[其他]用于立式流动的流体固体接触的混合装置

说明书

本发明一般地涉及流体-固体接触的领域。更准确地说，本发明涉及细颗粒材料床之间的流体混合问题。本发明所包括的范围是单相或两相流体的混合。

液体-固体接触设备具有广泛的应用范围。这类设备在碳氢化合物的转换过程和流体组分的分离用的吸附塔中获得普遍的应用。当流体-固体接触设备是一个吸附塔时，细颗粒材料将包括一种吸附剂，流体通过该吸附剂流过。在碳氢化合物的转换中，流体-固体接触设备是一个典型的含有催化剂的反应器。经过典型的碳氢化合物转换反应可以完成氢化作用，加氢处理，氢化裂解，加氢脱烷基化作用等。

本发明所采用的流体-固体接触设备的设置是一个立式细长的筒体，通过该筒体能够保持流体的垂直流动。在这种容器内的细颗粒材料处于若干个在垂直方向间隔开的反应床。流体通过至少一个进口和在其对面端部的一个出口进入容器。流体可以上流式或下流式流经反应器。由两个细颗粒床之间加入或排出流体，也是一般人们所熟知的。当流体的组分流过颗粒床之间正在进行变化或在碳氢化合物的转换过程中，则一个急冷系统被用来冷却流过各个反应床之间的流体，这也是在吸附作用方案中一般所采用的方法。

流经细颗粒区的流体的组分与性能的变化，只要这些变化是均匀地发生，就不会出现什么问题。在吸附系统中，这些变化是在吸附剂中的流体的停留或置换的结果。对于反应系统中的温度以及流体组分的变化都是由于在反应床中所含有的颗粒状催化剂材料所造成的。

进入反应床的流体的初始混合不良，或穿过细颗粒床的流动阻力的变化可以导致通过这些反应床的流体流动不均匀。通过反应床的流体阻力的变化能够改变在细颗粒中流体的接触时间，由此导致通过反应床的流体流道的反应或吸附作用的不均匀性。在情况严重时，这就是所说的液态化沟流（channeling），在该沟流中流体越过反应床的一个有限的部分，可以流入一个实际上无流动阻力的细小的开放区域。当沟流发生时，通过反应床的流体的一部分将与反应床的细颗粒物质非常小的接触。假如该过程是吸附作用之一，则流经沟流区的流体将不能被吸收，由此，改变了这部分流体相对于那些流经吸附床的其它部分流体的组分。对于催化剂反应，催化剂接触时间的减少，当流体离开催化剂床的不同部位上所产生的流体的组分也将被改变了。

除了流体组分的问题以外，细颗在反应床中的不均匀性也能影响通过该反应床的流体的密度和温度。对于许多分离过程，在流体中保留的和置换的组分具有不同的密度，这就会促使反应床的流动模型的破坏。与吸附剂颗粒的不均匀接触将通过导致流经反应床的流体密度的进一步改变，使问题更为严重，并由些使流体通过颗粒床时的流动模型受到进一步的破坏。

在反应区内，由于该系统的吸热或放热特性的不同，温度的变化经常会伴随着催化剂接触的不均匀性。对于催化剂的不均匀接触，由于反应剂的过热或过冷，将对反应过程的进行产生有害的影响。这种问题在放热反应中最为严重，那样会处于较高的温度能够进一步导致送入的原料的反应或其它流体的组分产生非所要求的产物或者能够造成局部热点，这些热点将对催化剂和/或机械部件造成破坏。

所以，为了减少与通过颗粒材料床的流体的变化有关方面的问题，不同的催化剂或吸附剂床之间流体的再混合方法已经结合在许多种反应过程中。用于收集和重新混合流过一系列颗粒床的一部分流体的装置如在美国专利3，652，450号和4，087，252号所示。在这些参考文献中，流体的再混合是连同另外混入两个反应床之间的区域内的第二种流体进行的。在这些参考文献中，对流过各个反应床之间的流体和外加的流体的混合是在许多个精心考虑的，位于上部反应床的下边界之内或在下部反应床的上边界之内或在它们二者之间的若干混合室中进行的。

在斯密史（Smith）的美国专利3，824，080号中，揭示了一种内反应器结构用于混合物流过各个反应床之间的流体的，而这些流体与在该区域内外加的第二种流体无关。这种斯密史设备收集流入颗粒床之间一种混合相流体，该颗粒床是具有一个带中央开口（用于使流体通过反应床之间）的水平节流口。这种中央开口具有一个流体分流器装置，该装置引导所有蒸汽流过反应室的顶部而所有的液体经侧面流入。在斯密史的发明中，蒸汽与液体互相垂直地进行撞击，由此起再混合的作用。经过再混合的蒸汽和液体流过节流器的开口处，它与其它水平的一系列节流器相接触，以便提供一个流体的均匀流动流过下游的颗粒床。