[发明专利]用于在下流式容器中进行流体接触的方法和设备

说明书

本发明涉及用于在下流式容器中进行流体接触的方法和设备，提出了一种用于在下流式容器的颗粒床之间收集、接触和分配流体的接触装置和方法，该下流式容器可并流运行。通过一种方法，该接触装置包括液体收集托盘、与该液体收集托盘流体连通的混合通道以及液体分配区。

优先权声明

本申请要求于2017年7月28日提交的美国临时申请号62/538,332的优先权，该申请的内容据此以引用方式全文并入。

技术领域

本发明涉及用于在并流容器中接触流体的方法和设备。更具体地讲，本发明涉及用于在下流式容器中的两个床之间的液体和蒸气接触的方法和设备。

背景技术

多种工艺都使用并流反应器，在并流反应器中，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，固体可包含催化材料，流体在该催化材料上反应形成产物。流体可以是液体、蒸气或者液体与蒸气的混合物，并且流体反应形成液体、蒸气或者液体与蒸气的混合物。这些工艺涵盖一系列过程，包括烃类转化、气体处理和吸附分离。

具有固定床的并流反应器被构造成使得反应器允许流体流过催化剂床。当流体是液体或者液体和蒸气混合物时，流体通常被引导向下流过反应器。也经常使用多床反应器，其中反应器床在反应器外壳内彼此堆叠。通常，它们以在床之间留有一定空间的方式堆叠在一起。

通常形成床间空间以提供对工艺流体的中间处理，诸如冷却、加热、混合和重新分配。

在放热催化反应中，控制流体的温度和分配很重要。来自上部催化剂床和反应器外部的流体的温度和组成在分配到下部催化剂床之前应充分混合。随着工艺流体沿着反应器向下移动，催化剂床顶部的最初不佳温度和组成分配会持续或增长。热点可形成并导致催化剂快速失活，并缩短反应器周期长度。催化剂床之间的空间用于注入骤冷气体或液体，以及用于流体混合和分配。在烃类处理中，骤冷气体通常是冷的氢/烃流。然而，在不控制混合和分配的情况下冷却流体会导致后续反应器床中的反应不均和温度分布不均。而且复杂的混合和分配系统在容纳多个催化剂床的反应室中占用宝贵的空间。

由于反应器床之间的空间有高度限制，因此用于引入骤冷流体并将蒸气和液体与骤冷流体一起混合的空间是有限的。具体地讲，对于现有的加氢处理反应器，已经设置了催化剂床之间的空间，有时难以在不减小催化剂床的高度的情况下安装新型内部构件来改善现有的床间空间内的流体混合。即使对于新型反应器，通常也希望减小反应器的整体尺寸以减少资本支出和处理厂中反应器的外形。因此，希望在相对短的床间空间中提供流体在相邻催化剂床之间的良好混合。

克服这些限制的先前尝试包括涡流式或湍流式混合器，这些混合器通常包括以影响混合的方式一起提供流体流。US 8,017,095中描述了涡流式混合器的一个实例。圆柱形混合装置40定位在收集托盘上，并且在底壁的底部中央包括入口50和55以及单个出口80。流体和液体通过入口50和55一起进入装置。这些装置的局限性在于，混合受到装置内流体在同一大体方向上的湍流或旋流的共同影响，并且液体顶部有蒸气。

克服这些限制的反应器内部构件的设计可以大大节省反应器内的宝贵空间。提高反应器外壳内空间利用率的新型反应器内部构件可以使催化剂负载最大化，并且消除了对新型反应器外壳组件的需求，而且避免了更换整个反应器的停机时间。

附图说明

图1是根据各种实施方案的位于多床催化反应器内的混合装置的横截面侧视图；

图2是根据各种实施方案的混合装置的横截面顶视图；

图2B是根据各种实施方案的图2的混合装置的蒸气烟囱的侧视图；

图3是根据各种实施方案的混合装置的局部透视图；

图4是根据各种实施方案的另选混合装置的局部透视图；