用于分布多相混合物的具有倾斜的外围管的分布盘

摘要

本发明涉及用于在包含至少一个气相和至少一个液相的喷淋床反应器中分布多相混合物的盘，所述盘(10)位于催化颗粒床之上，其包含多个管(3)，其特征在于，位于靠近反应器单元并被称为外围管的所述盘管的一部分呈现出上部元件，相对于垂直以一定角度倾斜。本发明还涉及在反应器中用所述盘进行加氢处理、氢化、或氧化反应的用途。

说明书

发明领域

本发明涉及在催化反应器中分布多相流体的领域。更具体地说，其涉及可用于确保流体在固定床式催化反应器中的分布的分布板，流体是顺流向下流动的模式，更具体地是在被称为“喷淋床”模式的模式中。

特别地，本发明适用于用于进行氢化裂解、加氢处理，加氢脱硫，加氢脱金属，加氢脱氮，或选择性或完全氢化的气体/液体分布器的领域。本发明也适用于蒸汽裂化的汽油的选择性加氢领域，以在脂肪族馏分（aliphatic cuts）和/或环烷馏分（naphthenic cuts）中的芳族化合物的加氢，以及芳香族馏分（aromatic cuts）中的烯烃的加氢。

更一般地，本发明适用于需要气相和液相混合物的任何固定床反应器，例如用于进行部分或完全氧化，胺化，乙酰氧化（acetyloxidation）、氨氧化或卤化反应特别是氯化反应的反应器的情况。

因此，本发明的分布板一般是设置在腔室或反应器中，所述腔室或反应器含有液态流体的入口和气态流体的入口，并含有放置于分布板下游的至少一个粒状固体床。

在本发明的上下文中，将分布器板设置在反应器的顶部，在催化固体床之上。

 

考察现有技术

为了用这种装置改善气态和液态流体的分布，在现有技术中采用的一种可能手段是由使用分布器板构成，所述分布器板包含多个混合器通道（也被称为烟囱（chimney））以供气体和液体通行。这些混合器通道可以有不同的类型，并在所述板上以各种不同的构造放置。

这种类型的装置在专利申请FR 2 807 676、FR 2 745 202 、FR 2 853 260或US 2007/ 0241467中有描述。通常将此类混合器通道设置为竖直于所述分布器板，即基本上是竖直的。

由于混合器通道的高度并且因为大多数反应器的顶部是半球形拱顶的形状，这种装置限制了催化床的高度。对催化床的高度的限制降低了反应器的催化活性，因此降低了转化。

所述半球形拱顶开始的高度被称作切线。所述板是用一定大小的板条（panel）安装，所述大小必定比进入反应器的管道的直径小。

因此，通常通过分别引入板条然后将其固定在一起的方法将该板安装在反应器中。这样的板条必须能够被安装在反应器中。由于体积原因和安装上的问题，烟囱的高度意味着它们不能被放置在一个显著超出切线的高度，因为在反应器顶部的半球面曲率防止它们被放置在半球形拱顶的水平。实际上，通常将它们置于这个切线之下。

对于相同大小的反应器腔室，在反应器中较低的水平安装分布器板意味着这样并不总是可能具有期望的可用催化体积。或者从另一个角度来看，对于给定体积的催化剂，有必要使用更大的反应器腔室。

本发明的目的是通过提出分布器板以克服现有技术的这个缺点，所述分布器板可以安装在分布器内更高的位置，即更精确地说在离反应器的半球形顶部较小的距离，并可能在位于半球形拱顶内的水平。因此本发明的分布器板，可用于增加催化床的高度，从而提高化学转化。

 

发明简述

本发明描述了用于多相混合物在反应器中的分布的板，所述反应器在喷淋床模式下运行，即气相和液相并流向下流动，构成分散相的液体具有小于1.5cm/s的表面速度，而气相构成连续相。

在实践中，该反应器具有竖直壁1并结束于一半球形拱顶2 。将本发明的板定义使得反应器中能更高地安装其，可能直到它占据半球形拱顶2所限定的空间的一部分。

本发明的分布器板10位于催化剂构成的固体颗粒床30之上，并且包含多个烟囱3，其特征在于这些烟囱的一部分设在周边，被称为外围烟囱的那些，它们的上部相对于竖直以α角倾斜。所有的倾斜的烟囱的倾斜大约是朝向反应器的中心。这些烟囱将在下文中缩写为“倾斜的烟囱”被提及。

在本发明的优选实施方式中，倾斜的烟囱是形成外围排（peripheral row）的那些，所述外围排最靠近反应器的腔室的壁1或2的并位于距离反应器的腔室壁1或2的范围是25到250mm的距离。外围烟囱的概念也延伸到位于距离反应器壁1的范围为250至450mm的第二排烟囱。总体上，然后，外围烟囱延伸到壁的距离（D1）是在25至450mm，优选为25到250mm的范围。

分布板10 的所有中央或外围的烟囱，以范围为100至250mm，优选地范围为100至200mm的间距P分隔。

在本发明的一个实施方式中，倾斜的外围烟囱和非外围烟囱（称为中央烟囱）的高度（ Hc）的范围为100mm至500mm，优选地范围为200mm至350mm。

更准确地说，外围烟囱倾斜从相对于分布板10的底部距离（d）开始倾斜，所述距离（d）在它们总高度的10％至80％的范围，优选地50 ％至80％的范围 。

中央和外围烟囱3具备提供液体通行的孔4 。显然，对所述外围烟囱，这些孔4的一部分可以位于所述烟囱的上部倾斜部分。

中央和外围烟囱3在其上端还具有用于气体通行的开口5。

在本发明的一个实施方式中，液体通行的孔4是圆形的孔或大致竖直的狭缝。

在本发明的优选实施方式中，所述板10具有分散系统20，其以范围为10mm至100mm的距离设置在所述板10下面。该分散体系通常是由筛网或挡板构成。

本发明还涉及采用上述的板用于进行加氢处理或氢化或氧化反应的方法。

本发明还涉及任何采用两相并流向下流动的气相和液相的工艺，其中气相是连续相和液体相是分散相，所述液相具有小于1.5cm/s的表面流速。

 

发明详述

本发明的图1示出根据本发明的分布板，其由两种类型的烟囱构成：

外围烟囱3，其构成所述板的最外排或最外两排，它们的上部相对于竖直以角度α倾斜，角度α的范围为10 °至45°，优选地范围为10 °至30°。外围烟囱的倾斜大致朝向反应器中心。

优选地，位于最靠近反应器的壁1、2的排中的烟囱的倾斜角度大于位于离壁稍微更远的所述第二排中的烟囱。

所述“外围设备”烟囱位于距壁1距离（D1）处，所述距离（D1）在25mm至450mm的范围，优选地在25mm至250mm的范围。

更准确地说，相对于所述分布器板的底部，外围烟囱从距离（d）开始倾斜，所述距离（d）是10 ％至80％范围的，优选地50 ％至80％范围的它们的总高度。

“中央”烟囱占据的所述板10的其余部分。除了它们不具有任何倾斜部分的事实，它们是与外围烟囱相同的。如中央烟囱它们具有相同的高度和让液体通行的孔4的相同的分布。

中央和外围烟囱也具有位于上端的让气体通行的开口5 。此开口5可以具有多种形状，其非穷尽的实例是斜的或占据整个上端的大的孔。

中央和外围烟囱3的长度（ Hc）是从板10的底部测量的，范围为100至500mm，优选地范围为200至350mm。

本发明的板10可用于以喷淋床模式运行的反应器中，其中气相对应于两相流的连续相，喷淋形式的液相具有小于1.5cm/s的液体表面速度。

本发明的板可以具有放置在所述板10下面的分散系统，但是所述分散系统在下游的催化床30之上，距所述板10的底部的距离在范围10至100mm。

图2是一顶视图，其显示了距离（D1）。该距离（D1 ）定义了倾斜的外围烟囱的放置，其位于所述反应器的壁和环境之间，并以距离（D1）远离所述壁。

本发明将在下面的实施例中阐明。

 

实施例

在这个实施例中，比较两种板：一种是根据现有技术的板，其包含所有都具有相同的尺寸和形状的烟囱，和根据本发明的另一种，其包含倾斜的外围烟囱，这意味着在反应器中的定位可以变高。

 

现有技术的板

分布器板包含在分布器板上高度为250mm和直径为50mm的烟囱，其包含相对于烟囱3的底部分别位于50/100/150mm的高度的3个系列的用于液体通行的孔4，在上部具有斜的50mm的开口5以允许气体通行。

烟囱之间的间距为200mm。

分布器板位于切线之下29mm，从所述切线该外壳的上部半球形拱顶展开。

该反应器的壳的直径为5000mm，半球形壳的高度为2500mm。

 

根据本发明的板

最靠近壁1的烟囱从150mm的高度开始倾斜，即从对应于总高度的60％的高度（d）开始倾斜。倾斜角α，相对于竖直为15 °。所有外围烟囱的倾斜大致朝向反应器的中心。

因此分布板10可以升高100mm（ 250-150 ）的高度。从而，所述分布器板现在位于切线之上71mm。这个高度增益被用于增加反应器中可用的催化剂深度。

用如下共同的操作条件，研究这两种类型板的功能：

进入床的液体速度：1cm/s；

温度： 650K；

压力： 40巴（ 1巴= 105帕）；

进料中2 重量％的硫；

进料密度： 800 kg/m³；

进料的热容量： 1800焦耳/kg/ K；

对于进料中的含硫化合物和对于氢的一阶化学反应；

反应特症： K0（指前项（pre-exponential term））： 5.1 × 10⁷；EA（活化能）=120千焦/摩尔；ΔH（反应焓）=75千焦/摩尔。

 

结果

用现有技术的板，在出口处得到的硫的浓度等于10ppm。

用根据本发明的板，获得100mm的催化床的深度增益，即3100mm的催化床深度。

通过定位该板催化床的3000mm的初始高度增加了100mm，将所述板放置在壳中较高处。该高度增益，因而催化体积的增益，意味着对原料的脱硫是更强劲的。出口处的硫的浓度下降到7.3 ppm。

因此，更高地定位本发明的分布器板意味着脱硫的最终程度与现有技术中的定位相比，增加了25％以上。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.适于多相混合物流的下降流的反应器，其具有竖直的壁(1)，球形拱顶(2)和在所述反应器中分布所述多相混合物的分布器板(10)，所述板(10)位于所述反应器的上部，在催化颗粒床(30)之上，并由多个烟囱(3)组成，所述烟囱(3)大约垂直于所述板(10)，所述板(10)具有用于流体通行的孔(4)，所述流体分布于所述烟囱的整个高度(Hc)，并且用于气体通行的孔(5)位于它们的上端，其特征在于位于所述板外围的烟囱的部分（称为外围烟囱的那些）具有相对于竖直以角度α倾斜的它们的上部，所述角度α具有在10°至45°范围的值，所述倾斜大约朝向反应器的中心，并且所述外围烟囱位于距离所述反应器的所述壁(1或2)距离(D1)在25至450 mm范围处。

2. 根据权利要求1所述的下降流的反应器，其中所述外围烟囱相对所述反应器的所述壁(1)延展的所述距离(D1) 在25至250 mm的范围。

3. 根据权利要求1或2所述的下降流的反应器，其中所述外围烟囱的所述倾斜部分相对竖直的所述角度α在10°至30°的范围。

4. 根据权利要求1至3中所述的下降流的反应器，其中所述外围烟囱(3)从相对于所述分布器板(10)底部的距离(d)处开始倾斜，所述距离(d) 在所述烟囱总高度的10%至80%的范围，优选地50%至80%的范围。

5. 根据权利要求1至4中任一项所述的下降流的反应器，其中所述外围和中央烟囱以100至250mm范围，优选地100至200 mm范围的间隔分开。

6. 根据权利要求1至5中任一项所述的下降流的反应器，其中所述中央和外围烟囱高度(Hc)在100至500 mm的范围，优选地在200至350 mm的范围。

7. 使用根据权利要求1所述的反应器的加氢处理或氢化油的馏分（oil cuts）的工艺方法，所述油的馏分包含C4至C20碳原子，所述方法在喷淋床模式下运行，即有具有小于1.5cm的表面速度的分散的液体相和是连续相的气体相。