[发明专利]用于改进径向流动反应器中的流动的系统和方法

说明书

提供了一种用于在径向流动反应器中使用的扇形件、中央管和外筐。扇形件、中央管和外筐中的每一者由具有顶部端部和相反的底部端部的长形导管以及在长形导管中形成为穿过长形导管的厚度的多个开口形成。多个开口的直径从长形导管的顶部端部朝向相反的底部端部逐渐增大或逐渐减小，以允许原料穿过扇形件或外筐上的多个开口径向地流出，或者允许原料穿过多个开口均匀地流入中央管。还提供了一种将中央管与扇形件或外筐一起使用的系统。

相关申请

本申请要求于2017年7月14日提交的题为“Systems and Methods for ImprovingFlow in Radial Flow Reactor”(用于改进径向流动反应器中的流动的系统和方法)的美国申请No.15/649,893的优先权，其全部内容通过参引并入本文。

技术领域

本发明涉及对穿过径向流动反应器的气体、烟雾或液体的流动进行改进以优化催化剂的反应和催化剂寿命的各种系统和方法。

背景技术

在精炼化学和石油化学应用中，常规的扇形件使用在径向流动反应器中，并且用作导管，气体、烟雾(vapors)或液体(下文统称为“G-V-L”或“原料”)在反应器容器的内部流动穿过该导管。扇形件通常形成为具有各种几何形状的长形的管状导管，扇形件通常具有“D”形的横截面(尽管也可使用其它形状)，G-V-L沿着相对于容器向内或向外的方向径向地流动穿过扇形件。扇形件通常由各种金属结构形成，有时在扇形件的表面上具有开口以允许G-V-L自由地流动穿过扇形件的表面，并且允许G-V-L沿着扇形件的长度流动。当G-V-L流动穿过扇形件并且穿过表面上的开口逸出时，G-V-L与包含在邻近的催化剂床(环形空间)内的催化剂颗粒接触，从而致使反应发生。在使用中，扇形件沿着反应器容器的壁的内圆周彼此邻近地放置。本领域中的扇形件通常使用具有均匀的尺寸并且在扇形件本体上均匀分布的孔。

在精炼化学和石油化学应用中的径向流动反应器中，也可以使用常规的外筐来代替上文讨论的扇形件或加上上文讨论的扇形件一起使用。这些外筐提供与扇形件相同的功能，即，作为G-V-L在反应器容器的内部流动穿过的导管。外筐通常形成为连续筐，比如具有各种几何形状的筒形导管，G-V-L沿着相对于容器向内或向外的方向径向地流动穿过该连续筐。外筐通常由各种金属结构形成，有时在外筐的表面上具有开口以允许G-V-L自由地流动穿过外筐的表面，并且沿着外筐的长度流动。当G-V-L流动穿过外筐并且穿过表面上的开口逸出时，G-V-L与包含在邻近的催化剂床(环形空间)内的催化剂颗粒接触，从而致使反应发生。在使用中，外筐沿着反应器容器的壁的内圆周放置。本领域中的外筐通常使用具有各种线狭槽开口(wire slot openings)的异形线，各种线狭槽开口具有均匀的尺寸并且均匀分布在外筐的本体上。

同样地，常规的中央管也使用在径向流动反应器中并且用作导管，G-V-L在反应器容器的内部流动穿过该导管。中央管通常形成为一个连续的筒形件，G-V-L沿着相对于容器向内或向外的方向径向地流动穿过该筒形件。中央管通常由各种金属结构形成，有时在中央管的表面上具有开口以允许G-V-L自由地流动穿过中央管的表面，并且允许G-V-L沿着中央管的长度流动。当G-V-L流动穿过邻近的催化剂床时，中央管在反应发生后用作收集/出口装置。在使用中，中央管直接放置在反应器的中央以产生用于反应器容器的催化剂床的均匀的环形部。本领域中的中央管通常在中央管的表面上具有均匀尺寸和均匀分布的孔，以液压地控制邻近的催化剂床。然后，中央管通常用线网或异形线材料缠绕以实现催化剂控制的目的。

这种设计的一个常见问题是，当G-V-L进入扇形件或外筐时，较大体积的G-V-L穿过扇形件或外筐的开口流出，在该开口处系统的压降较低。这种流动差异可以在轴向方向和径向方向上观察到。这种穿过扇形件或外筐的不均匀的流动分布以及沿着扇形件或外筐的不均匀的流动分布导致了催化剂床中催化剂的不均匀的利用。具体地，催化剂床的顶部部分倾向于更快地被利用，而催化剂床的底部部分被缓慢地利用。这可能引起许多问题，最显著的(和成本高的)的问题是不均匀的流动分布降低了容器的最终反应效率。