帶有混合和交換地帶的混合和分布設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶有混合和交換地帶的混合和分布設(shè)備。一種用于向下流動(dòng)式催化反應(yīng)器的流體的混合和分布的設(shè)備，所述設(shè)備包括至少一個(gè)收集地帶(A)、包括用于混合流體的至少一個(gè)殼體(15)的至少一個(gè)混合地帶(B)、至少一個(gè)分布地帶(C)，其特征在于，所述混合地帶(B)與所述分布地帶(C)位于相同的水平面處，并且還包括用于流體交換的至少一個(gè)殼體(16)，至少一個(gè)殼體(16)被連接到所述混合殼體(15)并且與所述混合殼體(15)連通，所述交換殼體(16)包括至少一個(gè)側(cè)向通路區(qū)段(17a、17b)，其適用于流體從所述交換殼體(16)到所述分布地帶(C)的通過。
【專利說明】
帶有混合和交換地帶的混合和分布設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及放熱反應(yīng)的領(lǐng)域，以及更具體地涉及在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行的加氫處理、加氫脫硫、加氫脫氮、加氫裂化、氫化作用、加氫脫氧或還有加氫脫芳烴反應(yīng)。本發(fā)明更具體地涉及一種在順流向下流動(dòng)式反應(yīng)器中用于流體的混合和分布的設(shè)備以及其用于進(jìn)行放熱反應(yīng)的用途。
【背景技術(shù)】
[0002]例如在精煉和/或在石油化工中進(jìn)行的放熱反應(yīng)需要通過被稱為急冷流體的額外流體冷卻，以便避免催化反應(yīng)器的熱失控，放熱反應(yīng)在催化反應(yīng)器中進(jìn)行。用于這些反應(yīng)的催化反應(yīng)器通常包括至少一個(gè)固體催化劑床。反應(yīng)的放熱性要求在反應(yīng)器內(nèi)維持均勻的溫度梯度，以便避免在容納在反應(yīng)器中的催化劑床中出現(xiàn)過熱點(diǎn)。過熱的地帶可能過早地降低催化劑的活性和/或?qū)е路沁x擇的反應(yīng)和/或?qū)е聼崾Э亍Ｒ虼酥匾氖窃诜磻?yīng)器中具有位于兩個(gè)催化劑床之間的至少一個(gè)混合腔室，其允許流體在反應(yīng)器的截面上的均勻溫度分布以及將反應(yīng)流體冷卻至期望溫度。
[0003]為了進(jìn)行該均化作用，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說通常必要的是使用包括將急冷流體最均勻的可能引入到反應(yīng)器截面中的往往復(fù)雜的內(nèi)部構(gòu)件的特殊布置。例如，文獻(xiàn)FR 2824 495 Al描述了一種急冷設(shè)備，其使得能夠確保在急冷流體(一種或多種)和工藝流體(一種或多種)之間的有效交換。該設(shè)備被集成在殼體中，并包括急冷流體注射管道、用于收集流體的擋板、適當(dāng)?shù)募崩湎?，從而運(yùn)行急冷流體和向下流動(dòng)之間的混合，以及分布系統(tǒng)，其由穿孔盤和分布板構(gòu)成。急冷箱包括:偏轉(zhuǎn)器，其確保流體在基本上非徑向且不平行于所述殼體的軸線的方向上的渦流運(yùn)動(dòng)，以及在反應(yīng)流體的流通方向上偏轉(zhuǎn)器的下游處的至少一個(gè)出口通路區(qū)段(sect1n)，其用于在箱中形成的流體的混合物。該設(shè)備使得能夠克服現(xiàn)有技術(shù)的不同系統(tǒng)的某些缺點(diǎn)，但是仍然具有大的空間要求。
[0004]為了克服空間要求的問題，已經(jīng)開發(fā)了一種在向下流動(dòng)式反應(yīng)器中用于混合流體的設(shè)備，并且其在文獻(xiàn)FR 2 952 835 Al中被描述。該設(shè)備包括水平的收集裝置，其設(shè)有垂直的收集管線以接收流體;置放在收集管線中的注射裝置；以及帶有圓形橫截面的環(huán)狀混合腔室，其在流體的流通方向上位于收集裝置的下游?；旌锨皇野ㄟB接到收集管線的入口端和允許流體通過的出口端，以及包括至少一個(gè)通氣道的水平預(yù)分布板。該設(shè)備的優(yōu)勢(shì)在于，其比先前描述的設(shè)備更加緊湊，并且使得能夠確保流體的良好混合以及良好的溫度均勻性。
[0005]本發(fā)明的目的是提出用于流體的一種混合設(shè)備和一種分布設(shè)備，當(dāng)其被置放在催化反應(yīng)器中時(shí)，其具有小的空間要求。本發(fā)明的另一目的是提出一種混合和分布設(shè)備，其對(duì)于混合流體具有良好的效率并且具有良好的溫度均勻性和良好的分布。
[0006]
【申請(qǐng)人】已經(jīng)開發(fā)了一種用于流體的混合和分布的組合設(shè)備，其使得能夠顯著地減小用于流體的混合和分布的空間，尤其是在向下流動(dòng)式反應(yīng)器中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的第一主題涉及一種用于向下流動(dòng)式催化反應(yīng)器的流體的混合和分布的設(shè)備，所述設(shè)備包括:
-至少一個(gè)收集地帶(A)，其包括至少一個(gè)收集裝置；
-至少一個(gè)基本垂直的收集管線，其適用于接收由所述收集裝置收集的反應(yīng)流體，以及至少一個(gè)注射裝置，其通向所述收集管線以用于注射急冷流體；
-至少一個(gè)混合地帶(B)，其在流體的流通方向上位于所述收集管線的下游并且與所述收集管線連通，所述混合地帶(B)包括用于混合流體的至少一個(gè)殼體；
-至少一個(gè)分布地帶(C)，其在流體的流通方向上位于所述混合地帶(B)的下游，其包括支撐多個(gè)通氣道的分布板；
其特征在于，所述混合地帶(B)與分布地帶(C)位于相同的水平面處，并且還包括用于流體交換的至少一個(gè)殼體，其連接到所述混合殼體并與所述混合殼體連通，所述交換殼體包括至少一個(gè)側(cè)向通路區(qū)段，其適用于流體從所述交換殼體到所述分布地帶(C)的通過。
[0008]有利地，所述混合殼體位于所述交換殼體上方。
[0009]優(yōu)選地，所述混合殼體和所述交換殼體的累積總高度H’2被包括在200和800毫米之間。
[0010]有利地，所述交換殼體的寬度W被包括在200和800毫米之間。
[0011]優(yōu)選地，所述混合殼體的截面和/或所述交換殼體的截面是平行四邊形。
[0012]優(yōu)選地，所述交換殼體和所述混合殼體之間的體積比被包括在5%和60%之間。
[0013]有利地，側(cè)向通路區(qū)段分布在至少兩個(gè)水平面上。
[0014]有利地，所述混合殼體和所述交換殼體形成單件。
[0015]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括布置在所述分布板下方的流體分散系統(tǒng)，所述分散系統(tǒng)包括至少一個(gè)流體分散裝置。
[0016]有利地，所述分散裝置是格柵，所述格柵的軸線垂直于反應(yīng)器的殼體的縱向軸線。
[0017]優(yōu)選地，所述混合殼體定位在兩個(gè)交換殼體之間。
[0018]優(yōu)選地，所述混合殼體包括在所述混合殼體的內(nèi)壁(一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè))中的至少一個(gè)上的至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置。
[0019]有利地，所述交換殼體包括多個(gè)水平通路區(qū)段，其適用于流體從所述交換地帶到分布板的通過。
[°02°]優(yōu)選地，一個(gè)或多個(gè)殼體和/或最靠近分布板的殼體(一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè))位于距所述分布板距離“d”處，距離“d”被包括在20和150毫米之間。
[0021]本發(fā)明的另一主題涉及一種向下流動(dòng)式催化反應(yīng)器，其包括容納通過中間地帶隔開的至少兩個(gè)固定催化劑床的殼體，該中間地帶包括根據(jù)本發(fā)明的用于流體的混合和分布的設(shè)備。
【附圖說明】
[0022]圖1示出了包括至少兩個(gè)固體催化劑床并且包括根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于流體的混合和分布的緊湊設(shè)備的向下流動(dòng)式催化反應(yīng)器的軸向橫截面。粗體箭頭代表在反應(yīng)器中的流體的流動(dòng)方向。
[0023]圖2示出了包括至少兩個(gè)固體催化劑床并且包括根據(jù)本發(fā)明的用于流體的混合和分布的緊湊設(shè)備的向下流動(dòng)式催化反應(yīng)器的軸向橫截面。粗體箭頭代表在反應(yīng)器中的流體的流動(dòng)方向。
[0024]圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的混合地帶(B)的詳細(xì)視圖(影線示出了混合地帶(B)不可見的部分，S卩，位于所述地帶內(nèi)的部分)。箭頭表示流體在混合地帶中的流動(dòng)方向。圖3b是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的混合地帶(B)的透視圖。
[0025]圖4a到4f示出用于根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的混合地帶(B)的混合和交換殼體的位置的各種備選。箭頭表示流體到分布地帶(C)的流動(dòng)方向。
[0026]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的特定實(shí)施例，其中，交換殼體位于距分布板距離“d”處。箭頭示出流體從交換殼體到分布地帶(C)的流動(dòng)方向。
【具體實(shí)施方式】
[0027]根據(jù)本發(fā)明的緊湊的混合和分布設(shè)備被用于反應(yīng)器，在反應(yīng)器中進(jìn)行放熱反應(yīng)，比如加氫處理、加氫脫硫、加氫脫氮、加氫裂化、氫化作用，加氫脫氧或者還有加氫脫芳烴反應(yīng)。通常，反應(yīng)器具有沿基本垂直的軸線的細(xì)長(zhǎng)的形狀。至少一種反應(yīng)流體(也被稱為“工藝流體”)從所述反應(yīng)器的頂部通過至少一個(gè)催化劑固定床流通到所述反應(yīng)器的底部。有利地，除最后一個(gè)床之外，在每個(gè)床的出口處反應(yīng)流體均被收集，然后在被分布到位于分布板下游的催化劑床之前在所述設(shè)備中與急冷流體混合。下游和上游相對(duì)于反應(yīng)流體的流動(dòng)方向被定義。反應(yīng)流體能是氣體或液體，或包含液體和氣體的混合物;這取決于在反應(yīng)器中進(jìn)行的反應(yīng)的類型。
[0028]為了更好地理解本發(fā)明，借助于應(yīng)用的示例在此之后給出的描述涉及在適用于加氫處理反應(yīng)的反應(yīng)器中使用的混合和分布設(shè)備。圖1的描述涉及根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的混合和分布設(shè)備，圖2到圖5的描述涉及根據(jù)本發(fā)明的混合和分布設(shè)備。圖2到圖5保留了圖1的某些元件;在圖2到圖5中與圖1中相同的的那些附圖標(biāo)記表示相同的元件。當(dāng)然，在不超出本發(fā)明的范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能夠被用在任何反應(yīng)器或設(shè)備中以及期望獲得流體的良好分布和熱混合物或良好材料的任何領(lǐng)域中。
[0029]圖1示出布置在反應(yīng)器I中的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的混合和分布設(shè)備，反應(yīng)器I具有沿基本垂直的軸線的細(xì)長(zhǎng)的形狀，其中，至少一種反應(yīng)流體從頂部通過兩個(gè)催化劑床2和14流通到底部。反應(yīng)流體能是氣體(或氣體混合物)或液體(或液體混合物)或包含液體和氣體的混合物?；旌虾头植荚O(shè)備相對(duì)于在殼體I中反應(yīng)流體的流動(dòng)被布置在催化劑床2的下方。支撐格柵3以使得能夠以釋放在催化劑床2的下方的收集空間(A)(也被稱為收集地帶)的方式支撐催化劑床2。收集空間(A)的高度Hl通常在10和300毫米之間。該收集空間或收集地帶(A)使得能夠在收集裝置5的水平面處收集源于催化劑床2的流動(dòng)。也被稱為擋板的收集裝置5是實(shí)心板，其僅在位置6處打開，以便將流體流動(dòng)排到環(huán)狀混合腔室9。源于床2的反應(yīng)流體因此在收集地帶(A)中被迫傳送通過與開口 6連通的垂直收集管線7。急冷流體經(jīng)由注射管線8注射到收集管線7中。急冷流體能是液體或氣體，或包含液體或氣體的混合物。所述環(huán)狀腔室9通過其入口端連接到收集管線7。急冷流體和源于上部床2的反應(yīng)流體因此被迫進(jìn)入所述環(huán)狀腔室9，在其中，急冷流體和反應(yīng)流體混合同時(shí)經(jīng)歷旋轉(zhuǎn)流動(dòng)。在所述腔室的出口處，流體的混合物在預(yù)分布板11上流動(dòng)，預(yù)分布板11在流體流通方向上位于環(huán)狀混合腔室9的下游。通常，在收集裝置5和預(yù)分布板11之間測(cè)量的高度H2(參照?qǐng)D1)被包括在300和600毫米之間。環(huán)狀混合腔室9定位在反應(yīng)器的周邊處?；旌衔锏臍庀嗪鸵合嘣诖┛装?1上分離，穿孔板11設(shè)有一個(gè)或多個(gè)中央通氣道4，其被配置以便允許氣體通過。液體傳送通過板的穿孔，以便形成噴頭或雨型流動(dòng)。穿孔板11的作用是分布離開環(huán)狀混合腔室9的流動(dòng)，以便以相對(duì)平衡的方式為分布板12供應(yīng)，所述分布板12在流體的流通方向上定位在預(yù)分布板的下游。通常，在預(yù)分布板11和分布板12之間測(cè)量的高度H3 (參照?qǐng)D1)被包括在100和700毫米之間。分布板12包括通氣道13，其作用是在位于該分布板下游處的催化劑床14的入口處重新分布?xì)庀嗪鸵合唷?br>[0030]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的混合和分布設(shè)備因此包括以堆疊方式定位成一個(gè)在另一個(gè)上方的混合地帶和分布地帶。流體的混合在高度H2上進(jìn)行，并且流體的分布在高度H3上進(jìn)行。因此，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的混合和分布設(shè)備的殼體I中總的空間要求H等于Hl+H2+H3(參照?qǐng)D1)。
[0031]
【申請(qǐng)人】已經(jīng)開發(fā)了一種用于流體的混合和分布的新設(shè)備，其相比先前所描述的設(shè)備更加緊湊，在位于所述設(shè)備下方的催化劑床上具有流體的良好混合和良好分布。
[0032]參考圖2、圖3a和圖3b，根據(jù)本發(fā)明的混合和分布設(shè)備可布置在反應(yīng)器I中，反應(yīng)器I具有沿基本垂直的軸線的細(xì)長(zhǎng)的形狀，在其中，至少一種反應(yīng)流體從頂部通過至少一個(gè)催化劑床2流通到底部。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備相對(duì)于在殼體I中反應(yīng)流體的流動(dòng)被布置在催化劑床2的下方。支撐格柵3使得能夠以釋放布置在催化劑床2的下方的收集地帶(A)的方式支撐催化劑床2。收集地帶(A)是必要的以允許反應(yīng)流體排到收集管線7(參照?qǐng)D3a和圖3b)。流動(dòng)的反應(yīng)流體例如由氣相和液相組成。更具體地，傳送通過上游的催化劑床2的反應(yīng)流體通過基本水平的收集裝置5(也被稱為收集擋板)收集，該收集裝置5通向基本垂直的收集管線7，收集管線7要么布置在收集地帶(A)下方的被稱為混合地帶(B)的地帶的水平面處(如在圖3b中所示)，要么布置在收集地帶(A)的水平面處(在附圖中未示出)?；敬怪焙突舅绞侵冈诒景l(fā)明的意義內(nèi)，平面相對(duì)于垂直、相應(yīng)地水平的變化的角度被包括在±5度之間。收集裝置5(參照?qǐng)D2)由在催化劑床2的支撐格柵3下方的布置在垂直于殼體的縱向軸線的平面中的實(shí)心板構(gòu)成。收集裝置5的板在反應(yīng)器I的整個(gè)表面上徑向延伸。其包括在其端部中的一個(gè)處的開口 6(參照?qǐng)D3a和圖3b)，所述收集管線7連接到開口 6。收集裝置5使得能夠收集源于上游的催化劑床2的反應(yīng)流體的流動(dòng)，并且將其引導(dǎo)到所述收集管線7。收集裝置5與催化劑床2的支撐格柵3相距高度H’I(圖2)。高度H’I被選擇成以便在收集從催化劑床2流出的流體期間限制壓降，以及限制間隙高度，即，通過在收集裝置5中累積的液體形成的高度。間隙高度不改變反應(yīng)流體向收集管線7的排出、或其在該管線中的流動(dòng)或其流動(dòng)通過上部催化劑床2。當(dāng)收集管線7和注射裝置8(圖3b)位于混合地帶(B)的水平面時(shí)，高度H’I被包括在10和200毫米之間，優(yōu)選地在30和150毫米之間，還更加優(yōu)選地在40和100毫米之間。因此，源于床2的反應(yīng)流體在收集地帶(A)中被迫傳送通過收集管線7。
[0033]當(dāng)收集管線7和注射裝置8位于收集地帶(A)的水平面時(shí)，高度H’I被包括在10和400毫米之間，優(yōu)選地在30和300毫米之間，以及還更加優(yōu)選地在50和250毫米之間。
[0034]在收集地帶(A)下方的是混合地帶(B)和分布地帶(C)。參照?qǐng)D3a和圖3b，混合地帶(B)包括基本垂直的收集管線7，其適用于接收由收集裝置5收集的反應(yīng)流體和源于通向所述收集管線7內(nèi)的注射裝置8(參照?qǐng)D3b)的急冷流體。
[0035]混合地帶(B)還包括混合殼體15(參照?qǐng)D2和圖3a)，其在流體的流通方向上位于收集裝置5的下游。與混合殼體15連通的收集管線7能位于混合殼體15的上方，或者與所述殼體處于相同的水平面。優(yōu)選地，收集管線7與混合殼體15位于相同的水平面處(具體參照?qǐng)D3a)。類似地，注射管線8能在混合殼體15的上方打開，或在與所述殼體相同的水平面處打開，或者經(jīng)由本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的設(shè)備直接通向所述混合殼體15內(nèi)部，例如，穿過混合地帶15的穿孔管。急冷流體的注射能相對(duì)于源于收集地帶(A)的反應(yīng)流體經(jīng)由順流式、橫流式或甚至逆流式進(jìn)行。
[0036]分布地帶(C)本身包括支撐多個(gè)通氣道13的分布板12。
[0037]本發(fā)明的特性基于將混合地帶(B)與分布地帶(C)置放在相同的水平面處，以及其特性在于所述混合地帶(B)由用于混合流體的殼體15構(gòu)成，殼體15連接到用于流體交換的殼體16并且與殼體16連通(參照?qǐng)D2和圖3a)，交換殼體16在流體的流通方向上位于混合殼體15的下游。在本發(fā)明的意義內(nèi)，混合殼體15是指在其中反應(yīng)流體和急冷流體混合的空間。交換殼體16是指在其中反應(yīng)流體和急冷流體經(jīng)由側(cè)向通路區(qū)段17a和/或17b(在此之后描述)與分布地帶(C)直接接觸的空間。
[0038]混合地帶(B)的構(gòu)造允許在混合殼體15中進(jìn)行流體混合并且允許所述混合物流動(dòng)到交換殼體16。反應(yīng)流體和急冷流體的混合在交換殼體16的水平面處持續(xù)發(fā)生。參照?qǐng)D3a和圖3b，交換殼體16包括至少一個(gè)側(cè)向通路區(qū)段17a或17b，其適用于流體從混合地帶(B)到分布地帶(C)的通過。優(yōu)選地，混合地帶16包括至少兩個(gè)側(cè)向通路區(qū)段17a和17b。因此，僅交換殼體16與分布地帶(C)直接接觸。側(cè)向通路區(qū)段17a尤其允許液體從交換殼體16到分布地帶(C)的通過，并且側(cè)向通路區(qū)段17b尤其允許氣體從交換殼體16到分布地帶(C)的通過。
[0039]混合殼體15的截面和交換殼體16的截面能是四邊的截面，優(yōu)選地梯形截面以及更加優(yōu)選地平行四邊形截面或圓形截面。梯形截面是指所述截面的兩個(gè)相對(duì)邊形成平行對(duì)的任意四邊的截面。平行四邊形截面是指所述截面的相對(duì)邊均形成平行對(duì)的任意四邊的截面，例如，平行四邊形截面能是矩形、正方形或長(zhǎng)斜方形截面。圓形截面是指具有圓形或橢圓形形式的截面。不論混合殼體15和交換殼體16的截面形狀如何，所述腔室的高度或直徑將被選擇成以便盡可能限制壓降并且以便限制在反應(yīng)器中的空間要求。有利地，混合殼體15和交換殼體16的截面均是矩形(參照?qǐng)D2到圖5)。殼體的矩形截面，除了促進(jìn)機(jī)械可行性夕卜，還允許其在反應(yīng)器外進(jìn)行制造和部分組裝，同時(shí)還允許其隨后容易地插入到反應(yīng)器中。混合殼體15的截面能不同于交換殼體16的截面(參照?qǐng)D4b、圖4c、圖4e和圖4f )。
[0040]無論如何，混合殼體15和交換殼體16能是任意形狀?；旌蠚んw15的壁和交換殼體16的壁尤其能以直線延伸(“I”形)或者能是彎曲的(“C”形)或者還能具有角度(“L”形)?；旌系貛?B)能位于分布地帶(C)中的任意位置處。例如，混合地帶(B)能定位在分布地帶(C)的中心處，或者能相對(duì)于后者的位置偏置。因此，混合和交換殼體的長(zhǎng)度取決于其在反應(yīng)器的殼體I中的位置由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。有利地，混合15和交換16殼體的端部與反應(yīng)器的殼體I的壁不接觸，以便允許流體在混合15和交換16殼體的任一側(cè)在分布板12上流通。
[0041]在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，混合殼體15位于所述交換殼體16的上方(如在圖2、圖3a和圖3b中所示)?；旌蠚んw15也能位于所述交換殼體16下方(參照?qǐng)D4a)。在根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，混合地帶(B)能包括混合殼體15和多個(gè)交換殼體16。例如，交換殼體16能定位在混合殼體15的兩側(cè)上(參照?qǐng)D4c)。至少一個(gè)開口 18(參照?qǐng)D3a)被布置在混合地帶(B)中，以便允許流體的混合物從混合殼體15到交換殼體16的通過。開口的位置、形狀和尺寸由本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇，以便在流體的混合物的流動(dòng)期間限制壓降。
[0042]有利地，混合殼體15和交換殼體(一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè))16構(gòu)成單件。
[0043]在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，混合殼體15能包括一個(gè)或多個(gè)水平面(在圖4d的背景下是兩個(gè)水平面)。當(dāng)混合腔室15包括若干水平面時(shí)，流體從一個(gè)水平面到另一水平面的通過經(jīng)由穿孔或狹槽類型的至少一個(gè)通路區(qū)段(在圖4d中未示出)進(jìn)行;所述通路區(qū)段的表面被選擇成以便擾亂流體的流而沒有因此引起顯著壓降。在混合地帶15的兩個(gè)水平面之間的通路區(qū)段(一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè))的位置、形狀和尺寸由本領(lǐng)域技術(shù)人員選擇成以便在流體的混合物的流動(dòng)期間限制壓降。
[0044]根據(jù)本發(fā)明，所述混合殼體15和所述交換殼體16的累積總高度H’2被包括在200和800毫米之間，優(yōu)選地在300和750毫米之間，以及甚至更加優(yōu)選地在350和700毫米之間。
[0045]優(yōu)選地，交換殼體16的寬度“W”(參照?qǐng)D3a)被包括在200和800毫米之間，優(yōu)選地在250和700毫米之間，以及甚至更加優(yōu)選地在300和600毫米之間。
[0046]交換殼體(一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè))16和混合殼體15之間的體積比(％)被包括在5%和60%之間，優(yōu)選地在10%和40%之間。
[0047]在高度H’3上延伸的分布地帶(C)(參照?qǐng)D2)包括分布板12(在本文中也被稱為分布器板)和多個(gè)通氣道13。更準(zhǔn)確地說，通氣道13通過上部開口在其上端處打開并且具有沿其側(cè)向壁的一系列側(cè)向洞(在附圖中未示出)，旨在使液相(經(jīng)由孔)和氣相(經(jīng)由上部開口)分別地傳送到通氣道內(nèi)，以便在所述通氣道內(nèi)部對(duì)其進(jìn)行徹底混合。側(cè)向孔的形狀能非常多變，通常是圓形或矩形，這些孔優(yōu)選地分布在每個(gè)通氣道上的若干水平面上，所述若干水平面從一個(gè)通氣道到另一通氣道基本相同，通常至少一個(gè)水平面，以及優(yōu)選地從I個(gè)到10個(gè)水平面，以便允許盡可能有規(guī)律地在氣相和液相之間建立接口。
[0048]與現(xiàn)有技術(shù)的混合和分布設(shè)備相比，根據(jù)本發(fā)明的混合和分布設(shè)備不包括設(shè)有通氣道的預(yù)分布板11。按照根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的基本方面，混合地帶(B)與分布地帶(C)定位在相同的水平面處。與從現(xiàn)有技術(shù)公知的那些相比，根據(jù)本發(fā)明的混合和分布設(shè)備因此顯著地更加緊湊。與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備相比，如在圖1中所示，根據(jù)本發(fā)明的混合和分布設(shè)備的總的空間要求是H=H’1+H’3(參照?qǐng)D2)。
[0049]在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中，最靠近分布板12的一個(gè)或多個(gè)殼體15或16直接地置放在分布板12上(參照?qǐng)D2 )。
[0050]在另一實(shí)施例中(參照?qǐng)D5)，最靠近分布板12的一個(gè)或多個(gè)殼體15和/或16位于距所述分布板12距離“d”處，距離“d”優(yōu)選地被包括在20和150毫米之間，以及更加優(yōu)選地被包括在30和80毫米之間。被包括在分布板12和一個(gè)或多個(gè)殼體15和/或16之間的空間允許流體分布在分布器板12的整個(gè)表面上，并且因此使得能夠均質(zhì)化流體的混合物在催化劑床14上方在反應(yīng)器的整個(gè)截面上的分布，催化劑床14在流體的流通方向上位于混合和分布設(shè)備的下游。在該實(shí)施例中，交換殼體16能包括在其下部中的縱向通路區(qū)段(在圖5中未示出)，以便流體的混合物能朝分布板12流動(dòng)(在圖5中，流體的流動(dòng)由水平箭頭表示)。
[0051]替代地，當(dāng)交換殼體16直接地置放在分布板12上時(shí)，所述交換殼體能包括在其下部中的縱向通路區(qū)段(在附圖中未示出)，以便流體的混合物能直接地傳送通過分布板12。當(dāng)然，縱向通路區(qū)段的數(shù)量、形狀和尺寸被選擇成以便流體的混合物的流動(dòng)中的小部分傳送通過所述縱向通路區(qū)段。縱向通路區(qū)段能同樣地具有孔和/或狹槽的形狀。
[0052 ]優(yōu)選地，混合殼體15能包括在所述混合殼體的內(nèi)壁(一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè))中的至少一個(gè)上的至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置(在附圖中未示出)。使傳送通過所述混合殼體15的流體混合物偏轉(zhuǎn)的至少一個(gè)裝置的存在使得能夠增加兩相之間的交換表面，并且因此提高在傳送通過所述混合殼體15的液相和/或氣相之間的熱傳遞效率和材料的傳遞效率。所述偏轉(zhuǎn)裝置能夠以使得能夠改善混合殼體的效率的若干幾何形狀存在，應(yīng)當(dāng)理解的是所述形狀允許傳送通過所述交換殼體15的流體混合物的路徑至少部分偏轉(zhuǎn)。例如，偏轉(zhuǎn)裝置能夠以具有三角形、正方形、矩形、卵形截面或任何其他形狀截面的彎道的形式存在。偏轉(zhuǎn)裝置還能夠以一個(gè)或多個(gè)翅片、或一個(gè)或多個(gè)固定葉片或格柵的形式存在。
[0053]在分布板12下方，分散系統(tǒng)能定位成以便將流體均勻地分布在位于所述系統(tǒng)的下游的催化劑床14上。分散系統(tǒng)能包括能夠與每個(gè)通氣道13相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)分散設(shè)備19(參照?qǐng)D2)，其為若干通氣道13所共用，或還為分布板12的全部通氣道13所共用。每個(gè)分散設(shè)備19均具有基本上平面且水平的幾何形狀，但是其能具有任意形狀的周界。而且，每個(gè)分散設(shè)備19均能位于不同的高度處。有利地，所述分散設(shè)備以格柵的形式存在，和/或能可選地包括偏轉(zhuǎn)器。有利地，格柵(一個(gè)或復(fù)數(shù)個(gè))19的軸線優(yōu)選地垂直于反應(yīng)器的殼體的縱向軸線，以便改善流體的混合物在反應(yīng)器的殼體的整個(gè)徑向截面上的分布。分散系統(tǒng)與位于正下方的粒狀固體的床隔開的距離被選擇成以便當(dāng)其在通氣道13的出口處時(shí)，盡可能地保持氣相和液相的混合物的狀態(tài)。
[0054]優(yōu)選地，在分布板12和位于所述分布板下方的催化劑床14之間的距離被包括在50和400暈米之間，優(yōu)選地在100和300暈米之間。在分布板12和所述分散設(shè)備19之間的距尚被包括在O和400毫米之間，優(yōu)選地在O和300毫米之間。
[0055]在特定實(shí)施例中，分布板12被置放在分散設(shè)備19上。
[0056]與在現(xiàn)有技術(shù)中描述的設(shè)備相比，以及甚至更具體地與在文獻(xiàn)FR2 952 835中所公開的設(shè)備相比，根據(jù)本發(fā)明的混合和分布設(shè)備具有如下優(yōu)勢(shì):
-增加的緊湊性，這歸因于流體的混合地帶和分布地帶在相同位置的集成。
-良好的熱效率和良好的混合效率，這借助于流體的混合物到混合地帶中的流動(dòng)，混合地帶包括混合殼體(其可選地包含用于使流體偏轉(zhuǎn)的裝置)和位于分布板的水平面處的一個(gè)或多個(gè)交換殼體。
[0057]示例
在下述示例中，將對(duì)比非根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備(設(shè)備A)與根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備(設(shè)備B)。對(duì)于兩個(gè)設(shè)備，假定收集空間(A)的高度Hl相同且等于120毫米。類似地，收集管線7和注射裝置8與混合地帶(B)位于相同的水平面處。同樣地，在分布板12和催化劑床14的頂部之間的高度固定在400毫米。這兩個(gè)設(shè)備之間的對(duì)比基于在催化反應(yīng)器中其緊湊性。這些示例以舉例說明的方式在此給出，并且不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
[0058]設(shè)備A(非根據(jù)本發(fā)明):
對(duì)于內(nèi)直徑為5米的反應(yīng)器，比如在文獻(xiàn)FR 2 952 835 Al中公開的那樣，被包括在收集管線7的上端和預(yù)分布板11之間的常規(guī)混合設(shè)備的空間要求是大約650毫米(對(duì)應(yīng)于高度H2)。當(dāng)位于預(yù)分布板11下方的分布板12的空間要求(對(duì)應(yīng)于高度H3=300毫米)被添加時(shí)，總的空間要求是大約950毫米。
[0059]因此，常規(guī)的混合和分布設(shè)備在第一催化劑床2的底部和第二催化劑床14的頂部之間所占據(jù)的總的空間要求是120+950+400=1470毫米。
[0060]設(shè)備B(根據(jù)本發(fā)明):
對(duì)于直徑為5米的反應(yīng)器，被包括在收集管線7的上端和預(yù)分布板12之間的根據(jù)本發(fā)明的分布和混合設(shè)備的高度是450毫米(對(duì)應(yīng)于高度H’3)?；旌系貛?B)由包括各自150毫米高的兩個(gè)水平面的混合殼體15和150毫米高的交換殼體16構(gòu)成(對(duì)應(yīng)于150+150+150=450毫米的高度H’2)?；旌蠚んw15的和交換殼體16的寬度“W”是400毫米。交換殼體16經(jīng)由位于板上方O和10毫米之間(用于通路區(qū)段17b)和板上方130和140毫米之間(用于通路區(qū)段17a)的側(cè)向通路區(qū)段17a和17b連接到分布板(C)。因此，在第一催化劑床2的底部和第二催化劑床14的頂部之間測(cè)量的根據(jù)本發(fā)明的混合和分布設(shè)備的總的空間要求是120+450+400=970毫米。
[0061]因此，通過對(duì)比，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備與設(shè)備A相比允許空間節(jié)省34%。與現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備相比由根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的緊湊性所節(jié)省的空間能因此用于催化劑床。因此，通過增加在催化劑床中的催化劑的量，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備還允許改善反應(yīng)器的性能，同時(shí)仍然比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的相同設(shè)備更容易制造和安裝。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于向下流動(dòng)式催化反應(yīng)器的流體的混合和分布的設(shè)備，所述設(shè)備包括: -包括至少一個(gè)收集裝置(5)的至少一個(gè)收集地帶(A); -至少一個(gè)基本垂直的收集管線(7)，所述收集管線(7)適用于接收由所述收集裝置(5)收集的反應(yīng)流體，以及至少一個(gè)注射裝置(8)，所述注射裝置(8)通向所述收集管線(7)以注射急冷流體； -至少一個(gè)混合地帶(B)，所述混合地帶(B)在所述流體的流通方向上位于所述收集管線(7)的下游并且與所述收集管線(7)連通，所述混合地帶(B)包括用于混合所述流體的至少一個(gè)殼體(15); -至少一個(gè)分布地帶(C)，所述分布地帶(C)在所述流體的流通方向上位于所述混合地帶(B)的下游，其包括支撐多個(gè)通氣道(13)的分布板(12); 其特征在于，所述混合地帶(B)與所述分布地帶(C)位于相同的水平面處并且還包括用于交換流體的至少一個(gè)殼體(16)，其被連接到所述混合殼體(15)并且與所述混合殼體(15)連通，所述交換殼體(16)包括至少一個(gè)側(cè)向通路區(qū)段(17a、17b)，所述側(cè)向通路區(qū)段(17a、17b)適用于所述流體從所述交換殼體(16)到所述分布地帶(C)的通過。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述混合殼體(15)位于所述交換殼體(16)的上方。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其特征在于，所述混合殼體(15)和所述交換殼體(16)的累積總高度H’ 2被包括在200和800毫米之間。4.根據(jù)權(quán)利要求1或3中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述交換殼體(16)的寬度W被包括在200和800毫米之間。5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述混合殼體(15)的截面和/或所述交換殼體(16)的截面是平行四邊形。6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述交換殼體(16)與所述混合殼體(15)的體積比被包括在5%和60%之間。7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述側(cè)向通路區(qū)段(17a、17b)分布在至少兩個(gè)水平面上。8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述混合殼體(15)和所述交換殼體(16)形成單件。9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括布置在所述分布板(12)下方的所述流體的分散系統(tǒng)，所述分散系統(tǒng)包括所述流體的至少一個(gè)分散裝置(19)。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其特征在于，所述分散裝置(19)是格柵，所述格柵的軸線垂直于所述反應(yīng)器的殼體的縱向軸線。11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述混合殼體(15)被定位在兩個(gè)交換殼體(16)之間。12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述混合殼體(15)包括在所述混合殼體(15)的至少一個(gè)或多個(gè)內(nèi)壁上的至少一個(gè)偏轉(zhuǎn)裝置。13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，所述交換殼體(16)包括多個(gè)水平通路區(qū)段，所述多個(gè)水平通路區(qū)段適用于流體從所述交換地帶(16)到所述分布板(12)的通過。14.根據(jù)權(quán)利要求1到13中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于，最靠近分布板(12)的一個(gè)或多個(gè)殼體(15)和/或(16)位于距所述分布板(12)距離“d”處，所述距離“d”被包括在20和150毫米之間。15.—種向下流動(dòng)式催化反應(yīng)器，其包括容納有由中間地帶隔開的至少兩個(gè)固定催化劑床(2、14)的殼體(I)，所述中間地帶包括根據(jù)權(quán)利要求1到14中的任一項(xiàng)所述的用于流體的混合和分布的設(shè)備。
【文檔編號(hào)】B01J8/02GK106040102SQ201610198633
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年4月1日 公開號(hào)201610198633.7, CN 106040102 A, CN 106040102A, CN 201610198633, CN-A-106040102, CN106040102 A, CN106040102A, CN201610198633, CN201610198633.7
【發(fā)明人】P.貝亞, F.巴澤-巴希, C.普萊, F.奧吉耶, Y.阿魯恩, J.德爾泰
【申請(qǐng)人】Ifp 新能源公司