本發(fā)明涉及具有過濾盤的化學反應器。反應器可以是向下流動的氣體和液體催化反應器，其包括顆粒狀催化材料的垂直疊置填充床。這種類型的反應器用于石油和化學加工工業(yè)以進行各種催化反應，如硫和氮轉化(hds/hdn)、烯烴(hyd)和芳烴的氫化(加氫脫芳構化-hda)、金屬去除(加氫脫金屬-hdm)、氧轉化(加氫脫氧-hdo)和加氫裂化(hc)?；蛘?，反應器是徑向轉化器，其中隔板元件必須固定到反應器。該反應器具有穿過催化材料的填充床的徑向流，并且它通常用于石油和化學加工工業(yè)中以進行諸如催化重整和氨合成的催化反應。

背景技術：

顆粒分離和分級是化學、制藥、礦產(chǎn)和食品行業(yè)中充分關注的需求。雖然可能要求在工業(yè)過程中進行顆粒分級來改善某些產(chǎn)品的質(zhì)量，但可能需要顆粒分離來凈化流體流或避免工藝設備產(chǎn)生問題。

有時，有意地使顆粒存在于工藝流中。這是例如液相中的多相催化的情況。在其它情況下，顆粒的存在是無意的。這是例如一些煉油廠流如頁巖原油，各種中間工藝流或來自漿態(tài)床反應器的流出物的情況。顆?？赡苡懈鞣N來源：它們可能是原始原料和其它反應物流的一部分，或者它們可以在工藝設備中例如以侵蝕和腐蝕產(chǎn)物形式生成和可以從其中收集。顆?？赡芫哂杏袡C性質(zhì)，如木炭、焦炭和樹膠；或無機性質(zhì)，如鹽、碎屑、或鐵組分的腐蝕物和侵蝕物、或催化劑顆粒的碎屑。此外，它們可能含有細菌形式的活體雜質(zhì)。形狀和尺寸也可能有很大變化-從球體到薄片，從毫米到幾微米或更小。如果顆粒在下游工藝中是不期望的，則過濾器或本領域已知的其它合適的顆粒分離技術在敏感設備之前去除這些顆粒的大部分。然而，在某些工藝中，隨著時間的推移，例如當涉及侵蝕和腐蝕時，問題可能會出現(xiàn)或變得更加嚴重。有時，在實踐中不可能在敏感設備之前安裝顆粒去除設備作為獨立的單元操作。

在加氫處理中可以看到由顆粒產(chǎn)生的問題的一個具體實例。加氫處理反應器的進料有時載有顆粒。當進料被引入到反應器時，大多數(shù)顆粒積聚在惰性物和/或催化劑填充床上，堵塞床。隨之發(fā)生的壓降的快速增加導致用于壓縮的功率需求的增加。當整個反應器的壓降超過系統(tǒng)可能輸送的最大壓力時，反應器需要對填充床的受影響層進行撇渣(skimming)以繼續(xù)操作。每5-6個月進行一次撇渣的頻率并不少見。以比正常周轉時間表更高的頻率進行撇渣可能是設備和煉油廠盈利能力明顯下降的因源。影響反應系統(tǒng)的顆粒的表征可能不可用。在加氫處理反應器中，顆粒的類型取決于具體的原油和/或工藝相關問題(銹、鹽、樹膠等)。顆粒的運行中采集通常不可用。因此，顆粒表征依賴于事后分析。由于顆粒的聚集和氧化，這些通常受到很大的不確定性的影響。

us2009177023公開了一種用于具有氣體和液體的并流向下流動的固定床反應器的過濾盤。

該裝置可通過使用包含過濾介質(zhì)的特定分布器盤來捕集包含在液體進料中的堵塞顆粒，該液體進料供應至以氣體和液體的并流向下流動的模式運行的反應器。該裝置特別適用于含有炔屬和二烯化合物的進料的選擇性氫化。

us20090177023描述了一種裝置，其可通過使用包含過濾介質(zhì)的特定分布器盤來捕集包含在液體進料中的堵塞顆粒，該液體進料供應至以氣體和液體的并流向下流動的模式運行的反應器。該裝置特別適用于含有炔屬和二烯化合物的進料的選擇性氫化。

ep0358923公開了一種用于凈化源自固體的氣化的原料氣的方法和裝置。在用于凈化來自固體氣化的含有顆粒狀和粉塵狀固體顆粒的原料氣的方法和裝置中，獲悉一種方案，通過該方案，大部分的任何尺寸的固體顆粒在進入下游冷卻裝置之前被從原料氣中除去。這在原料氣在第一凈化階段從氣化區(qū)沿氣體保持空間的方向以直線形式通過時實現(xiàn)，借此顆粒狀固體顆粒在氣體保持空間的底部沉淀，然后在第二凈化階段中，部分凈化的原料氣從氣體保持空間橫向偏轉，并且經(jīng)歷速度減小至少3倍的速度變化，并且在進一步的氣體偏轉之后，基本上在垂直方向上經(jīng)由固體過濾器而通過，在那里去除原始氣中的粉塵狀固體顆粒。

盡管存在上述已知技術，但仍然需要一種具有顆粒分離器的反應器，以確保即使在反應器的進口流體流中存在任何顆粒雜質(zhì)情況下，反應器也可長期有效運行。

發(fā)明概述

本發(fā)明描述了一種結合沉降與過濾的新型顆粒分離系統(tǒng)。特別地，該系統(tǒng)包括具有溢流系統(tǒng)的各種過濾段，以最大化顆粒捕獲，同時保持壓降恒定并限制整個系統(tǒng)的液體載荷。通過一些修改，本發(fā)明可用于選擇性分離某些形狀的顆粒。

本發(fā)明的過濾盤允許氣體從入口點流動通過槽并到達過濾段的下游，其基本上不受過濾器的阻礙。

根據(jù)本發(fā)明，過濾盤包括用于收集液體的多個池(basin)。一些池相互連接。池的一個、幾個或所有壁由過濾介質(zhì)制成。過濾介質(zhì)可以是復合材料。當液體倒入一個池中時，液體首先滲透通過新鮮的過濾介質(zhì)。液體可直接滲透到過濾盤的下游，或者滲透到新的過濾池。當任何池中的過濾介質(zhì)被積聚的顆粒逐漸堵塞時，液面升高，且過濾介質(zhì)的新鮮部分暴露于液體流。

本發(fā)明的關鍵特征在于，池壁用作溢流門。當所含有的池的過濾壁逐漸堵塞時，液面升高。最終液面達到與門相同的高度，且液體不受阻礙地流向新的池。設計與溢流門(槽)相連的開放通道，使得產(chǎn)生一定壓降，這是整個盤的最大壓降。其應高于液體必須滲透通過以流到過濾盤下游的所有新鮮過濾段的壓降之和。

最初，液體流過一個或幾個過濾壁，并被引導到過濾盤的下游，而不積聚在任何池中。伴隨過濾介質(zhì)的逐漸堵塞，受影響的池中的液面升高，直到液體升高到溢流門上方并溢出到相鄰的池中。該過程持續(xù)直至最后的池被填充，且液體溢出到最后的門上方和過濾盤下游。由此，整個過濾盤的最大壓降具有極限。

使用溢流門為工藝提供新的過濾段允許限制盤上液柱的總高度。該特征很重要，因為這種系統(tǒng)中的高液柱具有以下幾個缺點：

a)它們很重。設計盤以承受較大的重量會增加設計的復雜性和材料。因此，盤的成本增加；

b)高液柱占據(jù)反應器空間的高段。通常，反應需要盡可能多的反應器空間，并且它被催化劑占據(jù)。減少可用于催化劑的空間通常意味著在給定產(chǎn)品質(zhì)量下較短的循環(huán)時間。

氣體從入口點直接流到末尾的槽，并與液體一起離開過濾盤。使用用于分散液體和氣體以使其遍及所有催化劑/分級表面的技術來改裝末尾的槽。

本發(fā)明的方法包括至少一個池以用于在過濾池之前沉降大的和重級別的顆粒。

預先沉降是必要的，以避免具有大表面級別的顆粒快速堵塞過濾器。

取決于該級別的顆粒的特性，過濾介質(zhì)可以是復合材料。制造過濾介質(zhì)的一種方法是例如用至少兩個由篩網(wǎng)型材料制成的壁(如金屬絲網(wǎng)、印刷圖案或其它)構建板條箱，并用催化劑或惰性顆粒填充。在某些實施方案中，使用催化劑材料是有益的，其中過濾盤可用于促進某些化學反應。篩網(wǎng)材料必須足夠細，以防止催化劑或惰性材料離開板條箱；并且足夠大，以允許液體通過。在過濾托盤的最簡單的構造方法中，兩個篩網(wǎng)彼此面對并垂直于流體。然而，存在其中幾何形狀被不同地布置并且包括朝向液體流的角度或者篩網(wǎng)不彼此面對的選擇的實施方案。由于催化劑或惰性物在每個循環(huán)之后都應更換，因此板條箱具有至少一個可移除側。在一個實施方案中，可移除側垂直于流體。通過該方法，填充板條箱的惰性物和/或催化劑材料可被分層為各種類型的層。在某些系統(tǒng)中，該特征有利于提高分離的有效性而不會過度增加壓降?？煞奖愕貙鍡l箱的可移除側固定并通過快速釋放裝置(release)鎖緊到板條箱，其為可在幾分鐘內(nèi)打開和關閉而不使用工具的用于固定和鎖緊的系統(tǒng)。

本發(fā)明可用不同類型和性質(zhì)的過濾介質(zhì)進行。例如，它們可由可以是復合材料的多孔整體結構制成。

允許氣體和液體向下游流動的槽被改裝為具有允許混合物均勻地鋪展在下游填充床上而不需要附加的分布器盤的分散系統(tǒng)。

本發(fā)明的特征

1.一種用于催化化學反應器的顆粒分離系統(tǒng)，其中顆粒分離系統(tǒng)包括多個過濾段，所述過濾段包括溢流系統(tǒng)，從而能在實現(xiàn)顆粒捕獲的同時保持分離系統(tǒng)上的壓降恒定并限制整個系統(tǒng)的液體載荷，其中所述顆粒分離系統(tǒng)包括至少一個過濾盤，該過濾盤包括具有用于收集液體的池壁的多個池，由此結合沉降和過濾。

2.如特征1所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中所述多個池是以串聯(lián)形式相互連接的上游和下游池。

3.如前述特征中任一項所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中所述池壁中的至少一個包括過濾介質(zhì)。

4.如特征3所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中所述過濾介質(zhì)包括復合材料。

5.如特征3-4中任一項所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中上游池能夠使液體滲透通過在過濾盤下游的過濾介質(zhì)或者滲透到下游池，直到所述過濾介質(zhì)被聚集的顆粒堵塞。

6.如特征3-5中任一項所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中當所述盤的過濾介質(zhì)逐漸堵塞時，上游池的液面升高，從而將下游池暴露于液體流，由此池壁用作溢流門。

7.如特征6所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中在所述溢流門下游的開放通道被調(diào)適為具有壓降，該壓降高于在過濾盤中具有未堵塞的過濾介質(zhì)的所有以串聯(lián)相互連接的池的壓降之和。

8.如前述特征中任一項所述的顆粒分離系統(tǒng)，其還包括在盤上游的至少一個用于大的和重的級別顆粒的初始沉降池。

9.如前述特征中任一項所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中所述盤被構造成包括至少兩個由篩網(wǎng)型材料制成的壁的板條箱。

10.如特征9所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中所述篩網(wǎng)型材料包括催化劑或惰性材料，或催化劑和惰性材料。

11.如特征10所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中所述篩網(wǎng)型材料被調(diào)適為允許液體通過，同時防止所述催化劑或惰性材料通過。

12.如特征9-11中任一項所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中所述兩個篩網(wǎng)彼此面對并且被定向為垂直于流體流。

13.如特征9-12中任一項所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中所述板條箱具有用于操作的至少一個可移除側。

14.如特征13所述的顆粒分離系統(tǒng)，其中所述可移除側通過快速釋放裝置鎖緊。

15.如前述特征中任一項所述的顆粒分離系統(tǒng)用于加氫處理的用途。

附圖簡要說明

通過示出本發(fā)明的實施方案的實施例的附圖進一步說明本發(fā)明。

圖1示出了組件的示意圖。

圖2示出了在過濾盤的整個周期中的氣體路徑?；旧纤械臍怏w與混合物分離，并且從槽1(11)和槽2(12)通過，通過出口通道(13)到達下游。槽1和槽2被制成所需尺寸使得在過濾池中限定一定的壓降。壓降的設計取決于液體的物理性質(zhì)；過濾介質(zhì)1(07)和2(08)的機械性能(包括孔隙率和厚度)；要分離的顆粒級別的尺寸和其它特征；溢流門1(09)和門2(10)的高度。

圖3示出了在時間0時的液體路徑。澆注在沉降池1(01)上時，基本上所有液體都與混合物分離。粗糙級別的顆粒停留在沉降池上，而攜帶細顆粒的液體流過溢流門(02)進入過濾池1(05)。液體滲透穿過分離細顆粒的過濾介質(zhì)1(07)，并流入過濾池2(06)中。液體流過過濾介質(zhì)2(08)，其在這種情況下不進行任何大幅度動作，因為大部分顆粒在過濾介質(zhì)1中分離。液體流動通過下游的出口通道。

圖4示出了當過濾介質(zhì)1(07)的顆粒收集能力被耗盡時的液體路徑。液位升高到溢流門1(09)上方，并通過槽1(11)流出。液體澆注在過濾池2(06)中，并且滲透穿過過濾介質(zhì)2(08)。液體流動通過下游的出口通道。

圖5示出了當過濾介質(zhì)1(07)和2(08)兩者的顆粒收集能力被耗盡并且過濾盤已進行了其循環(huán)周期時的液體路徑。液位升高到溢流門2(09)上方，并通過槽2(12)流出。隨后，它流動通過下游的出口通道。現(xiàn)在顆粒仍隨著液體運輸。圖5示出了在一個實施方案中的沉降池1和沉降溢流門1的等距視圖。

圖6示出了與圖5相同的并且沉降池上具有液體的圖。

圖7示出了過濾段的等距視圖，其顯示沉降池2(03)、沉降溢流門2(04)、過濾池1(05)和過濾池2(06)的一個實施方案。

圖8示出了過濾段的另一個等距視圖。

圖9示出了過濾介質(zhì)的另一個實施方案。在該實施方案中，在過濾池的所有壁上都有過濾介質(zhì)。

位置編號

01沉降池1

02沉降溢流門1

03.沉降池2

04沉降溢流門2

05.過濾池1.

06.過濾池2.

07.過濾介質(zhì)1

08.過濾介質(zhì)2.

09.溢流門1

10.溢流門2

11.槽1.

12.槽2.

13.出口通道