多反應床的下流型反應器的製作方法
2023-04-29 00:02:06 2
專利名稱：多反應床的下流型反應器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一個具有用於混合流體的混合裝置的多反應床下流型反應器，並且涉及在碳化氫處理中這種反應器的使用。
一個多反應床下流型反應器是一個反應器，在該反應器內氣體和液體同時向下流經一些安排成一個在另一個下面的反應床。這種反應器用於化學工業和石油精煉工業的各種處理過程，比如催化脫蠟，氫化處理和氫化裂解。在這些過程中液相典型地與氣相混合，並且混合流體流過反應床中的顆粒催化劑。
當這些流體同時通過反應床時，相對於反應範圍以及溫度分布，橫跨反應床的液體和氣體的分布容易變得不均勻而導致不利的結果。為了獲得均勻的液體和氣體的分布，以及進入下一層反應床的液體的均勻溫度分布，通常在反應床之間設置一液體混合裝置，該混合裝置有許多不同的類型。這些裝置提供了液體-液體、氣體-氣體和氣體-液體混合，並且為下一層反應床上的混合流體提供了均勻的分布。
在技術上已知一些這樣的流體混合裝置。已知的流體混合裝置，例如在EP 716 881，WO 97/46303，和WO 99/28024中公開。
當催化劑的活動性不再滿足需要的時候，該催化劑需要被新鮮的或再生的催化劑代替。在較重的碳化氫油(比如真空蒸餾生成的較重的餾分)的特殊情況下，加氫處理通常形成過量的焦炭，這些焦炭會引起催化劑顆粒凝聚成固體塊，以致除去使用過的催化劑通常需要相當的時間和工作量。現有各種不同的方法除去結塊的催化劑。方法之一是給支撐板設置一些開口，在催化劑被切成小塊之後，經過這些開口被清除。再經由同樣的開口給催化劑床提供新鮮的或再生的催化劑。
為了減少費用、節約時間、保障人員健康和安全，希望能在外部裝卸催化劑，即，不需要人員直接進入反應器。在技術上(例如從EP 679 431)已知，使用穿過反應器(如一個混合裝置)內部的垂直管道可以裝卸催化劑顆粒。
這種管道位於反應器容器的縱向中軸線時是有利的，因為這減小了卸載的催化劑床的任何一點到該卸載管道之間的距離。而且，由於現存的反應器容器在其頂部通常有一個中間的較寬的檢修人孔，在中間的卸載管道的情形下，這個檢修人孔可以用於鑽孔和噴水。因此，一個經過反應器內部的中間大管道特別適用於在外部裝卸催化劑。
然而，用於裝卸催化劑的中間大管道的缺點是，在正常的操作期間，當使用技術上已知的流體混合裝置時，它將會妨礙氣體和液體的均勻分布，而且妨礙進入下一層催化劑床的液體溫度的均勻分布。
業已發現，如果使用了有漩渦室的用於混合流體的混合裝置，並且漩渦室同軸地安裝在管道周圍，也可以在具有可用於卸載催化劑的中間大管道的反應器中獲得非常好的氣體和液體分布。
因此，本發明涉及的多反應床的下流型反應器包括垂直地隔開的反應床，優選地是催化劑顆粒床，並且在相鄰的反應床之間，有用於混合液體的混合裝置，該混合裝置包括(i)一個基本上為水平的收集板，(ii)在收集板下面的用於混合液體的漩渦室，該漩渦室有一個直接與收集板的上面流體連通的上埠部份，和一個在它下端的出口，(iii)在漩渦室下面的一個基本上為水平的分配板，該分配板為下流的液體和氣體提供了多個開口或下導管，在該反應器內，每個反應床都安裝在具有中心孔的支撐板上，並且該反應器還包括端部開口的管道延伸穿過中心孔，以致形成一個垂直的滑槽，從混合裝置上面的反應床通到混合裝置下面的反應床，其中混合裝置的漩渦室位於開口管道的周圍。
管道可以有任何的幾何形狀。例子包括圓筒形的，矩形或錐形管道。每個管道的內徑應該足夠大，允許用水噴射切割、機械的鑽機切割、或使用通過管道的擴張氣體夾頭來形成催化劑塊，並且允許使用已知的外部操作方法進行準確的切割和鑽孔，即，不需要人進入反應器。適當的內徑可以從20cm到1m。優選的管道內徑在30到75cm的範圍內。
在反應器的正常操作期間，每個管道的上端可以裝一個可移去的隔板，例如EP 679 431所公開的一種中斷板。具有可移去隔板的管道的優點是在正常的操作期間沒有氣體和液體的旁路經過管道到達下一層的反應床。
如果管道有一個隔板，每個管道會典型地從催化劑床的下端延伸到該床下面的分配板或者到下一層催化劑床的上面。假如管道沒有隔板，管道會典型地從催化劑床的下端延伸到下一層催化劑床的某處。在這種情況下，在反應器的正常操作期間，管道可典型地被低空隙度的惰性填充物(如陶瓷的顆粒)填充。
已經發現，如果漩渦室的長度和直徑為某一特定比值，根據本發明的反應器可以為大範圍的氣體和液體裝載量提供極佳的混合操作，典型地是從正常裝載量的33％到200％。為了獲得最佳的流體混合，尤其在下降速比大的情況下，優選的漩渦室的長度至少是其內徑的0.35倍，是其內徑的0.50倍更好，最好是其內徑的0.65倍。為了限制混合裝置的長度和它在反應器中所佔的體積，長度通常不超過其內徑的1.5倍。
這裡，漩渦室的長度是指入口的最低點和它的出口之間的垂直距離。在多邊形漩渦室的情況下，它的內徑是指在相對側壁之間、通過漩渦室中軸線的最大橫截面的距離。
根據本發明的混合裝置，除了安排一個漩渦室繞著中心管道，可以安排另外的一個或多個的漩渦室。
混合裝置的基本上為水平的收集板可以是彎曲的或錐形的，並且漩渦室的上端部份直接與收集板的最低點的上表面流體連通。這裡所述的基本上為水平的板是指該板有與水平面垂直的對稱軸線。優選地，收集板是平的。
優選地，收集板還設有氣體的通道裝置，其形式為至少一個下導管延伸穿過收集板，下導管提供了位於收集板上部的氣體進口和位於收集板下表面水平處或下面的氣體出口。下導管最好在氣體進口的上部設有一個液體的導流板。氣體出口可以是軸向的或徑向的。優選的，下導管有一個使用彎板的徑向出口，為了將壓力下降減到最小，該彎板將氣體引導到徑向出口。
為了多反應床下流型反應器的反應床之間對流出物冷卻，混合裝置可以進一步包括一個在收集板上方的分配急冷液體的裝置。在技術上已知一些分配急冷液體的裝置，如專利，EP 427 733、US 3,787,189和US 3,855,068中有說明。
在漩渦室出口的下面，該混合裝置有一個分配板，用於在液體進入下一反應床之前均勻地分配氣體和液體。在技術上已知一些適當的分配板，如在EP 716 881，EP 715 544，和US 5,989,502中公開。優選的分配板是在EP 716 881中公開的。
混合裝置可以進一步包括在漩渦室和分配板之間的基本上為水平的預分配板。在技術上這種預分配板是已知的。在外形上預分配板可以是圓形，正方形或矩形的，最好它的直徑比分配板的直徑小。最好，在預分配板的周邊有一個溢流堰。該板具有多個開孔，最好位於它的周邊附近。有預分配板的優點是它使液體更均勻地散布到分配板上，並且有助於促進液體-液體交互作用，進而使液體平衡。
根據本發明的反應器至少有一個氣體和/或液體的進口，至少一個反應器流出物的出口，和至少二個連續的反應床，典型地是催化劑顆粒床，每個床裝在一個支撐板上。在技術上這些適當的支撐板的結構是已知的。例如，普遍使用的支撐板包括一個或多個能透過的板，比如裝在支撐梁上的篩子板，而催化劑床裝在所述的能透過的板上。在催化劑床發生反應而形成的氣體和液體產品通過所述的能透過的板，送到後面的催化劑床或反應器出口。這種反應器典型地用於烴類油的加氫處理。
在另一方面，本發明涉及多反應床的下流型反應器的使用，像上述的烴類處理，最好用於催化脫蠟，氫化處理，氫化裂解，或加氫脫硫處理。
現在通過
圖1和2用舉例的方式說明本發明的反應器。
圖1是根據本發明的反應器的部分的縱剖面圖。
圖2是圖1所示的混合裝置的氣體下導管道的縱剖面圖，該剖面為通過圖1的II-II線並且在與圖1所示平面相垂直的平面內。
在圖1中，示出了多催化劑床反應器的側壁1和兩個相鄰的催化劑床2a和2b的一部份。催化劑床2a和2b安裝在篩板3上，被支撐梁支撐著(未示出)。混合裝置5位於催化劑床2a和2b之間。該混合裝置5包括一個平的水平收集板6和一個位於收集板6下面的漩渦室7。漩渦室7有四個進口噴嘴28(僅示出了兩個進口噴嘴)，這些噴嘴直接與收集板6的上表面9流體連通。該漩渦室還有在該漩渦室的環形出口10附近的風扇29和在液體通過它時產生漩渦運動的裝置11。混合裝置5還包括氣體通道裝置，該裝置有三個延伸穿過收集板6的氣體下導管12(僅示出一個下導管)。位於漩渦室7的下面是一個設有多個下導管14的分配板13，在漩渦室7和分配板13之間是一個有溢流堰16和多個開口17的預分配板15。混合裝置還包括一急冷環18。
反應器有一個端部開口的中間大管道23，形成從催化劑床2a到下面的催化劑床2b的垂直滑槽24，用於催化劑的裝卸。催化劑床2a固定在篩板3上，篩板3設有一個中心孔25，開口管道23延伸穿過該孔。管道23也延伸穿過混合裝置5。漩渦室7同軸地繞在管道23的外面。在它的上端，管道23被中斷板26關閉。在圖1中所示的實施例中，管道23的上端位於篩板3的上表面的上方，催化劑床2a固定在篩板3上。在那種情況下，反應床位於在管道23的上端下面的那部份充滿了惰性的支撐材料，例如陶瓷的顆粒層27。於是催化劑床2a位於惰性的支撐材料層27之上。
在圖1所示的混合裝置的正常操作期間，催化劑床2a的流出物被急冷環18的急冷流體冷卻。流出的液體集中在收集板6上，並且通過其進口噴嘴28進入漩渦室7。在漩渦室7中，擾動裝置11使流體產生漩渦運動。用於使流體產生漩渦運動的適當裝置在技術上是已知的，例如一個切線的進口、旋轉風扇、或者裝在漩渦室的側壁內表面的擋板、或類似裝置。另在液體上的漩渦作用和漩渦室的長度相結合，導致在液體和氣體通過量很寬範圍內生產液體-液體極好的混合。根據本發明的混合裝置的一個優點就是在漩渦室7中形成的液體-液體的混合程度實際上與氣體的裝載量無關。混合液體經由出口10離開漩渦室7。最好，漩渦室7在出口附近裝有風扇29或類似裝置，以停止液體的漩渦運動，因此會增加擾動並進一步的改善液體-液體混合。來自催化劑床2a的流出氣體經由氣體下導管1 2通過收集板6。部分流出氣體可以經由漩渦室7通過收集板6。應該明白什麼部分流出氣體將通過氣體通道裝置，什麼部分流出氣體將通過漩渦室尤其取決於氣體和液體的裝載量，漩渦室進口的大小、形狀和位置，和氣體通道裝置的氣體進口的大小、形狀和位置。
作為替代方案，根據本發明的反應器沒有氣體通道的分開裝置，在這種情況下所有的流出氣體將經過漩渦室而通過收集板。
在根據本發明的混合裝置中，氣體-氣體混合物受到急冷和氣體通過下導管氣體12和/或漩渦室7的影響。
離開漩渦室7的液體集積在預分配板15上，在那裡經過開孔17向下通到分配板13，或者有時，越過溢流邊16。氣體被預分配板15改變方向而流到分配板13。
在分配板13，平衡的氣體和液體被帶到一起。分配板13有兩個目的。第一，在液體進入下一層反應床2b之前，均勻地分配液體和氣體，第二，它允許液體和氣體之間相互接觸，以提供液體-氣體交互作用。
在圖2中，更為詳細地示出圖1的一個氣體下導管12。下導管12有一個在收集板6上面的氣體進口19，一個徑向的氣體出口20，位於收集板6下面，位於氣體進口19上面的導流板21，和一個彎曲的板22引導氣體通過下導管直到徑向的氣體出口20。
權利要求
1.一個多反應床的下流型反應器，包括垂直地隔開的反應床，優選地是催化劑顆粒床，並且在相鄰的反應床之間，具有用於混合液體的混合裝置，該混合裝置包括(i)一個基本上為水平的收集板，(ii)在收集板下面的用於混合液體的漩渦室，該漩渦室有一個直接與收集板的上面流體連通的上埠部份，和一個在它下端的出口，(iii)在漩渦室下面的一個基本上為水平的分配板，該分配板為下流的液體和氣體提供了多個開口或下導管，在該反應器內，每個反應床都安裝在具有中心孔的支撐板上，並且該反應器還包括端部開口的管道延伸穿過每個中心孔，以致形成一個垂直的滑槽，從混合裝置上面的反應床通到混合裝置下面的反應床，其中混合裝置的漩渦室位於開口管道的周圍。
2.根據權利要求1的反應器，其特徵在於，在正常的操作期間，管道的上端裝有一個可移去的隔板，優選地是一個中斷板。
3.根據權利要求1或2的反應器，其特徵在於漩渦室的長度至少是其內徑的0.35倍，優選地為其內徑的0.5倍，更優選地為其內徑的0.65倍。
4.根據上述的任何一項權利要求的反應器，其特徵在於收集板還設有氣體的通道裝置，優選形式為至少一個下導管延伸穿過收集板，下導管提供了位於收集板上部的氣體進口和位於收集板下表面水平處或下面的氣體出口。
5.根據上述的任何一項權利要求的反應器，其特徵在於該反應器還包括分配急冷流體的裝置，該裝置位於收集板上方。
6.根據上述的任何一項權利要求的反應器，其特徵在於該反應器還包括在漩渦室和分配板之間的基本上為水平的預分配板。
7.根據上述的任何一項權利要求所還的多反應床下流型反應器用於烴類處理。
全文摘要
本發明涉及一個多反應床的下流型反應器，包括垂直地隔開的反應床(2a，2b)，優選地為催化劑顆粒床，並且在相鄰的反應床之間，具有用於混合液體的混合裝置(5)，該混合裝置(5)包括(i)一個基本上為水平的收集板(6)，(ii)在收集板(6)下面的用於混合液體的漩渦室(7)，該漩渦室有一個直接與收集板(6)的上面(9)流體連通的上埠部份，和一個在它下端的出口(10)，(iii)在漩渦室(7)下面的一個基本上為水平的分配板(13)，該分配板(13)為下流的液體和氣體提供了多個開口或下導管(14)，在該反應器內，每個反應床都安裝在具有中心孔(25)的支撐板(3)上，並且該反應器還包括端部開口的管道(23)延伸穿過每個中心孔(25)，以致形成一個垂直的滑槽(24)，從混合裝置(5)上面的反應床(2a)通到混合裝置(5)下面的反應床(2b)，其中混合裝置(5)的漩渦室(7)位於開口管道(23)的周圍。本發明進一步涉及在烴類處理時這種反應器的使用。
文檔編號B01F3/04GK1479776SQ01820325
公開日2004年3月3日 申請日期2001年12月11日 優先權日2000年12月11日
發明者於爾延·W·范德梅爾, 馬裡安·C·宗內維勒, C 宗內維勒, 於爾延 W 範德梅爾 申請人:國際殼牌研究有限公司