專利名稱：多床下流式反應(yīng)器的分配裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多床下流式反應(yīng)器的分配裝置，包括該裝置的多床下流式反應(yīng)器在烴加工方面的使用。
含有多個疊加的反應(yīng)床的多床下流式反應(yīng)器在化學(xué)品和石油提煉工業(yè)上可用來進(jìn)行各種工藝如催化脫蠟、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)已保持在反應(yīng)床中的顆粒催化劑。當(dāng)流體并行(順流)通過反應(yīng)床時，橫跨反應(yīng)床的液體和氣體的分配將趨向于不均勻，從而對反應(yīng)程度以及溫度分布有不利影響。為了獲得液體和氣體的以及在進(jìn)入下一個低反應(yīng)床的流體中的溫度的均勻分布，流體分配裝置(有許多不同類型)通常被安裝在反應(yīng)床之間。
這類流體分配裝置從EP No.427,733中可以得知。這一文件公開了用在多床下流式反應(yīng)器的各反應(yīng)床之間的流體分配裝置，該裝置包括(i)基本水平的收集盤，設(shè)有以貫通該盤的圓筒(稱煙筒)形式的氣體通道和設(shè)有多個液體通道；(ii)位于收集盤下方的基本水平的分配盤，該分配盤裝有多個向下流動的液體和氣體的管式下導(dǎo)管；(iii)位于收集盤中心上方的流體折向板；和(iv)在收集盤和分配盤之間確定的混合室，
其中，圓筒安裝在收集盤周界附近的圓環(huán)上，液體通道位于流體折向板面的外側(cè)。
已知的裝置還包括安裝在收集盤上方的混合盤，該混合盤設(shè)有兩個供液體和氣體通過的溢流管(它在混合盤下方開口)和從溢流管接受液體的環(huán)形接受器，該接受器有中心排料口。
在正常的操作中，液體和氣體向下流過溢流管和流過環(huán)形接受器的中心排料口，到達(dá)收集盤。料流通過折向板沿徑向向外折向，液體流過收集盤的液體通道并被收集在分配盤上，而氣體流過圓筒進(jìn)入混合室。而后，液體和氣體并行流過分配盤的下導(dǎo)管。
因此，在已知的裝置中，液體和氣體被引至混合盤中相互接觸，然后兩流體分別進(jìn)入分配盤，在這里它們再次混合。已知裝置為氣—?dú)?、液—液和液—?dú)庀嗷プ饔锰峁┝税l(fā)生的機(jī)會，但是液—液相互作用的機(jī)會以及液體平衡受到了限制。
本發(fā)明的目的是為流體分配裝置提供實(shí)現(xiàn)液體平衡的機(jī)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明，因而提供了在多床下流式反應(yīng)器中分配液體和氣體的分配裝置，該裝置包括(i)基本水平的收集盤，設(shè)有由溢流堰包圍的中心氣體通道和在堰周圍設(shè)有液體通道；(ii)位于收集盤下方的基本水平的分配盤，該分配盤裝有多個供液體和氣體向下流動的管式下導(dǎo)管；(iii)位于收集盤的中心氣體通道上方的流體折向板；(iv)在收集盤和分配盤之間確定的混合室；和(v)具有第一端和第二端的開口式導(dǎo)管，其中第一端與收集盤的液體通道聯(lián)通和第二端進(jìn)入混合室中開口，而且其中第二端的設(shè)置方式使得在正常操作過程中從第二端口進(jìn)射出的(各)液流相互發(fā)生碰撞。
除了能在多床下流式反應(yīng)器中高效地分配液體和氣體以外，本發(fā)明的分配裝置還具有其它優(yōu)點(diǎn)形狀上比較緊湊，顯著減少了反應(yīng)器的總長度。
同時，如果裝有分配驟冷流體的器具，本發(fā)明的分配裝置能夠非常有效地用來實(shí)現(xiàn)多床下流式反應(yīng)器的各反應(yīng)床之間的反應(yīng)物/產(chǎn)物的冷卻。
因此，在本發(fā)明一個實(shí)施方案中，該分配裝置進(jìn)一步包括分配驟冷流體的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)位于收集盤上方。
分配驟冷流體的機(jī)構(gòu)在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的，例如上面指出的EP No.427 733(作為可選擇的特征)中和US 3,787,189和3,855,068中。
US 3,787,189描述了用在多床下流式反應(yīng)器的各反應(yīng)床之間的流體分配裝置，它包括位于一系列的3個水平擋板(上、中和下?lián)醢?上方的驟冷氣體分配器。中檔板在反應(yīng)器的壁之間伸展并具有圓形中心開口。上和下?lián)醢寰哂休^小的直徑，并豎直地位于中擋板的圓形中心開口的上、下方。
在正常的操作過程中，從上反應(yīng)床降下來的流體借助于位于擋板之間的渦流葉片與驟冷氣體緊密混合。該渦流葉片讓流體產(chǎn)生旋渦運(yùn)動，流體只能通過中擋板的中心開口，向下到達(dá)下反應(yīng)床。
在這一裝置中，從上反應(yīng)床降下的流體與驟冷氣體沿著在自上反應(yīng)床至下反應(yīng)床之間的流動蹤跡的總長度方向進(jìn)行混合。
US3,855,068描述了用在多床下流式反應(yīng)器的各床之間的流體分配裝置，它包括位于帶有一孔的、向下傾斜的板之上的驟冷氣體機(jī)構(gòu)。固定在該板的下側(cè)、在孔的下方的是一U形管，U形管的下游是基本水平的收集盤，它設(shè)有向上延伸的圓筒形式的氣體通道和設(shè)有許多液體通道。
在正常的操作中，液—?dú)饬魍ㄟ^U形管，并在板的下側(cè)碰撞，它們被分散成液體和氣體組分。液體收集在收集盤上并流過液體通道，氣體流過收集盤的圓筒(煙筒)到達(dá)下面的反應(yīng)床上。
與EPNo.427733的流體分配裝置類似，以上美國專利的分配裝置為流體達(dá)到平衡而提供很少的機(jī)會或根本沒有機(jī)會。
在上述引入了驟冷流體機(jī)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)裝置的操作中，在冷的驟冷流體和從上反應(yīng)床降下來的熱流體之間進(jìn)行的熱交換一般是不均勻的，這樣，進(jìn)入下反應(yīng)床的流體混合物表現(xiàn)出橫跨反應(yīng)器的高度可變化的溫度分布。
相反，使用根據(jù)本發(fā)明的分配裝置，首先分別進(jìn)行氣—?dú)夂鸵骸合嗷プ饔枚峁┝似胶饬说臍庀嗪凸滔?，兩者各自具有基本平均的溫?和組成)。氣相的溫度通常與液相的溫度不同。然后平衡了的氣相和液相在分配盤上被引到一起，緊密混合，促進(jìn)氣—液相互作用。以這種方式制得了流體混合物，在進(jìn)入下反應(yīng)床后，它顯示出橫跨反應(yīng)器的基本均勻的溫度(和組成)。
本發(fā)明的分配裝置可進(jìn)一步包括安裝在開口式導(dǎo)管和分配盤之間的基本水平的預(yù)分配盤，該分配盤在其周界處設(shè)有溢流堰和在周界附近設(shè)有多個開口。具有預(yù)分配盤的優(yōu)點(diǎn)是它能使液體在分配盤上更均勻地鋪開，有助于促進(jìn)液—液相互作用以及液體平衡。
流體折向板由帶孔的支架方便地支撐在收集盤的中心氣體通道上方。該孔可有氣體旋流機(jī)構(gòu)，例如以渦流葉片的形式，以促進(jìn)氣—?dú)庀嗷プ饔煤蜌怏w平衡。
為了促進(jìn)液體平衡，本發(fā)明的分配裝置通常具有至少四個，優(yōu)選至少八個開口式導(dǎo)管以及相應(yīng)的液體通道，以提供碰撞液流的多重性。如果各導(dǎo)管的第二端口安裝在同一水平面內(nèi)，可進(jìn)一步促進(jìn)液體平衡。
通過實(shí)施例，結(jié)合附圖，將進(jìn)一步描述本發(fā)明。


圖1示出了帶有根據(jù)本發(fā)明第一個實(shí)施方案的分配裝置的多床下流式反應(yīng)器的局部垂直截面圖；和圖2示出了帶有根據(jù)本發(fā)明第二個實(shí)施方案的分配裝置的多床下流式反應(yīng)器的局部垂直截面圖，該分配裝置包括分配驟冷流體的機(jī)構(gòu)。
在附圖中同樣部件由相同參考代碼來表示。
圖1示出了在兩床之間區(qū)域內(nèi)的多床下流式反應(yīng)器的那部分的截面視圖。反應(yīng)的總體構(gòu)型是普通的，因而，為清楚起見沒有示出細(xì)節(jié)如分配盤的支架。
在這一實(shí)施方案中，反應(yīng)器1的壁5和支架格柵10支持住裝有固體接觸物質(zhì)(例如顆粒形式的催化劑)的上反應(yīng)床15，反應(yīng)物從催化劑上流過并至少部分被轉(zhuǎn)化成產(chǎn)物。支架格柵10帶有通道(未畫出)而且可以是普通類型的。催化劑可直接安放在支架格柵10上或催化劑可安放在支持球(未畫出)層上，支持球能使液體和氣體向下流出上床15和通過支架格柵10，該支持球安放在支架格柵10上。
分配裝置包括支持在壁架25上的基本水平的收集盤，該盤設(shè)有由溢流堰35包圍的中心氣體通道30和在堰35周圍設(shè)有液體通道40；位于收集盤20的下方的基本水平的分配盤45，該分配盤45裝有許多供液體和氣體向下流動的管式下導(dǎo)管50；位于收集盤20的中心氣體通道30的上方的流體折向板55；在收集盤20和分配盤45之間確定的混合室60；和具有第一端70和第二端75的開口式導(dǎo)管65，其中第一端70與收集盤20的液體通道40聯(lián)通，第二端75進(jìn)入混合室60中開口，并且其中第二端75的安裝方式使得在正常的操作過程中，從第二端口75排出的液流相互碰撞。
分配裝置進(jìn)一步包括安裝在開口式導(dǎo)管65和分配盤45之間的基本水平的預(yù)分配盤80，該預(yù)分配盤80在其周界設(shè)有溢流堰85和在周界附近設(shè)有許多開口90。
在正常的操作過程中，從上反應(yīng)床15降下來的液體收集在收集盤20上，在這里聚集形成液體層，它覆蓋了液體通道40，從而防止氣體流過它們(液體通道)。氣體流入反應(yīng)器1的下部分是由支持流體折向板55的側(cè)壁100上的孔95來完成的。從上反應(yīng)床15降下的氣體自流體折向板55折向，首先徑向向外流動，然后徑向向內(nèi)朝孔95流動，所采取的流動蹤跡類似于在其側(cè)邊彎成的″U″形。在進(jìn)入孔95之后，安裝在孔95中的氣體旋流機(jī)構(gòu)105使氣體產(chǎn)生旋渦運(yùn)動，氣體只能向下移動通過中心氣體通道30，進(jìn)入下方的混合室60。氣體的旋渦運(yùn)動促進(jìn)了氣—?dú)庀嗷プ饔眉皻庀嗟钠胶狻?br> 收集盤20上的液體通過液體通道40，然后進(jìn)入和通過導(dǎo)管65。為清楚起見，圖1中只畫出了兩開口式導(dǎo)管65和相應(yīng)的液體通道40。導(dǎo)管65的第二端75的設(shè)置方式能在正常的操作過程中使從第二端口75排出的液流發(fā)生碰撞。以這種方式，進(jìn)行液—液相互作用和便于液相平衡。
來自導(dǎo)管65的液體聚集在預(yù)分配盤80上，在這里它向下通過開口90或有時候通過濺出溢流堰而向下到達(dá)分配盤45。在收集盤20和預(yù)分配盤80之間的垂直距離(A)，和在預(yù)分配盤80和分配盤45之間的垂直距離(B)優(yōu)選具有這種關(guān)系，使得A/B在1—3范圍內(nèi)。氣體被預(yù)分配盤80折向并流到分配盤45。
分配盤45有著兩個目的。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，它能使液體和氣體相接觸，進(jìn)行液—?dú)庀嗷プ饔谩?br> 分配盤45包括基本水平的板110，它帶有眾多數(shù)量的管式下導(dǎo)管50，從而在下反應(yīng)床115上方提供了許多分配液體和氣體的點(diǎn)。每一下導(dǎo)管50包括直立的(基本垂直)、開口式的管，它穿過板110中的開口(未畫出)。每一管在其側(cè)邊有孔120(或多個孔)供液體進(jìn)入管中，孔的位置低于在正常操作過程中在板110上形成的液體池的頂部?？?20的總數(shù)和尺寸將根據(jù)所需要的流速來選擇。氣體進(jìn)入下導(dǎo)管50的上部，并通過下導(dǎo)管向下到達(dá)下反應(yīng)床115。正是在下導(dǎo)管50中發(fā)生了氣體相和液體相的緊密混合。
圖2類似與圖1，只是分配裝置進(jìn)一步包括分配驟冷流體的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)包括帶開口130的驟冷環(huán)125。驟冷環(huán)125位于支架格柵10和收集盤20之間。
在正常操作過程中，驟冷流體通過驟冷環(huán)125的開口130進(jìn)射入反應(yīng)器中，在這里它與從反應(yīng)床15降下來的液體和氣體進(jìn)行接觸。
驟冷液可以是反應(yīng)物(例如加氫處理或加氫裂化工藝中的氫氣)，工藝的產(chǎn)物或惰性物質(zhì)。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種多床下流式反應(yīng)器，它包括固體接觸物質(zhì)(例如催化劑)的垂直間隔的床和位于兩相鄰床之間的根據(jù)本發(fā)明的分配裝置。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了如上所定義的多床下流使反應(yīng)器在烴加工，尤其在加氫處理和加氫裂化工藝中的用途。
包括用來分配驟冷流體的機(jī)構(gòu)的、根據(jù)本發(fā)明的分配裝置經(jīng)安裝好后，在用于催化加氫處理工藝的多床下流式反應(yīng)器中操作一年的時間。在這段時間結(jié)束后發(fā)現(xiàn)，與帶有常規(guī)分配裝置的相同反應(yīng)器在類似條件下的操作情況相比較，顯著降低了催化劑的減活化作用，從而有可能使反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行更長的時間，隨之而來是效益和經(jīng)濟(jì)方面的好處。這一發(fā)明清楚地表明，根據(jù)本發(fā)明的分配裝置在控制反應(yīng)器中″熱點(diǎn)″的形成方面(它是橫跨反應(yīng)器的不均勻溫度分布的結(jié)果)很有效，它是催化劑減活化的主要原因。
權(quán)利要求
1.一種用于多床下流式反應(yīng)器中分配液體和氣體的分配裝置，它包括(i)基本水平的收集盤，設(shè)有由溢流堰包圍的中心氣體通道并在堰周圍設(shè)有液體通道；(ii)位于收集盤下的基本水平的分配盤，該分配盤裝有多個供液體和氣體向下流動的管式下導(dǎo)管；(iii)位于收集盤的中心氣體通道上方的流體折向板；(iv)在收集盤和分配盤之間確定的混合室；和(v)具有第一端和第二端的開口式導(dǎo)管，其中第一端與收集盤的液體通道聯(lián)通和第二端進(jìn)入混合室中開口，而且其中第二端的設(shè)置方式使得在正常操作過程中從第二端口進(jìn)射出的(各)液流相互發(fā)生碰撞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的分配裝置，它進(jìn)一步包括分配驟冷流體的機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)位于收集盤上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的分配裝置，它進(jìn)一步包括在開口式導(dǎo)管和分配盤之間的基本水平的預(yù)分配盤，該預(yù)分配盤在其周界處設(shè)有溢流堰和多個在周界附近的開口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1—3中任一項(xiàng)的分配裝置，其中流體折向板是由帶孔的支架支撐的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的分配裝置，其中各孔設(shè)有氣體旋流機(jī)構(gòu)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的分配裝置，包括至少8個開口式導(dǎo)管和相應(yīng)的液體通道。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的分配裝置，其中各開口式導(dǎo)管的第二端安裝在同一水平面內(nèi)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的分配裝置，其中每一下導(dǎo)管包括直立的、開口式的管，該管在其側(cè)邊有供液體進(jìn)入管內(nèi)的孔。
9.多床下流式反應(yīng)器，它包括支持固體接觸物質(zhì)的垂直間隔的床和位于兩相鄰床之間的分配裝置，其中該分配裝置是按照前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所定義的那樣。
10.權(quán)利要求9所定義的多床下流式反應(yīng)器在烴加工方面的用途。
全文摘要
用于多床下流式反應(yīng)器中分配液體和氣體的分配裝置，包括(i)收集盤；(ii)位于收集盤上方的分配盤；(iii)位于收集盤上方的流體折向板，(iv)在收集盤和分配盤之間的混合室；和(v)具有第一端和第二端的開口式導(dǎo)管，其中第一端與收集盤聯(lián)通和第二端進(jìn)入混合室中開口，而且其中第二端的設(shè)置方式使得在正常操作過程中從第二端口迸射出的(各)液流相互發(fā)生碰撞；包括該分配裝置的多床下流式反應(yīng)器；多床下流式反應(yīng)器在烴加工方面的應(yīng)用。
文檔編號B01J8/04GK1128177SQ9511555
公開日1996年8月7日 申請日期1995年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月23日
發(fā)明者A·P·登·哈托格, W·范·弗里德 申請人:國際殼牌研究有限公司