[发明专利]用于改良径向流动床再生/反应系统效能的方法与装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种依重力移动固体粒子与径向流体反应的装置类型。径向流的成分与移动固体粒子如催化剂反应。

背景技术

径向流反应器与再生器在石油与石化产业中的应用为公知碳水化合物处理技术者所熟悉的技术。径向反应器与再生器为环状接触器(contactor)，其中催化剂粒子床由两个同心圆筒状粒子保留筛(retainingscreen)支撑。径向流再生器已揭示在，例如，美国专利第3,65,231、3,907,511、3,882,015、3,799,866、3,785,96与3,692,496号，径向流反应器已公开在，例如，美国专利第3,652,231与3,647,680号。此型径向流接触器提供优于其它典型接触器的优点：径向流接触器减少横向压差、降低再循环气压缩机的投资与设备需求。为了将碳水化合物转换为有用的产物，在这些径向流反应器须小心调整温度与压力。用于反应器中的催化剂总是因为一种或多种原因而失去活性。在催化剂上所累积的焦炭是导致催化剂失去活性最常见的理由之一。为了恢复已失去活性的催化剂的效能，通常需对催化剂进行小心地重整与烧掉已累积的焦炭。由将含焦炭的催化剂在高温环境与含氧气体接触，并于再生器中燃烧而将催化剂再活化，其中具有焦炭的催化剂垂直地移动通过径向床，并且含氧气体径向地流通横越它。在连续或半连续再生器过程中，将载满焦炭的催化剂粒子周期性地加入焦炭燃烧床且抽出，让含氧气体与含焦炭催化剂在环状床反应。美国专利3,652,231显示用于催化剂再生过程的连续再生装置。前述再生装置是使用固定宽度移动催化剂床，可应用于碳水化合物重组中。美国专利3,647,680与3,692,496亦处理重组催化剂的再生。

目前已有大量关于径向流反应器/再生器的设计与效能的改良的研究，例如，美国专利第6,103,652号公开用分段式燃烧过程与装置于移动床中来再生催化剂，其中包括至少两个分离的连续燃烧区。为了确保在径向流反应器环状床中催化剂的均匀流量，在催化剂床底端使用多个催化剂抽出系统，且将其位于催化剂的流通道中。典型地，这些包含多个位置低于两催化剂保留筛的催化剂抽出导管，每一导管的上端由圆锥形盖覆盖，此圆锥形盖的设计允许从每个方向有相同的催化剂流量。此设计亦显示于美国专利第3,706,536、3,785,963、3,854,887与4,110,08号中。美国专利第5,157,181号公开径向流反应器的环状床深度在床较低部比床较高部分大，以维持接近相同的催化剂活性在不同的位置。美国专利第4,859,643号公开用于含焦炭催化剂粒子的再生方法，其限制粒子在再生器区的燃烧区为一端逐渐变细(tapered)床结构。上述一端逐渐变细床结构由增加催化剂粒子在高温区的移动速度，并降低降低催化剂暴露在高温的时间而减少催化剂表面积的流失。此方法增加在具有较薄床深度的床顶部的粒子向下移动速度。

如先前参考文件所述，多数的公知技术是为了达到均匀固态流且在环状床间消除死区。另一些由使用一端逐渐变细床结构而在环状床的不同轴高度改变催化剂粒子的速度。当床深度减少，在轴向粒子速度增加，但粒子速度在相同轴高度及径向是相似的。横越轴向床的流体在床较薄区会以较高流速不均匀的分布。不均匀分布的高横越流速可由钉住(PINNING)催化剂在内墙上而停止催化剂的移动而决定移动床设计。如此一来，发展新的方法与装置以最佳化反应器效能，并且同时不会显著地影响横越流体布局，且不导致横越流体的不均匀分布是一项重要的开发课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于改良径向流动床再生/反应系统效能的方法与装置，可有效地改良移动床径向流反应器/再生器或其它具有催化剂向下移动特征的接触容器类型的效能。

为实现上述目的，本发明提供的径向流动床再生/反应系统，其中连接流动固态粒子在一浓缩相以一连续或半连续模式依重力移入与移出该系统，该径向流动床再生/反应系统包含：

一垂直指向圆筒状外容器；

一外圆筒状粒子保持筛与一内圆筒粒子保持筛，其中该外筛与该内筛两者都位于该外容器内且同心于该外容器的中心垂直轴；

在圆筒状外容器与外筛间有一环状反应物分配体积，该反应物分配体积至少连接一反应物进料导管，用以加入反应物流

一环状粒子保留体积在该外筛与该内筛间，其中该环状粒子保留体积用于再生/反应，至少一粒子入口导管与该环状粒子保留体积的一上端连通，至少一粒子抽出导管与该环状粒子保留体积的一下端连通，以及一床深度定义为该外筛与该内筛间的距离；