專利名稱：用于混合液體的具有漩渦室的混合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器的用于混合液體的混合裝置，涉及一個具有這種裝置的多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器，并且涉及在烴類處理時這種反應(yīng)器的使用。
一個多反應(yīng)床下流型反應(yīng)器是一個反應(yīng)器，在該反應(yīng)器內(nèi)氣體和液體同時向下流經(jīng)一些一個在另一個下面的反應(yīng)床。這種反應(yīng)器用于化學(xué)工業(yè)和石油精煉工業(yè)的各種處理過程，比如催化脫蠟，氫化處理和氫化裂解。在這些工序中液相典型地與氣相混合，并且混合液體流經(jīng)反應(yīng)床中的微粒催化劑。當(dāng)這些液體同時通過一張反應(yīng)床時，相對于反應(yīng)范圍以及溫度分布，通過反應(yīng)床的液體和氣體的分布容易變得不均勻而導(dǎo)致不利的結(jié)果。為了獲得均勻的液體和氣體的分配，以及進(jìn)入下一層反應(yīng)床的液體的均勻溫度分布，通常在反應(yīng)床之間設(shè)置一液體混合裝置，該混合裝置有許多不同的類型。這些裝置提供液體-液體，氣體-氣體和氣體-液體混合，并且為下一層反應(yīng)床上的混合流體提供了均勻的分配。
在技術(shù)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，具有相對較低的垂直長度的優(yōu)點(diǎn)，因此減小了該裝置對空間和體積需求。
然而，發(fā)現(xiàn)這些已知的小尺度混合裝置的缺點(diǎn)是，當(dāng)氣體和/或液體的裝載量較大地偏離它們的正常值，也就是在較高的轉(zhuǎn)彎-下降比下，流體的混合不是最佳的。在改進(jìn)了反應(yīng)器之后可以發(fā)生與正常值較大的偏離，比如，改進(jìn)成行式處理工藝而反應(yīng)器成為其中的一個部分，或者將現(xiàn)有的反應(yīng)器用于不同的目的。
因此，在技術(shù)上需要一些流體混合裝置，為大范圍的氣體和液體裝載量，即大的轉(zhuǎn)變-下降比，提供較好的流體混合操作。本發(fā)明的一個目的就是，在大的轉(zhuǎn)變-下降比的情況下，在混合裝置的長度和混合操作性能之間找到一個最佳方案。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，使用在有一定長度直徑比的漩渦室內(nèi)進(jìn)行液體-液體混合的混合裝置，可以為大范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％。
因此，本發(fā)明涉及的在多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器中用于流體混合的混合裝置包括(i)一個基本上為水平的收集板；(ii)在收集板下面的用于混合液體的漩渦室，該漩渦室有一個直接與收集板的上面流體連通的上端口部份，和一個在它下端的出口，而漩渦室的長度至少是其內(nèi)徑的0.35倍；(iii)在漩渦室下面的一個基本上為水平的分配板，該分配板設(shè)有下流的液體和氣體的多個開口或下導(dǎo)管。
為了獲得最佳的液體混合，尤其在下降速比大的情況下，優(yōu)選地漩渦室的長度至少是其內(nèi)徑的0.50倍，更優(yōu)選地是其內(nèi)徑的0.65倍。為了限制混合裝置的長度和它在反應(yīng)器中所占的體積，漩渦室的長度通常不超過其內(nèi)徑的1.5倍。
這里的漩渦室的長度是指入口的最低點(diǎn)和其出口之間的垂直距離。在多邊形漩渦室的情況下，它的內(nèi)徑是指在相對側(cè)壁之間、通過漩渦室中軸線的最大橫截面的距離。
根據(jù)本發(fā)明的混合裝置可以有一個以上的漩渦室。優(yōu)選地，它有一個漩渦室位于混合裝置的中軸線。
本發(fā)明的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，并且漩渦室的上端部份直接與收集板的最低點(diǎn)的上表面流體連通。這里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(yōu)選地，收集板是平的。
優(yōu)選地，收集板還設(shè)有氣體的通道裝置，其形式為至少一個下導(dǎo)管延伸穿過收集板，下導(dǎo)管提供位于收集板上部的氣體進(jìn)口和位于收集板下表面水平處或下面的出口。下導(dǎo)管最好在氣體進(jìn)口的上部設(shè)有一個液體的導(dǎo)流板。氣體出口可以是軸向的或徑向的。優(yōu)選的，下導(dǎo)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(dǎo)到徑向出口。
為了多反應(yīng)床下流型反應(yīng)器的反應(yīng)床之間對流出物冷卻，混合裝置可以進(jìn)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(shù)上已知一些分配急冷液體的裝置，如專利，EP 427733、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，用于在液體進(jìn)入下一反應(yīng)床之前均勻地分配氣體和液體。在技術(shù)上已知一些適當(dāng)?shù)姆峙浒?，如在EP 716 881，EP 715 544，和US 5,989,502中公開。優(yōu)選的分配板是在EP 716 881中公開的。
本發(fā)明的混合裝置可以更進(jìn)一步包括在漩渦室和分配板之間的基本上為水平的預(yù)分配板。在技術(shù)上這種預(yù)分配板是已知的。在外形上預(yù)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(yù)分配板的周邊有一個溢流堰。該板具有多個開孔，最好位于它的周邊附近。有預(yù)分配板的優(yōu)點(diǎn)是它使液體更均勻地散布到分配板上，并且有助于促進(jìn)液體-液體交互作用，進(jìn)而使液體平衡。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及具有垂直隔開反應(yīng)床的多反應(yīng)床下流型反應(yīng)器，優(yōu)選地是有催化劑顆粒的反應(yīng)床，并且，在相鄰的反應(yīng)床之間有一個上述的混合裝置。
這種反應(yīng)器至少有一個氣體和/或液體的進(jìn)口，至少一個反應(yīng)器流出物的出口，和至少二個連續(xù)的反應(yīng)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(shù)上這些適當(dāng)?shù)闹伟宓慕Y(jié)構(gòu)是已知的。例如，普遍使用的支撐板包含一個或多個能透過的板，像裝在支撐梁上的篩板，而催化劑床裝在所述的能透過的板上。在催化劑床發(fā)生反應(yīng)而形成的氣體和液體產(chǎn)品通過所述的能透過的板，送到后面的催化劑床或反應(yīng)器出口。這種反應(yīng)器典型地用于烴類油的加氫處理。
在另一方面，本發(fā)明涉及多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器的使用，像上述的烴類處理，最好用于催化脫蠟，氫化處理，氫化裂解，或加氫脫硫處理。
現(xiàn)在通過

圖1和2用舉例的方式說明本發(fā)明的混合裝置和反應(yīng)器。在不同的附圖中相似部份用相同的標(biāo)號表示。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器的局部的縱剖面圖，示出根據(jù)本發(fā)明的混合裝置的一個實(shí)施例和位于混合裝置上下的催化劑床。
圖2是圖1所示的混合裝置的氣體下導(dǎo)管的縱剖面圖，該剖面為通過圖1的II-II線并且在與圖1所示平面相垂直的平面內(nèi)。
在圖1中，示出了多反應(yīng)床反應(yīng)器的側(cè)壁1和兩個相鄰的催化劑床2a和2b的一部分。催化劑床2a和2b安裝在篩板3上，被支撐梁支撐(未示出)。根據(jù)本發(fā)明的一個混合裝置5位于催化劑床2a和2b之間。混合裝置5包括一個平的水平收集板6和一個位于收集板6下面的漩渦室7。漩渦室7有一個直接與收集板6的上表面9流體連通的上開口端8，在它的下端有一個出口10，還有一個用于液體通過時擾動液體的裝置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(dǎo)管12(僅示出一個下導(dǎo)管)。位于漩渦室7的下面是一個有許多下導(dǎo)管14的分配板13，在漩渦室7和分配板15之間是一個有溢流堰16和多個開口17的預(yù)分配板15?；旌涎b置還包括一急冷環(huán)18。
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(huán)18的急冷流體冷卻。流出的液體集中在收集板6上，并且通過上開口端8進(jìn)入漩渦室7。在漩渦室7中，擾動裝置11使液體產(chǎn)生漩渦運(yùn)動。用于使液體產(chǎn)生漩渦運(yùn)動的適當(dāng)裝置在技術(shù)上是已知的，例如一個切線的入口、旋轉(zhuǎn)風(fēng)扇、或者裝在漩渦室的側(cè)壁內(nèi)表面的擋板、或類似裝置。對液體加上的漩渦作用和漩渦室的長度相結(jié)合，導(dǎo)致在液體和氣體通過量很寬范圍內(nèi)生產(chǎn)液體-液體極好的混合。根據(jù)本發(fā)明的混合裝置的一個優(yōu)點(diǎn)就是在漩渦室7中形成的液體-液體的混合程度實(shí)際上與氣體的裝載量無關(guān)。混合液體經(jīng)由出口10離開漩渦室7。優(yōu)選地，漩渦室7在出口附近具有風(fēng)扇或類似裝置(未示出)，以停止液體的漩渦運(yùn)動，因此會增加擾動并進(jìn)一步改善液體-液體的混合。
來自催化劑床2a的流出氣體經(jīng)由氣體下導(dǎo)管12通過收集板6。部分流出氣體可以經(jīng)由漩渦室7通過收集板6。什么部分流出氣體通過氣體通道裝置和什么部分通過漩渦室尤其取決于氣體和液體的裝載量，并且取決于漩渦室進(jìn)口的大小、形狀和位置，和氣體通道裝置的氣體進(jìn)口的大小、形狀和位置。
作為替代方案，根據(jù)本發(fā)明的混合裝置可以沒有分開的氣體通道，在這種情況下所有的流出氣體將經(jīng)過漩渦室而通過收集板。
根據(jù)本發(fā)明的混合裝置，氣體-氣體混合物受到急冷，及由氣體通過下導(dǎo)管氣體12和/或漩渦室7的作用。
離開漩渦室7的液體集積在預(yù)分配板15，在那里經(jīng)過開孔17向下到分配板13，或者有時，越過溢流堰16。氣體被預(yù)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(jìn)入下一層反應(yīng)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(xì)地示出圖1的一個氣體下導(dǎo)管12。下導(dǎo)管12有一個在收集板6上面的氣體進(jìn)口19，一個徑向的氣體出口20，位于收集板6下面，位于氣體進(jìn)口19上面的流體導(dǎo)流板21，和一個彎曲的板22引導(dǎo)氣體通過下導(dǎo)管到徑向的氣體出口20。
權(quán)利要求
1.一種在多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器中用于混合流體的混合裝置包括(i)一個基本上為水平的收集板；(ii)在收集板下面的用于混合液體的漩渦室，該漩渦室有一個直接與收集板的上面流體連通的上端口部份，和一個在它下端的出口，漩渦室的長度至少是其內(nèi)徑的0.35倍；(iii)在漩渦室下面的一個基本上為水平的分配板，該分配板設(shè)有下流的液體和氣體的多個開口或下導(dǎo)管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的混合裝置，其特征在于漩渦室的長度至少是其內(nèi)徑的0.50倍，優(yōu)選地是其內(nèi)徑的0.65倍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的混合裝置，其特征在于收集板還設(shè)有氣體的通道裝置，其形式為至少一個下導(dǎo)管延伸穿過收集板，下導(dǎo)管提供位于收集板上部的氣體進(jìn)口和位于收集板下表面水平處或下面的出口。
4.根據(jù)上述的任何一項(xiàng)權(quán)利要求的混合裝置，其特征在于該混合裝置還包括分配急冷流體的裝置，該裝置位于收集板上方。
5.根據(jù)上述的任何一項(xiàng)權(quán)利要求的混合裝置，其特征在于，還包括在漩渦室和分配板之間的基本上為水平的預(yù)分配板。
6.一種多反應(yīng)床下流型反應(yīng)器，包括垂直隔開的多個反應(yīng)床，優(yōu)選地為催化劑顆粒床，并且，在相鄰的反應(yīng)床之間，有一個上述的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所限定的混合裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多反應(yīng)床下流型反應(yīng)器用于烴類處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及的在多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器中用于流體混合的混合裝置(5)包括(i)一個基本上為水平的收集板(6)；(ii)在收集板(6)下面的用于混合液體的漩渦室(7)，該漩渦室有一個直接與收集板(6)的上面(9)流體溝通的上端口部份，和一個在它下端的出口(10)，漩渦室(7)的長度至少是其內(nèi)徑的0.35倍；(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)設(shè)有下流的液體和氣體的多個開口或下導(dǎo)管(14)。本發(fā)明還涉及一個具有這種混合裝置的多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器，并且涉及該反應(yīng)器用于烴類處理過程。
文檔編號B01F3/02GK1479775SQ01820324
公開日2004年3月3日 申請日期2001年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月11日
發(fā)明者阿里·P·登哈爾托赫, 維萊姆·范弗利特, 范弗利特, 阿里 P 登哈爾托赫 申請人:國際殼牌研究有限公司