[发明专利]包括穿有不同类型孔的射流破碎器托盘的用于分布多相混合物的装置

说明书

技术领域

本发明涉及在催化反应器中分布多相流体的领域，更具体地，涉及一种可用于优化催化反应器中的流体分布的装置，该催化反应器具有固定的床类型，以向下流动模式工作，在瓦斯油加氢处理类型以及以气体－液体滴流模式工作的所有氢化操作的领域中。

具体地，本发明可应用于气体/液体分布器的领域，例如那些被用于执行氢化裂解、加氢处理、加氢脱硫、加氢脱金属、加氢脱氮、选择性或全部氢化、蒸汽裂化汽油的选择性氢化、脂肪族和/或环烷馏分（cut）中的芳香族化合物的氢化、以及芳香族馏分中的烯烃的氢化。

还可应用于执行促进气相和液相的良好混合的其他反应，例如部分或全部的氧化反应、胺化反应、醋酐反应、氨氧化反应和卤化反应，尤其是氯化反应。

背景技术

于是通常，分布装置设置在器皿或反应器中，该器皿或反应器包括用于液态流体的入口以及用于气态流体的出口，并且包括例如粒状固体的至少一个床。

该装置可设置成：

●或者位于床上方的器皿头部处；

●或者位于来自一个床的出口处，具有在器皿的整个区段上的供应，覆盖随后的床。

为了改善使用这种装置时的流体分布，现有技术中的一种方案包括例如使用分布器托盘，其包括专用于气体和液体经过的多个混合通道。这些混合通道可具有不同类型并且在托盘上定位成各种构造。这种装置已经在专利申请FR 2807676、FR 2745202、FR 2853260或者US 2007/0241467中得以描述。

该类型的混合通道的缺点在于离开混合通道的流形成了相对聚集的两相射流，这是有问题的，因为液体没有被洒在柱（column）的整个区段上。为了克服该问题，混合通道之间的间隔相对较小（通常在80和200 mm之间），这显著地增加了混合通道的数量，从而增加了分布器托盘的总成本。

改善床的洒布的另一个方案是将射流散布元件定位在混合通道下面。可使用几种类型的散布元件。插入件型元件通常附接到每个混合通道，以便将射流均匀地散布在混合通道下面的较宽角度上，如专利申请EP 2075056和US2010/0019061中所描述的。

该类型的方案是有效的，但是其需要在混合通道和颗粒床的顶部之间保持一定距离，使得射流能洒布在床的宽区域上。理想地，该距离必须允许由相邻混合通道形成的射流结合到一起。另外，该方案的成本相当高，这是因为需要制造大数量的散布元件。

专利FR2807673中描述的替代方案包括将射流破碎器类型的散布元件定位在托盘下面，该托盘对于数个混合通道是公共的（或者多于整行是公共的）。通常采用屏网或者穿孔托盘。重要的是，所使用的各种元件保持分离，使得气体可在散布元件之间自由地循环，而不被约束成经过元件本身。气体－液体射流冲击在屏网上并且被散布在其表面上，而后向下流到颗粒床上。

专利FR 2832075描述了对该装置的一种改进，其包括仅向屏网的周边添加凸缘。所述凸缘允许液体保持在屏网处并且不会在侧边处溢流。这种类型的装置具有多个优点：

●其比插入件更加便宜，并且也意味着混合通道之间的间隔可增大；

●流被分布在柱部分上，从而不需要在屏网下面允许有射流形成距离。

这种类型装置的缺点是其被限制于一定的操作范围。实际上，屏网的几何结构在一定的操作范围（例如对于气体和液体速度）中得以优化，使得：

●离开立管的两相射流被屏网充分地破碎，并从而分布在立管下面的一定表面区域上；

●屏网上保留的液体不太多，从而液体不在屏网的侧边处溢流，而且即使屏网不是非常平的话，液体水平也不带来太多的问题。

这倾向于限制屏网的优化操作范围。总体上，所推荐的是，总是在远离屏网变得阻塞时的液体流速下进行操作，即，使用液体进料不会超过一定临界高度（在0.1至1 mm范围内）的屏网，因而使用相对开放的屏网（开口百分比在5％至20％的范围内）。相比之下，当反应器中采用低液体流速时，屏网没有适当地破碎两相射流，从而流体分布不是优化的。这在反应器没有在其最大容量（翻转，turndown）下使用时尤其如此。

这导致液体在床中的不良分布以及反应性能的降低（转化和/或选择性的损失）。这种类型的问题存在于立管类型的混合通道中，然而也存在于蒸汽升管（lift）类型或泡帽类型的混合通道中。

发明内容