|
|
больше ...
Термины запроса в документе
Реферат
[RU] Потоки пара и жидкости одновременно движутся вниз сквозь вертикальный резервуар. Горизонтальная тарелка улавливания отложений и предварительного распределения расположена в указанном резервуаре с целью удаления твердых загрязнений и предварительного распределения жидкости на тарелку точного распределения. Тарелка улавливания отложений и предварительного распределения состоит из пластины, содержащей зону сбора отложений, где происходит осаждение и отложение твердых загрязнений. Согласно одному из вариантов осуществления зону сбора отложений образует вертикальная проницаемая стенка, при этом жидкость фильтруется при протекании сквозь проницаемую стенку, а твердые загрязнения задерживаются перед проницаемой стенкой. У тарелки предварительного распределения имеется край, оснащенный щелевым переливным барьером. Жидкость, поступающая из зоны сбора отложений, образует уровень жидкости в корыте, которое расположено между проницаемой стенкой и переливным барьером. Благодаря одинаковому уровню жидкости в корыте скорости течения жидкости через щели переливного барьера являются почти одинаковыми. В силу того, что тарелка имеет форму многоугольника, жидкость выходит из указанных щелей по направлению вдоль дорожек, образованных между распределительными ячейками на тарелке точного распределения, и поэтому количество жидкости, попадающей в отверстия для прохода пара распределительных ячеек, невелико. Паровая фаза обходит тарелку улавливания отложений и предварительного распределения, проходя через область между стенкой реактора и проницаемой стенкой, а также через область между стенкой реактора и переливным барьером к тарелке точного распределения. Тарелка улавливания отложений и предварительного распределения защищает тарелку точного распределения и слой катализатора от загрязнения, предварительно распределяет жидкость на тарелку точного распределения, чтобы минимизировать градиенты уровня на данной тарелке, и снижает скорости потока, чтобы обеспечить условия спокойного течения на тарелке точного распределения. 
Полный текст патента
(57) Реферат / Формула:
Потоки пара и жидкости одновременно движутся вниз сквозь вертикальный резервуар. Горизонтальная тарелка улавливания отложений и предварительного распределения расположена в указанном резервуаре с целью удаления твердых загрязнений и предварительного распределения жидкости на тарелку точного распределения. Тарелка улавливания отложений и предварительного распределения состоит из пластины, содержащей зону сбора отложений, где происходит осаждение и отложение твердых загрязнений. Согласно одному из вариантов осуществления зону сбора отложений образует вертикальная проницаемая стенка, при этом жидкость фильтруется при протекании сквозь проницаемую стенку, а твердые загрязнения задерживаются перед проницаемой стенкой. У тарелки предварительного распределения имеется край, оснащенный щелевым переливным барьером. Жидкость, поступающая из зоны сбора отложений, образует уровень жидкости в корыте, которое расположено между проницаемой стенкой и переливным барьером. Благодаря одинаковому уровню жидкости в корыте скорости течения жидкости через щели переливного барьера являются почти одинаковыми. В силу того, что тарелка имеет форму многоугольника, жидкость выходит из указанных щелей по направлению вдоль дорожек, образованных между распределительными ячейками на тарелке точного распределения, и поэтому количество жидкости, попадающей в отверстия для прохода пара распределительных ячеек, невелико. Паровая фаза обходит тарелку улавливания отложений и предварительного распределения, проходя через область между стенкой реактора и проницаемой стенкой, а также через область между стенкой реактора и переливным барьером к тарелке точного распределения. Тарелка улавливания отложений и предварительного распределения защищает тарелку точного распределения и слой катализатора от загрязнения, предварительно распределяет жидкость на тарелку точного распределения, чтобы минимизировать градиенты уровня на данной тарелке, и снижает скорости потока, чтобы обеспечить условия спокойного течения на тарелке точного распределения.
Евразийское (21) 201691615 (13) A1
патентное
ведомство
(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ЕВРАЗИЙСКОЙ ЗАЯВКЕ
(43) Дата публикации заявки 2017.02.28
(22) Дата подачи заявки 2015.03.13
(51) Int. Cl.
B01J 8/04 (2006.01) B01J8/02 (2006.0l) B01J 8/00 (2006.0l) C10G 49/00 (2006.01)
(54) ТАРЕЛКА УЛАВЛИВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО
РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯ РЕЗЕРВУАРА С НИСХОДЯЩИМ ДВУХФАЗНЫМ ПОТОКОМ
(31) 14159895.3; 61/953,067
(32) 2014.03.14
(33) EP; US
(вв) PCT/EP2015/055261
(87) WO 2015/136066 2015.09.17
(71) Заявитель:
МОРТЕН МЮЛЛЕР ЛТД. АПС (DK)
(72) Изобретатель: Мюллер Мортен (DK)
(74) Представитель:
Ильмер Е.Г., Рыбаков В.М., Липатова И.И., Новоселова С.В., Дощечкина В.В., Хмара М.В., Пантелеев А.С., Осипов К.В. (RU)
(57) Потоки пара и жидкости одновременно движутся вниз сквозь вертикальный резервуар. Горизонтальная тарелка улавливания отложений и предварительного распределения расположена в указанном резервуаре с целью удаления твердых загрязнений и предварительного распределения жидкости на тарелку точного распределения. Тарелка улавливания отложений и предварительного распределения состоит из пластины, содержащей
зону сбора отложений, где происходит осаждение и отложение твердых загрязнений. Согласно одному из вариантов осуществления зону сбора отложений образует вертикальная проницаемая стенка, при этом жидкость фильтруется при протекании сквозь проницаемую стенку, а твердые загрязнения задерживаются перед проницаемой стенкой. У тарелки предварительного распределения имеется край, оснащенный щелевым переливным барьером. Жидкость, поступающая из зоны сбора отложений, образует уровень жидкости в корыте, которое расположено между проницаемой стенкой и переливным барьером. Благодаря одинаковому уровню жидкости в корыте скорости течения жидкости через щели переливного барьера являются почти одинаковыми. В силу того, что тарелка имеет форму многоугольника, жидкость выходит из указанных щелей по направлению вдоль дорожек, образованных между распределительными ячейками на тарелке точного распределения, и поэтому количество жидкости, попадающей в отверстия для прохода пара распределительных ячеек, невелико. Паровая фаза обходит тарелку улавливания отложений и предварительного распределения, проходя через область между стенкой реактора и проницаемой стенкой, а также через область между стенкой реактора и переливным барьером к тарелке точного распределения. Тарелка улавливания отложений и предварительного распределения защищает тарелку точного распределения и слой катализатора от загрязнения, предварительно распределяет жидкость на тарелку точного распределения, чтобы минимизировать градиенты уровня на данной тарелке, и снижает скорости потока, чтобы обеспечить условия спокойного течения на тарелке точного распределения.
ТАРЕЛКА УЛАВЛИВАНИЯ ОТЛОЖЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ДЛЯ РЕЗЕРВУАРА С НИСХОДЯЩИМ ДВУХФАЗНЫМ
ПОТОКОМ
Предпосылки создания изобретения 5 Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к тарелке предварительного распределения с функцией улавливания отложений. Тарелку предварительного распределения обычно располагают над тарелкой точного распределения в резервуаре, где паровая фаза и жидкая фаза текут одновременно в нисходящем направлении.
10 Основное назначение такой тарелки - обеспечить предварительное распределение жидкости перед подачей в тарелку точного распределения, чтобы удалить большие отложения и другие крупные твердые загрязнения из технологического потока, и уменьшить высокие скорости технологического потока, прежде чем последний достигнет тарелки точного распределения. Тарелка предварительного
15 распределения, помимо других возможных сфер применения, пригодна для предварительного распределения горячего, обогащенного водородом обрабатывающего газа и горячей углеводородной жидкости на входе в реакторы с орошаемым слоем или реакторы для гидрообработки, такие как реакторы гидроочистки или гидрокрекинга.
20 Уровень техники
Было предложено несколько способов и устройств для улавливания отложений или фильтрации и для предварительного распределения жидкости перед подачей в тарелку точного распределения в аппаратах с нисходящим течением двухфазной среды, таких как реакторы с орошаемым слоем, в целях устранения твердых
25 загрязняющих примесей в питающем потоке, которые собираются в слое катализатора или на тарелке точного распределения, что вызывает чрезмерный перепад давления и/или снижение наблюдаемой активности катализатора, а также в целях защиты тарелки точного распределения от высокоскоростных потоков. Большинство таких способов и устройств принадлежат к одной из пяти групп,
30 которые будут рассмотрены ниже.
Группа 1: Перепуск текучей среды в обход загрязненного слоя
Пример такого способа приведен в патенте США 4,380,529. Верхний слой 22 катализатора оснащен перепускными трубками 23 и 24. Когда верхний слой 5 катализатора чист, и, следовательно, перепад давления на слое катализатора небольшой, лишь небольшие количества пара и жидкости стремятся обойти слой катализатора по трубкам 23 и 24. Когда верхний слой катализатора постепенно загрязняется, и перепад давления на слое катализатора увеличивается, тогда большие количества пара и жидкости будут идти в обход слоя. В результате, общее
10 падение давления на реакторе уменьшается, и технологический аппарат может оставаться в работе более длительное время, прежде чем падение давления на реакторе превысит доступное давление от насосов и компрессоров технологического аппарата. Способ перепуска текучей среды в обход загрязненного слоя катализатора имеет недостаток, заключающийся в том, что происходит обход
15 активного катализатора, так что превращение реагентов в продукты реакции снижается. Также в реакторах для гидрообработки, если водород направляется в обход слоя катализатора, то скорость образования кокса в слое катализатора увеличивается. Образование кокса приводит к высокой скорости деактивации катализатора и увеличению падения давления на слое катализатора.
20 Другой пример перепуска текучей среды в обход загрязненного слоя катализатора приведен в патенте США 6692705, в котором текучую среду пускают в обход по перепускной трубке 1 в корзину 2 с перфорационными отверстиями 9, в нижнюю часть слоя 5 катализатора.
Группа 2: Корзины, погруженные в слой катализатора
25 Это был один из первых способов, используемых в реакторах для гидрообработки для предотвращения засорения входа в слой катализатора большими отложениями и твердыми загрязняющими примесями. Пример корзин, погруженных в слой катализатора, приведен в патенте США 3,112,256. Корзины 30 погружены в инертный верхний слой, например, слой 32 керамических шариков, и вниз в
30 активный основной слой 34 катализатора. Верхние края корзин 30 обычно расположены вровень с верхней границей инертного верхнего слоя 32. Корзины 30 увеличивают область протекания, которая доступна для течения текучей среды в
слой катализатора, и таким образом уменьшают падение давления на входе текучей среды в слой катализатора. Следовательно, когда вход в слой катализатора становится засоренным, увеличение падения давления на слое катализатора оказывается более низким для слоя с корзинами 30, чем для слоя без корзин 30.
5 Существенным недостатком использования корзин на входе в слой катализатора заключается в том, что корзины 30 существенно ухудшают распределение текучей среды, обеспечиваемое тарелкой 18 точного распределения. Кроме того, реагенты направляются в обход сквозь корзины через верхний слой катализатора. В результате наблюдаемая активность катализатора снижается, когда корзины на 10 входе в слой катализатора используются для уменьшения падения давления на слое катализатора.
Группа 3: Защитные слои неоднородного гранулометрического состава
В настоящее время наиболее широко используемым промышленным способом защиты фиксированного слоя катализатора является применение на входе в 15 реактор защитных слоев неоднородного гранулометрического состава из инертных частиц или частиц катализатора. Обычно, размер частиц, форму и каталитическую активность градуируют таким образом, чтобы крупность частиц и доля пустот постепенно уменьшалась, а каталитическая активность частиц постепенно увеличивалась в нисходящем направлении движения текучей среды в реакторе.
20 Пример защитного слоя неоднородного гранулометрического состава приведен в патенте США 4,615,796. Реактор 1 содержит слои 2, 3, 4 и 5 неоднородного гранулометрического состава из частиц для защиты основного слоя катализатора от твердых загрязнений. Верхние слои представлены крупными частицами и широкими каналами между частицами для движения текучей среды, а нижние слои
25 представлены мелкими частицами и узкими каналами между частицами для движения текучей среды. Благодаря таким неоднородным слоям, твердые загрязнения будут двигаться дальше вниз в слой, прежде чем будут захвачены указанными узкими каналами. Также обычно верхние слои содержат высокую долю пустот. В силу этих двух причин, суммарный объем, располагаемый для отложения
30 твердых загрязнений в пространстве между частицами оказывается увеличенным, и, следовательно, степень увеличения падения давления в реакторе оказывается
более низкой, когда используются защитные слои неоднородного гранулометрического состава.
Недостаток использования защитных слоев неоднородного гранулометрического состава для аккумулирования твердых загрязняющих веществ, содержащихся в 5 поступающем материале, заключается в том, что защитные слои занимают значительную высоту прямой части реактора 1. Слои неоднородного гранулометрического состава, используемые для защиты основного слоя катализатора, имеют низкую или нулевую каталитическую активность, и, как следствие, превращение реагентов в продукты в реакторе 1 оказывается 10 сниженным.
Способы и устройства групп 1, 2 и 3 по расположению реализуются после тарелки точного распределения, и таким образом, не осуществляют предварительного распределения жидкости, поступающей на тарелку точного распределения, а также они не защищают тарелку точного распределения от загрязнения или 15 высокоскоростных потоков.
Группа 4: Фильтрующие тарелки без перепуска паровой фазы
Пример фильтрующей тарелки без перепуска паровой фазы приведен в патенте США 3,958,952. Весь технологический поток вынуждают проходить через фильтрующие элементы 4. Фильтрующая тарелка без перепуска паровой фазы
20 удаляет твердые загрязнения и, следовательно, защищает фиксированный слой катализатора от загрязнения, так что рост падения давления на слое катализатора уменьшается. Вместо этого имеет место увеличение падения давления на самой фильтрующей тарелке, что приводит к росту падения давления на реакторе, и в некоторый момент времени требуется выключение реактора для замены
25 фильтрующих элементов или очистки. См. строки 9-15, столбец 4. Выключение реактора и вход персонала в реактор установки для гидрообработки обычно осуществляется только во время замены катализатора, поскольку такая операция требует большого времени и является дорогостоящей. Другим недостатком данной конструкции является то, что фильтрующая тарелка не обеспечивает надлежащего
30 предварительного распределения жидкости, поступающей на тарелку 3 точного распределения. Следовательно, на тарелке 3 точного распределения могут
развиваться градиенты уровня жидкости, так как жидкость перетекает из одной области тарелки в другую область. Такие градиенты уровня жидкости будут снижать показатели распределения тарелки точного распределения.
Другой пример фильтрующей тарелки без перепуска паровой фазы приведен в 5 патенте США 4,239,614. Данная фильтрующая тарелка содержит кольцевые слои 4, 6 и 7 частиц. Весь технологический поток вынуждают проходить через указанные слои частиц, при этом твердые примеси будут аккумулироваться перед указанными слоями частиц и в указанных слоях частиц. Данная тарелка обладает теми же недостатками, какие были упомянуты в отношении патента США 3,958,952.
10 Группа 5: Фильтрующие тарелки с перепуском паровой фазы
Преимущество фильтрующих тарелок с перепуском паровой фазы заключается в том, что технологический поток может проходить через тарелку даже, когда фильтр засорен или полностью закупорен. Падение давления на тарелке невысокое даже, когда фильтры полностью закупорены.
15 Первый пример фильтрующей тарелки с перепуском паровой фазы приведен в патенте США 3,824,081. Фильтрующая тарелка 5 оснащена отверстием для прохода пара в центре тарелки. Переливной барьер 7 окружает отверстие для прохода пара и, таким образом, образует патрубок тарелки для прохода пара. Тарелка 5 оснащена корзинами 6 из проволочной сетки. Во время работы пар проходит через
20 патрубок тарелки для прохода пара, жидкость собирается на тарелке 5 позади переливного барьера 7, втекает в корзинки 6 и проходит через проволочную сетку или решетку 47. Таким образом, отложения и твердые загрязнения собираются в корзинках 6. Недостаток данной конкретной конструкции заключается в том, что фильтрующая тарелка обеспечивает плохое предварительное распределение
25 жидкости перед подачей в тарелку 40 точного распределения. Поэтому, в тарелке 40 точного распределения жидкости могут развиваться градиенты уровня жидкости, так как жидкость перетекает из одной области тарелки в другую область. Такие градиенты уровня жидкости будут снижать показатели распределения тарелки 40 точного распределения. Другим недостатком является то, что высота фильтрующей
30 тарелки должна быть большой, чтобы обеспечить требуемый объем корзин для сбора отложений и частиц. Чтобы разместить фильтрующую тарелку, высоту
реактора приходится увеличивать, что связано с большими дополнительными затратами.
Второй пример фильтрующей тарелки с перепуском паровой фазы приведен в патенте США 8,487,151. Фильтрующая тарелка состоит из перфорированной 5 тарелки 1 с фильтром, содержащим различные слои I, II, III и IV частиц (фиг. 1). Патрубки 3 для прохода пара пропущены через слои частиц и перфорированную тарелку 1. Во время работы паровая фаза проходит через патрубки 3, в то время как жидкость просачивается вниз через фильтр и через перфорационные отверстия 7 в тарелке 1. Крупные твердые примеси будут накапливаться в пустотах между
10 частицами фильтрующего пласта. В какой-то момент времени жидкость не сможет больше проходить через фильтр, и будет переливаться в центральную трубку 4, и следовать в тарелку 10 точного распределения. И снова, недостаток данной конструкции заключается в том, что фильтрующая тарелка обеспечивает плохое предварительное распределение жидкости, поступающей на тарелку 10 точного
15 распределения. Это особенно справедливо, когда фильтр в некоторых местах засоряется твердыми примесями, и течение жидкости через эти места прекращается. Когда фильтрующая тарелка полностью закупорена, и жидкость вследствие этого проходит через переливную трубку 4, вся питающая жидкость может поступать на тарелку 10 точного распределения вблизи осевой линии
20 реактора. Известно, что такая ситуация приводит к большим градиентам уровня жидкости на тарелке 10 точного распределения, поскольку радиальный массовый поток жидкости в наружном направлении вблизи осевой линии реактора становится очень большим. Градиенты уровня жидкости будут снижать показатели распределения тарелки 10 точного распределения. Другой недостаток состоит в
25 том, что высоту фильтрующей тарелки приходится делать большой, чтобы обеспечить требуемый объем пустот между фильтрующими частицами для осаждения отложений и твердых загрязнений. Чтобы разместить фильтрующую тарелку, высоту реактора приходится увеличивать, что связано с большими дополнительными затратами.
30 Третий пример фильтрующей тарелки с перепуском паровой фазы приведен в патенте США 8,329,974 и патентной заявке США 2013/0064727 А1. Фильтрующая тарелка содержит тарелку с перфорационными отверстиями 12. Гранулярный фильтр, содержащий три различных слоя, лежит на перфорированной тарелке.
Тарелка оснащена патрубками 3, у которых имеется отверстие 6 для пара и щели 4 для жидкости, и окружена цилиндрическими сетками 8. Во время работы пар идет в обход фильтра через отверстия 6 для пара и патрубки 3 к слою 10 активного катализатора. В начале цикла, когда фильтр чистый, жидкость проходит через 5 фильтр и через перфорационные отверстия 12 к слою 10 активного катализатора. Когда фильтр засоряется, течение жидкости в засоренных областях прекращается, и вместо фильтра жидкость будет проходить через щели 4 для прохода жидкости и патрубки 3 к слою 10 активного катализатора. Недостаток данной фильтрующей тарелки заключается в том, что когда какие-то области фильтрующей тарелки 10 засоряются, течение жидкости через эти области прекращается, и активный катализатор, расположенный ниже засоренных областей фильтрующей тарелки, не питается жидкостью.
Тарелки с патрубками для прохода пара широко используются для равномерного распределения жидкости по слоям катализатора, но равномерное распределение
15 жидкости от тарелки с патрубками требует, чтобы у всех патрубков был приблизительно один и тот же уровень жидкости. В случае фильтрующей тарелки, которая была раскрыта в вышеприведенном примере, у всех патрубков не будет одинакового уровня жидкости по причине сопротивления течению со стороны фильтра, и из-за того, что некоторые области фильтра будут более засоренными,
20 чем другие области, и таким образом дополнительно увеличат сопротивление фильтра течению жидкости. Из-за большого сопротивления фильтра течению жидкости, патрубки 3, расположенные в области, получающей сверху большие количества жидкости, будут пропускать большие количества жидкости к слою 10, а патрубки 3, расположенные в области, получающей сверху небольшие количества
25 жидкости, будут пропускать к слою 10 небольшие количества жидкости. Последствия неравномерного распределения питающей жидкости на слое 10 активного катализатора состоят в общем снижении превращения реагентов в продукты и в радиальных температурных различиях в слое 10 активного катализатора. Другой недостаток фильтрующей тарелки состоит в том, что тарелку
30 приходится располагать на прямом участке реактора, как показано на фиг. 1 патента США 8,329,974, при этом высоту фильтрующей тарелки приходится делать большой, чтобы обеспечить требуемый объем пустот между фильтрующими частицами для осаждения отложений и твердых загрязнений. Любая
дополнительная высота реактора для гидрообработки связана с большими дополнительными затратами.
Сущность изобретения
Тарелка для улавливания отложений и предварительного распределения, 5 соответствующая настоящему изобретению, предназначена для применения по потоку перед тарелкой точного распределения в реакторе с нисходящим одновременным течением паровой фазы и жидкой фазы. Соответствующая изобретению тарелка может быть отнесена к рассмотренной выше группе 5: фильтрующие тарелки с перепуском паровой фазы.
10 В соответствии с изобретением имеются три основных задачи, решаемые тарелкой улавливания отложений и предварительного распределения:
1. Удаление отложений и других более крупных твердых загрязнений из технологического потока по потоку перед тарелкой точного распределения и слоем катализатора, чтобы предотвратить загрязнение и закупорку тарелки точного
15 распределения и входа в слой катализатора.
2. Предварительное распределение жидкости на тарелку точного распределения, чтобы уменьшить градиенты уровня жидкости на тарелке точного распределения, когда жидкость перетекает в горизонтальном направлении из одной области тарелки точного распределения в другую область.
20 3. Гашение (уменьшение) высокой скорости потока текучей среды и обеспечение низких скоростей движения текучей среды на входе в тарелку точного распределения.
В соответствии с настоящим изобретением тарелка обладают преимуществом, которое упоминалось выше в отношении группы 5 фильтрующих тарелок с
25 перепуском паровой фазы, но тогда как существующие фильтрующие тарелки группы 5 с перепуском паровой фазы не обеспечивают надлежащего предварительного распределения жидкости на тарелку точного распределения, тарелка, соответствующая настоящему изобретению, эту функцию выполняет. Кроме того, в отличие от существующих фильтрующих тарелок группы 5 с
30 перепуском паровой фазы, тарелка, соответствующая настоящему изобретению,
позволяет хорошо использовать объем криволинейного днища аппарата для осаждения отложений и твердых загрязнений, причем вследствие этого применение таких тарелок обычно не приводит к увеличению требуемой высоты и стоимости оболочки аппарата.
5 Одним из вариантов осуществления настоящего изобретения является многоугольная неперфорированная тарелка с щелевым вертикальным переливным барьером на краю тарелки. Между осевой линией реактора и щелевым переливным барьером расположена вертикальная стенка коллектора отложений, такая как сито, фильтр или проволочная сетка. Таким образом, сформировано корыто для жидкости
10 между стенкой коллектора отложений и щелевым переливным барьером для выравнивания уровня жидкости с целью обеспечения одинаковых скоростей течения жидкости через каждую из щелей. Щели щелевого переливного барьера в предпочтительном случае выпускают жидкость в направлении вдоль дорожек между распределительными ячейками на тарелке точного распределения, так что
15 жидкость из щелей не может попадать в отверстия для прохода пара распределительных ячеек на тарелке точного распределения. Вертикальные направляющие пластины для жидкости, которые проходят наружу от щелевого переливного барьера в направлении стенки реактора, могут быть использованы для того, чтобы направлять жидкость из щелей вниз в бассейн жидкости на тарелке
20 точного распределения. Технологический поток, поступающий в реактор через верхний патрубок, и особенно жидкая фракция технологического потока в предпочтительном варианте проводится вниз через впускной канал до места неперфорированного корыта тарелки.
Тарелка согласно изобретению выполнена так, что вся жидкость вынуждена 25 проходить через проницаемую стенку коллектора отложений. Отложения и частицы, более крупные, чем размер просветов в проницаемой стенке, будут откладываться в зоне сбора отложений перед указанной стенкой. Жидкость проходит через проницаемую стенку и поступает в корыто для жидкости, где устанавливается стабильный горизонтальный уровень жидкости. Из корыта для жидкости жидкость 30 распределяется на тарелку точного распределения через щели в щелевом переливном барьере. Паровая фаза из впускного канала обходит тарелку улавливания отложений и предварительного распределения, двигаясь вверх и над стенкой коллектора отложений, затем над щелевым переливным барьером, и через
открытую область между многоугольной тарелкой и стенкой реактора - к тарелке точного распределения.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 схематически в разрезе изображает реактор с орошаемым слоем для 5 гидрообработки, представляя типичное размещение катализатора и внутренних компонентов в реакторе с двумя слоями катализатора из твердых частиц, а также типичное расположение тарелки улавливания отложений и предварительного распределения в верхнем днище реактора.
Фиг. 2А, 2В, 2С, 2D и 2Е в упрощенном виде изображают один вариант 10 осуществления тарелки улавливания отложений и предварительного распределения, соответствующей настоящему изобретению, которая расположена внутри верхнего днища резервуара реактора. Фиг. 2А представляет боковую проекцию верхнего днища реактора в разрезе по линии А-А фиг. с 2В. Фиг. 2В представляет горизонтальную проекцию верхнего днища реактора в разрезе по 15 линии В-В с фиг. 2А. Фиг. 2С представляет боковую проекцию направляющей для жидкости по направлению С-С с фиг. 2В. Фиг. 2D представляет боковую проекцию направляющей для жидкости по направлению D-D с фиг. 2В. Фиг. 2Е в увеличенном виде представляет боковую проекцию двух щелей щелевого переливного барьера с фиг. 2А.
20 Фиг. 3 схематически изображает конструкцию фиг. 2А во время работы.
Фиг. 4 представляет график максимальной разности уровней для тарелки точного распределения, соответствующей патенту США 7506861, когда вся жидкость подается в область близкую к стенке реактора, как функцию диаметра реактора и объемного потока жидкости в реакторе.
25 Фиг. 5А, 5В и 5С на боковых проекциях представляют различные типы отверстий в щелевом переливном барьере и в пластине тарелки улавливания отложений и предварительного распределения в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 6 представляет вид сверху варианта осуществления тарелки улавливания отложений и предварительного распределения, соответствующей настоящему 30 изобретению, где форма тарелки представляет собой квадрат.
Фиг. 7 представляет вид сверху варианта осуществления тарелки улавливания отложений и предварительного распределения, соответствующей настоящему изобретению, где форма тарелки представляет собой шестиугольник.
Фиг. 8А и 8В в упрощенном виде изображают вариант осуществления тарелки 5 улавливания отложений и предварительного распределения, соответствующей настоящему изобретению, и расположенной внутри верхнего днища резервуара реактора. Фиг. 8А на боковой проекции в разрезе изображает верхнее днище реактора. Фиг. 8В в увеличенном виде на боковой проекции изображает две щели щелевого переливного барьера.
10 Фиг. 9А и 9В в упрощенном виде изображают вариант осуществления тарелки улавливания отложений и предварительного распределения, соответствующей настоящему изобретению, и расположенной внутри верхнего днища резервуара реактора. Фиг. 9А на боковой проекции в разрезе изображает верхнее днище реактора. Фиг. 9В в увеличенном виде на боковой проекции изображает две щели
15 щелевого переливного барьера.
Другие варианты осуществления настоящего изобретения включают в себя конструкции, изображенные на прилагаемых чертежах, но не ограничены только приведенными конструкциями.
Подробное раскрытие изобретения
20 Реакции, которые имеют место в реакторах с орошаемым слоем для гидрообработки являются экзотермическими. Следовательно, во время реакции выделяется тепло, которое вызывает рост температуры, когда происходит превращение реагентов в продукты в присутствии катализатора гидрообработки при повышенной температуре и давлении.
25 В промышленных реакторах для гидрообработки двухфазная смесь реагентов течет сквозь слой твердых частиц катализатора. Идеальным режимом течения в таком реакторе является поршневое течение, при котором жидкость течет вниз с одинаковой скоростью (если исходить из пустого реактора) во всех точках поперечного сечения реактора. В случае идеального поршневого течения то же
30 самое справедливо и для паровой фазы: пар течет вниз с одинаковой скоростью (если исходить из пустого реактора) во всех точках поперечного сечения реактора.
В промышленных реакторах поршневое течение никогда не достигается из-за неидеального распределения жидкости на входе в слой катализатора, неоднородной нагрузки катализатора и/или присутствия отложений/кокса в пустотах между частицами катализатора.
5 Поток сырья, поступающего в реактор с орошаемым слоем, содержит углеродистые отложения из расположенных выше по потоку печных труб и труб теплообменника поступающего материала /выходящего продукта, продукты коррозии, такие как сульфид железа из расположенного выше по потоку трубопровода и оборудования, и другие примеси в виде частиц из расположенных выше по потоку систем 10 обработки. Эти твердые загрязнения стремятся накапливаться в тарелке точного распределения, забивать отверстия этой тарелки и вызывать неравномерное распределение пара и жидкости, поступающих в слой катализатора. Твердые загрязнения также откладываются сверху слоя катализатора, приводя к двум нежелательным последствиям:
15 1. Частичное закупоривание входа в некоторые области слоя катализатора, что вызывает дальнейшее ухудшение распределения пара и жидкости по слою катализатора.
2. Увеличение падения давления на слое катализатора.
Неравномерное распределение паровой и жидкой фазы в слое катализатора 20 приводит к следующему: в некоторых областях слоя катализатора скорость течения жидкости выше, чем средняя, а скорость пара ниже, чем средняя. Из-за высокой теплоемкости жидкости по сравнению с паром, рост температуры (например, °С на метр пути течения) в этих областях низкий. Аналогично, в других областях слоя катализатора скорость течения жидкости ниже средней, а скорость течения пара 25 выше средней. И снова, из-за высокой теплоемкости жидкости по сравнению с паром, рост температуры (например, °С на метр пути течения) в этих областях высокий.
В результате, даже если смесь реагентов имеет одинаковую температуру на входе в реактор, некоторые области слоя катализатора становятся горячее других по мере 30 того, как текучие среды проходят через слой. Кроме того, поскольку скорость реакции увеличивается с ростом температуры, данный эффект имеет тенденцию к ускоренному развитию: горячим областям слоя катализатора свойственна высокая
скорость реакции, и в этих областях высвобождается еще больше тепла, чем в холодных областях.
Из-за разницы скоростей реакций между горячими областями и холодными областями слоя катализатора также развивается разница в химическом составе 5 текучих сред.
Неоднородность температур и химического состава в горизонтальной плоскости вызывает несколько негативных эффектов.
При гидрообработке все катализаторы теряют свою активность в процессе работы. Чтобы компенсировать снижение активности катализаторов, среднюю температуру
10 слоя катализатора увеличивают на протяжении цикла работы. В некоторый момент времени, в конце цикла, пиковая температура слоя катализатора достигает своего максимально допустимого значения. В этот момент требуется выключение всего технологического агрегата, и должна быть произведена регенерация катализатора или его замена. Если имеет место неоднородность температур в горизонтальной
15 плоскости, то конец цикла будет наступать в более раннее время и при более низкой средней температуре слоя. Частые выключения, вызываемые неоднородностью температур, дорого обходятся нефтеперерабатывающей компании в смысле производственных потерь, расхода катализатора и дополнительных трудозатрат.
20 Другие последствия неоднородностей заключаются в том, что степень химического превращения оказывается неустойчивой. Какая-то часть реагентов будет превращена в продукт в большом объеме, в то время как остальная часть реагентов будет превращена в продукт в меньшем объеме. Результатом этого часто является снижение качества продукта в целом.
25 Увеличенное падение давления на слое катализатора, вызванное частичным закупориванием входа в слой твердыми загрязнениями, увеличивает перепад давления в контуре рециркуляционного газа, и, таким образом, требуемый напор, создаваемый компрессорами рециркуляционного газа и питающими насосами. В какой-то момент времени может быть достигнут расчетный предел для данного
30 вращающегося оборудования, и потребуется преждевременное выключение технологического агрегата для снятия поверхностного слоя катализатора, регенерации катализатора или его замены. Как говорилось выше, преждевременное
выключение дорого обходится нефтеперерабатывающей компании в смысле производственных потерь, расхода катализатора и дополнительных трудозатрат.
Неоднородности температуры и химического состава в горизонтальной плоскости слоя катализатора и рост падения давления на слое катализатора неизбежны в 5 промышленных реакторах гидрообработки. Однако, указанные неоднородности и рост падения давления можно минимизировать за счет установки надлежащих внутренних устройств реактора.
Для первого слоя катализатора, на который вначале поступает сырье/реагенты, требуется соответствующая тарелка улавливания отложений и предварительного
10 распределения, чтобы удалять более крупные твердые загрязнения из потока сырья, чтобы погасить высокую скорость входного потока в реакторе, и осуществить предварительное распределение жидкости. Соответствующую тарелку точного распределения необходимо предусмотреть ниже указанной тарелки улавливания отложений и предварительного распределения, чтобы обеспечить равномерное
15 распределение жидкой и паровой фазы по поперечному сечению слоя катализатора.
Что касается любых последующих слоев катализатора, то для них также требуется соответствующая тарелка точного распределения, чтобы обеспечить равномерное распределение жидкой и паровой фазы по поперечному сечению реактора. Однако,
20 входным потоком любого последующего слоя катализатора служит выходной поток от предыдущего слоя катализатора, у которого на выходе будет иметь место неоднородность температуры и химического состава. Поэтому, важно предусмотреть перемешивающее устройство между предыдущим слоем катализатора и тарелкой точного распределения. В противном случае
25 неоднородность температуры и химического состава могут переходить из одного слоя на следующий и усугублять ситуацию. Назначение перемешивающего устройства - создание выходного потока, который выровнен в отношении температуры и состава.
Часто в реактор гидрообработки между двумя соседними слоями катализатора 30 вводят охлаждающую текучую среду, которая более холодная, чем текучие среды, находящиеся внутри реактора, в целях охлаждения горячего потока, выходящего из одного слоя катализатора, прежде чем он поступит в следующий слой. Это дает возможность реактору работать ближе к изотермическим условиям, что имеет
несколько преимуществ в смысле увеличения продолжительности цикла работы и улучшения качества продукта. В этом случае, дополнительная задача перемешивающего устройства заключается в том, чтобы перемешивать холодный охлаждающий поток с потоком, выходящим из слоя катализатора, чтобы достичь 5 теплового равновесия и равновесия по составу, прежде чем поток поступит в следующий слой катализатора.
Фиг. 1 схематически изображает типовой реактор 1 для гидрообработки со стенкой 2, верхним закругленным днищем 3, нижним закругленным днищем 4, первым, или верхним, слоем 5 частиц катализатора и вторым, или нижним, слоем 6 частиц
10 катализатора Назначение фиг. 1 - указать типовое расположение тарелки 10 улавливания отложений и предварительного распределения, соответствующей настоящему изобретению, относительно слоев катализатора и других внутренних устройств реактора. Реагенты поступают в реактор 1 через входной патрубок 7. Текучие среды поступают на тарелку 10 улавливания отложений и
15 предварительного распределения, которая удаляет крупные твердые загрязнения и предварительно распределяет жидкость для подачи на тарелку 11 точного распределения, например, такую тарелку распределения, как раскрыто в патенте США 7,506,861. Тарелка 11 точного распределения распределяет паровую и жидкую фазы равномерно по поперечному сечению первого слоя 5 катализатора, который
20 лежит на сетке или опорной решетке 12 катализатора. На сетку или опорную решетку 12 катализатора обычно действуют большие силы, вызванные большим весом катализатора и усилиями, создаваемыми движением текучей среды через слой катализатора. Поэтому, для восприятия указанных сил обычно требуются несущие балки 13. Ниже системы поддержки катализатора расположено
25 перемешивающее устройство 15, например, такое, какое раскрыто в патенте США 7,276,215. Охлаждающая текучая среда может вводиться через патрубок 8 для охлаждающей среды и распределитель 14 охлаждающей среды. Ниже перемешивающего устройства расположен отбойник 16 для гашения высокой скорости струи, исходящей из перемешивающего устройства 15, а также под
30 отбойником 16 может быть расположена вторая тарелка 17 предварительного распределения для предварительного распределения жидкости. Под перемешивающим устройством 15 расположена вторая тарелка 18 точного распределения, например, такая распределительная тарелка, как раскрыто в патенте США 7,506,861, которая осуществляет равномерное распределение жидкой
35 и паровой фаз по поперечному сечению второго слоя 6 катализатора, который
обычно лежит на инертных частицах или шариках (не показаны), расположенных на нижнем днище 4 реактора. Продукт из реактора выходит через выходной патрубок 9.
Хотя реактор 1 изображен с двумя слоями 5 и 6 катализатора, реактор для 5 гидрообработки может содержать только один слой катализатора. Аналогично, число слоев катализатора, используемых в реакторе гидрообработки, может быть больше двух.
На фиг. 2А, 2В, 2С, 2D и 2Е в упрощенном виде изображено верхнее днище реактора с одним из вариантов осуществления тарелки улавливания отложений и
10 предварительного распределения, соответствующей настоящему изобретению. Резервуар реактора содержит цилиндрическую стенку 23 и закругленное верхнее днище 22. Реактор содержит люк 25 для прохода персонала в реактор, и входной патрубок 21 для поступления в аппарат текучей среды. В реакторе установлена тарелка 33 точного распределения с множеством распределительных ячеек 34,
15 размещенных по сетке с квадратным шагом. Каждая из распределительных ячеек содержит вход 45 для пара. Тарелка 20 улавливания отложений и предварительного распределения расположена по ходу движения текучей среды перед тарелкой 33 точного распределения, и состоит из восьмиугольной неперфорированной пластины 32 с вертикальным переливным барьером 31, оснащенным множеством
20 вертикальных щелей 35. Цилиндрический впускной канал 26 с круглой неперфорированной нижней пластиной 29 используется для того, чтобы направить жидкость из входного патрубка 21 как можно ближе к пластине 32 тарелки. Круглый отбойник 24 используется для гашения высокой скорости двухфазного потока, поступающего в реактор через входной патрубок 21. Кольцевой диск 27
25 используется для того, чтобы направить жидкость к центру впускного канала 26, чтобы жидкость присутствовала во впускном канале 26 как можно ниже по его высоте. Впускной канал 26 оснащен перфорационными отверстиями 28, чтобы дать возможность пару и жидкости выходить из впускного канала 26 в радиальном направлении.
30 Между впускным каналом 26 и щелевым переливным барьером 31 может быть расположена опциональная стенка 30 коллектора отложений, образующая перед собой зону сбора отложений. Стенка 30 коллектора отложений, если , представляет собой проницаемую перегородку, например, в виде сетки или проволочного сита. Между стенкой 30 коллектора отложений (при ее наличии) и верхним днищем 22
реактора, а также между щелевым переливным барьером 31 и верхним днищем 22 реактора должно быть предусмотрено свободное пространство для перепуска потока паровой фазы. Пластина 32 тарелки должна быть приподнята на достаточную высоту над распределительными ячейками 34, чтобы дать 5 возможность радиального течения пара к оси реактора между пластиной 32 тарелки и распределительными ячейками 34.
Если во входное отверстие 45 для пара распределительной ячейки 34 поступает жидкость, тогда течение жидкости через указанную распределительную ячейку как правило будет излишним, что приведет к плохому распределению жидкости на
10 верхнем слое 5 катализатора фиг. 1. Поэтому, предпочтительно и выгодно, чтобы пластина 32 имела восьмиугольную форму, чтобы дать возможность жидкости течь в направлении 36 через щели 35 вдоль дорожек между распределительными ячейками 34 тарелки 33 точного распределения. Такая конструкция существенно уменьшает количество жидкости, поступающей во входные отверстия 45 для пара
15 распределительных ячеек 34, и таким образом улучшает показатели распределения тарелки 33.
Дополнительное уменьшение количества жидкости, поступающей во входные отверстия 45 для пара распределительных ячеек 34 может быть достигнуто путем применения опциональных направляющих 37 для жидкости (фиг. 2С, 2D).
20 Направляющая 37 для жидкости состоит из двух вертикальных пластин 38 и 39, расположенных с каждой стороны щели 35 на наружной стороне щелевого переливного барьера 31. Пластины 38 и 39 проходят вниз ниже входного отверстия 45 для пара каждой распределительной ячейки 34, и, следовательно, пластины 38 и 39 направляют жидкость, выходящую из щели 35, вниз в бассейн жидкости на
25 тарелке 33 точного распределения. Нижняя пластина 36 может быть использована для гашения вертикальной скорости жидкости, падающей из каждой из щелей 35, и для увеличения механической прочности конструкции. Направляющие 37 для жидкости выполнены так, что они открыты для парового потока в нисходящем направлении между щелевым переливным барьером 31 и верхним днищем 22
30 реактора, а также в радиальном направлении внутрь между тарелкой 20 предварительного распределения и тарелкой 33 точного распределения.
На фиг. 3 схематически изображено устройство, соответствующее фиг. 2А, во время работы. Двухфазный поток сырья поступает в реактор через входной патрубок 21. Высокоскоростной входной поток соударяется с отбойником 24, и вертикальная
составляющая скорости гасится. Впускной канал 26 направляет двухфазный поток вниз, в сторону пластины 32 тарелки 20 улавливания отложений и предварительного распределения. Кольцевой диск 27 направляет жидкость к центру впускного канала 26, при этом жидкость передается в сторону дна впускного канала 5 26. Двухфазный поток выходит из впускного канала 26 через перфорационные отверстия 28. В объеме между впускным каналом 26 и стенкой 30 коллектора отложений паровая фаза отделяется от жидкости 41 и твердых загрязнений 40. Паровая фаза проходит через верх стенки 30 коллектора отложений и через верх щелевого переливного барьера 31 в тарелку 33 точного распределения по 10 траектории 44.
Жидкость 41 и твердые загрязнения 40 собираются на пластине 32 в зоне сбора отложений перед стенкой 30 коллектора отложений. Отложения и твердые загрязнения 40 стремятся под действием силы тяжести осесть в зоне сбора отложений, при этом верхняя часть проницаемой стенки 30 коллектора отложений
15 остается открытой для течения жидкости. Жидкость 41 фильтруется через проницаемую стенку 30 коллектора отложений, а отложения и твердые примеси 40 остаются запертыми в зоне сбора отложений. Жидкость, выходящая из стенки 30 коллектора отложений, собирается в корыте 42 для жидкости, при этом в корыте 42 устанавливается стабильный и почти горизонтальный уровень жидкости. Жидкость
20 из корыта 42 вытекает через щели в щелевом переливном барьере 31 в бассейн 43 на тарелке 33 точного распределения. Благодаря тому, что в корыте 42 поддерживается стабильный, почти горизонтальный уровень жидкости, скорости течения жидкости через щели близки к одинаковым. Струи жидкости из щелей поступают в бассейн 43 на тарелке 33 точного распределения в пространство между
25 распределительными ячейками 34, так что жидкость не попадает в отверстия 45 для пара.
Как показано на фиг. 2 и 3, жидкость подается на тарелку 33 точного распределения в область вблизи стенки 23 реактора, и после этого жидкость вынуждена двигаться по тарелке 33 точного распределения радиально внутрь к распределительным
30 ячейкам 34, расположенным ниже пластины 32. Однако, как показано на фиг. 4, течение жидкости по тарелке 33 точного распределения радиально внутрь от стенки 23 реактора по направлению к центру тарелки 33 не приводит к каким-либо значительным градиентам уровня жидкости на тарелке 33 точного распределения. Фиг. 4 представляет собой график зависимости максимальной разности уровней
35 жидкости на тарелке 33 точного распределения (выполненной согласно патенту
США 7,506,861) от диаметра реактора 1 и от объемного потока жидкости в реакторе 1, когда вся жидкость равномерно распределяется в области, примыкающей к стенке 23 реактора. Как видно из графика, максимальная разность уровней жидкости, вызываемая течением жидкости по тарелке 33 точного 5 распределения составляет величину меньшую 1 мм для всех обычных задач гидрообработки, что пренебрежимо мало по сравнению с разностями уровней на тарелке 33 точного распределения, которые определяются допусками на изготовление и монтаж, а также разностями давления в паровом пространстве над бассейном 43 жидкости.
10 Небольшая разность уровней жидкости на тарелке 33 точного распределения - это результат хорошего предварительного распределения жидкости при передаче от тарелки 20 улавливания отложений и предварительного распределения на тарелку 33 точного распределения. Если жидкость из входного патрубка 21 подавать в небольшую область тарелки 33 точного распределения, то будут возникать
15 значительные градиенты уровня, и эти градиенты уровня испортят показатели распределения жидкости тарелки 33. Распределительные ячейки 34, подверженные действию более высокого уровня жидкости, в типовом случае будут пропускать больше жидкости в первый или верхний слой 5 катализатора, чем распределительные ячейки 34, на которые действует более низкий уровень
20 жидкости. Для распределения жидкости в областях тарелки 33 точного распределения, расположенных ниже тарелки 20 улавливания отложений и предварительного распределения, можно было бы использовать отверстия для прохода жидкости или патрубки, предусмотренные на пластине 32 тарелки предварительно распределения. Однако, такие отверстия или патрубки были бы
25 предрасположены к засорению твердыми загрязнениями 40, которые откладываются на пластине 32 тарелки предварительного распределения, причем, как видно из фиг. 4, такие отверстия для прохода жидкости или патрубки и не требуются, поскольку разность уровней жидкости на тарелке 33 точного распределения уже имеет низкое значение.
30 Отверстия в переливном барьере 31 не обязательно должны иметь вид прямоугольных щелей 35, как показано на фиг. 2Е. Могут быть использованы и другие формы, как показано на фиг. 5А, 5В и 5С. Круглые отверстия 46 различного размера, расположенные на разных уровнях, и V-образные прорези 47 - это другие примеры возможных отверстий в переливном барьере 31. Отверстия 48 для
прохода жидкости через пластину 32 могут также быть использованы сами по себе или в комбинации с отверстиями 49 в переливном барьере 31.
На фиг. 2 и 3 показано, что стенка 30 коллектора отложений и щелевой переливной барьер 31 расположены вертикально. Однако, могут быть использованы и другие 5 формы стенки 30 коллектора и переливного барьера 31, например, наклонные или криволинейные, чтобы лучше использовать объем доступный в области верхнего днища 22 реактора.
На фиг. 2В показано, что пластина 32 тарелки предварительного распределения имеет восьмиугольную форму. Однако, для реакторов с высоким значением
10 парового потока должна быть использована квадратная пластина 32, как показано на фиг. 6, чтобы расширить область протекания для пара между щелевым переливным барьером 31 и верхним днищем 22 реактора. Восьмиугольная или квадратная форма пластины 32 тарелки предварительного распределения наилучшим образом подходят, когда распределительные ячейки 34 размещены по
15 квадратной сетке, поскольку щелевой переливной барьер 31 в данном случае будет перпендикулярен дорожкам между распределительными ячейками. Это дает возможность жидкости двигаться по направлениям 56 через щели 35, которые ориентированы по указанным дорожкам, так что из щелей 35 в отверстия 45 для прохода пара распределительных ячеек 34 поступает очень мало жидкости или
20 вообще жидкость не поступает.
Пластина 32 тарелки предварительного распределения может иметь другую форму. Если, например, распределительные ячейки 34 размещены по треугольной сетке, тогда оптимальной будет шестиугольная форма пластины 32 тарелки предварительного распределения, как показано на фиг. 7, чтобы обеспечить 25 течение жидкости в направлении 56 через щели 35 вдоль дорожек между распределительными ячейками 34 на тарелке 33 точного распределения. И снова, это предусмотрено для того, чтобы не дать возможности жидкости из щелей 35 попадать в отверстия 45 для прохода пара распределительных ячеек 34.
Стенка 30 коллектора отложений также может иметь различную форму. К таким 30 формам относятся: форма многоугольника, как на фиг. 2В и 6, круглая форма, как на фиг. 7, и другие формы.
В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг. 2 и 3, зона сбора отложений, где аккумулируются отложения и твердые загрязнения 40, представляет
собой зону перед проницаемой стенкой 30 коллектора отложений. Однако, зоной сбора отложений может также служить зона 50 спокойного течения, как показано на фиг. 8 и 9. Зона 50 спокойного течения представляет собой зону, в которой скорости течения и турбулентность уменьшены за счет использования средств ограничения 5 течения, таких как дефлекторы, решетки, проволочные сетки, плотные слои частиц, или набивка, такая как нерегулярная набивка или структурированная набивка. Более низкие скорости течения в зоне 50 спокойного течения дают возможность частицам примесей оседать и откладываться в зоне 50. Вариант осуществления фиг. 8 может быть использован в реакторах, у которых нет достаточного доступного 10 объема в области верхнего днища 22 реактора для размещения стенки 30 коллектора отложений, если скорости течения пара в реакторе высоки, или если реактор имеет эллипсоидальное верхнее днище 22 вместо днища в форме полусферы.
Согласно фиг. 8А и 8В, реактор имеет цилиндрическую стенку 23 и
15 эллипсоидальное верхнее днище 22. Верхнее днище 22 оборудовано люком 25 и входным патрубком 21. Цилиндрический впускной канал 26 направляет поступающий поток из входного патрубка 21 вниз, в область, которая находится вблизи тарелки 20 улавливания отложений и предварительного распределения. Круглый отбойник 51 расположен ниже впускного канала 26 с целью гашения
20 высокой скорости входного потока. Тарелка 20 улавливания отложений и предварительного распределения состоит из квадратной пластины 32 с вертикальным щелевым переливным барьером 31. Верхняя часть переливного барьера 31 оснащена прямоугольными щелями 35, предназначенными для течения жидкости. На пластине 32 организована зона 50 спокойного течения, заполненная
25 проволочной сеткой, чтобы снизить скорость течения жидкости и турбулентность вблизи пластины 32, и дать возможность частицам примесей оседать и откладываться в проволочной сетке на пластине 32 тарелки предварительного распределения. Пластина 32 и щели 35 расположены и ориентированы так, что жидкость выходит из щелей 35 в направлении вдоль дорожек между
30 распределительными ячейками 34, чтобы не дать жидкости возможности попадать в отверстия 45 для прохода пара распределительных ячеек 34.
Согласно фиг. 9А и 9В реактор имеет цилиндрическую стенку 22 и верхнее днище 22 в форме полусферы. Верхнее днище 22 оборудовано люком 25 и входным патрубком 21. Цилиндрический впускной канал 26 направляет поступающий поток из 35 входного патрубка 21 вниз, во входную корзину 55, состоящую из цилиндрической
стенки 52 и неперфорированной круглой нижней пластины 54. На цилиндрической стенке 52 выполнены щели 53. Тарелка 20 улавливания отложений и предварительного распределения состоит из квадратной пластины 32 и вертикального щелевого переливного барьера 31. Верхняя часть переливного 5 барьера 31 оснащена прямоугольными щелями 35, предназначенными для течения жидкости. На пластине 32 организована зона 50 спокойного течения, заполненная проволочной сеткой, чтобы снизить скорость течения жидкости и турбулентность вблизи пластины 32, и дать возможность частицам примесей оседать и откладываться в проволочной сетке на пластине 32 тарелки предварительного
10 распределения. Назначение впускного канала 26 и корзины 55 состоит в том, чтобы направлять жидкость вниз в зону 50 спокойного течения, при этом большая часть паровой фазы будет идти по траектории 44 из впускного канала в тарелку 33 точного распределения. В корыте 42 будет устанавливаться стабильный и почти горизонтальный уровень жидкости, и обеспечиваться равномерное распределение
15 жидкости по индивидуальным щелям 35. Пластина 32 и щели 35 расположены и ориентированы так, что жидкость выходит из щелей 35 в направлении вдоль дорожек между распределительными ячейками 34, чтобы у жидкости не было возможности попадать в отверстия 45 для прохода пара распределительных ячеек 34.
20 Как показано на фиг. 2А, 8А и 9А, есть несколько способов выполнения впускного канала 26 с соответствующим отбойником. Важными конструктивными аспектами являются: приведение текучих сред из входного патрубка 21 как можно ближе к тарелке 20 улавливания отложений и предварительного распределения, и обеспечение для текучих сред возможности выхода на тарелку 20
25 предварительного распределения с возможно низкой скоростью, чтобы обеспечить возможность разделения паровой, жидкой и твердой фаз на тарелке 20 предварительного распределения, и чтобы дать возможность твердым загрязнениям осаждаться и накапливаться на пластине 32 тарелки предварительного распределения. В типовом случае вертикальная составляющая
30 скорости потока текучих сред, выходящего из впускного канала 26, снижается за счет использования второго или нижнего отбойника 29 (фиг. 2А), 51 (фиг. 8А), 54 (фиг. 9А), а горизонтальная составляющая скорости может быть уменьшена за счет использования перфорационных отверстий 28 и 53 в стенке впускного канала 26 или корзины 52, через которые вынужден проходить поток текучей среды.
35 Предпочтительно, жидкая фаза и твердые примеси должны быть направлены как
можно ближе к тарелке 20 предварительного распределения, в то время как паровая фаза, предпочтительно, должна выходить из впускного канала с более высокого уровня, чтобы у паровой фазы была возможность обходить тарелку 20 предварительного распределения по траектории 44. Этого можно достигнуть, если предусмотреть отверстия для пара после его распространения из входного канала, например, после распространения из центрального отверстия кольцевого диска 27 на фиг. 2А, или после распространения из впускного канала 26 в корзину 52 на фиг. 9А. При таком распространении, жидкость, в силу ее большей плотности, имеет тенденцию продолжать вертикальное нисходящее движение, в то время как пар легче отклоняется и проходит через верхнюю группу отверстий 28 на фиг. 2А, или через кольцевую область между впускным каналом 26 и корзиной 52 на фиг. 9А.
Тарелка 32 на фиг. 2А, 8А и 9А в типовом случае почти горизонтальна. Высота переливного барьера 31 на фиг. 2А, 8А и 9А в типовом случае составляет 100400 мм. Высота щелей 35 на фиг. 2Е, 8В и 9В в типовом случае составляет 50300 мм. Ширина щелей 35 на фиг. 2Е, 8В и 9В в типовом случае составляет 5-50 мм. Высота стенки 30 коллектора отложений на фиг. 2А в типовом случае составляет 200-1200 мм. Высота зоны 50 спокойного течения на фиг. 8А и 9А в типовом случае составляет 100-1200 мм. Диаметр или ширина впускного канала 26 в типовом случае составляет 150-1000 мм.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ удаления твердых загрязнений и предварительного распределения жидкости на тарелку точного распределения в резервуаре каталитического реактора при одновременном нисходящем течении пара и жидкости, содержащий следующие
5 этапы:
обеспечивают внутри указанного резервуара каталитического реактора тарелку улавливания отложений и предварительного распределения,
пропускают указанную жидкость через зону сбора отложений на указанной тарелке улавливания отложений и предварительного распределения для ю обеспечения оседания и отложения указанных твердых загрязнений,
пропускают указанную жидкость из указанной зоны сбора отложений в направлении переливного барьера, расположенного на краю указанной тарелки улавливания отложений и предварительного распределения,
пропускают указанную жидкость через отверстия на тарелку точного 15 распределения, и
пропускают пар из пространства над тарелкой улавливания отложений и предварительного распределения через область протекания между зоной сбора отложений и стенкой указанного резервуара, а также через область протекания между переливным барьером и стенкой резервуара к тарелке точного 20 распределения.
2. Способ по п. 1, в котором указанную тарелку улавливания отложений и предварительного распределения в целях экономии высоты реактора располагают внутри верхнего днища каталитического реактора.
3. Способ по п. 1, в котором тарелку улавливания отложений и
25 предварительного распределения в целях экономии высоты реактора целиком или
частично располагают выше верхней линии начала изгиба указанного каталитического реактора.
4. Способ по п. 2, в котором обеспечивают впускной канал и используют его для
направления технологического потока, поступающего в верхнюю часть указанного
зо реактора, вниз к указанной тарелке улавливания отложений и предварительного распределения.
5. Способ по п. 4, в котором для уменьшения вертикальной составляющей
скорости технологического потока в указанном впускном канале перед входом в
указанную зону сбора отложений используют отбойник в виде пластины.
6. Способ по п. 5, в котором для уменьшения горизонтальной составляющей
5 скорости технологического потока перед входом в указанную зону сбора отложений
течение технологического потока направляют из указанного впускного канала через перфорированную стенку или корзину.
7. Способ по п. 1, в котором технологический поток пропускают через указанную зону сбора отложений в общем направлении течения радиально наружу к
ю указанному переливному барьеру.
8. Способ по п. 1, в котором между зоной сбора отложений и переливным барьером обеспечивают корыто для жидкости, которое используют для выравнивания разностей уровня жидкости, чтобы получить одинаковую высоту жидкости над каждым из указанных отверстий.
15 9. Способ по п. 1, в котором указанные отверстия выполняют в указанном переливном барьере.
10. Способ по п. 9, в котором указанные отверстия представляют собой
прямоугольные щели.
11. Способ по п. 1, в котором указанная тарелка улавливания отложений и
20 предварительного распределения является неперфорированной.
12. Способ по п. 1, в котором зону сбора отложений формируют при помощи
проницаемой вертикальной стенки, причем указанная жидкость подвергается
фильтрации при протекании через проницаемую вертикальную стенку.
13. Способ по п. 1, в котором указанная зона сбора отложений содержит
25 средства ограничения течения, такие как дефлекторы, решетки, проволочные сетки,
плотные слои частиц, или набивку, такую как нерегулярная набивка или структурированная набивка, обеспечивающие зону спокойного течения с низкими скоростями течения и низкой турбулентностью, чтобы обеспечить возможность твердым загрязнениям оседания и отложения в указанной зоне сбора отложений.
14. Способ по п. 1, в котором указанная тарелка улавливания отложений и предварительного распределения имеет форму многоугольника, причем указанные переливные барьеры перпендикулярны дорожкам между распределительными ячейками на указанной тарелке точного распределения, чтобы обеспечить
5 возможность выхода жидкости из отверстий в направлении указанных дорожек.
15. Способ по п. 1, в котором используют направляющие пластины для жидкости, чтобы направлять жидкость из отверстий вниз, в бассейн жидкости на указанной тарелке точного распределения.
16. Способ по п. 1, в котором тарелку улавливания отложений и
ю предварительного распределения располагают на участке реактора между двумя
слоями катализатора.
17. Резервуар каталитического реактора с одновременным нисходящим
течением пара и жидкости, содержащий устройство улавливания отложений и
предварительного распределения для удаления твердых загрязнений и для
15 предварительного распределения жидкости на тарелку точного распределения, причем указанное устройство содержит:
горизонтальную тарелку, расположенную над указанной тарелкой точного распределения,
зону сбора отложений на указанной горизонтальной тарелке, где обеспечена 20 возможность оседания и отложения твердых загрязнений,
переливной барьер на краю указанной горизонтальной тарелки, проходящий кверху над тарелкой для установления уровня жидкости, и корыто для жидкости, расположенное по потоку перед указанным переливным барьером,
проход для указанного пара между стенкой указанного реактора и указанным 25 переливным барьером для пропускания пара из пространства над указанной горизонтальной тарелкой к тарелке точного распределения, и
отверстия для пропускания жидкости из указанного корыта для жидкости к тарелке точного распределения.
18. Реактор по п. 17, содержащий закругленное днище, причем в целях экономии
зо высоты реактора указанная горизонтальная тарелка расположена в указанном
закругленном днище выше линии начала изгиба резервуара реактора.
19. Реактор по п. 18, в котором обеспечен впускной канал, предназначенный для
направления технологического потока, поступающего в верхнюю часть указанного
реактора, вниз к указанной горизонтальной тарелке.
20. Реактор по п. 19, в котором имеется отбойник в виде пластины,
5 предназначенный для гашения вертикальной составляющей скорости
технологического потока в указанном впускном канале перед входом в зону сбора отложений.
21. Реактор по п. 20, в котором имеется перфорированная стенка или корзина, предназначенная для направления через нее течения технологического потока для
ю уменьшения горизонтальной составляющей скорости указанного технологического потока перед входом в указанную зону сбора отложений.
22. Реактор по п. 17, в котором технологический поток направлен через указанную зону сбора отложений в общем направлении течения радиально наружу к указанному переливному барьеру.
15 23. Реактор по п. 17, в котором в указанном переливном барьере выполнены отверстия.
24. Реактор по п. 23, в котором указанные отверстия представляют собой
прямоугольные щели.
25. Реактор по п. 17, в котором указанная горизонтальная тарелка является
20 неперфорированной.
26. Реактор по п. 17, в котором указанная зона сбора отложений содержит
проницаемую стенку, проходящую вверх от указанной горизонтальной тарелки,
причем обеспечена фильтрация указанной жидкости через указанную проницаемую
стенку, при этом обеспечено отложение твердых загрязнений перед указанной
25 проницаемой стенкой.
27. Реактор по п. 17, в котором указанная зона сбора отложений содержит средства ограничения течения, такие как дефлекторы, решетки, проволочные сетки, плотные слои частиц, или набивку, такую как нерегулярная набивка или структурированная набивка, создающие зону спокойного течения с низкими
5 скоростями течения и низкой турбулентностью, чтобы обеспечить для твердых примесей возможность их оседания и отложения в указанной зоне сбора отложений.
28. Реактор по п. 17, в котором указанная горизонтальная тарелка имеет форму многоугольника, причем указанные переливные барьеры перпендикулярны дорожкам между распределительными ячейками на тарелке точного
ю распределения, чтобы обеспечить выход жидкости из отверстий в направлении указанных дорожек.
29. Реактор по п. 17, в котором использованы направляющие пластины для жидкости, чтобы направлять жидкость из отверстий вниз в бассейн жидкости на тарелке точного распределения.
15 30. Реактор по п. 29, в котором указанные направляющие пластины для жидкости представляют собой плоские и вертикальные пластины.
0.8
0.7
f о
<-
<-
<-
<-
<-
<-
<~
<-
<-
<
<-
t 0
ч <
ФИГ. 6
(19)
(19)
(19)
|
