用于在下流式容器中进行流体接触的方法和设备技术

本发明专利技术提出了一种用于在下流式容器的颗粒床之间收集、接触和分配流体的接触装置和方法，该下流式容器可并流运行。通过一种方法，该接触装置包括液体收集托盘、与该液体收集托盘流体连通的混合通道以及液体分配区。

Methods and equipment for fluid contact in downflow vessels

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在下流式容器中进行流体接触的方法和设备优先权声明本申请要求于2017年7月28日提交的美国临时申请号62/538,310的优先权，该申请的内容据此以引用方式全文并入。
本专利技术涉及用于在并流容器中接触流体的方法和设备。更具体地讲，本专利技术涉及用于在下流式容器中的两个床之间的液体和蒸气接触的方法和设备。
技术介绍
多种工艺都使用并流反应器，在并流反应器中，一种或多种流体流过颗粒材料的固体床，以提供流体与固体颗粒之间的接触。在反应器中，固体可包含催化材料，流体在该催化材料上反应形成产物。流体可以是液体、蒸气或者液体与蒸气的混合物，并且流体反应形成液体、蒸气或者液体与蒸气的混合物。这些工艺涵盖一系列过程，包括烃类转化、气体处理和吸附分离。具有固定床的并流反应器被构造成使得反应器允许流体流过催化剂床。当流体是液体或者液体和蒸气混合物时，流体通常被引导向下流过反应器。也经常使用多床反应器，其中反应器床在反应器外壳内彼此堆叠。通常，它们以在床之间留有一定空间的方式堆叠在一起。通常形成床间空间以提供对工艺流体的中间处理，诸如冷却、加热、混合和重新分配。在放热催化反应中，控制流体的温度和分配很重要。来自上部催化剂床和反应器外部的流体的温度和组成在分配到下部催化剂床之前应充分混合。随着工艺流体沿着反应器向下移动，催化剂床顶部的最初不佳温度和组成分配会持续或增长。热点可形成并导致催化剂快速失活，并缩短反应器周期长度。催化剂床之间的空间用于注入骤冷气体或液体，以及用于流体混合和分配。在烃类处理中，骤冷气体通常是冷的氢/烃流。然而，在不控制混合和分配的情况下冷却流体会导致后续反应器床中的反应不均和温度分布不均。而且复杂的混合和分配系统在容纳多个催化剂床的反应室中占用宝贵的空间。由于反应器床之间的空间有高度限制，因此用于引入骤冷流体并将蒸气和液体与骤冷流体一起混合的空间是有限的。具体地讲，对于现有的加氢处理反应器，已经设置了催化剂床之间的空间，有时难以在不减小催化剂床的高度的情况下安装新型内部构件来改善现有的床间空间内的流体混合。即使对于新型反应器，通常也希望减小反应器的整体尺寸以减少资本支出和处理厂中反应器的外形。因此，希望在相对短的床间空间中提供流体在相邻催化剂床之间的良好混合。克服这些限制的先前尝试包括涡流式或湍流式混合器，这些混合器通常包括以影响混合的方式一起提供流体流。US8,017,095中描述了涡流式混合器的一个实例。圆柱形混合装置40定位在收集托盘上，并且在底壁的底部中央包括入口50和55以及单个出口80。流体和液体通过入口50和55一起进入装置。这些装置的局限性在于，混合受到装置内流体在同一大体方向上的湍流或旋流的共同影响，并且液体顶部有蒸气。克服这些限制的反应器内部构件的设计可以大大节省反应器内的宝贵空间。提高反应器外壳内空间利用率的新型反应器内部构件可以使催化剂负载最大化，并且消除了对新型反应器外壳组件的需求，而且避免了更换整个反应器的停机时间。附图说明图1是根据各种实施方案的位于多床催化反应器内的混合装置的横截面侧视图；图2是根据各种实施方案的混合装置的横截面顶视图；图2B是根据各种实施方案的图2的混合装置的蒸气烟囱的侧视图；图3是根据各种实施方案的混合装置的局部透视图；图4是根据各种实施方案的另选混合装置的局部透视图；图5是根据各种实施方案的位于多床催化反应器内的另选混合装置的横截面侧视图；图6是根据各种实施方案的另选混合装置的横截面顶视图；图7是根据各种实施方案的另选混合装置的局部透视图；图8是根据各种实施方案的位于多床催化反应器手部内的另选混合装置的横截面侧视图，该多床催化反应器手部具有在混合装置下方偏移的分配器底部托盘；图9是根据各种实施方案的示出顶板的混合装置的横截面侧视图；图10是根据各种实施方案的示出顶板的混合装置的横截面顶视图；并且图11是根据各种实施方案的顶板的堰的侧视图。具体实施方式根据各方面，本文公开的混合装置和系统以及使用该混合装置和系统的方法设置在并流容器中的床之间的空间中。为了便于解释，以下将针对包括两个或更多个间隔开的催化剂床的下流式反应器进行描述，但是本文所述的混合装置和系统以及方法也可用于并适用于具有不同类型的处理床(包括但不限于吸附剂分离室中的吸附剂床)的其他烃类处理容器。反应器中的催化剂床被隔开一定空间，以骤冷、混合和分配流体，其中混合区被设计成冷却/加热、混合并有时冷凝来自上方催化剂床的流出流体。在一个实例中，如图1所示，混合装置和系统可包括在加氢处理下流式反应器5中，并且流体从上层催化剂床10流到下层催化剂床15。流体可包括蒸气、液体或者蒸气和液体的混合物。可利用来自骤冷流体分配器20的骤冷气体或液体(在本文中统称为“骤冷流体”)来骤冷反应器流体，并且将流体混合然后分配到骤冷区25中的下层催化剂床15。应当指出的是，本文所用的术语“流体”是指液体和蒸气中的任一种或两种。在将流体分配到骤冷区下方的下层催化剂床15之前，将流体混合以使温度和组成差异最小化。在当前系统中，反应器床之间有相当大的空间用于骤冷和混合。减少这些功能所需空间量可以有利地在反应器5内提供最大的催化剂负载，以在无需更换整个反应器的情况下改善处理和性能。类似地，如果使骤冷区的高度最小化，则可设计出外形更小且资本支出更少的新型反应器。液体在催化剂床上的良好分配对于避免不利影响(诸如温度上升不均和催化剂床内出现热点)很重要。催化剂床中出现的热点会导致催化剂寿命缩短或产品质量变差。本文所述的方法和装置被设计成在不牺牲流体混合和分配性能的情况下减小骤冷区的高度。在一个方面，提供了用于在并流反应器5中的催化剂床之间的骤冷区中进行蒸气-液体接触的系统30。在一个实例中，反应器5可以是大致圆柱形的下流式反应器。系统30包括可由反应器5内的支撑结构(例如支撑环或未示出的其他结构)支撑的液体收集托盘35。液体收集托盘35优选地基本上延伸穿过反应器5的区域，以限制流体绕过混合区30，并且通常设置有穿过液体收集托盘35的开口，以允许将流体分配到下层催化剂床15。液体收集托盘35的至少一部分将从上层催化剂床10向下流动的流体收集在其上。参见图1至图3，设置了用于在骤冷区25内混合液体和蒸气的混合装置40。该混合装置优选地由液体收集托盘支撑并且定位在其上方，但是混合装置40可定位在液体收集托盘下方，或者其一部分定位在液体收集托盘35上方或下方。在一个方面，混合装置40支撑在液体收集托盘35上，并且包括将混合装置40与液体收集区50隔开的外壁45。外壁45可以是如图所示的大致圆形，或者可以是多边形或其他合适的形状。液体收集区50可包括外壁45与反应器壁5之间的间隙，该间隙完全或至少一部分围绕外壁45延伸。在操作期间，来自上层催化剂床10的液体被收集在液体收集区50中。在一个实例中，为了使液体收集区为现有的反应器外壳附件、混合装置的安装以及为容纳骤冷分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在下流式容器中进行流体接触的系统，包括：/n液体收集托盘，所述液体收集托盘定位在下流式反应器中的两个相邻催化剂床之间的接触空间中，以用于收集从上部床系统向下流动的流体；/n混合装置，所述混合装置具有与所述液体收集托盘连通的入口，以用于接触流体；/n混合装置的顶板，所述顶板具有与所述上部床系统的底部间隔开的上表面，并且被构造成将流体从所述上部床系统引导到所述液体收集托盘和所述混合装置中的至少一者；/n骤冷流体分配器，所述骤冷流体分配器在所述下流式反应器的壁内径向定位在所述混合装置外侧，并且具有骤冷流体出口，以用于分配骤冷流体以接触来自所述上部床系统的所述流体。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170728 US 62/538,3101.一种用于在下流式容器中进行流体接触的系统，包括：
液体收集托盘，所述液体收集托盘定位在下流式反应器中的两个相邻催化剂床之间的接触空间中，以用于收集从上部床系统向下流动的流体；
混合装置，所述混合装置具有与所述液体收集托盘连通的入口，以用于接触流体；
混合装置的顶板，所述顶板具有与所述上部床系统的底部间隔开的上表面，并且被构造成将流体从所述上部床系统引导到所述液体收集托盘和所述混合装置中的至少一者；
骤冷流体分配器，所述骤冷流体分配器在所述下流式反应器的壁内径向定位在所述混合装置外侧，并且具有骤冷流体出口，以用于分配骤冷流体以接触来自所述上部床系统的所述流体。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述骤冷流体出口邻近所述上部床的底部定位，并且被构造成将骤冷流体大致水平地朝向所述混合装置分散以接触从所述上部床系统向下流动的流体。


3.根据权利要求1所述的系统，其中所述骤冷流体分配器出口被构造成将至少一部分所述骤冷流体引导到所述顶板上方。


4.根据权利要求1所述的系统，其中所述骤冷流体分配器出口定位在所述流体的液体部分的预定液位上方，以限制液体进入所述骤冷流体分配器出口。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐占平，克里斯托弗·诺恩海默，陈鹏飞，
申请(专利权)人：环球油品有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US