專利名稱：具有百葉窗式正面的進(jìn)口導(dǎo)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及流體與固體物料的接觸。具體地，本發(fā)明涉及與在流 體與固體接觸中用于流體徑向流的導(dǎo)管設(shè)計有關(guān)的用于流體和固體微粒接 觸的反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)件。
背景技術(shù)：
多種工藝使用徑向流反應(yīng)器(radial flow reactor)以提供流體和固體 之間的接觸。固體通常包括催化劑物料，流體在該催化物料上發(fā)生反應(yīng)形 成產(chǎn)品。該工藝涵蓋一系列的過程，其包括烴類轉(zhuǎn)化、氣體處理、以及吸 附分離。
徑向流反應(yīng)器構(gòu)造成使得反應(yīng)器具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，而且具有環(huán)形分配和 收集裝置。分配和收集裝置包含有某種類型的篩面。篩面用于將催化劑床 保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，并幫助反?yīng)器表面上的壓力分布以便有助于徑向流通 過反應(yīng)器床。篩分器/篩子可以是金屬絲或其它材料的網(wǎng)狀物或是沖孔板。 對于移動的床，篩分器或網(wǎng)狀物提供屏障以防止固體催化劑微粒損失，同 時允許流體流過床。固體催化劑微粒在頂部添加，流過設(shè)備，并在底部移 出，同時固體微粒經(jīng)過篩分保持罩(screened-in enclosure)，該篩分保持 罩允許流體流過催化劑。篩分器優(yōu)選地由非反應(yīng)性的材料構(gòu)成，但實際上， 篩分器經(jīng)常發(fā)生某些反應(yīng)而被腐蝕，并隨時間的流逝，被腐蝕的篩分器或 網(wǎng)狀物將會產(chǎn)生問題。
進(jìn)口分配裝置的一種類型是具有扇形形狀的反應(yīng)器內(nèi)部構(gòu)件，并在US 6,224,838和US 5,36,704加以說明。扇形形狀和設(shè)計為徑向流反應(yīng)器的進(jìn) 口提供了良好的氣體分配，但是該設(shè)計使用篩分器或網(wǎng)狀物來阻止固體的通過。由于扇形形狀可以方便地放置在反應(yīng)器內(nèi)，而不用考慮容器壁的曲 率，因此扇形形狀是方便的。用于將催化劑微粒保持在床內(nèi)的篩分器或網(wǎng) 狀物的尺寸設(shè)計成具有足夠小的、微粒不能從其中穿過的孔。在美國過濾
器公司OptiMiser 的PCT申請?zhí)枮閃O 01/66239 A2中公開的當(dāng)前的進(jìn) 口導(dǎo)管設(shè)計具有改進(jìn)的形狀，但是仍舊使用由金屬絲組成的具有足夠狹小 的間隔以阻止催化劑通過的篩分器。 一個顯著的問題是用于將催化劑床保 持在適當(dāng)位置或者用于通過反應(yīng)器床分配反應(yīng)物的網(wǎng)狀物或篩分器的腐 蝕。腐蝕可堵塞篩分器或網(wǎng)狀物的孔，產(chǎn)生流體在該處不能流通的死體積。 腐蝕還可產(chǎn)生較大的孔，然后催化劑微?？蓮脑撦^大的孔隨流體一起流出 催化劑床，并在工藝中損失而增加成本。這會產(chǎn)生不可接受的催化劑損失， 并由于需要增加額外的補(bǔ)充催化劑而導(dǎo)致成本增加。
克服這些局限性的反應(yīng)器的設(shè)計可顯著地節(jié)省用于修理的停工期和催 化劑的損失，其中催化劑的損失是處理碳?xì)浠衔锍杀镜闹匾糠帧?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于流體流入徑向反應(yīng)器內(nèi)的新式無篩進(jìn)口導(dǎo)管。本 發(fā)明包括進(jìn)口流動導(dǎo)管，該進(jìn)口流動導(dǎo)管在凈iu故置在徑向反應(yīng)器中時豎直 定向。該導(dǎo)管包括朝向催化劑床定向的正面，兩個側(cè)面，以及朝向徑向反 應(yīng)器外壁定向的背面。所述正面包括在其中限定有孔的板塊和被固定于正 面上的百葉窗板。該百葉窗板具有前緣和后緣，其中，前緣在所述孔的上 方的位置處固定于正面上，而后緣沿向下的方向延伸遠(yuǎn)離正面。
在一個實施例中，本發(fā)明包括使用無篩進(jìn)口導(dǎo)管的新式徑向反應(yīng)器， 在該新式徑向反應(yīng)器中，無篩進(jìn)口導(dǎo)管圍繞反應(yīng)器外殼外壁的內(nèi)側(cè)以周向 的方式排列布置。


從以下附圖和詳細(xì)說明中，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點和應(yīng)用對本領(lǐng)域 的技術(shù)人員是顯而易見的。圖l是百葉窗式進(jìn)口導(dǎo)管的示意圖2是繞反應(yīng)器外殼內(nèi)部排列布置的百葉窗式進(jìn)口導(dǎo)管的示意圖；以
及
圖3是本發(fā)明凹進(jìn)式實施例的示意圖。
具體實施例方式
徑向流反應(yīng)器存在問題，在該徑向流反應(yīng)器內(nèi)，催化劑向下流至環(huán)形 區(qū)域，并且該環(huán)形區(qū)域由內(nèi)篩分隔板和外篩分隔板限定，該內(nèi)篩分隔板和 外篩分隔板限定了催化劑床或用于保留顆粒狀固體的孩支粒保持體積。在常 規(guī)的徑向反應(yīng)器中，流體一一通常為氣體，流進(jìn)環(huán)繞反應(yīng)器的環(huán)形區(qū)域， 流經(jīng)隔板和催化劑床，并流出進(jìn)入中心管，在該中心管中抽出所得到的流 出物。所述流體與催化劑起反應(yīng)產(chǎn)生產(chǎn)品流體(該產(chǎn)品流體通常也為氣體)。 反應(yīng)器利用篩分器保持催化劑，其中氣體流通穿過篩分器。隔板需要足夠 小的孔以阻止催化劑微粒穿過，但是該孔易于堵塞并產(chǎn)生氣體不能流通的 死區(qū)，而且隔板還易于侵蝕和腐蝕，從而產(chǎn)生使催化劑流出的孔。
進(jìn)口環(huán)形區(qū)域包括用于引導(dǎo)流體進(jìn)入反應(yīng)器的 一 系列通道。該通道包 括豎直方向伸長的導(dǎo)管，其中，每個導(dǎo)管具有一正面、兩個側(cè)面和一背面。 如圖l所示，導(dǎo)管具有基本上為梯形的橫截面，從而當(dāng)導(dǎo)管被排列在柱形 反應(yīng)器外殼內(nèi)時，如圖2所示，導(dǎo)管形成喇叭口形的結(jié)構(gòu)，其中導(dǎo)管的背 面面向反應(yīng)器外殼40,導(dǎo)管的正面面向容納催化劑床的反應(yīng)區(qū)。導(dǎo)管10 的正面12包括其中限定有孔14的板塊。孑L 14在正面12上間隔布置，以 便向反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑提供均勻分布的進(jìn)口流體。孑L 14被百葉窗板16遮 蓋以阻止催化劑流動通過孔14。百葉窗板16具有固定于正面12上的前緣 18和延伸遠(yuǎn)離正面12并進(jìn)入容納催化劑的區(qū)域內(nèi)的后緣20。對于本發(fā)明 來說，術(shù)語前緣18和后緣20是就固體微粒流過反應(yīng)器而言的。相對于固 體孩i粒的流動方向，前緣18為上游邊緣，而后緣20為下游邊緣。微粒流 過反應(yīng)器，并且沿正面12流動的微粒將首先與前緣18接觸，接著沿百葉 窗板16流動并與后緣20接觸。這種設(shè)計減少了結(jié)垢的趨勢和與腐蝕相關(guān)的問題，如篩孔的堵塞或破
壞一一而這種破壞允許催化劑穿過進(jìn)口導(dǎo)管表面。孔14的尺寸設(shè)計得足夠 大以使流過孔14的流體自由流動，并優(yōu)選地基本上大于反應(yīng)器內(nèi)催化劑微 粒的尺寸。帶有孔14的正面12可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的任何方法包 括鉆孔或沖孔來制造。本發(fā)明還減小了越過進(jìn)口導(dǎo)管正面的壓降。
百葉窗板16從垂直面以在1。到89。之間的角度布置，其中角度0。 意味著百葉窗板16沿著正面12的表面平坦放置，而角度90°意味著百葉 窗板16將定向成與正面12垂直。然而，角度越大，產(chǎn)生催化劑滯留的可 能性越大，并且大于60。的角度將出現(xiàn)可能的催化劑滯留問題。優(yōu)選的是 百葉窗板16定向成從垂直面10°到30°之間的角度。在此定義的角度為 由百葉窗板16與導(dǎo)管正面12所形成的角度。
在一個實施例中，百葉窗板16具有以百葉窗板16的前緣18和后緣 20之間的距離所定義的長度。正面12上的孔14具有上緣和下緣，其中上 緣為正面12上最高的孔上的位置，而下緣為正面12上最低的孔上的位置， 其中導(dǎo)管IO沿豎直方向定向。本實施例中的百葉窗板16至少延伸到其遮 蓋的孔的下緣。在優(yōu)選的實施例中，百葉窗板16的長度足夠長以使百葉窗 板后緣20在孔下緣以下延伸的距離等于百葉窗板16與正面12之間的間隙 的距離。
在另一個實施例中，百葉窗板16具有側(cè)邊緣，并且百葉窗板16還包 括延伸部26,其中每個延伸部26被固定至百葉窗板16的一個邊緣和正面， 形成孔14上的遮蓬狀的結(jié)構(gòu)。
導(dǎo)管10的結(jié)構(gòu)具有基本上為梯形的橫截面。當(dāng)導(dǎo)管10圍繞反應(yīng)器外 殼40的內(nèi)部排列布置時，側(cè)面22將位于從反應(yīng)器外殼40的中心到反應(yīng)器 外殼壁的徑向線上。在一個實施例中，正面12和背面24基本上為平坦表 面，其中正面12包括具有孔14的表面。這使得導(dǎo)管10具有便利構(gòu)造，其 中，當(dāng)孔14制成后，百葉窗板16被固定至正面12上。在制造導(dǎo)管10時， 百葉窗板16可以在正面12 ^皮連接至側(cè)面22之前固定至正面12,或者百 葉窗板16可以在正面12被連接至側(cè)面22之后固定至正面12。側(cè)面22和背面24可由形成敞開式的盒子的單塊金屬板材制成，然后與正面12連接。
在一個實施例中，導(dǎo)管IO具有如上所述的基本上為梯形的橫截面，但 是正面12和背面24具有曲率，該曲率等于圓心位于反應(yīng)器外殼40的中心、 半徑等于從中心到各自的面的距離的圓的曲率半徑。這兩個實施例的變型 是正面12或背面24中的一個為彎曲的。
在另一個實施例中，導(dǎo)管10具有基本上為長方形的橫截面。在正面 12與相鄰的正面12的邊緣接觸的情況下，在相鄰的導(dǎo)管IO之間產(chǎn)生小間 隙。通過制造具有基本上為長方形的橫截面的導(dǎo)管IO,導(dǎo)管更加容易制造 并提供了將導(dǎo)管安裝到反應(yīng)器外殼40內(nèi)的空間。另外，導(dǎo)管10可以^U文 置在反應(yīng)器外殼40內(nèi)，其中導(dǎo)管之間的間隙很小，可在該間隙上放置一遮 蓋板(未示出)以防止催化劑進(jìn)入導(dǎo)管10之間的空間。在遮蓋板的變型中， 導(dǎo)管10可被制造成具有覆蓋凸緣部分(未示出)。凸緣部分僅僅與導(dǎo)管 IO的一側(cè)連接，從而當(dāng)導(dǎo)管10定位在反應(yīng)器外殼40內(nèi)時，凸緣部分將遮 蓋相鄰導(dǎo)管10的正面12的邊緣。覆蓋凸緣部分的使用考慮到將導(dǎo)管10 裝配到反應(yīng)器外殼40內(nèi)的空間，而不需要并未為導(dǎo)管IO在反應(yīng)器任何加 熱和冷卻周期期間的熱膨脹和收縮留有空間的精確裝配。
在另一個實施例中，導(dǎo)管IO具有基本上為梯形的橫截面，并且該導(dǎo)管 10為如上所述。然而，梯形橫截面是這樣的，即正面12的寬度大于背面 24的寬度。此實施例在相鄰導(dǎo)管IO之間產(chǎn)生無效空間，并且要求使用遮 蓋板以遮蓋相鄰正面12之間的任何間隙，或者要求使用覆蓋凸緣部分與每 個導(dǎo)管10 —起來遮蓋任何間隙。遮蓋板或凸緣部分阻止催化劑微粒運(yùn)動到 相鄰導(dǎo)管IO之間的無效空間內(nèi)。
導(dǎo)管10的另一個特征包括支承桿，該支承桿被放置在導(dǎo)管10內(nèi)部或 導(dǎo)管10的外部，為導(dǎo)管提供結(jié)構(gòu)剛性。
在一個實施例中，本發(fā)明包括改進(jìn)的徑向流設(shè)備。該設(shè)備可為吸附器、 反應(yīng)器、或任何需要徑向流的操作裝置。設(shè)備包括豎直定向并且基本上為 柱形的具有流體進(jìn)口和流體出口的容器。在設(shè)備內(nèi)部，在容器內(nèi)放置一豎 直定向的中心管，并且該中心管基本上位于柱形容器的中心。中心管可以是流體進(jìn)口或者流體出口，其中，中心管的壁包括用于流體穿過中心管壁 的開口或孔。所述設(shè)備還包括沿柱形容器壁內(nèi)部并圍繞柱形容器周向布置 的多個豎直導(dǎo)管。導(dǎo)管具有基本上為梯形或長方形形狀的橫截面。導(dǎo)管具 有面向中心管的正面，面向柱形容器壁內(nèi)表面并與容器壁接觸的背面，以 及連接正面和背面的兩個側(cè)面。正面還包括限定在其中以允許流體流通穿 過正面的孔。所述孔被百葉窗板遮蓋，該百葉窗板阻止流過反應(yīng)器的催化 劑微粒穿過位于導(dǎo)管正面中的孔。具有百葉窗板的導(dǎo)管為如上所述。
導(dǎo)管與中心管分開以限定用于保留固體微粒的空間，并且在特殊的實 施例中，固體微粒為催化劑微粒。
所述設(shè)備使流進(jìn)該設(shè)備內(nèi)的流體被引導(dǎo)到豎直排列的導(dǎo)管內(nèi)。流體沿 導(dǎo)管流下并流通穿過正面內(nèi)的孔，然后越過固體微?；虼呋瘎┐驳竭_(dá)中心 管。流體流通穿過中心管內(nèi)的開口，并被從該設(shè)備中送出。
在一個實施例中，改進(jìn)的進(jìn)口流動裝置包括如圖3所示的凹進(jìn)的正面。 所述設(shè)備包括豎直伸長的進(jìn)口導(dǎo)管10,該進(jìn)口導(dǎo)管IO具有正面12、兩個 側(cè)面22以及背面24。正面12被J故置在兩個側(cè)面22之間，并從側(cè)面22的 邊緣28處凹進(jìn)。正面12具有限定在正面12中的孔14,其中進(jìn)入導(dǎo)管IO 的流體可通過孔14流出并流經(jīng)反應(yīng)器容積。正面12上固定有從正面12 向外延伸的多個百葉窗板16。百葉窗板16具有在至少一個孔14上方的位 置處固定至正面12的前緣18和沿向下的方向延伸遠(yuǎn)離正面12的后緣20。 百葉窗板16從一個側(cè)面22延伸越過正面12到另一個側(cè)面22，并沿著百 葉窗板16的邊緣被固定至側(cè)面22。百葉窗板16從垂直面以1。到89。之 間的角度延伸遠(yuǎn)離正面12，并且優(yōu)選地從垂直面以10°到30。之間的角 度延伸遠(yuǎn)離正面12。凹進(jìn)的正面設(shè)計使得設(shè)備方便插入現(xiàn)有交叉流反應(yīng)器 (cross flow reactor)中，其中反應(yīng)器可具有分篩器，但是分篩器具有腐 蝕或侵蝕的問題，并且通常需要替換。本發(fā)明的使用使得不需要替換已腐 蝕的分篩器，并使得可以更快地使反應(yīng)器恢復(fù)生產(chǎn)。
雖然本發(fā)明以目前被認(rèn)為是優(yōu)選實施例的實施例進(jìn)行說明，但是應(yīng)理 解的是，本發(fā)明不限于所公開的實施例，而是，意在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的各種修改和等同方案,
權(quán)利要求
1. 一種在交叉流反應(yīng)器中引導(dǎo)流體的設(shè)備，該設(shè)備包括豎直伸長的進(jìn)口導(dǎo)管(10)，該導(dǎo)管包括正面(12)、兩個側(cè)面(22)以及背面(24)，其中正面(12)包括百葉窗式結(jié)構(gòu)，該百葉窗式結(jié)構(gòu)包括在其中限定有孔(14)的板塊和從所述進(jìn)口導(dǎo)管(10)向外延伸的百葉窗板(16)，其中該百葉窗板(16)具有前緣(18)和后緣(20)，并且該百葉窗板的前緣(18)在至少一個孔(14)上方的位置處固定至所述板塊上，該百葉窗板的后緣(20)沿向下的方向延伸遠(yuǎn)離所述板塊。
2. 如權(quán)利要求l所述的用于徑向反應(yīng)器的設(shè)備，其特征在于，所述 徑向反應(yīng)器具有布置在反應(yīng)器容器(40)內(nèi)的內(nèi)部反應(yīng)區(qū)，并且所述正面(12)和所述背面(24)具有彎曲結(jié)構(gòu)，其中所述正面(12)的曲率半徑 等于所述反應(yīng)器固體微粒區(qū)域的半徑，所述背面(24)的曲率半徑等于所 述反應(yīng)器容器(40)的半徑。
3. 如權(quán)利要求l所述的用于徑向反應(yīng)器的設(shè)備，其特征在于，所述 徑向反應(yīng)器具有布置在反應(yīng)器容器(40)內(nèi)的內(nèi)部反應(yīng)區(qū)，并且所述正面(12)和所述背面(24)具有平的結(jié)構(gòu)，其中所述正面(12)的寬度形成 半徑為所述反應(yīng)器固體微粒區(qū)域的半徑的圓的弦，所述背面(24)的寬度 形成半徑為所迷反應(yīng)器容器(40)的半徑的圓的弦。
4. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述百葉窗板(16 )從 垂直面以l。到89°之間的角度布置。
5. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于，所述百葉窗板(16)從 垂直面以IO。到30°之間的角度布置。
6. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述孔(14 )具有上緣 和下緣，并且所述百葉窗板(16 )具有從所述前緣(18 )到所述后緣(20 ) 的長度，并且所述百葉窗板(16)的長度足夠長以便將所述百葉窗板(16) 的后緣(20)延伸足夠遠(yuǎn)的距離，至少延伸至被所述百葉窗板(16)遮蓋 的所述孔(14)的下緣。
7. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，所述孔(14 )具有側(cè)邊 緣，所述百葉窗板(16)具有側(cè)邊緣，并且該設(shè)備還包括一對延伸部(26 )， 其中每個延伸部(26)被固定到所述正面(12)和所述百葉窗板(16)的 一個邊緣上。
8. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，還包括布置在所述進(jìn)口 導(dǎo)管(10)內(nèi)以提供剛性的支承桿。
9. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于，豎直進(jìn)口導(dǎo)管(10 )具 有基本上為梯形的橫截面。
10. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其特征在于，豎直進(jìn)口導(dǎo)管(10)具 有基本上為長方形的橫截面。
全文摘要
一種用于引導(dǎo)流體進(jìn)入徑向反應(yīng)器的設(shè)備，該設(shè)備將固體顆粒物料床維持在反應(yīng)器內(nèi)。該設(shè)備包括用于引導(dǎo)流體進(jìn)入反應(yīng)器的導(dǎo)管(10)，并且具有用于流體流出同時保持固體微粒的無篩面(12)。
文檔編號B01J8/02GK101298031SQ20081009127
公開日2008年11月5日 申請日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月3日
發(fā)明者M·J·維特爾, P·A·瑟克里斯特 申請人:環(huán)球油品公司