[发明专利]用于分布蒸气和液相的装置和方法

说明书

在先国家申请的优先权要求

本申请要求在2010年9月27日提交的美国申请12/890,988的优先权。

发明领域

本发明涉及用于分布蒸气和液体的装置以及使用该装置的方法。在该装置中，用于流体流过不同长形泡罩的各最高或最低开口(例如顶开口和/或侧开口)在泡罩从此延伸的盘上方的不同高度。例如在盘不完全水平时的流体分布不均匀由此减小或消除。

背景技术

用于分布蒸气和液相的设备广泛用于包括炼油和石化产品加工的工业应用中。例如，用于分布向下流动的分别主要包括氢和烃的蒸气和液相的设备经常用于炼油加氢操作中，特别是在加氢裂化和加氢处理反应器中。

在许多涉及蒸气和液相的流动的应用中，在垂直于流动方向的横截面上维持均匀的流速(例如活塞流)和温度形态对于例如涉及流动的蒸气和液体在催化剂颗粒的固定床存在下的反应的总过程是极其重要的。另外，这些流速和温度形态可以相互作用，因为蒸气或液体流的不均匀分布可以导致温度形态的变化，反之亦然。这一相互作用对于炼油加氢操作反应器或希望长期使用单一催化剂装料的其他类型的反应器的长时间成功操作是高度关键的。加氢裂化和其他加氢操作反应，包括加氢处理(例如加氢脱硫)反应是大量放热的，以致向下流动的蒸气和液体反应物的温度随着反应完成程度显著增加。另外，催化剂性能，特别是其促进在可能的最高的产率下向所希望的产物的转化的能力，高度依赖于其操作温度。因此，反应的放热性质影响催化剂和总过程的性能。

反应的蒸气和液相的不均匀分布和/或不充分混合可能引起局部温度偏差(“热点(hot spot)”)，其由于非选择性产物(例如非常轻的、低价值的烃如甲烷和保持沉积在催化剂上并使其失活的非常重的烃如焦炭和焦炭前体)的生成，导致所希望的产物产率和催化剂稳定性的的无法控制的损失。因此，蒸气和/或液体流的不均匀分布可能导致对所希望的产物的总选择性和/或催化剂活性(即在给定温度下的转化率)的下降，以致可能需要在更高的温度下操作反应器以获得所希望的转化率(以选择性为代价)或者限制至反应器的进料的流速已获得所希望的产物产率。在任一情况下，过程对于所希望的产物的总能力下降，总过程经济性变差。

另外，由于局部温度偏差导致的加快的催化剂焦炭形成将过早减少催化剂的寿命，可能需要更经常地中断操作以将废催化剂更换为新鲜催化剂或再生催化剂。这对过程经济性产生进一步的负面影响，因为加氢操作反应器的停机、重新装填和重新开机都是复杂而耗费时间的操作，其不仅能使加氢操作从操作中被移除，还将使上游或下游单元被移除。整个炼油装置的产量可能受到负面影响。除反应器的过早停机外，非最佳的产品质量和/或操作能力都对炼油操作的经济性产生负面影响。

鉴于以上与流体流动分布不均匀相联系的显著缺点，现有技术中已经进行了大量努力以提供用于均匀混合蒸气和液相并使其均匀分布(例如在加氢操作反应器或其他烃转化反应器、特别是向下流动反应器的横截面上)的装置。各种用于分布和/或混合料流的装置，特别是其中关于其中该装置在催化剂床上游或在催化机床之间使用的催化反应器的，是有利的，例如US 3,824,080、US 3,824,081、US 4,140,625、US 5,158,714、US 5,232,283、US 5,690,896、US 5,837,208、US 5,942,162、US 6,183,702和US 6,769,672中的。这样的分布器通常可包括分布盘(板)，其具有多个通道，其装有例如圆柱状管和泡罩(其引导流体以特定方式流动，其目的是使分布和/或混合最大化)的分布器组件。

在理想条件下，这些现有技术装置通常在临近盘的横截面上提供相当均匀的蒸气和/或液相的分布。该理想条件包括例如水平的盘，每一分布器组件在相同高度安装，并且使用相同的周围液体深度、在设计的相对于盘的蒸气和液体流速下操作。但是，相对于理想条件的偏差在实践中不可避免，特别是在盘不是完全水平的和可以相对于水平面有从盘的一侧到另一侧1.3cm(0.5英寸)或更大的偏差进行安装的商业操作中。