催化剂支撑结构和其使用方法技术

一种重量轻、易制造的允许流体均匀分布地流入催化剂床的催化剂支撑结构，该支撑结构形成了一个其直径朝上扩大的锥形。支撑结构包括一个壳式支撑元件(26)，包括厚的网格元件的第一网格层(28a)，和其孔径不允许催化颗粒通过的第二网格层(28b)，第一网格层覆盖在支撑元件上，第二网格层覆盖在第一网格层上。壳式支撑元件包括一垂直于反应器(11)中心线延伸的底板(25)，以及具有截头锥形的、从底板边沿向上延伸的侧壁(26)。底板和侧壁主要由具有允许流体通过的孔(222)的开孔板制成。在壳式支撑元件下方提供了多个具有不同直径的圆柱形的流动导向元件。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
催化剂支撑结构和其使用方法                         专利
本专利技术涉及一种在烃进料物流的加氢炼制过程中在线(on stream)置换催化剂的装置和方法。具体地说，本专利技术提供了一种改进的、烃进料物流通过加氢设备的加氢炼制装置和方法，和在加氢炼制设备中、在宽的处理速率范围内经济地利用加氢设备的空间的设备和方法，以便在进料和含烃气体以高对流速率通过催化剂床时，下行的催化剂填充床不会流化或沸腾。                    
技术介绍
用加氢炼制或加氢处理来从烃进料物流中除去不希望的组分，提高这些重烃的经济价值，是一种已知的方法。“重”烃液体物流，特别是拔顶油、石油渣油、焦油砂沥青、页岩油或液化煤或再生油，通常含有产品污染物，如硫、和/或氮、金属和有机金属化合物，在加氢条件下，在催化剂与进料物流和氢气的接触期间会使催化剂颗粒失活。这一加氢炼制条件通常是在20-300个大气压和212°F-1200°F(100-650℃)的范围内。这一加氢炼制通常是在有催化剂存在下进行的，催化剂含有第VI或第VIII族的金属，如铂、钼、钨、镍、锆等，并结合有各种具有高面积/体积比率的其它的氧化物颗粒，如氧化铝、氧化硅、氧化镁等。特别地，用于重油等的加氢脱金属、加氢脱硫、加氢脱氮和氢化裂解等的催化剂一般是由载体或基材如氧化铝、氧化硅、氧化硅-氧化铝，或可能的话，结晶的硅酸铝盐，与一种或多种促进剂或催化活性金属(或化合物)以及痕量物质制成的。典型的催化活性金属是锆、钼、镍、和钨；然而，可以根据应用场合，选择其-->它金属或化合物。与上流流体进料-如烃进料和含氢气体-接触的加氢炼制催化剂填充床通常是由一催化剂支撑结构所支撑，这一支撑结构既支撑催化剂填充床又有助于均匀地将上流流体分配到催化剂床中。如果不能有效地将流体分布到床中，则会导致催化剂迅速失活或在催化剂床中形成固体沉积物。已提出了很多的办法来改进流体和气体反应物向催化剂床中的分布。Meaux在美国专利US 3 336 217中提出了一种方法，即从高压和高温反应器的床中间歇地排放催化剂，在该反应器中，催化剂被支撑在传统泡罩塔盘或其它适当元件上的床中。有关多孔催化剂间壁的其它公开文献包括美国专利US3 197 288；3 410 791；3 410 792；3 523 888；和4 738770。Jacquin在美国专利US4 312 741中提出了一种液相中的烃或沥青页岩或一氧化碳与上流氢气接触催化转化的方法。在该方法中所使用的反应器包括一级或多级，在每一级的底部是有多个孔的多孔板支撑件，孔的横截面的尺寸小于催化颗粒，至少一个孔的横截面明显大于催化颗粒。流体(烃或氢气)从大孔中向上喷，以防止催化剂通过该孔快速流动。可以通过停止流体的流动，使催化剂向下穿过支撑件，从而从反应器中除去催化剂。Euzen等人在美国专利US 4 392 943中提出一种在有氢存在的条件下催化处理烃的方法，其中催化剂是从反应器的顶部引入、从底部排出的，与之逆流的氢是从底部引入、从顶部排出的。催化剂的排出是通过反应器内的一个漏斗扩张口进行的。漏斗使得上流烃穿过小孔，小孔的尺寸足够小，可以防止催化剂向下通过。烃通过位于锥体上方和/或下方的有孔的输送管注入到反应器。Euzen等人在美国专利US 4 444 653中提出一种从反应器中排放固体颗粒和向反应器中注入流体的方法，该反应器具有一个用于排放催化剂的扩口区域，和一个位于扩口区域上方的器壁上的用于注入流体的管线系统。扩口区域是一个具有倒锥或倒金字塔形状的连续(没有粗糙之处和开孔)结构，锥体的尖顶朝下。锥体的轴线与母线之间的角度在10°-80°之间，优选在30°-40°之间。用于向反应器内注入流体的管线系统可以包括-->一系列在端部相连的并沿漏斗向外辐射的管，其排列象倒伞的伞骨。管线系统中的不同注入管的横截面积的设计要能消除蒸汽-液体相的分离。管线的开孔或开口优选朝下，以避免堵塞催化剂颗粒。Bischoff等人在美国专利US4 571 326中提出了一种从反应器的接触区排放固体颗粒和向该区引入流体进料的装置。作为装置的一部分，在反应器内有一倒锥金字塔形的排放漏斗。排放漏斗的表面上分布有小孔或开口，其尺寸足够小以防止催化颗粒通过，但能允许上流流体通过。为了防止漏斗上部下面的反应气体迁移，使气体通过一个平行通道，该通道强制气体颗粒流过漏斗下方的控制通道。Bischoff等人在美国专利US 4 639 354中提出一种按一定间隔开孔的水平盘，每一孔的尺寸都足够小，以防止固体颗粒通过，但能允许上流流体和氢气通过。Smith在美国专利US 4 968 409中描述了一种选择地提升含有金属组分的进料烃流体的分布系统，该流体与下降的催化颗粒床逆流接触。该系统包括一个反应容器和倾斜的表面，如锥形支撑元件，以支撑下降的催化颗粒床。分布到倾斜表面底部的气体通过多个在不同高度形成的孔，因此流入床层的气体是基本均匀的，而不受孔的高度以及通过倾斜表面连接常用液体储罐和催化剂床层的液体进料管的高度的限制。因此能保证气相组分和液态烃组分均匀地分散到下降的催化剂床层中。必要的是放置锥面使其锥顶相对于进料向下延伸。Stangeland等人在美国专利US 5 076 908中提出一种向下流动的催化剂床中连续供应置换催化剂的方法，该催化剂床是处于以控制的速率向上流动的烃进料之中，从而防止催化剂颗粒明显沸腾以形成填充床。传统的催化剂支撑结构，如Stangeland等人所提出的(US 5 076 908)，是一束状支撑(beam-supported)结构。这种结构包括一系列从无孔中心板向反应器侧壁延伸的扇板(segment plate)所形成的环形多边形，近似于园环，以及扇形板之间延伸的径向辐条支撑元件。这一组件支撑一个锥形的，或者说是金字塔形的多孔板或筛网，对于从反应器底部上流气体和液体来说是可透过的。由于这一特殊结构，进入床的液体烃进料和氢气的混合物由于重力的-->作用，分开径向交替的气体和液体环，组成了每对径向辐条之间的相邻扇区。所以，两相在筛网下向上流动通过交替同轴的环形通道。然而，在US 5 076 908所提出的传统催化剂支撑结构中，结构中的束的重量和尺寸随反应尺寸的增加而急剧地增加。增加了的重量和尺寸增加了制造和安装的复杂性和成本，抑制了流体均匀地分布到催化剂床中。尽管已提出了多种办法来改进上流流体向催化剂床中的分布，但却没有一种是完全令人满意的。因此，本专利技术的一个特殊目的是，提供一种催化剂支撑结构，以改进上流流体组分向一种下流催化剂反应床中的分布。本专利技术的另一目的是，提供一种能改进含氢气体和液体向催化颗粒床或层中分布的均匀性的催化剂支撑结构。本专利技术的再一目的是提供一种易于制造的、适于在大直径反应器中支撑移动催化剂床的、重量轻的支撑结构，而且引入催化剂床的流体能均匀地分布。                  本专利技术简述本专利技术提供了一种用于基本上是圆柱形的、含有催化剂床的反应器的催化剂支撑结构，包括：a.一个向上扩口的、被底板截头而具有截头锥形的开孔锥形支撑元件；和b.至少一个与所述锥形支撑元件相邻的、向上延伸的、其高度超出锥形元件以足以引导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种催化剂支撑结构，用于在基本上为圆柱形的反应器中支撑催化颗粒移动床所述支撑结构，包括：a.一个具有截头锥形形状的壳式锥形支撑元件，它包括一块垂直于反应器中心线放置的、与开孔锥形板连接的园形底板，所述锥形板具有多个分布在所述锥形板表面上的孔，所述锥形板具有从所述园形底板向上扩大的直径，所述锥形板与所述反应器连接；b.覆盖在所述壳式支撑元件上第一网格层；和c.覆盖在所述第一网格层上的第二网格层，所述第二网格层具有足够小的孔，以防止催化颗粒通过所述第二网格层。

【技术特征摘要】
1994.06.17 US 08/261,594;1994.12.15 US 08/477,3401.一种催化剂支撑结构，用于在基本上为圆柱形的反应器中支撑催化颗粒移动床所述支撑结构，包括：a.一个具有截头锥形形状的壳式锥形支撑元件，它包括一块垂直于反应器中心线放置的、与开孔锥形板连接的园形底板，所述锥形板具有多个分布在所述锥形板表面上的孔，所述锥形板具有从所述园形底板向上扩大的直径，所述锥形板与所述反应器连接；b.覆盖在所述壳式支撑元件上第一网格层；和c.覆盖在所述第一网格层上的第二网格层，所述第二网格层具有足够小的孔，以防止催化颗粒通过所述第二网格层。2.根据权利要求1的催化剂支撑结构，进一步包括多个下部流动导向元件，所述下部导向元件包括同心地位于壳式支撑结构下面的不同直径的环，所述锥形板上的孔足够大以允许催化颗粒通过，所述第一网格层上的开孔足以允许催化颗粒通过。3.一种催化剂支撑结构，用于含有一个催化剂床的基本上为圆柱形的反应器中，包括：a.一个向上渐扩的且具有被底板截头的截头锥形的开孔支撑元件；和b.至少一个与所述锥形支撑元件连接的、向上延伸的、高出所述支撑元件使之足以引导流体向上流动进入所述催化剂床的上部流动导向元件。4.根据权利要求3的催化剂支撑结构，其中锥形支撑元件是一个壳式锥形板，具有多个分布在所述锥形支撑元件表面上的孔，其尺寸足以允许上升的流体物流通过，而所述上部流动导向元件包括多个不同直径的、与所述底板同轴的、同心地位于壳式板上方且与之相连接的环。5.根据权利要求4的催化剂支撑结构，底板基本上是园形的，垂直于反应器的中心线。6.根据权利要求5的催化剂支撑结构，底板是不开孔的。7.根据权利要求5的催化剂支撑结构，其中底板包括一开孔部分。8.根据权利要求7的催化剂支撑结构，其中底板的开孔部分上覆盖至少一层底板网格元件，所述底板的所述开孔部分具有足以允许催化颗粒通过的孔，所述底板网格元件上的孔径能防止催化颗粒通过所述底板网格元件。9.根据权利要求4的催化剂支撑结构，进一步包括一层覆盖在所述锥形支撑元件上的网格元件，所述网格元件上的孔的尺寸能防止催化颗粒通过所述网格元件，但足以允许上升的流体物流通过。10.根据权利要求9的催化剂支撑结构，包括覆盖在所述开孔锥形支撑元件上的第一编织网格层，进一步包括覆盖在所述第一编织网格层上的第二编织网格层，其中第二编织网格层上的孔足够小，以防止催化颗粒通过所述第二编织网格层。11.根据权利要求9的催化剂支撑结构，其中每一网格元件位于相邻的上部流动导向元件之间。12.根据权利要求9的催化剂支撑结构，其中所述网格元件是连接在所述开孔锥形支撑元件的上部表面，这一连接用作上部流动导向元件。13.根据权利要求12的...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·W·巴彻泰尔，大原义友，石束土盐，平贺土子，
申请(专利权)人：切夫里昂美国公司，
类型：发明
国别省市：美国;US