包括混合裝置的多層床下流式反應(yīng)器、所述反應(yīng)器的使用方法、以及混合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及包括混合裝置的多層床下流式反應(yīng)器、在烴加工過(guò)程中使用這種反應(yīng) 器的方法、以及用于混合多層床下流式反應(yīng)器中的液體和氣體的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在化工和石油煉制工業(yè)中使用包括多個(gè)疊置反應(yīng)床的多層床下流式反應(yīng)器，用于 實(shí)現(xiàn)各種過(guò)程，例如催化脫蠟、氫化處理和氫化裂解。在這些過(guò)程中，液相流體通常與氣相 流體混合，這兩種相態(tài)的流體穿過(guò)保持在反應(yīng)床中的微粒催化劑。當(dāng)流體同時(shí)穿過(guò)反應(yīng)床 時(shí)，反應(yīng)床中的液體和氣體分布傾向于不均勻，帶來(lái)一些與反應(yīng)程度以及溫度分布方面相 關(guān)的不利結(jié)果。為了讓氣液分布均勻、讓進(jìn)入鄰近的下層反應(yīng)床中的流體溫度均勻，通常將 流體混合裝置布置在反應(yīng)床之間，所述流體混合裝置具有許多不同的類(lèi)型。
[0003] 例如歐洲專利文獻(xiàn)第EP-A-716881號(hào)中公開(kāi)了這種流體混合裝置。該文獻(xiàn)公開(kāi)了 一種使用在多層床下流式反應(yīng)器的反應(yīng)床之間的流體混合裝置。該公知的裝置包括：大體 上水平的收集盤(pán)，該收集盤(pán)配置有中央氣體通道和環(huán)繞該中央氣體通道的液體通道；旋流 器，該旋流器位于收集盤(pán)上方，環(huán)繞中央氣體通道，并配置有葉片，所述葉片界定旋動(dòng)方向， 被布置成將旋渦運(yùn)動(dòng)傳遞給流經(jīng)中央氣體通道的氣體，使得旋渦在環(huán)繞豎直軸線的所述旋 動(dòng)方向上旋動(dòng)時(shí)，氣體離開(kāi)中央氣體通道；圓形管，該圓形管具有位于收集盤(pán)上方的噴嘴， 噴嘴被布置成在噴射方向上將流體噴射成氣液相態(tài)，之后所述氣液相態(tài)流體進(jìn)入旋流器 中。
[0004] 正常操作期間，從上層反應(yīng)床落下的液體聚集在收集盤(pán)上，它們?cè)谑占P(pán)上聚集 成一層液體，覆蓋住液體通道，從而阻止氣體穿過(guò)液體通道。進(jìn)入反應(yīng)器下部分中的氣流穿 過(guò)位于收集盤(pán)上的旋流器，流到中央氣體通道上方包圍該中央氣體通道，隨后進(jìn)入中央通 道中。一進(jìn)入旋流器中，葉片就將旋渦運(yùn)動(dòng)傳遞給僅能向下穿過(guò)中央氣體通道而進(jìn)入收集 盤(pán)下方的混合腔中的氣體。氣體的旋渦運(yùn)動(dòng)方向由旋流器的葉片界定，環(huán)繞大體上豎直的 旋渦軸線。氣體的旋渦運(yùn)動(dòng)促使氣體與氣體之間相互作用，從而達(dá)到氣相平衡。聚集在收 集盤(pán)上的液體穿過(guò)液體通道，進(jìn)入導(dǎo)管中。導(dǎo)管具有噴嘴，噴嘴將液體噴射到從中央氣體通 道流出的氣體旋渦中。
[0005] 為了均勻分布液體和氣體、使進(jìn)入鄰近的下層反應(yīng)床中的流體溫度均勻，流體 混合裝置（例如，歐洲專利文獻(xiàn)第EP-A-716881號(hào)中的裝置）通常配置有成圈的噴嘴， 噴嘴將流體噴射成氣液相態(tài)，然后氣液相態(tài)流體進(jìn)入旋流器中。因此，歐洲專利文獻(xiàn)第 EP-A-716881號(hào)的一個(gè)實(shí)施例具有布置在收集盤(pán)上方的所謂的激冷環(huán)。這種激冷環(huán)的內(nèi)側(cè) 配置有多個(gè)噴嘴。使用過(guò)程中，將激冷流體噴射到從上層床流入旋流器的氣體中。歐洲專 利文獻(xiàn)第EP-A-716881號(hào)中未提到噴嘴的噴射方向。僅能在附圖中看出，這些噴嘴布置在 激冷環(huán)內(nèi)側(cè)上，面向激冷環(huán)的朝內(nèi)方向。但是，從實(shí)踐上來(lái)說(shuō)，公知的是，這些噴嘴朝向水平 面，噴射方向相對(duì)于在激冷噴嘴和反應(yīng)器中心之間延伸的徑向線形成的角度大致為20°， 噴射方向局部上是與旋流器產(chǎn)生的旋渦運(yùn)動(dòng)方向相同的方向。
[0006] 歐洲專利文獻(xiàn)第EP-A-716881號(hào)中的每個(gè)激冷噴嘴的噴射方向一以及本發(fā)明的 每個(gè)噴嘴的噴射方向一在各噴嘴位置處可采用數(shù)學(xué)方法用稱之為噴射矢量的箭頭表示。進(jìn) 而，歐洲專利文獻(xiàn)第EP-A-716881號(hào)中的每個(gè)噴射矢量一以及本發(fā)明的每個(gè)噴射矢量一可 用由三個(gè)矢量分量構(gòu)成的正交系表示，這三個(gè)矢量分量為：垂直于豎向軸線延伸的徑向噴 射矢量、平行于豎向軸線延伸的軸向噴射矢量、以及相對(duì)于豎向軸線切向延伸的切向噴射 矢量。鑒于這種表示法，歐洲專利文獻(xiàn)第EP-A-716881號(hào)中的噴射方向（其在實(shí)踐上是公 知的）一如前面段落所述一可用如下方式表示：當(dāng)在水平方向上噴射時(shí)，軸向噴射矢量長(zhǎng) 度為零（意為，無(wú)此矢量）；從相關(guān)聯(lián)的噴嘴觀察，徑向噴射矢量指向反應(yīng)器中央（其對(duì)應(yīng) 于上述豎向軸線）；從相關(guān)聯(lián)的噴嘴觀察，切向噴射矢量方向與旋渦運(yùn)動(dòng)方向相同。
[0007] 在具有歐洲專利文獻(xiàn)第EP-A-716881號(hào)中公開(kāi)的上述混合裝置的反應(yīng)器中一在 此稱之為a類(lèi)型反應(yīng)器一，混合裝置主要具有水平收集盤(pán)和旋流器，收集盤(pán)具有中央氣體 通道，旋流器位于收集盤(pán)上方并環(huán)繞所述中央氣體通道。這種混合裝置視情況還可配置有 所謂的激冷環(huán)，激冷環(huán)配置有朝內(nèi)的激冷噴嘴。但是，現(xiàn)有技術(shù)也公開(kāi)了一些多層床下流式 反應(yīng)器一在此稱之為b類(lèi)型反應(yīng)器一其具有一種混合裝置，該混合裝置實(shí)質(zhì)上僅由帶有朝 內(nèi)的噴嘴的管狀環(huán)組成，并不具有另外的混合元件（例如，歐洲專利文獻(xiàn)EP-A-716881號(hào)中 公開(kāi)的具有中央通道的收集盤(pán)和旋流器）；現(xiàn)有技術(shù)還公開(kāi)了一些多層床下流式反應(yīng)器一 在此稱之為c類(lèi)型反應(yīng)器一其具有包括管狀環(huán)（管狀環(huán)具有朝內(nèi)的噴嘴）的混合裝置，以 及與歐洲專利文獻(xiàn)EP-A-716881號(hào)中公開(kāi)的不同的其他混合元件。
[0008] 請(qǐng)注意，本發(fā)明涉及a類(lèi)型、b類(lèi)型、c類(lèi)型、以及其他類(lèi)型的多層床下流式反應(yīng)器。
[0009] 歐洲專利文獻(xiàn)第EP-1，477, 221號(hào)中公開(kāi)了具有噴嘴的激冷環(huán)。激冷環(huán)可位于各 種位置上，只要在噴射位置產(chǎn)生的激冷流體成旋渦流動(dòng)即可（見(jiàn)該文獻(xiàn)第9欄第57行一第 10欄第1行）。另外，根據(jù)該文獻(xiàn)第8欄第50-52行，噴射的激冷流體被設(shè)置成在收集盤(pán)上 引起旋轉(zhuǎn)流。
[0010] 美國(guó)專利第US 4, 960, 571號(hào)在圖4中示出了噴嘴圈（47)作為替代實(shí)施例，但沒(méi) 有進(jìn)行文字解釋。該專利表明，噴嘴圈（47)具有面向徑向朝外方向的噴嘴和面向徑向朝內(nèi) 方向的噴嘴。這同樣適用于英國(guó)專利第GB-1，276, 457號(hào)及其圖4。
[0011] 美國(guó)專利申請(qǐng)第US2007/0248510號(hào)公開(kāi)了一種用于催化處理單元的雙氣液噴 灑裝置。根據(jù)該文獻(xiàn)的圖4,該噴灑裝置具有內(nèi)噴灑環(huán)（36)和外噴灑環(huán)（38)，內(nèi)噴灑環(huán) 配置有朝內(nèi)的激冷噴嘴(62)，外噴灑環(huán)配置有朝外的激冷噴嘴64。根據(jù)美國(guó)專利申請(qǐng)第 US2007/0248510號(hào)一參看第[0046]段一其公開(kāi)了 "噴嘴(62)和(64)應(yīng)該在水平面上產(chǎn) 生相同方向的旋轉(zhuǎn)，從而能有助于有效地混合"。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)的混合裝置的多層床下流式反應(yīng)器，混合裝置 布置在相鄰的豎向間隔的固體接觸材料床之間的床間空間中。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的第一方面，通過(guò)提供一種多層床下流式反應(yīng)器能實(shí)現(xiàn)該目的，該多 層床下流式反應(yīng)器包括豎向間隔的固體接觸材料床和混合裝置，混合裝置布置在相鄰床之 間的床間空間中，其中，該混合裝置包括：
[0014] ?成圈的第一噴嘴，它們環(huán)繞豎向軸線分布，被布置成用于在第一噴射方向上將流 體噴射到所述床間空間中；
[0015] ?成圈的第二噴嘴，它們環(huán)繞豎向軸線分布，被布置成用于在第二噴射方向上將流 體噴射到所述床間空間中；其中，對(duì)于每個(gè)第一噴嘴而言，在由三個(gè)第一噴射矢量構(gòu)成的局 部正交系中表示第一噴射方向，所述的三個(gè)第一噴射矢量包括垂直于豎向軸線延伸的第一 徑向噴射矢量、平行于豎向軸線延伸的第一軸向噴射矢量、以及相對(duì)于豎向軸線切向延伸 的第一切向噴射矢量；其中，對(duì)于每個(gè)第二噴嘴而言，在由三個(gè)第二噴射矢量構(gòu)成的局部正 交系中表示第二噴射方向，所述的三個(gè)第二噴射矢量包括垂直于豎向軸線延伸的第二徑向 噴射矢量、平行于豎向軸線延伸的第二軸向噴射矢量、以及相對(duì)于豎向軸線切向延伸的第 二切向噴射矢量；
[0016] 其中，第一徑向噴射矢量指向豎向軸線，而第二徑向噴射矢量背離豎向軸線；
[0017] 其中，第一切向噴射矢量界定環(huán)繞豎向軸線的第一周向方向，第二切向噴射矢量 界定環(huán)繞豎向軸線的第二周向方向；其中，第