用于两相并行容器的具有切向入口的混合设备和混合方法技术

本发明专利技术涉及用于两相并行容器的具有切向入口的混合设备和混合方法。混合设备由圆形顶和底壁以及圆柱形侧壁组成。弯曲流动挡板设置在混合设备内。这些流动挡板形成一个或多个切向入口孔口，孔口距容器中心线尽可能远地定位。整个处理流以高流速在切向方向流动通过一个或多个切向入口孔口进入旋转盒。切向入口孔口中的处理流的高动量、流的完全切向方向以及切向入口孔口和容器中心线之间的较大距离导致剧烈的旋转流动和旋转盒中大量的流体转动。旋转盒中大量的流体转动对于使通过切向入口孔口进入的流彼此适当混合是必要的。流体沿垂直方向通过混合设备的底壁中的出口开口排出混合设备。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本公开内容涉及一种用于使容器中的气体或蒸汽与液体混合的混合设备，在所述容器中，汽相和液相同时流动。该设备的目的在于平衡排出设备的排出混合物的温度和化学成分。本公开内容适于但不限于使热的富氢处理气体和热的烃液与冷的淬火流在加氢处理反应器(例如，氢化处理或氢化裂解反应器)中的两个相邻催化剂床之间混合的应用。已经在文献和专利中描述了大量的用于两相并行容器的混合设备。这些设备中的大多数属于以下给出的六种类型中的一种:类型1:具有设置在收集盘中的入口流槽或通道的涡流混合器这种设计的例子在美国专利3，541，000给出。该混合器包括水平收集盘板6。收集盘板设置有多个倾斜的流槽32/34。来自催化剂床上方的整个蒸汽和液体处理流束以高速通过这些入口流槽。收集盘下方的是旋转盒8。来自流槽的排出喷射流具有切向分量并导致旋转流体在旋转盒内运动。流体然后在内部堰板12上方通过并且向下通过中心开口10。在开口 10的出口处，通过蛛网形设置30内的穿孔分配管添加冷的阻封流体。分配托盘14位于混合器下方以粗略地分配液体。托盘14还用作排出开口 10的高速流体的冲击板。分配盘4位于粗略分配盘下方以最终分配液体。美国专利4，836，989描述了与美国专利3，541，000中的混合器相似的混合器。但是，为了提高以上的阻封流体与来自催化剂床上方的蒸汽和液体的混合，通过在收集盘12上游而不是下游的穿孔管分配器13添加阻封流体。涉及涡流类型混合器的专利的例子是:美国专利5，837，208 ;5，989，502 ；7，045，103 ;7，112，312 以及美国公开专利申请 2012/0241006。类型2:具有径向入口流的旋转盒混合器这种设计的例子在美国专利3，353，924中给出。该混合器包括收集板6。通过在收集板上方的穿孔管环11添加冷的阻封流体。来自混合器上方的催化剂床3的蒸汽和液体与阻封流体通过多个入口端口 8进入旋转盒7。与以上提及的涡流混合器设计不同，在该类型混合器中通过入口端口到旋转盒的流主要在水平/径向方向。入口端口设置有叶片9，其将旋转运动引给旋转盒7内的流体。流体通过中心开口 13a排出旋转盒。具有垂直挡板16的穿孔冲击板14设置在中心开口下方。在这里给出具有径向入口流的旋转盒混合器的其他例子:美国专利3，787，189描述了一种与美国专利3，353，924中的混合器相似的旋转盒混合器。但是，旋转盒的入口开口和叶片具有不同设计，并且中心开口 20下方的冲击板23未被穿孔。在收集板18下方将旋转运动引至排出混合器的流体的叶片22替代混合器出口处的径向布置的垂直挡板。美国专利5，462，719描述了一种与美国专利3，353，924中的混合器相似的旋转盒混合器。蒸汽和液体首先通过圆柱形挡板24中的径向穿孔，然后通过叶片22，这导致旋转盒内的旋转流体运动。流体通过中心开口 21排出旋转盒并进入位于收集板20下方的第二混合盒。在第二混合盒内，流体快速向外流动并且通过圆柱形壁26内的径向穿孔排出混合器。美国专利5，534，233描述了另一种旋转盒混合器。液体被收集在托盘101上，并且蒸汽和流体沿径向方向进入旋转盒。在流体通过中心开口 7排出混合器之前，用垂直导向板105来产生旋转流动。中心开口下方的冲击板13破坏流束的高速度。类型3:泡罩状混合器泡罩状混合器设计在美国专利5，152，967中公开。该混合器包括收集板16和覆盖下导管17的罩18，19。罩和下导管限定第一混合旋转腔。罩19的侧壁设置有成角度的开口。该成角度的开口使得蒸汽和流体进入第一旋转腔，以便以旋转运动移动。流体首先向上流动，超过下导管17的上边缘，然后通过下导管和板16内的中心开口向下流动。该混合器还设置有位于第一旋转腔下方的向内径向流动的第二旋转腔。在这里给出了泡罩状混合器的其他例子:美国专利6，183，702描述了其他泡罩状混合器。混合器由收集板1125组成，该收集板1125保持一定液位。收集板设置有垂直挡板1130，其促进液体在板1125上的旋转运动。该旋转运动由从管1140排出的阻封流体喷射流进一步加强。在收集托盘上，包括覆盖圆柱形下导管1165的开有沟槽的圆柱形罩1150的泡罩状混合器安装在板1125内的中心开口上方。罩和下导管之间的环形空间设置有半螺旋形挡板1155。蒸汽通过罩1150的圆柱形壁内的沟槽进入圆柱形空间。蒸汽将液体向上“提高”至环形空间中并且蒸汽和液体向上流动通过环形空间。挡板1155引起环形空间内的旋转运动。蒸汽和液体向下流动通过下导管并通过收集板1125内的开口。美国专利8，017, 095描述了其他泡罩状混合设备。混合设备由大的泡罩85组成，该泡罩与在美国专利N0.6，183，702中使用的泡罩相似，位于环形收集盘30上。在上游，泡罩85是旋转腔，该旋转腔由侧壁42和48、入口 50和55、入口 46和47的顶壁以及顶壁49组成。美国专利3，824，080和5，403, 560提供了泡罩状混合器的其他例子。类型4:分离式混合蒸汽和液体的混合器美国专利N0.5，635，145公开了一种分离式混合蒸汽和液体的混合器。该混合器包括具有中心开口的收集板6。在中心开口上方，定位有用于混合蒸汽的蒸汽旋转盒8。蒸汽旋转盒设置有孔14。收集板设置有带有导向通道7的其他开口，以将液体朝向反应器的中心线引导。预分配托盘/冲击板15位于混合器下方。[0021 ] 在正常操作中，收集板6保持一定液位，并且蒸汽进入蒸汽旋转盒8并通过中心开口排出。液体绕开旋转盒通过平行液体通道7。美国专利5，772，970是分离式混合蒸汽和液体的混合设备的另一例子。该混合器由收集托盘12组成，该收集托盘12设置有圆柱形回旋挡板13、中心开口 14和蒸汽囱17。圆柱形堰板15设置在出口开口 14的边缘。在操作期间，液体将集中在收集托盘12上并且液位将增进至至少堰板15的高度。回旋挡板13和堰板15之间的旋转运动由切向液体入口 13a和13b引起。液体溢出堰板15并且通过中心开口 14排出。蒸汽主要绕开液体通过蒸汽囱17。部分蒸汽可以与溢出的液体一起流动通过中心开口 14。美国专利5，935，413,7, 052，654和7，078，002描述了分离式混合蒸汽和液体的混合器的其他例子。类型5:具有垂肓流动的挡板盒混合器美国专利4，233，269描述了这种设计。该混合器由入口供给导管12组成，其中蒸汽和液体进入混合器。从入口供给导管起，流体通过由环状板32和36形成的两个圆形混合孔口并通过由圆盘34形成的一个环形流动限制部。类型6:具有水平流动的挡板盒混合器美国专利7，276，215描述了一种具有水平流动的挡板盒混合器。该混合器包括收集托盘13、具有中心开口 25的底板14、两相入口 16和形成一系列压缩和膨胀的垂直流动挡板18、19和20或一系列混合孔口。整个处理流被迫高速流动通过每个混合孔口。在每个混合孔口中，获得分散的两相流态，以使蒸汽和液体之间的界面面积最大化，并因而使相之间的热量和质量传递最大化。在每个混合孔口的下游，膨胀产生扰动和附加的停留时间。混合器具有与出口开口 25对称的流体通道以提高液体向位于混合器下方的分配托盘11的蔓延。美国专利5，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使在催化剂反应器中同时流动的蒸汽和液体在催化剂反应器的上部催化剂床和下部催化剂床之间混合的方法，该方法包括以下步骤：提供包括顶壁、侧壁和具有出口开口的底壁的旋转盒；以及为所述蒸汽和液体提供一个或多个切向入口孔口以进入所述旋转盒；以及使来自所述旋转盒上方空间的所述蒸汽和液体通过所述一个或多个切向入口孔口，并在靠近所述侧壁的位置和沿着接近于旋转盒内的邻近于切向入口孔口的旋转流体的流动方向的方向进入所述旋转盒；以及允许所述蒸汽和液体在所述旋转盒内在足够的停留时间期间围绕所述出口开口转动；以及使来自所述旋转盒的所述蒸汽和液体通过所述出口开口进入所述旋转盒下方的空间。

【技术特征摘要】
2013.02.19 EP 13155723.3;2013.02.19 US 61/766,4271.一种使在催化剂反应器中同时流动的蒸汽和液体在催化剂反应器的上部催化剂床和下部催化剂床之间混合的方法，该方法包括以下步骤: 提供包括顶壁、侧壁和具有出口开口的底壁的旋转盒；以及为所述蒸汽和液体提供一个或多个切向入口孔口以进入所述旋转盒；以及使来自所述旋转盒上方空间的所述蒸汽和液体通过所述一个或多个切向入口孔口，并在靠近所述侧壁的位置和沿着接近于旋转盒内的邻近于切向入口孔口的旋转流体的流动方向的方向进入所述旋转盒；以及 允许所述蒸汽和液体在所述旋转盒内在足够的停留时间期间围绕所述出口开口转动；以及 使来自所述旋转盒的所述蒸汽和液体通过所述出口开口进入所述旋转盒下方的空间。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述侧壁和所述切向入口孔口位于所述催化剂反应器的外壁附近，以使从所述切向入口孔口至所述出口开口的距离最大化，从而增加所述旋转盒内的流体转动的数量。3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中所述侧壁是所述催化剂反应器的外壁的一部分，并且所述切向入口孔口邻近于所述催化剂反应器的所述外壁，以增加所述旋转盒内的流体转动的数量。4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述切向入口孔口中的流动速度向量和旋转盒内的邻近于切向入口孔口的旋转流体的所述流动方向之间的角度被定义为α，其中α〈25°，并且优 选地，其中α〈15°，并且进一步优选地，其中α〈10°，并且再进一步优选地，其中α〈5°。5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其中所述切向入口孔口具有相对于所述蒸汽的流量的这种流通区域:切向入口孔口中的表面蒸汽流动速度在所述反应器的至少一个操作阶段期间超过等式(a)限定的匕⑶: F￡k(a) 'S ^Λ 以使液体分散到蒸汽中和/或使蒸汽分散到液体中，并将剧烈的旋转流动引入所述旋转盒内。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述旋转盒尺寸被设计成允许所述蒸汽和液体在所述蒸汽和液体通过所述出口开口排出所述旋转盒之前围绕所述出口开口平均转动至少360°，以使通过不同切向入口孔口进入所述旋转盒的蒸汽和液体彼此混合，并且优选地，其中所述旋转盒尺寸被设计成允许所述蒸汽和液体转动至少540°。7.根据权利要求1-6中任一项所述的方法，其中基本上垂直的堰板附接至所述出口开口的边缘并且向上延伸进入所述旋转盒内。8.根据权利要求1-7所述的方法，其中所述顶壁和所述底壁基本上是水平的并且所述侧壁基本上是垂直的。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中冲击板位于所述出口开口下方，以破坏通过所述出口开口排出所述旋转盒的蒸汽和液体流的高的速度，并且优选地，其中所述冲击板设置有穿孔、孔、園和/或堰板，以改进液体至最终分配托盘的粗略分配，并且进一步适宜备选地，其中所述冲击板是凹的，以增加用于所述出口开口边缘下方的所述蒸汽和液体的向外径向流动的区域以及增加用于所述冲击板的边缘下方的所述蒸汽和液体的向内径向流动的区域。10.一种用于催化剂反应器的混合设备，其布置在其上部催化剂床和下部催化剂床之间，以通过所述互相叠加的催化剂床使在所述反应器内同时流动的蒸汽和液体混合，所述混合设备包括: 包括顶壁、侧壁和底壁的旋转盒；以及 一个或多个通道，其用于将所述反应器中的所述蒸汽和液体的并流从所述旋转盒上方的空间...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫藤·米勒，
申请(专利权)人：莫藤米勒有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK