本發(fā)明涉及具有垢收集功能性的預(yù)分配塔盤。預(yù)分配塔盤典型地位于汽相和液相同時向下流動的容器中的精細分配塔盤上方。塔盤的主要目的是提供液體預(yù)分配到精細分配塔盤，從處理流去除較大垢和其它較大固體雜質(zhì)，并且在流到達精細分配塔盤之前減小處理流的任何高速度。預(yù)分配塔盤適合于、但不限于在滴流床反應(yīng)器或加氫操作反應(yīng)器(如加氫處理或加氫裂化反應(yīng)器)的入口處預(yù)分配熱富氫處理氣和熱烴液體的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

若干方法和設(shè)備已被提出用于垢收集或過濾并且用于將液體預(yù)分配到雙相同時向下流動容器(如滴流床催化反應(yīng)器)中的精細液體分配塔盤，以便避免進料流中的固體污染物收集在催化劑床上或精細分配塔盤上，導(dǎo)致過度壓降和/或減小的表觀催化劑活性，并且以便保護精細分配塔盤免于高速流。這些方法或設(shè)備的大部分屬于下面所述的五個組之一：

組1：積垢床的流體旁路

該方法的例子在美國專利4,380,529中給出。上催化劑床22帶有旁路管23和24。當(dāng)上催化劑床是清潔的并且因此該床上的壓降低時，聲稱僅僅少量蒸汽和液體通過管23和24旁路通過。當(dāng)上催化劑床逐漸變得積垢并且床上的壓降增加時，然后更大量的蒸汽和液體將旁路通過床。因此，總反應(yīng)器壓降減小，并且在反應(yīng)器壓降超過來自處理單元中的泵和壓縮器的有效壓力之前，處理單元可以保持操作持續(xù)更長時間。積垢床的流體旁路的方法具有的缺陷是活性催化劑被旁路通過，使得反應(yīng)物到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率減小。而且，在加氫操作反應(yīng)器中，如果氫圍繞催化劑床旁路通過，則該催化劑床中的焦形成率增加。焦形成導(dǎo)致高催化劑失活率和增加的床壓降。

積垢催化劑床的流體旁路的另一例子在美國專利6,692,705中給出，其中流體通過旁路管1旁路進入籠架2，所述籠架具有進入催化劑床5的下部分中的穿孔9。

組2：浸沒在催化劑床中的籃狀件

這是在加氫操作反應(yīng)器中用于防止催化劑床入口被較大垢和固體污染物堵塞的首選方法之一。浸沒在催化劑床中的籃狀件的例子在美國專利3,112,256中給出?；@狀件30向下浸沒到惰性拔頂層(如陶瓷球32)中，并且向下浸沒到活性主催化劑床34中。籃狀件30的上邊緣通常與惰性拔頂層32的頂部齊平?；@狀件30增加流體流動到床中可用的流動面積并且因此降低壓降以便流體進入床中。所以，當(dāng)床的入口變得積垢時，具有籃狀件30的床與沒有籃狀件30的床相比，床壓降的增加更低。

在床入口處使用籃狀件的顯著缺陷是籃狀件30顯著地劣化由精細分配塔盤18提供的流體分配。另外，反應(yīng)物被旁路通過，通過籃狀件，橫越催化劑的上層。因此當(dāng)催化劑床的入口處的籃狀件用于減小床壓降時表觀催化劑活性減小。

組3：分級防護床

如今，保護固定催化劑床免于固體雜質(zhì)的最廣泛使用的工業(yè)方法可能是在反應(yīng)器入口處使用惰性或催化劑顆粒的分級防護床。典型地，顆粒尺寸、形狀和催化劑活性被分級，使得在反應(yīng)器中的向下流體流動方向上顆粒尺寸和空隙分數(shù)逐漸減小，并且顆粒的催化劑活性逐漸增加。

分級防護床的例子在美國專利4,615,796中給出。反應(yīng)器1具有顆粒的分級層2、3、4、5和6，以便保護主催化劑床免于固體污染物。上層是大顆粒，具有用于顆粒之間的流體流動的寬流動通道，并且下層是小顆粒，具有用于顆粒之間的流體流動的窄流動通道。通過具有這些分級層，固體污染物在它們由窄流動通道俘獲之前將進一步向下行進到床中。而且，上層典型地具有高空隙分數(shù)。由于這兩個原因，將固體污染物沉積在顆粒之間的空間可用的總體積增加，并且因此當(dāng)使用分級防護床時反應(yīng)器壓降增加率更低。

使用分級防護床積累進料中的固體污染物的缺陷是防護床占據(jù)反應(yīng)器1的直部分的顯著高度。用于保護主催化劑床的顆粒的分級層具有低催化活性或不具有催化活性，并且因此反應(yīng)器1中反應(yīng)物到產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化率減小。

組1、2和3的方法和設(shè)備位于精細分配塔盤的下游并且因此不提供液體預(yù)分配到精細分配塔盤，它們也不提供保護精細分配塔盤免于積垢或高速流。

組4：沒有蒸汽旁路的過濾塔盤

沒有蒸汽旁路的過濾塔盤的例子在美國專利3,958,952中給出。整個處理流被強制流動通過過濾器單元4。沒有蒸汽旁路的過濾塔盤去除固體污染物并且因此保護固定催化劑床免于積垢，使得催化劑床上的壓降的增加減小。相反地，壓降的增加在過濾塔盤自身上發(fā)生，導(dǎo)致增加的反應(yīng)器壓降，并且在某個時刻，需要停止反應(yīng)器以便進行過濾器單元替換或清潔。參見第4欄第9-15行。通常僅僅在催化劑替換期間進行反應(yīng)器的停止和人員進入加氫操作單元的反應(yīng)器，原因是該操作是耗時和昂貴的。設(shè)計的另一缺陷是過濾塔盤不提供液體適當(dāng)預(yù)分配到精細分配塔盤3。所以，當(dāng)液體正從該塔盤的一個區(qū)域流動到另一區(qū)域時液位梯度可能形成于精細液體分配塔盤3上。這些液位梯度將減小精細分配塔盤的分配性能。

沒有蒸汽旁路的過濾塔盤的另一例子在美國專利4,239,614中給出。該過濾塔盤具有顆粒的環(huán)形床4、6和7。整個處理流被強制流動通過顆粒的這些床，并且固體污染物將積累在顆粒床的上游和顆粒床中。塔盤具有與美國專利3,958,952所述的相同的缺陷。

組5：具有蒸汽旁路的過濾塔盤

所有具有蒸汽旁路的過濾塔盤的優(yōu)點是即使當(dāng)過濾器被堵塞或充滿時處理流也可以流動通過塔盤。即使當(dāng)過濾器充滿時塔盤上的壓降也低。

具有蒸汽旁路的過濾塔盤的第一例子在美國專利3,824,081中給出。過濾塔盤5在塔盤中心處帶有蒸汽開口。圍堰7圍繞該蒸汽開口并且因此形成蒸汽煙囪。塔盤5帶有絲網(wǎng)籃狀件6。在操作期間，蒸汽流動通過蒸汽煙囪，液體在圍堰7之后收集在塔盤5上，并且流動到籃狀件6中，并通過絲網(wǎng)或篩47。垢和固體污染物因此收集在籃狀件6中。具體設(shè)計的缺陷是過濾塔盤提供液體不良預(yù)分配到精細分配塔盤40。所以，當(dāng)液體正從塔盤的一個區(qū)域流動到另一區(qū)域時，液位梯度可能形成于精細液體分配塔盤40上。這些液位梯度將減小精細分配塔盤40的分配性能。另一缺陷是過濾塔盤的高度必須大以便提供收集垢和顆粒所需的籃狀件體積。為了適應(yīng)過濾塔盤，反應(yīng)器的高度將必須增加，其與大額外成本關(guān)聯(lián)。

具有蒸汽旁路的過濾塔盤的第二例子在美國專利8,487,151中給出。過濾塔盤包括具有過濾床的穿孔塔盤1，所述過濾床包括顆粒的不同層I、II、III和IV(圖1)。蒸汽煙囪3路由通過顆粒層和穿孔塔盤1。在操作期間，蒸汽穿過煙囪3，同時液體通過過濾床和通過塔盤1中的穿孔7向下滴流。較大的固體雜質(zhì)將積累在過濾床的顆粒之間的空隙空間中。在某個時刻，液體不再能夠穿過過濾床，并且液體將從中心管道4溢流到精細分配塔盤10。該設(shè)計的缺陷再次是過濾塔盤提供液體不良預(yù)分配到精細分配塔盤40。當(dāng)一些區(qū)域中的過濾床由固體雜質(zhì)堵塞時尤其如此，并且通過這些區(qū)域的液體流動停止。當(dāng)過濾塔盤充滿并且因此液體穿過溢流管4時，所有液體進料可以在反應(yīng)器的中心線附近進入精細分配塔盤10。已知該狀況導(dǎo)致精細液體分配塔盤10上的大液位梯度，原因是靠近反應(yīng)器中心線的徑向向外液體質(zhì)量通量變得很大。液位梯度將減小精細分配塔盤10的分配性能。另一缺陷是過濾塔盤的高度必須大，以便提供沉積垢和固體污染物所需的過濾顆粒之間的空隙空間的體積。反應(yīng)器的高度將必須增加以適應(yīng)過濾塔盤，其與大額外成本關(guān)聯(lián)。

具有蒸汽旁路的過濾塔盤的第三例子在美國專利8,329,974和美國專利申請US 2013/0064727A1中給出。過濾塔盤包括具有穿孔12的塔盤。包括三個不同層的顆粒過濾床置于穿孔塔盤上。塔盤帶有具有蒸汽開口6的煙囪3，和液體槽4，并且由圓柱形網(wǎng)篩8圍繞。在操作期間，蒸汽通過蒸汽開口6和煙囪3旁路通過過濾床到達活性催化劑床10。在循環(huán)開始時，當(dāng)過濾床清潔時，液體穿過過濾床和穿孔12到達活性催化劑床10。當(dāng)過濾床變得堵塞時，液體流動在堵塞區(qū)域中停止，并且液體將改為穿過液體槽4和煙囪3到達活性催化劑床10。該過濾塔盤的缺陷是當(dāng)過濾床的一些區(qū)域變得堵塞時，通過這些區(qū)域的液體流動停止，并且位于過濾塔盤的堵塞區(qū)域下方的活性催化劑不接收液體進料。

煙囪式塔盤廣泛地用于將液體均勻地分配到催化劑床，但是從煙囪式塔盤的均勻液體分配需要所有煙囪暴露于大致相同的液位。使用如以上例子中公開的過濾塔盤，由于過濾床的流動阻力，并且由于過濾床的一些區(qū)域?qū)⒈绕渌鼌^(qū)域變得更積垢并且因此進一步增加床的流動阻力，并非所有煙囪將暴露于相同液位。由于過濾床的大流動阻力，位于從上方接收大液體量的區(qū)域中的煙囪3將把大量液體傳到床10，并且位于從上方接收小液體量的區(qū)域中的煙囪3將把少量液體傳到床10。非均勻液體進料分配到活性催化劑床10的結(jié)果是反應(yīng)物到產(chǎn)品的低總轉(zhuǎn)化率，和活性催化劑床10中的徑向溫差。過濾塔盤的另一缺陷是塔盤將必須位于反應(yīng)器的直部分中，如美國專利8,329,974的圖1中所示，并且過濾塔盤的高度必須大以便提供沉積垢和固體污染物所需的過濾顆粒之間的空隙空間的體積。加氫操作反應(yīng)器的任何附加高度與大額外成本關(guān)聯(lián)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的垢收集和預(yù)分配塔盤用于具有蒸汽和液體的向下同時流動的容器中的精細分配塔盤的上游。根據(jù)本發(fā)明的塔盤可以被分類到上面的組5(具有蒸汽旁路的過濾塔盤)中。

根據(jù)本發(fā)明的收集和預(yù)分配塔盤的三個主要目的是：

1.為了從精細分配塔盤和催化劑床的上游的處理流去除垢和其它較大固體污染物以防止精細分配塔盤和催化劑床入口的積垢和堵塞。

2.將液體預(yù)分配到精細分配塔盤，以便當(dāng)液體在水平方向上從精細分配塔盤上的一個區(qū)域流動到另一區(qū)域時減小精細分配塔盤上的液位梯度。

3.為了破壞(減小)高流體流動速度并且在精細液體分配塔盤的入口處提供低流體流動速度。

根據(jù)本發(fā)明的塔盤獲得組5的具有蒸汽旁路的過濾塔盤的上述益處，但是盡管現(xiàn)有的組5的具有蒸汽旁路的過濾塔盤不提供液體適當(dāng)預(yù)分配到精細分配塔盤，但是根據(jù)本發(fā)明的塔盤能夠具有上述益處。而且，不同于現(xiàn)有的組5的具有旁路的過濾塔盤，根據(jù)本發(fā)明的塔盤允許用于沉積垢和固體污染物的彎曲容器頭部中的體積的良好使用，并且因此這樣的塔盤的使用通常不增加容器殼體的所需高度和成本。

本發(fā)明的一個實施例是一種多邊形非穿孔塔盤，在塔盤的緣邊處具有開槽直立圍堰。直立垢收集器壁(如網(wǎng)篩、過濾器或絲網(wǎng)壁)位于反應(yīng)器中心線和開槽圍堰之間。液體凹槽因此形成于垢收集器壁和開槽圍堰之間以便平衡液位從而保證通過每一個槽的相等液體流率。開槽圍堰的槽優(yōu)選地在沿著精細液體分配塔盤上的分配單元之間的通路的方向上引出液體，使得來自槽的液體不進入精細液體分配塔盤上的分配單元的蒸汽入口。從開槽圍堰朝著反應(yīng)器壁向外延伸的豎直液體引導(dǎo)板可以用于將來自槽的液體向下引導(dǎo)到精細分配塔盤上的液體池中。通過頂部噴嘴進入容器的處理流(尤其是該處理流的液體部分)優(yōu)選地通過入口通道向下引到靠近非穿孔塔盤的位置。

根據(jù)本發(fā)明的塔盤設(shè)計成使得所有液體必須穿過可滲透垢收集器壁。大于可滲透壁中的開口尺寸的垢和顆粒將沉積在壁的上游的垢收集區(qū)域中。液體穿過可滲透壁并且進入建立穩(wěn)定和水平液位的液體凹槽。來自液體凹槽的液體通過開槽圍堰中的槽分配到精細分配塔盤。來自入口通道的蒸汽通過向上流動并且越過垢收集器壁，然后越過開槽圍堰，并且通過多邊形塔盤和反應(yīng)器壁之間的敞開區(qū)域到達精細分配塔盤而旁路通過垢收集和預(yù)分配塔盤。

附圖說明

圖1是加氫操作滴流床反應(yīng)器的半示意性橫截面圖，顯示具有固體催化劑顆粒的兩個床的反應(yīng)器中的催化劑和內(nèi)部部件的典型布局，以及反應(yīng)器的上頭部中的垢收集和預(yù)分配塔盤的典型位置。

圖2A、2B、2C、2D和2E是位于反應(yīng)器容器的上頭部中的根據(jù)本發(fā)明的垢收集和預(yù)分配塔盤的一個實施例的簡化圖。圖2A是沿著圖2B的線A-A獲得的反應(yīng)器上頭部的豎直側(cè)截面圖。圖2B是沿著圖2A的線B-B獲得的反應(yīng)器頭部的水平橫截面圖。圖2C是沿著圖2B的線C-C獲得的液體引導(dǎo)件的側(cè)視圖。圖2D是沿著圖2B的線D-D獲得的液體引導(dǎo)件的側(cè)視圖。圖2E是圖2A中所示的開槽圍堰中的兩個槽的放大側(cè)視圖。

圖3是在操作期間的圖2A中所示的結(jié)構(gòu)的半示意性表示。

圖4是作為反應(yīng)器直徑和反應(yīng)器中的液體體積通量的函數(shù)的、當(dāng)所有液體進給到靠近反應(yīng)器壁的區(qū)域時的美國專利no.7,506,861的精細分配塔盤的最大液位差的繪圖。

圖5A、5B和5C是根據(jù)本發(fā)明的垢收集和預(yù)分配塔盤的開槽圍堰中和塔盤板中的不同類型的孔的側(cè)視圖。

圖6是根據(jù)本發(fā)明的垢收集和預(yù)分配塔盤的實施例的俯視圖，其中塔盤的形狀為方形。

圖7是根據(jù)本發(fā)明的垢收集和預(yù)分配塔盤的實施例的俯視圖，其中塔盤的形狀為六邊形。

圖8A和8B是位于反應(yīng)器容器的上頭部中的根據(jù)本發(fā)明的垢收集和預(yù)分配塔盤的一個實施例的簡化圖。圖8A是反應(yīng)器上頭部的豎直側(cè)截面圖。圖8B是開槽圍堰中的兩個槽的放大側(cè)視圖。

圖9A和9B是位于反應(yīng)器容器的上頭部中的根據(jù)本發(fā)明的垢收集和預(yù)分配塔盤的一個實施例的簡化圖。圖9A是反應(yīng)器上頭部的豎直側(cè)截面圖。圖9B是開槽圍堰中的兩個槽的放大側(cè)視圖。

本發(fā)明的替代實施例包括、但不限于圖中所示的設(shè)計。

具體實施方式

在加氫操作滴流床反應(yīng)器中發(fā)生的反應(yīng)是放熱的。當(dāng)在高溫和高壓下存在加氫操作催化劑的情況下反應(yīng)物轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品時，熱因此在反應(yīng)期間被釋放并且導(dǎo)致溫度上升。

在商用加氫操作反應(yīng)器中，反應(yīng)物的雙相混合物流動通過固體催化劑顆粒的床。這樣的反應(yīng)器中的理想流動型式是活塞流動，其中液體在反應(yīng)器橫截面的所有點處以相同速度(基于空反應(yīng)器)向下流動。在理想活塞流動情況下，對于蒸汽相同樣如此：蒸汽在反應(yīng)器橫截面的所有點處以相同速度(基于空反應(yīng)器)向下流動。

在商用反應(yīng)器中，由于床入口處的非理想液體分配、非均勻催化劑裝載、和/或沉積物/焦存在于催化劑顆粒之間的空隙空間中，因此決不會獲得活塞流動。

到達滴流床反應(yīng)器的進料流包含來自上游爐管和進料/流出物熱交換管的焦垢，來自上游管道和設(shè)備的諸如硫化鐵的腐蝕產(chǎn)品，以及來自上游處理系統(tǒng)的其它顆粒雜質(zhì)。這些固體污染物傾向于收集在精細分配塔盤上，堵塞該塔盤的孔，并且導(dǎo)致蒸汽和液體非均勻分配到催化劑床。固體污染物也沉積在催化劑床的頂部上，具有兩個非期望結(jié)果：

1.部分堵塞床的一些區(qū)域的入口，導(dǎo)致催化劑床中的蒸汽和液體分配的進一步劣化。

2.床的壓降增加。

催化劑床中的蒸汽和液體的非均勻分配具有以下結(jié)果：在催化劑床的一些區(qū)域中，液體流動速度高于平均值，并且蒸汽速度低于平均值。由于液體相對于蒸汽的高熱容量，溫度上升(例如，以℃每米流動路徑計)在這些區(qū)域中低。類似地在催化劑床的其它區(qū)域中，液體流動速度低于平均值，并且蒸汽速度高于平均值。再次由于液體相對于蒸汽的高熱容量，溫度上升(例如，以℃每米流動路徑計)在這些區(qū)域中高。

因此，盡管反應(yīng)物混合物在反應(yīng)器入口處具有均勻溫度，但是當(dāng)流體穿過床時催化劑床的一些區(qū)域比其它區(qū)域變得更熱。此外，由于反應(yīng)速率隨著溫度增加而增加，因此該效應(yīng)傾向于加速：催化劑床的熱區(qū)域具有高反應(yīng)速率，并且因此在這些區(qū)域中比在冷區(qū)域中釋放更多的熱。

由于催化劑床的熱區(qū)域和冷區(qū)域之間的反應(yīng)速率的差異，也形成流體的化學(xué)組成的差異。

水平面中的溫度和化學(xué)組分的非均勻性具有若干負作用：

所有加氫操作催化劑在操作期間失活。為了補償催化劑的活性的降低，平均床溫度在運行期間增加。在某個時刻，在運行結(jié)束時，催化劑床中的峰值溫度達到其最大容許值。在這時，整個處理單元需要停止，并且必須再生或替換催化劑?，F(xiàn)在，如果存在水平面中的溫度的非均勻性，運行結(jié)束將在更早期并且以更低平均床溫度發(fā)生。由非均勻溫度導(dǎo)致的停止的更高頻率在生產(chǎn)損失、催化劑消耗和額外勞動方面具有精煉機的高成本。

非均勻性的另一效果是化學(xué)轉(zhuǎn)化的程度不均勻。反應(yīng)物的一部分在高程度上被轉(zhuǎn)化，而反應(yīng)物的剩余部分在低程度上被轉(zhuǎn)化。結(jié)果是常常低的總產(chǎn)品質(zhì)量。

由床入口被固體污染物部分堵塞導(dǎo)致的增加的催化劑床壓降增加再循環(huán)氣體回路的壓降和因此再循環(huán)氣體壓縮器和進料泵的所需壓頭。在某個時刻，可能達到該旋轉(zhuǎn)設(shè)備的設(shè)計極限，并且需要處理單元的過早停止以便催化劑撇渣、再生或替換。如上所述，過早停止在生產(chǎn)損失、增加的催化劑消耗和額外勞動方面具有精煉機的高成本。

催化劑床的水平面中的溫度和化學(xué)組成的非均勻性和床壓降積累在商用加氫操作反應(yīng)器中是不可避免的。然而，可以通過安裝合適的反應(yīng)器內(nèi)部部件最小化非均勻性和壓降積累。

對于進料/反應(yīng)物首先進入的第一催化劑床，需要好的垢收集和預(yù)分配塔盤以從進料流去除較大固體污染物，破壞(減小)到達反應(yīng)器的入口流的高速度，并且預(yù)分配液體。好的精細分配塔盤需要設(shè)在垢收集和預(yù)分配塔盤下方以保證液體和蒸汽在催化劑床的橫截面上的相等分配。

對于(一個或多個)任何后續(xù)的催化劑床，也需要好的精細分配塔盤以保證液體和蒸汽在反應(yīng)器的橫截面上的均勻分配。然而，到達后續(xù)催化劑床的入口流是來自上游催化劑床的出口流，其中非均勻溫度和化學(xué)組分將在床出口處存在。所以，具有位于上游催化劑床和精細分配塔盤之間的混合設(shè)備是必要的。否則，溫度和化學(xué)組分的非均勻性可能從一個床傳到下一個并且惡化。混合設(shè)備的目的是產(chǎn)生出口流，其關(guān)于溫度和組分被平衡。

比反應(yīng)器內(nèi)部的流體冷的淬火流體常常在兩個相鄰的催化劑床之間被注入加氫操作反應(yīng)器中以便在流體進入下一個床之前冷卻來自一個催化劑床的熱流出物。這允許更接近等溫條件的反應(yīng)器的操作，其在增加的運行長度和改善的產(chǎn)品質(zhì)量方面具有若干益處。在該情況下，混合設(shè)備的另一目的是在流進入下一個催化劑床之前混合冷淬火流和來自一個催化劑床的流出物以獲得熱和組分平衡。

現(xiàn)在參考圖，圖1顯示具有壁2、上彎曲頭部3、下彎曲頭部4、催化劑顆粒的第一或上床5和催化劑顆粒的第二或下床6的典型加氫操作反應(yīng)器1的草圖。圖1旨在限定根據(jù)本發(fā)明的垢收集和預(yù)分配塔盤10相對于催化劑床和其它反應(yīng)器內(nèi)部部件的典型位置。反應(yīng)物通過入口噴嘴7進入反應(yīng)器1。流體進入垢收集和預(yù)分配塔盤10，其去除較大固體污染物并且將液體預(yù)分配到精細分配塔盤11，如美國專利no.7,506,861的分配塔盤。精細分配塔盤11在置于網(wǎng)篩或催化劑支撐格柵12上的第一催化劑床5的橫截面上均勻地分配蒸汽和液體。由于催化劑的大重量和由于通過催化劑床的流體流動引起的力，大力通常作用于催化劑網(wǎng)篩或支撐格柵12。所以，通常需要支撐梁13以吸收這些力?；旌显O(shè)備15(如美國專利7,276,215的混合設(shè)備)位于催化劑支撐系統(tǒng)下方。淬火流體通過淬火噴嘴8和淬火分配器14被加入。在混合器下方，沖擊設(shè)備16用于破壞(減小)離開混合設(shè)備15的射流的高速度，并且第二預(yù)分配塔盤17可以位于沖擊設(shè)備16下方以便預(yù)分配液體。第二精細分配塔盤18(如美國專利no.7,506,861的分配塔盤)位于混合器15下方，其在通常置于裝載在反應(yīng)器下頭部4中的惰性顆粒或球(未顯示)上的第二催化劑床6的橫截面上均勻地分配蒸汽和液體。來自反應(yīng)器的產(chǎn)品通過出口噴嘴9離開。

盡管反應(yīng)器1顯示為具有兩個催化劑床5、6，但是加氫操作反應(yīng)器可以僅僅具有單一催化劑床。類似地，在加氫操作反應(yīng)器中使用的催化劑床的數(shù)量可以是兩個以上。

圖2A、2B、2C、2D和2E是具有根據(jù)本發(fā)明的垢收集和預(yù)分配塔盤的一個實施例的反應(yīng)器上頭部的簡化圖。反應(yīng)器容器具有圓柱形壁23和彎曲上頭部22。反應(yīng)器具有用于人員進入容器的人孔25，和用于流體進入容器的入口噴嘴21。具有以方形節(jié)距布置的多個分配單元34的精細分配塔盤33安裝在反應(yīng)器中。分配單元的每一個具有蒸汽入口45。垢收集和預(yù)分配塔盤20安裝在精細分配塔盤33的上游并且包括八邊形非穿孔塔盤板32，所述塔盤板具有帶有多個槽35的直立豎直開槽圍堰31。具有圓形非穿孔底板29的圓柱形入口通道26用于將來自入口噴嘴21的液體引導(dǎo)到盡可能靠近塔盤板32。圓形沖擊板24用于破壞(減小)通過入口噴嘴21進入反應(yīng)器的雙相流的高速度。環(huán)形圈27用于將液體引導(dǎo)到入口通道26的中心，以便在入口通道26中盡可能縱深地獲得液體。入口通道26帶有穿孔28以允許蒸汽和液體在徑向方向上離開入口通道26。

可選的垢收集器壁30可以位于入口通道26和開槽圍堰31之間，在該壁的上游形成垢收集區(qū)域。如果有的話，垢收集器壁30是可滲透壁，如網(wǎng)篩或絲網(wǎng)垢收集器壁。在垢收集器壁30(如果有的話)和反應(yīng)器上頭部22之間，并且在開槽圍堰31和上頭部22之間，必須提供用于旁路蒸汽流動的自由間隔。塔盤板32必須在分配單元34上方升高足夠的高度以允許塔盤板32和分配單元34之間的向內(nèi)徑向蒸汽流動。

如果液體進入分配單元34的蒸汽入口45，則通過該分配單元的液體流動通常將是過度的并且導(dǎo)致液體不當(dāng)分配到圖1的上催化劑床5。所以，塔盤32的形狀優(yōu)選地和有利地為八邊形以允許通過槽35沿著精細分配塔盤33上的分配單元34之間的通路的液體流動方向36。該設(shè)計顯著地減小進入分配單元34的蒸汽入口45的液體的量，并且因此改善精細分配塔盤33的分配性能。

進入分配單元34的蒸汽入口45的液體量的進一步減小可以通過使用可選的液體引導(dǎo)件37(圖2C和2D)實現(xiàn)。液體引導(dǎo)件37包括位于開槽圍堰31的外側(cè)上的槽35的每一側(cè)的兩個豎直板38和39。板38和39向下延伸到每個分配單元34的蒸汽入口45下方，并且因此板38和39將離開槽35的液體向下引導(dǎo)到精細分配塔盤33上的液體池中。底板36可以用于破壞或減小從槽35的每一個下落的液體的豎直速度并且增加設(shè)計的機械強度。液體引導(dǎo)件37已設(shè)計成打開以用于在向下方向上在開槽圍堰31和反應(yīng)器上頭部22之間和在徑向向內(nèi)方向上在預(yù)分配塔盤20和精細分配塔盤33之間的蒸汽流動。

圖3是操作期間的圖2A的裝置的示意性表示。雙相進料流通過入口噴嘴21進入反應(yīng)器。高速度入口流沖擊沖擊板24，并且豎直速度分量減小。入口通道26朝著垢收集和預(yù)分配塔盤20的塔盤板32向下引導(dǎo)雙相流。環(huán)形圈27將液體引導(dǎo)到入口通道26的中心，并且液體朝著入口通道26的底部被路由。雙相流通過穿孔28離開入口通道26。在入口通道26和垢收集器壁30之間的體積中，蒸汽從液體41和固體污染物40分離。蒸汽沿著路徑44越過垢收集器壁30的頂部和越過開槽圍堰31的頂部流動到精細分配塔盤33。液體41和固體污染物40在塔盤板32上收集在垢收集器壁30的上游的垢收集區(qū)域中。垢和固體污染物40傾向于通過重力安置在垢收集區(qū)域中并且保持可滲透垢收集器壁30的上部分打開以便液體流動。液體41通過可滲透垢收集器壁30被過濾，使垢和固體污染物40俘獲在垢收集區(qū)域中。來自垢收集器壁30的液體收集在液體凹槽42中，并且穩(wěn)定和幾乎水平液位在液體凹槽42中建立。來自液體凹槽42的液體通過開槽圍堰31中的槽流動到精細分配塔盤33上的液體池43。由于液體凹槽42中的穩(wěn)定和幾乎水平液位，通過槽的液體流率近似相同。來自槽的液體流在分配單元34之間進入精細分配塔盤33上的液體池43，使得液體不會進入蒸汽開口45。

如圖2和3中所示，液體靠近反應(yīng)器壁23進給到精細分配塔盤33，并且液體因此必須在向內(nèi)徑向方向上橫越精細分配塔盤33流動到位于塔盤板32下方的分配單元34。然而，如圖4中所示，已表明精細分配塔盤33上的液體從反應(yīng)器壁23朝著精細分配塔盤33的中心的向內(nèi)徑向流動方向不導(dǎo)致精細分配塔盤33上的任何顯著的液位梯度。圖4是作為反應(yīng)器1的直徑的函數(shù)和作為反應(yīng)器1中的液體體積通量的函數(shù)的、當(dāng)所有液體均勻分配到鄰近反應(yīng)器壁23的區(qū)域中時的根據(jù)美國專利no.7,506,861設(shè)計的精細分配塔盤33的最大液位差的繪圖。從圖形看出，對于所有正常加氫操作應(yīng)用由于液體流動橫越精細分配塔盤33引起的最大液位差小于1mm，其與由制造和安裝公差產(chǎn)生并且導(dǎo)致液體池43上方的蒸汽空間中的壓力差的精細分配塔盤33上的液位差相比是可忽略的。

精細分配塔盤33上的低液位差是液體從垢收集和預(yù)分配塔盤20良好預(yù)分配到精細分配塔盤33的結(jié)果。如果來自入口噴嘴21的液體進給到精細分配塔盤33的小區(qū)域，則將產(chǎn)生顯著的液位梯度，并且這些液位梯度將劣化精細分配塔盤33的液體分配性能。暴露于較高液位的分配單元34與暴露于較低液位的分配單元34相比將典型地把更多液體傳到第一或上催化劑床5。塔盤板32中的液體開口或煙囪可以用于將液體分配到位于垢收集和預(yù)分配塔盤20下方的精細分配塔盤33的區(qū)域。然而，這樣的開口或煙囪傾向于被沉積在塔盤板32上的固體污染物40堵塞，并且從圖4看到，不需要這樣的液體開口或煙囪，原因是精細分配塔盤33上的液位差已經(jīng)低了。

圍堰31中的開口不必需要是矩形槽35，如圖2E中所示。可以使用其它形狀，如圖5A、5B和5C中所示。不同尺寸和位于不同高度處的圓孔46和V形槽口47是圍堰31中的可能開口的其它例子。用于液體流動通過塔盤板32的開口48也可以單獨地或與圍堰31中的開口49組合地使用。

在圖2和3中，垢收集器壁30和開槽圍堰31顯示為豎直。然而，可以使用收集器壁30和圍堰31的其它形狀，如成角或彎曲，從而更好地使用在反應(yīng)器上頭部22中可用的體積。

在圖2B中，塔盤板32顯示為八邊形。然而對于具有高蒸汽流動的反應(yīng)器，將使用方形塔盤板32，如圖6中所示，以便增加開槽圍堰31和反應(yīng)器上頭部22之間的蒸汽流動區(qū)域。當(dāng)分配單元34以方形節(jié)距布置時八邊形或方形的塔盤板32是最合適的，原因是在該情況下開槽圍堰31將垂直于分配單元34之間的通路。這允許沿著這些通路的通過槽35的液體流動方向56，使得幾乎沒有或沒有來自槽35的液體進入分配單元34的蒸汽入口45。

塔盤板32可以是其它形狀。如果例如分配單元34以三角形節(jié)距布置，則六邊形的塔盤板32將是優(yōu)選的，如圖7中所示，以便保證通過槽35的液體流動方向56沿著精細分配塔盤33上的分配單元34之間的通路。這再次是為了防止來自槽35的液體進入分配單元34的蒸汽入口45。

垢收集器壁30也可以具有不同形狀。這些形狀包括多邊形，如圖2B和6中所示，如圖7中所示的圓形，或其它形狀。

在圖2和3所示的實施例中，收集垢和固體污染物40的垢收集區(qū)域是可滲透垢收集器壁30的上游的區(qū)域。然而，垢收集區(qū)域也可以是平靜流動區(qū)域50，如圖8和9中所示。平靜流動區(qū)域50是通過使用流動限制(如擋板、格柵、絲網(wǎng)、顆粒的填充床或諸如無規(guī)則或結(jié)構(gòu)化填料的填料)減小流動速度和流動紊流的區(qū)域。平靜流動區(qū)域50中的較低流動速度允許顆粒雜質(zhì)在這里安置和沉積。圖8中的實施例可以在這樣的反應(yīng)器中被使用，其中如果反應(yīng)器中的蒸汽流率高，或者如果反應(yīng)器具有橢球形反應(yīng)器上頭部22而不是半球形反應(yīng)器頭部，在反應(yīng)器上頭部22中可用于垢收集器壁30的體積不足。

現(xiàn)在參考圖8A和8B，反應(yīng)器具有圓柱形壁23和橢球形上頭部22。上頭部22帶有人孔25和入口噴嘴21。圓柱形入口通道26將來自入口噴嘴21的入口流向下引導(dǎo)到靠近垢收集和預(yù)分配塔盤20的位置。圓形沖擊板51位于入口通道26下方以破壞或減小入口流的高速度。垢收集和預(yù)分配塔盤20包括具有豎直開槽圍堰31的方形塔盤板32。圍堰31的上部分帶有旨在用于液體流動的矩形槽35。填充有絲網(wǎng)的平靜流動區(qū)域50設(shè)在塔盤板32上，以便減小靠近塔盤32的流體流動速度和紊流，從而允許顆粒雜質(zhì)安置和沉積在塔盤板32上的絲網(wǎng)中。塔盤板32和槽35定位和定向成使得液體在沿著分配單元34之間的通路的方向上離開槽35，從而防止液體進入分配單元34的蒸汽入口45。

參考圖9A和9B，反應(yīng)器具有圓柱形壁23和半球形上頭部22。頭部22帶有人孔25和入口噴嘴21。圓柱形入口通道26將來自入口噴嘴21的入口流向下引導(dǎo)到包括圓柱形壁52和非穿孔圓形底板54的入口籃狀件55中。圓柱形壁52由槽53穿孔。垢收集和預(yù)分配塔盤20包括方形塔盤板32和豎直開槽圍堰31。圍堰31的上部分帶有旨在用于液體流動的矩形槽35。包括絲網(wǎng)的平靜流動區(qū)域50設(shè)在塔盤板32上以便減小靠近塔盤板32的流體流動速度和紊流，從而允許顆粒雜質(zhì)安置和沉積在絲網(wǎng)中和塔盤板32上。入口通道26和籃狀件55的目的是將液體向下引導(dǎo)到平靜流動區(qū)域50中，同時大部分蒸汽將采取從入口通道26到精細分配塔盤33的路徑44。穩(wěn)定和幾乎水平液位將在液體凹槽42中建立并且保證液體相等分配到單獨的槽35。塔盤板32和槽35定位和定向成使得液體在沿著分配單元34之間的通路的方向上離開槽，從而防止液體進入分配單元34的蒸汽入口45。

如圖2A、8A和9A中所示，設(shè)計具有相關(guān)沖擊設(shè)備的入口通道26有若干方式。重要設(shè)計方面是將來自入口噴嘴21的流體引到盡可能靠近垢收集和預(yù)分配塔盤20，并且使流體以盡可能低的速度引出到預(yù)分配塔盤20，以便允許預(yù)分配塔盤20上的蒸汽、液體和固體的分離，并且允許將固體污染物安置和沉積在塔盤板32上。典型地，通過使用第二或下沖擊板29(圖2A)、51(圖8A)、54(圖9A)減小離開入口通道26的流體流的豎直速度分量，并且可以通過使用流體流必須流動通過的入口通道壁26或籃狀件55中的穿孔28和53減小水平速度分量。優(yōu)選地，液體和固體污染物應(yīng)當(dāng)被引導(dǎo)到盡可能靠近預(yù)分配塔盤20，而蒸汽應(yīng)當(dāng)優(yōu)選地在較高高度處離開入口通道以允許蒸汽經(jīng)由路徑44旁路通過預(yù)分配塔盤20。這可以通過在入口路徑擴張部的蒸汽下游(例如圖2A中的來自環(huán)形圈27的中心開口的擴張部的下游，或圖9A中的從入口通道26到籃狀件52的擴張部的下游)提供蒸汽的開口來實現(xiàn)。在這些擴張部中，液體由于其更大密度而具有在豎直向下方向上前進的趨勢，而蒸汽更容易被偏轉(zhuǎn)并且穿過圖2A中的開口28的上部，或穿過圖9A中的入口通道26和籃狀件52之間的環(huán)形區(qū)域。

圖2A、8A和9A中的塔盤32典型地接近水平。圖2A、8A和9A中的圍堰31的高度典型地在100到400mm之間。圖2E、8B和9B中的槽35的高度典型地在50到300mm之間。圖2E、8B和9B中的槽35的寬度典型地在5到50mm之間。圖2A中的垢收集器壁30的高度典型地在200到1200mm之間。圖8A和9A中的平靜流動區(qū)域50的高度典型地在100到1200mm之間。入口通道26的直徑或?qū)挾鹊湫偷卦?50到1000mm之間。