少部 分地與旋流方向相同的方向）和α = 20° (即至少部分地與旋流方向相反）的情況下，對(duì) 真實(shí)有效的加氫裂化器反應(yīng)器的模擬計(jì)算表明，當(dāng)使用氣體作為擠流時(shí)，所謂的"出口標(biāo)準(zhǔn) 偏差"在α = 20°時(shí)比α = -20°時(shí)小大約50%。而且對(duì)于α = -10°和α = 10°， 模擬計(jì)算表明，當(dāng)使用氣體作為擠流時(shí)，"出口標(biāo)準(zhǔn)偏差"在α = 10°時(shí)比α = -10°時(shí) 小約50%。這導(dǎo)致在需要維修以便更換新的催化劑之前較長(zhǎng)時(shí)間使用反應(yīng)器（延長(zhǎng)大約 1個(gè)月）。所謂的"出口標(biāo)準(zhǔn)偏差"對(duì)于α彡5°且α彡35°的情況降低了（因此，α = [5°，35° ])，例如α在[5°，25° ]的范圍內(nèi)。該"出口標(biāo)準(zhǔn)偏差"在噴射方向至少部分 地與旋流方向相反的情況下的這種降低可以解釋為，由于進(jìn)入旋流器1〇〇的擠流氣體的相 對(duì)注射，高溫工藝氣體和冷擠流氣體之間的相互作用得到改善。
[0097] 考慮旋流軸線106在實(shí)際實(shí)施例中與中心氣體通道20的堅(jiān)直中心軸線重合，在整 個(gè)本申請(qǐng)中使用的旋流軸線106--在實(shí)際實(shí)施例中--可以被當(dāng)作中心氣體通道的堅(jiān)直 中心軸線。
【權(quán)利要求】
1. 一種用于在多床下流式反應(yīng)器中分配液體和氣體的分配器裝置，其中所述分配器裝 置包括： 基本上水平的收集盤（20)，所述收集盤設(shè)置有： -中心氣體通道（30)和 -在中心氣體通道周圍的液體通道（40); 旋流器（100)，所述旋流器（100): -位于收集盤（20)上方，中心氣體通道（30)周圍，且 -設(shè)置有葉片（95)，所述葉片（95)限定旋流方向（107)并布置用于為流過中心氣體通 道（30)的氣體賦予旋流運(yùn)動(dòng)，使得氣體作為沿著所述旋流方向（107)渦旋的旋流（108)圍 繞堅(jiān)直的旋流軸線（106)離開中心氣體通道（30); 布置在收集盤（20)下方的一根或多根導(dǎo)管￠5)，其中導(dǎo)管具有： -與收集盤（20)的液體通道（40)連通的、用于接收液體的第一端（70);和 -設(shè)置有注射噴嘴（75)的第二端（76)，所述注射噴嘴（75)布置成沿著注射方向向所 述旋流（108)中注射由第一端（70)接收的液體； 其中，注射方向（140, D)表示為三個(gè)注射向量的正交集合,所述三個(gè)注射向量包括：垂 直于旋流軸線（106)延伸的徑向注射向量（141，R)、平行于旋流軸線（106)延伸的軸向注 射向量㈧以及相對(duì)于旋流軸線（106)切向延伸的切向注射向量（142, T); 其特征在于，所述注射噴嘴取向?yàn)槭沟盟⑸涞囊后w的注射方向的切向注射向量 (142, T)取向?yàn)榕c旋流方向（107)相反。
2. 如權(quán)利要求1所述的分配器裝置，其中，所述注射噴嘴取向?yàn)槭沟盟⑸涞囊后w的 注射方向的徑向注射向量（141，T)取向?yàn)樾鬏S線（107)。
3. 如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的分配器裝置，其中，所述注射噴嘴（75)的注射 方向（140, D)及其相關(guān)的徑向注射向量（141，R)限定的角度（β)至少為2.5°。
4. 如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的分配器裝置，其中，所述注射噴嘴（75)的注射 方向（140, D)及其相關(guān)的徑向注射向量（141，R)限定的角度（β)至少為5°。
5. 如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的分配器裝置，其中，所述注射噴嘴（75)的注射 方向（140, D)及其相關(guān)的徑向注射向量（141，R)限定的角度（β)至多為35°。
6. 如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的分配器裝置，其中，所述注射噴嘴（75)的注射 方向（140, D)及其相關(guān)的徑向注射向量（141，R)限定的角度（β)至多為30°。
7. 如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的分配器裝置，其中，所述注射噴嘴（75)的注射 方向（140, D)及其相關(guān)的徑向注射向量（141，R)限定的角度（β)在[2.5°，35° ]的范 圍內(nèi)，例如在[5°，30° ]的范圍內(nèi)，譬如在[5°，25° ]的范圍內(nèi)或者在[7.5°，15° ]的 范圍內(nèi)。
8. 如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的分配器裝置，其中， -分配器裝置還包括限定在收集盤（20)與分配盤（45)之間混合室（60); 和/或 -中心氣體通道（30)被堰（35)圍繞； -分配器裝置還包括位于中心氣體通道上方的蓋子（55)，所述蓋子（55)覆蓋整個(gè)中心 氣體通道； 和/或 -位于收集盤上方的一個(gè)或多個(gè)噴射噴嘴（130)，其布置用于在氣體進(jìn)入旋流器（100) 之前，沿噴射方向向所述氣體中噴射擠流流體； 并且其中，可選地 噴射噴嘴的噴射方向限定三個(gè)噴射向量的正交集合，所述三個(gè)噴射向量包括：垂直于 旋流軸線延伸的徑向噴射向量、平行于旋流軸線延伸的軸向噴射向量以及相對(duì)于旋流軸線 切向延伸的切向噴射向量，其中切向噴射向量取向?yàn)榕c旋流方向相反； 或所述噴噴射嘴的噴射方向及其相關(guān)的徑向噴射向量限定的角度在[5°，35° ]的范 圍內(nèi)，例如在[7.5°，30° ]的范圍內(nèi)，譬如在[7.5°，25° ]的范圍內(nèi)或者在[15°，25° ] 的范圍內(nèi)； 和/或 -分配器裝置還包括基本上水平的預(yù)分配盤（80)，其布置在中心氣體通道（30)下方、 分配盤（45)上方，預(yù)分配盤（80)低于所述一根或多根導(dǎo)管（65)的注射噴嘴（75)且高于 分配盤（45)，所述預(yù)分配盤（80)在其周邊設(shè)置有溢流堰（85)，并且在其周邊附近設(shè)置有多 個(gè)開口（90); 和/或 -所述一根或多根導(dǎo)管（65)包括分布在中心氣體通道（30)周圍的至少八根導(dǎo)管 (65)； 和/或 -所述一根或多根導(dǎo)管的注射噴嘴（75)布置成位于同一水平面內(nèi)； 和/或 -其中分配器裝置還包括基本上水平的分配盤（45)，其位于收集盤（20)下方，該分配 盤（45)設(shè)置有用于液體和氣體向下流動(dòng)的多根下導(dǎo)管（50);每根下導(dǎo)管可選地包括直立 的、端部開口的管道，所述管道在其側(cè)面具有用于使液體進(jìn)入管道的孔； 和/或 所述一個(gè)或多個(gè)噴射噴嘴包括布置在旋流軸線周圍以位于同一水平面內(nèi)的多個(gè)噴射 噴嘴。
9. 一種多床下流式反應(yīng)器，其包括固體接觸材料構(gòu)成的、堅(jiān)直間隔開的床和位于相鄰 床之間的分配器裝置，其中，分配器裝置如前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述。
10. 如權(quán)利要求1至8中的任意一項(xiàng)所述的分配器裝置在烴處理例如在加氫處理和/ 或加氫裂化工藝中的用途。
11. 如權(quán)利要求9所述的下流式反應(yīng)器在烴處理例如在加氫處理和/或加氫裂化工藝 中的用途。
12. -種用于在多床下流式反應(yīng)器例如烴處理反應(yīng)器譬如加氫裂化器中分配液體和氣 體的分配方法； 其中使用了分配器裝置（2)，所述分配器裝置（2)包括設(shè)置有中心氣體通道（30)的、基 本上水平的收集盤（20); 其中沿向下的方向流過中心氣體通道（30)的氣體被強(qiáng)制形成旋流運(yùn)動(dòng)，所述旋流運(yùn) 動(dòng)具有圍繞堅(jiān)直旋流軸線（106)的旋流方向（107)，使得氣體作為旋流（108)離開中心氣體 通道； 其中，液體被收集在收集盤（20)上； 其中，在收集盤（20)下方的位置，在收集盤（20)上收集的液體沿注射方向（140，D)被 注射到旋流（108)中，在水平面內(nèi)觀察，所述注射方向至少部分地與旋流方向（107)相反。
13. 如權(quán)利要求12所述的分配方法，其中，注射方向（140, D)表示為三個(gè)注射向量的 正交集合，所述三個(gè)注射向量包括：垂直于旋流軸線（106)延伸的徑向注射向量（141，R)、 平行于旋流軸線（106)延伸的軸向注射向量（A)以及相對(duì)于旋流軸線（107)切向延伸的切 向注射向量（142,T);并且其中所述切向注射向量（142,T)取向?yàn)榕c旋流方向（106)相反。
14. 如權(quán)利要求13所述的分配方法，其中，徑向注射向量（141，R)取向?yàn)樾鬏S線 (106)。
15. 如權(quán)利要求13至14中的任意一項(xiàng)所述的分配方法，其中，在水平面內(nèi)觀察，注射方 向（140, D)及其相關(guān)的徑向注射向量（141，R)限定的角度（β)在[2.5°，35° ]的范圍 內(nèi)，例如在[5°，30° ]的范圍內(nèi)，譬如在[5°，25° ]的范圍內(nèi)或者在[7.5°，15° ]的范 圍內(nèi)。
【文檔編號(hào)】B01J8/00GK104114269SQ201280069600
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2012年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月22日
【發(fā)明者】S·德加延森, C·E·D·奧韋爾科克, B·威特坎普, R·A·沃瑟恩 申請(qǐng)人:國(guó)際殼牌研究有限公司