具有混合装置的多床式反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及包括混合装置的反应器，特别涉及多床式加氢处理反应器。特别地，该混合装置用于向下流动式催化反应器中，该反应器包括多个竖直叠放的微粒催化材料的填充床，其中液体、气液混合物或蒸汽在其穿过填充床向下流动时被处理。这种类型的反应器在石油和化学处理工业中用于执行各种催化反应，例如硫转化和氮转化(HDS/HDN);烯烃(HYD)和芳香烃(加氢脱芳香烃-HDA)的氢化作用，金属去除(加氢脱金属-HDM)、氧转化(加氢脱氧-HD0)和氢化裂解(HC)。
【背景技术】
[0002]氢化裂解是将重油馏分转化为轻油馏分的过程。加氢处理在加氢处理催化反应器中发生，加氢处理催化反应器是加氢处理单元的关键元件。加氢处理催化反应器可具有单个或多个催化剂床。对于具体反应器来说选择哪一选项取决于将进料按照所需性质转化为产品所需的催化剂的量。大多数加氢处理反应是放热的，且热量随着进料通过催化剂床而增加。为了使催化剂不会暴露在高于所需的温度下、且因而加速催化剂的灭活，所以将催化剂的所需体积划分到若干个床中，这些床带有安装在这些床之间的冷却区(骤冷部)。冷却是由通过“骤冷管”引入冷氢气来实现的。除了冷却之外，骤冷区必须实现将该部分留到爱人床(lover bed)的液相的种类/温度的空间均勾性。为此目的，该部分中安装有混合室。
[0003]在冷却阶段和混合阶段之后，流体必须被均匀地分布在下方的床的催化剂上。为此目的，在混合室的下方且在下部床的催化剂的上方安装有多个分布盘。为了实现最高分布质量，必须保证分布盘在自身的敏感度极限内操作。只要盘上的液体深度从盘的一端到另一端的差值不多于10_，分布盘就可以按照所期望地进行操作。因此，离开混合室的流体的流动参数经常被不同的装置改变，且变成分布盘的最佳性能所需的值。
[0004]从以上描述可以看出，骤冷部的当前组织由骤冷管、混合室、防溅板、粗切削盘(可选)以及分布盘组成。在一些方法中，催化剂支持网(用于保持上部床的催化剂)，以及催化剂网支持梁被认为是骤冷部的一部分。
[0005]这些元件被自身体积以及元件间自由体积占据着大量的反应器空间，该自由空间体积是为了这些元件的安装、拆卸、维护和清洁的目的而为每个元件提供入口所需的。
[0006]骤冷部的高度是从下部床的催化剂到上部床的催化剂之间的距离。骤冷部占据的体积是“不活跃的”反应器体积，且如果要实现活跃的反应器体积的增加，减少不活跃反应体积是最重要的。通过减少骤冷部高度而节省的空间可以用于加载额外的催化剂(改进)或者减少反应器总高度(新反应器)。
[0007]公知技术的混合器对于有效混合问题和混合器的空间需求问题提出了一种方案。US8017095公开了在催化反应器的高度受限的床间空间中提供气体与流体的混合而不增加压降的装置。具体来说，该装置改进了将二相系统的气相与液相混合中的现有混合体积的有效性。根据US8017095，该混合装置帮助产生到进入的流出物的高度弧形(高度拱形)的流动，且帮助在催化反应器的受限的床间空间中产生高度混合。
[0008]由于安装、拆卸和维护要求以及为了清洁骤冷部的所有元件，提供足够空间以充分接近任何元件是特别重要的。为了使在反应器中工作的复杂性最小化，能够方便而快速地打开/关闭该部分的所有元件的所有的人员路径是有必要的。
[0009]因此需要提供一种改进的有效混合器，其与已知的混合器相比占据较少的反应器空间(特别是竖直空间)，且以有限的压降进行有效的混合。
【发明内容】
[0010]本发明提供了在冷却、混合及再分布方面高效率的骤冷部，并且该骤冷部占据最小的反应器体积同时满足与安装、维护及清洁相关的所有其它(前文列出的)需求。其将会在许多现有反应器单元及新反应器单元中获得应用。
[0011]根据本发明的权利要求1的新混合器设计是安装在圆柱形的多床式催化反应器中的两个催化剂床之间的混合装置。混合装置具有对应于反应器的内壁的圆形外缘，混合装置的外缘可以为反应器壁的一体部件，使得反应器壁提供混合器的外壁；或者为独立于反应器的壁，且连接到反应器、或者设置为临近反应器壁的内侧。混合装置包括:
[0012]收集装置，设置在收集部中，用于收集来自上游催化床的流体；混合装置，设置在混合部中，用于混合收集的流体；以及排放装置，设置在排放部中，用于将混合后的流体排放到下游催化床。具体来说，收集部、混合部和排放部设置在反应器的圆形横截面的中心的外部。按照这样的方式，混合器的中心是可以用于反应器内部及混合器自身的保养和维护的自由空间，而且即使如此仍能确保用于有效混合的很大面积和距离，这是因为反应器的横截面的最大面积和周向距离是在反应器的横截面区域(圆圈)的中心外部的面积，且因此也在混合器的横截面区域的中心外部。
[0013]在本发明的实施例中，混合装置为环形，且收集部、混合部和排放部设置在环圈的外部中，而中心部在以上实施例中是自由空间。具体来说，收集部、混合部和排放部设置在反应器的圆形横截面区域的三分之一中心的外部，优选在反应器的圆形横截面区域的二分之一中心的外部。所以相对于混合器的高度，混合器设有很大的面积和很大的距离，而且还确保了用于保养和维护的很大的自由中心空间。
[0014]7lC平三级混合
[0015]在上述发明的第一方案，混合装置构造为使得收集装置、混合装置和排放装置包括通道，这些通道包括将一部分与另一部分水平地分隔开、或者将一部分与反应器的圆形横截面的中心水平地分隔开的圆弧分隔壁。本发明的该第一方案因此执行水平三级混合。混合器主体是环形的且被圆弧分隔壁分隔，圆弧分隔壁大致形成为螺旋(向内盘旋)且将混合器分隔成三个相连接的部分:
[0016]收集部、混合部和排放部。从混合器上方的催化剂床流出的气体和液体被收集在混合器的顶部，且被引导至位于最大反应器/混合器直径处的收集通道。收集的液体和气体被导向连接收集与混合室的开口。在气体和液体进入混合通道之后，它们在进入排放通道之前以圆弧运动在混合器中行进/旋转。液体和气体从混合器通过为此目的设计的开口而被排放。气相和液相的排放方向是朝向反应器中心。通过控制离开混合器的气体和液体的流型来实现分布盘上方的均勾的压力分布(pressure profile)，有助于分布盘上的液体的均匀活跃性(liveliness)，其结果是使气体和液体均匀地分布在盘下方的床中的催化剂上。
[0017]在本发明的该第一方案的一个实施例中，混合装置的收集装置具有一个入口，用于收集来自上游催化床的流体。而在另一实施例中，混合装置还包括骤冷入口，用于将骤冷流体添加到收集的流体中，所述骤冷入口设置在收集部中。在一个实施例中，骤冷入口可为定位成与收集通道的开口呈大约180°的气体管道。骤冷气体管道可被插入收集通道中，且例如冷氢气可以被直接引入到混合器。不需要骤冷环。
[0018]在本发明的该第一方案的另一实施例中，收集部相对于混合部设置在反应器的外部的大体圆形的横截面区域，而混合部相对于排放部设置在反应器的外部的大体圆形的横截面区域。如以上的混合器的有效区域，收集、混合和排放设置在圆形区域的外部，该处的周向距离最大，确保了长的流动路径，从而即使在低压力损失的情况下也能够有效混合和均匀排放，且同时使混合器的中心部空出来，用于进行检查和保养活动，这些都是本发明的主要目的和优点。
[0019]哆直三级混合
[0020]在上述本发明的第二方案中，混合装置构造为，使得收集部相对于排放部设置在反应器的上游轴向级