[发明专利]颗粒分离催化化学反应器和颗粒分离器

说明书

本发明涉及包括动力学颗粒分离器的颗粒分离催化反应器。

技术领域

本发明涉及具有颗粒分离的催化化学反应器。更具体地，本发明涉及一种具有使用动力学颗粒分离的分离器的反应器。此外，本发明涉及一种动力学颗粒分离器。反应器可以是向下流动的催化反应器，其包括垂直叠置的颗粒催化材料的填充床。这种类型的反应器用于石油和化学加工业，以用于进行各种催化反应，如硫和氮转化(HDS/HDN)、烯烃(HYD)和芳族化合物(加氢脱芳烃化-HDA)的氢化、金属去除(加氢脱金属-HDM)、氧转化(加氢脱氧-HDO)和加氢裂化(HC)。或者，反应器是径向转化器，其中板的元件必须固定到反应器。该反应器具有穿过催化材料的填充床的径向流，并且其通常用于石油和化学加工工业中，以用于进行诸如催化重整和氨合成的催化反应。

背景技术

颗粒分离和分级是化学、制药、矿产和食品工业中广泛探索的需求。虽然可能需要工业过程中的颗粒分级来提高某些产品的质量，但是可能需要颗粒分离来净化流体流或避免对工艺设备产生的问题。

有时颗粒有意存在于工艺流中。这是例如基于粉碎燃料的燃烧工艺或使用粉末技术生产药物或特种化学品的情况。在其他情况下，颗粒的存在是无意的。例如一些炼油厂流、流化床的流出物、Fischer反应器的产物流就是这种情况。颗粒可以具有各种来源：它们可以是原始原料和其它反应物流的一部分，或者它们可以在工艺设备中例如作为侵蚀产物生成和收集。颗粒可以是固体或液体，可以具有有机性质(如碳、焦炭、树胶)，或无机性质(如盐、碎屑)，或作为铁组分的腐蚀和侵蚀物，或催化剂颗粒的碎屑。它们可能是液体，像一些水雾，并且含有如细菌的活体杂质。形状和尺寸也可能有很大差异-从球体到薄片，从毫米到几微米或更小。如果颗粒在下游工艺中是不希望的，通常通过过滤器或本领域已知的其它合适的颗粒分离技术，在敏感设备之前将这些颗粒的大部分除去。然而，在某些工艺中，随着时间的推移，例如当涉及侵蚀和腐蚀时，问题可能会出现或变得更加严重。有时，实际上不可能在敏感设备之前安装作为独立单元操作的颗粒去除设备。

在石脑油加氢处理中可以看到颗粒产生的问题的一个具体实例。加氢处理反应器的进料有时载有颗粒。当将载有颗粒的进料引入至加氢处理反应器中时，颗粒倾向于在分级时或在催化剂上迅速结垢。因此，反应器可能需要频繁地剔除床的受影响层以容纳反应器中的压降积聚。每5-6个月一次或甚至每2-3个月一次的剔除频率并不少见。

影响石脑油加氢处理器的颗粒的表征很少能获得。事实上，颗粒取决于石脑油原料或工艺相关问题(锈、盐、胶等)。颗粒的运行中收集通常不可用。因此，颗粒表征依赖于事后分析，其受到由于颗粒聚集和氧化引起的大量不确定性的影响。

类似地，由FCC(流体催化裂化)催化剂的再生产生的工艺气体通常负载有催化剂颗粒和催化剂碎屑。这种气体可以被输送到硫回收单元，最常见的是用于元素硫的回收的Claus装置，或用于作为浓硫酸回收硫的WSA装置。这些是催化固定床反应器，如果暴露于负载有颗粒的原料，则其易于堵塞。通常存在于FCC再生器出口处的颗粒通常为2至20微米或更低的尺寸。

US2009177023公开了一种用于固定床反应器的过滤盘，其中气体和液体同时向下流动。

该设备可以使用包含过滤介质的特定分配器托盘来捕集包含在液体进料中的堵塞颗粒，该液体供应以气体和液体同时向下流动模式运行的反应器。该设备特别适用于含有炔属和二烯化合物的进料的选择性氢化。

EP0358923公开了一种用于净化来自固体气化产生的原始气体的方法和装置。在用于净化来自固体气化的含有颗粒状和多尘的固体颗粒的原料气体的工艺和装置中，需要找到一种方案，在进入下游冷却装置之前，通过该方案从原料气体中除去大部分任何尺寸的固体颗粒。这通过以下实现：当原料气体在第一净化阶段从气化区在气体保持空间的方向沿直线通过时，粒状固体颗粒在气体保持空间的底部沉淀，然后在第二净化阶段，部分净化的原料气体从气体保持空间横向偏转，并且经历变化至减小至少3倍的速度，并且在进一步的气体偏转之后，基本上在垂直方向上通过固体过滤器，其中灰尘固体颗粒从原料气体中去除。