[发明专利]用于多床层反应器的流体分配装置和方法

说明书

优先权声明

本申请要求2013年6月28日提交的美国临时申请61/840,543和61/840,547以及2014年6月9日提交的美国申请14/299,452和14/299,485的权益，其内容在此通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及顺流流动反应器，其中液体和蒸气一起流过催化剂的固定床层。具体地，本发明涉及内部组件，用于当存在多个反应器床层时控制流体通过反应器的流动，以及用于流体的再分配。

背景技术

各种各样的工艺使用顺流流动反应器，其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，固体可以包括流体在其上发生反应以形成产物的催化材料。该流体可以是液体、蒸气、或液体和蒸气的混合物，以及所述流体发生反应以形成液体、蒸气或液体和蒸气的混合物。该过程涉及一系列工艺，包括烃转化、加氢裂化和加氢处理。

具有固定床的顺流反应器构造成使得反应器允许流体流过催化剂床层。当流体是液体或液体和蒸气的混合物时，流体通常被引导向下流动通过反应器。也经常使用多床层反应器，其中反应器床层在反应器壳中相互堆叠。通常，堆叠成各床层之间有一些空间。

常常创建床层间空间以向过程流体提供中间处理，例如冷却、加热、混合和再分配。

在放热催化反应中，对流体的温度和分配的控制是重要的。来自上部催化剂床层和来自反应器外部的流体的温度和成分在被分配到下部催化剂床层之前应充分混合。在催化剂床层顶部的初始的差的温度和成分分布可以在过程流体向反应器下方移动时持续或增长。可产生热点并引起催化剂的快速失活且缩短反应器的周期长度。催化剂床层之间的空间用于注入骤冷气体或液体和用于流体混合及分布。在烃处理中，骤冷气体常常是低温氢/烃流。但是，冷却流体而不控制混合和分布会导致不均匀的反应和后续反应器床层的温度分布不均匀。复杂的混合和分配系统占用保持多个催化剂床层的反应器腔室中的宝贵空间。

由于反应器床层之间的空间的高度限制，有限的空间用于引入骤冷流体并使蒸气和液体与骤冷流体混合。特别是，对于现有的加氢处理反应器，催化剂床层之间的空间已经被设定，并且有时难以安装新的内部设置以改进现有床层间空间内的流体的混合，而不降低催化剂床层的高度。即使对于新的反应器，通常需要减小反应器的总尺寸以减少加工工厂中的资本支出和反应器的轮廓。因此，需要在相对短小的床层间空间中提供相邻的催化剂床层之间的流体的良好的混合和分配。

反应器的用来克服这些限制的设计可显著节省反应器内的宝贵空间以用于使催化剂装载最大化。另外，常常希望修补现有反应器以通过催化剂床层之间的相同或减小的骤冷区空间来改进工艺。改进了反应器壳内的空间利用的新的反应器内部设置可提供显著的成本节约，并允许修补现有的反应器以满足新的操作和规范要求。

发明内容

一方面，提供一种用于在反应器床层的顶部上方分配流体的装置。该装置包括收集托盘，其具有顶部和底部，并具有穿过其中的出口端口。混合腔室设置成与收集托盘的出口端口流体连通并具有混合腔室出口。粗分配托盘与混合腔室出口流体连通，并具有穿过其中的粗分配托盘液体出口端口。该装置还包括分配托盘的分配托盘蒸气烟囱，其定位在所述混合腔室出口的径向外部，并且分配托盘蒸气烟囱的上开口在分配托盘的正常操作液面上方，该上开口提供从粗分配托盘的上方到下方的流体连通。蒸气烟囱还包括具有径向向内逐渐变细的截面的蒸汽烟囱体部，以减少对沿粗分配托盘向外的流体流的限制。

另一方面，提供了一种在下流式反应器中使用的粗分配装置，其包括具有大致平坦的托盘的粗分配托盘，多个液体出口端口穿过该托盘。粗分配装置包括绕粗分配托盘的至少一个蒸气出口端口形成的分配托盘蒸气烟囱。蒸气烟囱具有处于分配托盘的正常操作液面上方的上开口，该上开口提供从粗分配托盘的上方到下方的流体连通。烟囱包括具有径向向内逐渐变细的截面的蒸气烟囱体部，以减少对沿粗分配托盘向外的流体流的限制。