具有混合裝置的多床式反應器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及包括混合裝置的反應器，特別涉及多床式加氫處理反應器。特別地，該混合裝置用于向下流動式催化反應器中，該反應器包括多個豎直疊放的微粒催化材料的填充床，其中液體、氣液混合物或蒸汽在其穿過填充床向下流動時被處理。這種類型的反應器在石油和化學處理工業(yè)中用于執(zhí)行各種催化反應，例如硫轉化和氮轉化(HDS/HDN);烯烴(HYD)和芳香烴(加氫脫芳香烴-HDA)的氫化作用，金屬去除(加氫脫金屬-HDM)、氧轉化(加氫脫氧-HD0)和氫化裂解(HC)。
【背景技術】
[0002]氫化裂解是將重油餾分轉化為輕油餾分的過程。加氫處理在加氫處理催化反應器中發(fā)生，加氫處理催化反應器是加氫處理單元的關鍵元件。加氫處理催化反應器可具有單個或多個催化劑床。對于具體反應器來說選擇哪一選項取決于將進料按照所需性質轉化為產(chǎn)品所需的催化劑的量。大多數(shù)加氫處理反應是放熱的，且熱量隨著進料通過催化劑床而增加。為了使催化劑不會暴露在高于所需的溫度下、且因而加速催化劑的滅活，所以將催化劑的所需體積劃分到若干個床中，這些床帶有安裝在這些床之間的冷卻區(qū)(驟冷部)。冷卻是由通過“驟冷管”引入冷氫氣來實現(xiàn)的。除了冷卻之外，驟冷區(qū)必須實現(xiàn)將該部分留到愛人床(lover bed)的液相的種類/溫度的空間均勾性。為此目的，該部分中安裝有混合室。
[0003]在冷卻階段和混合階段之后，流體必須被均勻地分布在下方的床的催化劑上。為此目的，在混合室的下方且在下部床的催化劑的上方安裝有多個分布盤。為了實現(xiàn)最高分布質量，必須保證分布盤在自身的敏感度極限內(nèi)操作。只要盤上的液體深度從盤的一端到另一端的差值不多于10_，分布盤就可以按照所期望地進行操作。因此，離開混合室的流體的流動參數(shù)經(jīng)常被不同的裝置改變，且變成分布盤的最佳性能所需的值。
[0004]從以上描述可以看出，驟冷部的當前組織由驟冷管、混合室、防濺板、粗切削盤(可選)以及分布盤組成。在一些方法中，催化劑支持網(wǎng)(用于保持上部床的催化劑)，以及催化劑網(wǎng)支持梁被認為是驟冷部的一部分。
[0005]這些元件被自身體積以及元件間自由體積占據(jù)著大量的反應器空間，該自由空間體積是為了這些元件的安裝、拆卸、維護和清潔的目的而為每個元件提供入口所需的。
[0006]驟冷部的高度是從下部床的催化劑到上部床的催化劑之間的距離。驟冷部占據(jù)的體積是“不活躍的”反應器體積，且如果要實現(xiàn)活躍的反應器體積的增加，減少不活躍反應體積是最重要的。通過減少驟冷部高度而節(jié)省的空間可以用于加載額外的催化劑(改進)或者減少反應器總高度(新反應器)。
[0007]公知技術的混合器對于有效混合問題和混合器的空間需求問題提出了一種方案。US8017095公開了在催化反應器的高度受限的床間空間中提供氣體與流體的混合而不增加壓降的裝置。具體來說，該裝置改進了將二相系統(tǒng)的氣相與液相混合中的現(xiàn)有混合體積的有效性。根據(jù)US8017095，該混合裝置幫助產(chǎn)生到進入的流出物的高度弧形(高度拱形)的流動，且?guī)椭诖呋磻鞯氖芟薜拇查g空間中產(chǎn)生高度混合。
[0008]由于安裝、拆卸和維護要求以及為了清潔驟冷部的所有元件，提供足夠空間以充分接近任何元件是特別重要的。為了使在反應器中工作的復雜性最小化，能夠方便而快速地打開/關閉該部分的所有元件的所有的人員路徑是有必要的。
[0009]因此需要提供一種改進的有效混合器，其與已知的混合器相比占據(jù)較少的反應器空間(特別是豎直空間)，且以有限的壓降進行有效的混合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明提供了在冷卻、混合及再分布方面高效率的驟冷部，并且該驟冷部占據(jù)最小的反應器體積同時滿足與安裝、維護及清潔相關的所有其它(前文列出的)需求。其將會在許多現(xiàn)有反應器單元及新反應器單元中獲得應用。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的權利要求1的新混合器設計是安裝在圓柱形的多床式催化反應器中的兩個催化劑床之間的混合裝置。混合裝置具有對應于反應器的內(nèi)壁的圓形外緣，混合裝置的外緣可以為反應器壁的一體部件，使得反應器壁提供混合器的外壁；或者為獨立于反應器的壁，且連接到反應器、或者設置為臨近反應器壁的內(nèi)側。混合裝置包括:
[0012]收集裝置，設置在收集部中，用于收集來自上游催化床的流體；混合裝置，設置在混合部中，用于混合收集的流體；以及排放裝置，設置在排放部中，用于將混合后的流體排放到下游催化床。具體來說，收集部、混合部和排放部設置在反應器的圓形橫截面的中心的外部。按照這樣的方式，混合器的中心是可以用于反應器內(nèi)部及混合器自身的保養(yǎng)和維護的自由空間，而且即使如此仍能確保用于有效混合的很大面積和距離，這是因為反應器的橫截面的最大面積和周向距離是在反應器的橫截面區(qū)域(圓圈)的中心外部的面積，且因此也在混合器的橫截面區(qū)域的中心外部。
[0013]在本發(fā)明的實施例中，混合裝置為環(huán)形，且收集部、混合部和排放部設置在環(huán)圈的外部中，而中心部在以上實施例中是自由空間。具體來說，收集部、混合部和排放部設置在反應器的圓形橫截面區(qū)域的三分之一中心的外部，優(yōu)選在反應器的圓形橫截面區(qū)域的二分之一中心的外部。所以相對于混合器的高度，混合器設有很大的面積和很大的距離，而且還確保了用于保養(yǎng)和維護的很大的自由中心空間。
[0014]7lC平三級混合
[0015]在上述發(fā)明的第一方案，混合裝置構造為使得收集裝置、混合裝置和排放裝置包括通道，這些通道包括將一部分與另一部分水平地分隔開、或者將一部分與反應器的圓形橫截面的中心水平地分隔開的圓弧分隔壁。本發(fā)明的該第一方案因此執(zhí)行水平三級混合?；旌掀髦黧w是環(huán)形的且被圓弧分隔壁分隔，圓弧分隔壁大致形成為螺旋(向內(nèi)盤旋)且將混合器分隔成三個相連接的部分:
[0016]收集部、混合部和排放部。從混合器上方的催化劑床流出的氣體和液體被收集在混合器的頂部，且被引導至位于最大反應器/混合器直徑處的收集通道。收集的液體和氣體被導向連接收集與混合室的開口。在氣體和液體進入混合通道之后，它們在進入排放通道之前以圓弧運動在混合器中行進/旋轉。液體和氣體從混合器通過為此目的設計的開口而被排放。氣相和液相的排放方向是朝向反應器中心。通過控制離開混合器的氣體和液體的流型來實現(xiàn)分布盤上方的均勾的壓力分布(pressure profile)，有助于分布盤上的液體的均勻活躍性(liveliness)，其結果是使氣體和液體均勻地分布在盤下方的床中的催化劑上。
[0017]在本發(fā)明的該第一方案的一個實施例中，混合裝置的收集裝置具有一個入口，用于收集來自上游催化床的流體。而在另一實施例中，混合裝置還包括驟冷入口，用于將驟冷流體添加到收集的流體中，所述驟冷入口設置在收集部中。在一個實施例中，驟冷入口可為定位成與收集通道的開口呈大約180°的氣體管道。驟冷氣體管道可被插入收集通道中，且例如冷氫氣可以被直接引入到混合器。不需要驟冷環(huán)。
[0018]在本發(fā)明的該第一方案的另一實施例中，收集部相對于混合部設置在反應器的外部的大體圓形的橫截面區(qū)域，而混合部相對于排放部設置在反應器的外部的大體圓形的橫截面區(qū)域。如以上的混合器的有效區(qū)域，收集、混合和排放設置在圓形區(qū)域的外部，該處的周向距離最大，確保了長的流動路徑，從而即使在低壓力損失的情況下也能夠有效混合和均勻排放，且同時使混合器的中心部空出來，用于進行檢查和保養(yǎng)活動，這些都是本發(fā)明的主要目的和優(yōu)點。
[0019]哆直三級混合
[0020]在上述本發(fā)明的第二方案中，混合裝置構造為，使得收集部相對于排放部設置在反應器的上游軸向級