[发明专利]用于向下流动加氢反应器的喷嘴

说明书

公开了一种用于向下流动加氢反应器的改进的喷嘴装置。向下流动喷嘴可以用于石油和化学加工工业中，在氢气存在下，在高温高压下，在烃原料的催化反应中，以便提供去往反应器催化剂床的气体和液体的混合和分配。典型的加氢应用包括加氢处理、加氢精制、加氢裂化和加氢脱蜡。

相关申请的交互引用

本申请与2018年4月30日提交的美国临时申请序列号62/664,602相关，并要求其优先权权益，与2018年4月30日提交的美国临时申请序列号62/664,935相关，并要求其优先权权益，上述每项申请均以全文引用的方式并入到本文中。

技术领域

公开了一种用于向下流动加氢反应器的改进的喷嘴装置。向下流动喷嘴在石油和化学加工工业中用于在氢存在下在高温高压下烃类原料的催化反应，以提供气体和液体的混合和向反应器催化剂床的分配。合适的加氢应用包括加氢处理、加氢精制、加氢裂化和加氢脱蜡。

背景技术

在固定床式加氢反应器中，气体和液体反应物(例如氢气和烃类原料)向下流经一个或更多个固体催化剂床。(例如，参见Penick的美国专利No.4,597,854)。当反应物向下流经反应器催化剂床时，反应物接触催化剂材料并反应生成所需的产物。氢气等气体反应物被消耗，催化反应产生热量。当原料向下通过反应器时，控制原料的温度对于确保量产的产品的品质和数量朝着(一个或更多个)目标产品最大化而言是非常重要的。

可在各催化剂床之间引入冷的富氢气体，以抑制温度升高并补充反应消耗的氢气。为了保持总体反应器性能，反应器内流体的温度应尽可能均匀，液体和气体应充分混合，以最大限度地提高性能。较差的床间流体混合会以各种方式限制反应器的操作。当床间混合无法消除径向温度差异时，这些差异会随着过程流体向反应器下方移动而持续或增大。任何床中的热点都会导致该区域的催化剂快速失活，从而缩短总反应器循环时长。产品选择性在高温下通常较差。例如，热的区域会导致颜色、粘度和其他产品品质不合格。此外，如果任何点的温度超过某个值(通常为800至850℉)，放热反应可能会自动加速，导致失控事件，从而损坏催化剂、容器或下游装备。

由于这些危害，在较差的反应器内部硬件下操作的精炼机必须牺牲产量和/或处理量，以避免较差床间流体混合的有害影响。通过在各催化剂床之间混合和平衡反应物，校正任何温度和流量分配不均匀性，并使压降最小化，可以使反应器温度分配不均匀和热点最小化。催化剂床之间的流体混合可以通过使用分配器组件来实现，分配器组件包括结合在分配器托盘上的喷嘴。由于当今的精炼经济性要求加氢单元以远超设计指标的进料速率操作，最佳的床间流体混合是一种有价值的、低成本的消除瓶颈的手段。

分配器组件，包括带喷嘴的分配器托盘，可用于在多床催化剂反应器床间区域中收集、混合和分配流体。在许多专利和出版物中，描述了各种类型的喷嘴和混合装置。本发明提供了对现有技术喷嘴装置(例如WO 2012/011989 A1和WO 2012/011990 A1中描述的那些现有技术喷嘴装置)的某些改进。

由于需要充分的床间流体混合和分配，以提供良好的催化剂寿命、高处理量、长循环时长和总体反应器性能，故而，改进型的混合和分配装置是业界所需的。因而，对于在向下流动反应器中的喷嘴装置，存在着持续的需求。

发明内容

本发明涉及一种用于向下流动加氢反应器的喷嘴装置。喷嘴向加氢反应器中的催化剂床提供气体和液体的有效混合和分配。该喷嘴在两相系统的气相和液相混合中提供了现有混合体积的有效混合，同时与其他喷嘴相比，通过这种喷嘴提供了减小的压降。这种喷嘴非常适用于改型应用，而且还可以用于新的反应器设计，以实现高效的流体混合和向反应器催化剂床的分配。结合多床向下流动反应器的附加混合和分配部件，包括例如混合箱和分配托盘，喷嘴在反应器中提供液相和气相的有效混合和分配。