[发明专利]用于下流式反应器的混合装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于多床式加氢反应器的混合装置。具体地，该混合装置用于下流式催化反应器中，下流式催化反应器包括竖直叠置的颗粒状催化剂材料填充床，其中，液体或者液体和气体混合物随着向下流过填充床而受到处理。这种反应器用在石油和化工加工工业中，用于进行各种催化反应，例如加氢反应，包括加氢处理、加氢精炼、加氢裂化和脱蜡。

背景技术

在固定床式燃料和润滑油加氢单元中，气体和液体向下流动通过多个固体催化剂床。从催化反应中释放热量，导致温度随着在床层中距离向下深入而上升。冷的富氢气体可被引入各床之间，以抑制这种温度上升和补充反应消耗的氢。为了保持总的反应器性能，反应器内流体的温度和压力应当尽可能保持均匀，并且任何液体和气体都应当充分混合，以便获得最佳性能。床层之间流体混合不良会以各种方式制约反应器工作。当床层之间混合不能够消除温差时，随着过程流体在反应器中向下移动，温差将持续或增长。任何床中的热点都会导致热点区域的催化剂迅速失活，从而缩短了反应器总的周期时长。在高温下产品的选择性通常较差。例如，热区会引起颜色、粘性和其他质量超标。此外，如果在任意一点的温度超过一定值(通常为800-850℉)，放热反应会变为自行加速，这导致失控，从而会损坏催化剂、容器或下游设备。由于这些危害，因此在不良内部硬件情况下运转的精炼机必定要牺牲收得率和/或产量，以便避免床层之间流体混合不良的有害影响。通过催化剂床之间反应物的混合和平衡、校正任何温度和流动的分布不均、以及最大程度减小压降来最大程度减少反应器温度分布不均以及热点。可以通过采用分布器组件和混合室来实现在催化剂床之间流体的混合。由于当今的精炼经济性要求加氢单元以远超设计指标的送料速率运行，最佳的床层之间流体混合是一种有价值的、低成本的消除瓶颈的手段。

分布器组件可以用来在多床式催化反应器的床层之间区域收集、混合和分布流体。分布器组件通常包括：槽，用来收集和混合来自上层催化剂床的液体和气体；混合装置或混合室，居中设置在槽内，用于从槽接收液体并进一步混合液体和气体。混合装置是很多分布器组件中的一个关键部件，因为它为流体提供有效和充分混合，并有助于避免热点和不良温度分布。混合装置具有：至少一个入口，用于从槽接收液体；和至少一个出口，用于朝向下层催化剂床引导液流。通过湍流或涡旋效应，混合装置将大体上改善液体和气体的混合。如果存在混合装置的话，混合装置通常设置在反应器内催化剂床之间的床层之间空间内。由于存在支撑梁、管线和占据床层之间区域的其它障碍物，在很多反应器中床层之间空间是有限的。由于这些空间限制条件，因此就需要按比例调整特殊硬件(例如混合装置)的尺寸以适合可用的空间，以便在有限的容积内进行有效的两相混合。

由于充分的床层之间流体混合对于获得良好的催化剂寿命、高产出量、长的周期时长以及总反应器性能的重要性，因此需要改进的混合装置。此外，也特别需要这样的混合装置，它们能够改造以适应于床层之间空间有限的现有反应器。

发明内容

本发明提供一种新式装置，用来在多床式反应器中的催化剂床之间的空间内更有效地混合流体。特别地，本发明涉及一种混合装置，其提高了在混合两相系统的气相和液相时现有混合容积的效率。由于尺寸相对较小因此该混合装置很适合于改造应用场合，并且还能够按比例改变尺寸以用于新的反应器设计，从而在多床式反应器的床层之间空间内实现有效的流体混合。

根据本发明，用于多床、下流式反应器的该混合装置放置在反应器中床层之间的空间内，并附连至大体为环状的收集盘。该收集盘收集来自上层催化剂床的液体和气体(在此统称为“流体”)，并帮助将流体导向到混合装置的开口。收集盘在本领域是公知的。本发明的混合装置可以是箱状室(混合箱)，或者简单地设置在收集盘顶部。本发明的混合装置大体是圆筒形的，具有弯曲的侧壁和平的顶壁及底壁。混合装置的底壁以流体密封方式安装在收集盘上。在一个实施例中，圆筒状侧壁安装在催化剂支撑梁之间。