專利名稱：多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個(gè)具有用于混合流體的混合裝置的多反應(yīng)床下流型反應(yīng)器，并且涉及在碳化氫處理中這種反應(yīng)器的使用。
一個(gè)多反應(yīng)床下流型反應(yīng)器是一個(gè)反應(yīng)器，在該反應(yīng)器內(nèi)氣體和液體同時(shí)向下流經(jīng)一些安排成一個(gè)在另一個(gè)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。在這些過程中液相典型地與氣相混合，并且混合流體流過反應(yīng)床中的顆粒催化劑。
當(dāng)這些流體同時(shí)通過反應(yīng)床時(shí)，相對(duì)于反應(yīng)范圍以及溫度分布，橫跨反應(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布，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。這些裝置提供了液體-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布。
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。
當(dāng)催化劑的活動(dòng)性不再滿足需要的時(shí)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(huì)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(dāng)?shù)臅r(shí)間和工作量?，F(xiàn)有各種不同的方法除去結(jié)塊的催化劑。方法之一是給支撐板設(shè)置一些開口，在催化劑被切成小塊之后，經(jīng)過這些開口被清除。再經(jīng)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(fèi)用、節(jié)約時(shí)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(jìn)入反應(yīng)器。在技術(shù)上(例如從EP 679 431)已知，使用穿過反應(yīng)器(如一個(gè)混合裝置)內(nèi)部的垂直管道可以裝卸催化劑顆粒。
這種管道位于反應(yīng)器容器的縱向中軸線時(shí)是有利的，因?yàn)檫@減小了卸載的催化劑床的任何一點(diǎn)到該卸載管道之間的距離。而且，由于現(xiàn)存的反應(yīng)器容器在其頂部通常有一個(gè)中間的較寬的檢修人孔，在中間的卸載管道的情形下，這個(gè)檢修人孔可以用于鉆孔和噴水。因此，一個(gè)經(jīng)過反應(yīng)器內(nèi)部的中間大管道特別適用于在外部裝卸催化劑。
然而，用于裝卸催化劑的中間大管道的缺點(diǎn)是，在正常的操作期間，當(dāng)使用技術(shù)上已知的流體混合裝置時(shí)，它將會(huì)妨礙氣體和液體的均勻分布，而且妨礙進(jìn)入下一層催化劑床的液體溫度的均勻分布。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，如果使用了有漩渦室的用于混合流體的混合裝置，并且漩渦室同軸地安裝在管道周圍，也可以在具有可用于卸載催化劑的中間大管道的反應(yīng)器中獲得非常好的氣體和液體分布。
因此，本發(fā)明涉及的多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器包括垂直地隔開的反應(yīng)床，優(yōu)選地是催化劑顆粒床，并且在相鄰的反應(yīng)床之間，有用于混合液體的混合裝置，該混合裝置包括(i)一個(gè)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(gè)直接與收集板的上面流體連通的上端口部份，和一個(gè)在它下端的出口，(iii)在漩渦室下面的一個(gè)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(gè)開口或下導(dǎo)管，在該反應(yīng)器內(nèi)，每個(gè)反應(yīng)床都安裝在具有中心孔的支撐板上，并且該反應(yīng)器還包括端部開口的管道延伸穿過中心孔，以致形成一個(gè)垂直的滑槽，從混合裝置上面的反應(yīng)床通到混合裝置下面的反應(yīng)床，其中混合裝置的漩渦室位于開口管道的周圍。
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(gè)管道的內(nèi)徑應(yīng)該足夠大，允許用水噴射切割、機(jī)械的鉆機(jī)切割、或使用通過管道的擴(kuò)張氣體夾頭來形成催化劑塊，并且允許使用已知的外部操作方法進(jìn)行準(zhǔn)確的切割和鉆孔，即，不需要人進(jìn)入反應(yīng)器。適當(dāng)?shù)膬?nèi)徑可以從20cm到1m。優(yōu)選的管道內(nèi)徑在30到75cm的范圍內(nèi)。
在反應(yīng)器的正常操作期間，每個(gè)管道的上端可以裝一個(gè)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(yōu)點(diǎn)是在正常的操作期間沒有氣體和液體的旁路經(jīng)過管道到達(dá)下一層的反應(yīng)床。
如果管道有一個(gè)隔板，每個(gè)管道會(huì)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(huì)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(yīng)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(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果漩渦室的長度和直徑為某一特定比值，根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器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％。為了獲得最佳的流體混合，尤其在下降速比大的情況下，優(yōu)選的漩渦室的長度至少是其內(nèi)徑的0.35倍，是其內(nèi)徑的0.50倍更好，最好是其內(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，長度通常不超過其內(nèi)徑的1.5倍。
這里，漩渦室的長度是指入口的最低點(diǎn)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(nèi)徑是指在相對(duì)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，除了安排一個(gè)漩渦室繞著中心管道，可以安排另外的一個(gè)或多個(gè)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，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(duì)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(gè)下導(dǎo)管延伸穿過收集板，下導(dǎo)管提供了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氣體出口。下導(dǎo)管最好在氣體進(jìn)口的上部設(shè)有一個(gè)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(gè)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(duì)流出物冷卻，混合裝置可以進(jìn)一步包括一個(gè)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 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(gè)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。
混合裝置可以進(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(gè)溢流堰。該板具有多個(gè)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。
根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)器至少有一個(gè)氣體和/或液體的進(jìn)口，至少一個(gè)反應(yīng)器流出物的出口，和至少二個(gè)連續(xù)的反應(yīng)床，典型地是催化劑顆粒床，每個(gè)床裝在一個(gè)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括一個(gè)或多個(gè)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(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)明的反應(yīng)器。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的反應(yīng)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(dǎo)管道的縱剖面圖，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，示出了多催化劑床反應(yīng)器的側(cè)壁1和兩個(gè)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)?；旌涎b置5位于催化劑床2a和2b之間。該混合裝置5包括一個(gè)平的水平收集板6和一個(gè)位于收集板6下面的漩渦室7。漩渦室7有四個(gè)進(jìn)口噴嘴28(僅示出了兩個(gè)進(jìn)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(huán)形出口10附近的風(fēng)扇29和在液體通過它時(shí)產(chǎn)生漩渦運(yùn)動(dòng)的裝置11。混合裝置5還包括氣體通道裝置，該裝置有三個(gè)延伸穿過收集板6的氣體下導(dǎo)管12(僅示出一個(gè)下導(dǎo)管)。位于漩渦室7的下面是一個(gè)設(shè)有多個(gè)下導(dǎo)管14的分配板13，在漩渦室7和分配板13之間是一個(gè)有溢流堰16和多個(gè)開口17的預(yù)分配板15?；旌涎b置還包括一急冷環(huán)18。
反應(yīng)器有一個(gè)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，用于催化劑的裝卸。催化劑床2a固定在篩板3上，篩板3設(shè)有一個(gè)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(guān)閉。在圖1中所示的實(shí)施例中，管道23的上端位于篩板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(yīng)床位于在管道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。于是催化劑床2a位于惰性的支撐材料層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(huán)18的急冷流體冷卻。流出的液體集中在收集板6上，并且通過其進(jìn)口噴嘴28進(jìn)入漩渦室7。在漩渦室7中，擾動(dòng)裝置11使流體產(chǎn)生漩渦運(yùn)動(dòng)。用于使流體產(chǎn)生漩渦運(yùn)動(dòng)的適當(dāng)裝置在技術(shù)上是已知的，例如一個(gè)切線的進(jìn)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。另在液體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(gè)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)?；旌弦后w經(jīng)由出口10離開漩渦室7。最好，漩渦室7在出口附近裝有風(fēng)扇29或類似裝置，以停止液體的漩渦運(yùn)動(dòng)，因此會(huì)增加擾動(dòng)并進(jìn)一步的改善液體-液體混合。來自催化劑床2a的流出氣體經(jīng)由氣體下導(dǎo)管1 2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。應(yīng)該明白什么部分流出氣體將通過氣體通道裝置，什么部分流出氣體將通過漩渦室尤其取決于氣體和液體的裝載量，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)明的反應(yīng)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(jīng)過漩渦室而通過收集板。
在根據(jù)本發(fā)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(dǎo)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(yù)分配板15上，在那里經(jīng)過開孔17向下通到分配板13，或者有時(shí)，越過溢流邊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(gè)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(gè)氣體下導(dǎo)管12。下導(dǎo)管12有一個(gè)在收集板6上面的氣體進(jìn)口19，一個(gè)徑向的氣體出口20，位于收集板6下面，位于氣體進(jìn)口19上面的導(dǎo)流板21，和一個(gè)彎曲的板22引導(dǎo)氣體通過下導(dǎo)管直到徑向的氣體出口20。
權(quán)利要求
1.一個(gè)多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器，包括垂直地隔開的反應(yīng)床，優(yōu)選地是催化劑顆粒床，并且在相鄰的反應(yīng)床之間，具有用于混合液體的混合裝置，該混合裝置包括(i)一個(gè)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(gè)直接與收集板的上面流體連通的上端口部份，和一個(gè)在它下端的出口，(iii)在漩渦室下面的一個(gè)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(gè)開口或下導(dǎo)管，在該反應(yīng)器內(nèi)，每個(gè)反應(yīng)床都安裝在具有中心孔的支撐板上，并且該反應(yīng)器還包括端部開口的管道延伸穿過每個(gè)中心孔，以致形成一個(gè)垂直的滑槽，從混合裝置上面的反應(yīng)床通到混合裝置下面的反應(yīng)床，其中混合裝置的漩渦室位于開口管道的周圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的反應(yīng)器，其特征在于，在正常的操作期間，管道的上端裝有一個(gè)可移去的隔板，優(yōu)選地是一個(gè)中斷板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的反應(yīng)器，其特征在于漩渦室的長度至少是其內(nèi)徑的0.35倍，優(yōu)選地為其內(nèi)徑的0.5倍，更優(yōu)選地為其內(nèi)徑的0.65倍。
4.根據(jù)上述的任何一項(xiàng)權(quán)利要求的反應(yīng)器，其特征在于收集板還設(shè)有氣體的通道裝置，優(yōu)選形式為至少一個(gè)下導(dǎo)管延伸穿過收集板，下導(dǎo)管提供了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氣體出口。
5.根據(jù)上述的任何一項(xiàng)權(quán)利要求的反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器還包括分配急冷流體的裝置，該裝置位于收集板上方。
6.根據(jù)上述的任何一項(xiàng)權(quán)利要求的反應(yīng)器，其特征在于該反應(yīng)器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。
7.根據(jù)上述的任何一項(xiàng)權(quán)利要求所還的多反應(yīng)床下流型反應(yīng)器用于烴類處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一個(gè)多反應(yīng)床的下流型反應(yīng)器，包括垂直地隔開的反應(yīng)床(2a，2b)，優(yōu)選地為催化劑顆粒床，并且在相鄰的反應(yīng)床之間，具有用于混合液體的混合裝置(5)，該混合裝置(5)包括(i)一個(gè)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(gè)直接與收集板(6)的上面(9)流體連通的上端口部份，和一個(gè)在它下端的出口(10)，(iii)在漩渦室(7)下面的一個(gè)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(gè)開口或下導(dǎo)管(14)，在該反應(yīng)器內(nèi)，每個(gè)反應(yīng)床都安裝在具有中心孔(25)的支撐板(3)上，并且該反應(yīng)器還包括端部開口的管道(23)延伸穿過每個(gè)中心孔(25)，以致形成一個(gè)垂直的滑槽(24)，從混合裝置(5)上面的反應(yīng)床(2a)通到混合裝置(5)下面的反應(yīng)床(2b)，其中混合裝置(5)的漩渦室(7)位于開口管道(23)的周圍。本發(fā)明進(jìn)一步涉及在烴類處理時(shí)這種反應(yīng)器的使用。
文檔編號(hào)B01F3/04GK1479776SQ01820325
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2001年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月11日
發(fā)明者于爾延·W·范德梅爾, 馬里安·C·宗內(nèi)維勒, C 宗內(nèi)維勒, 于爾延 W 范德梅爾 申請(qǐng)人:國際殼牌研究有限公司