TWI652111B - 多管徑向床反應器 - Google Patents
多管徑向床反應器 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI652111B TWI652111B TW104115305A TW104115305A TWI652111B TW I652111 B TWI652111 B TW I652111B TW 104115305 A TW104115305 A TW 104115305A TW 104115305 A TW104115305 A TW 104115305A TW I652111 B TWI652111 B TW I652111B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- reactor
- tubes
- tube
- effluent
- feed
- Prior art date
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 69
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 62
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims abstract 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 16
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 2
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002407 reforming Methods 0.000 description 2
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 2
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000001833 catalytic reforming Methods 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005649 metathesis reaction Methods 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
- B01J8/12—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moved by gravity in a downward flow
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/006—Baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0053—Details of the reactor
- B01J19/0066—Stirrers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
- B01J19/2455—Stationary reactors without moving elements inside provoking a loop type movement of the reactants
- B01J19/2465—Stationary reactors without moving elements inside provoking a loop type movement of the reactants externally, i.e. the mixture leaving the vessel and subsequently re-entering it
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/26—Nozzle-type reactors, i.e. the distribution of the initial reactants within the reactor is effected by their introduction or injection through nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/30—Loose or shaped packing elements, e.g. Raschig rings or Berl saddles, for pouring into the apparatus for mass or heat transfer
- B01J19/305—Supporting elements therefor, e.g. grids, perforated plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/0015—Feeding of the particles in the reactor; Evacuation of the particles out of the reactor
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/005—Separating solid material from the gas/liquid stream
- B01J8/006—Separating solid material from the gas/liquid stream by filtration
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
- B01J2208/00752—Feeding
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00743—Feeding or discharging of solids
- B01J2208/00761—Discharging
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00277—Apparatus
- B01J2219/00351—Means for dispensing and evacuation of reagents
- B01J2219/0036—Nozzles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00274—Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
- B01J2219/00277—Apparatus
- B01J2219/00497—Features relating to the solid phase supports
- B01J2219/00511—Walls of reactor vessels
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J2219/00761—Details of the reactor
- B01J2219/00763—Baffles
- B01J2219/00765—Baffles attached to the reactor wall
- B01J2219/0077—Baffles attached to the reactor wall inclined
- B01J2219/00774—Baffles attached to the reactor wall inclined in the form of cones
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
本發明係關於一種徑向床反應器(1),其包括設有具有移動催化劑床之反應區域(10)之容器。該反應器在反應區域(10)內部進一步包括:˙至少兩個進料分配管(9),各個進料分配管(9)具有與進料入口構件連通之第一末端(11)及第二密閉末端(12),該等分配管(9)以實質上垂直方式延伸及經設計以容許進料流經反應區域(10)及保留催化劑;及˙至少兩個流出物收集管(13),各個收集管具有與流出物出口構件連通之第一末端(14)及第二密閉末端(15),該等收集管(13)以實質上垂直方式延伸及經設計以容許流出物流經該等收集管(13)及保留催化劑。
Description
本發明係關於用於進行催化反應之反應器領域,其中催化劑床係可移動及其中待處理進料之徑向移動自容器周圍向中心或自容器中心向其周圍出現。在本發明文中,術語「徑向」用於通過一般係可移動之催化劑床,在一組與自周圍向中心或自中心向周圍定向之半徑一致的方向出現的試劑流。本發明特定而言應用於以氣體形式之試劑之徑向流。
最能代表此類型流之單元係用於可定義為具有80℃至250℃範圍蒸餾間隔之汽油類烴餾分之再生重整的單元。此等徑向床單元(包括再生重整)之某些單元採用據稱為移動床之催化劑流,即由外篩網及對應於回收反應流出物之中心收集器之內壁(例如內篩網)限制之環形容器中侷限的催化劑粒子之緩慢重力流。
進料一般係經由環形床外圍引入及以實質上垂直於其流垂直方向之方式流經催化床。隨後在中心收集器中回收反應流出物。
由此,藉由保留催化劑之內篩網將催化劑床限制在內側上及藉由另一與內篩網相同類型之篩網或者藉由由以扇狀形式之篩網元件總成組成之裝置限制在外側上。
該內及外篩網係多孔以容許進料從外篩網側流至環形催化床及容許反應流出物從內篩網側流至中心收集器。
已知先前技術專利FR 2 948 580揭示其中外篩網由複數個浸沒在接近反應器壁之反應床中的垂直分配管替代的徑向床反應器。此類總成具有極大機械強度,由此容許減少壓曲現象,及由此容許減少與修理及/或更換該等篩網相關之反應器停機時間。
此等先前技術反應器具有與由此等內部構件(篩網及中心收集器)佔用不可忽略部分之體積之事實相關的缺點。在一些情況中,該催化體積僅可為約50%容器總體積。
本發明之一目的係提出一種具有徑向循環之移動催化床反應器的新穎概念,其中催化體積經最佳化以改良相同反應器有用體積之反應器之容量,及由此提高能在反應器中處理之進料流速。
出於此目的,提出一種沿垂直軸延伸之反應器,其包括:˙設有具有催化劑移動床之反應區域之容器;˙至少一位於該反應區域上方之進料入口構件;˙至少一位於該反應區域下方之用於由催化反應產生之流出物之出口構件;˙至少一能將催化劑引入該反應區域上部之催化劑入口構件;˙至少一通向該反應區域下部之催化劑出口構件;該反應器在該反應區域內部進一步包括:˙至少兩個進料分配管,各個進料分配管具有與進料入口構件連通之第一末端及第二密閉末端,該等分配管以實質上垂直方式延伸及經設計以容許進料流經該反應區域及保留催化劑;及˙至少兩個流出物收集管,各個收集管具有與流出物出口構件連通之第一末端及第二密閉末端,該等收集管以實質上垂直方式延伸及經設計以容許流出物流經該收集管及保留催化劑。
由此,本發明係關於一種具有徑向擴散之氣體進料及具有催化
劑之緩慢重力流的催化轉化反應器,其包括複數個進料分配管,該等分配管實質上垂直,浸沒於催化床中及其中用於反應流出物之中心收集管係由複數個浸沒於催化床中之實質上垂直流出物收集管替代。
術語「實質上垂直」意指該等管可具有關於反應器中心垂直軸0°至15°範圍之傾斜。
此類型之內部反應器構造可實際上用於增加相同給定有用體積反應器之催化體積,及由此可用於增加待處理進料之流速及因此可增加用於同反應器體積之反應器之容量。
換言之,可設想使用具有與彼等先前技術反應器相比較更小尺寸之依照本發明之反應器來處理相同流速進料。
較佳地,進料分配管數量係大於或等於四及流出物收集管數量係大於或等於四。
本發明反應器應用領域包括例如汽油之催化重整、各種C4、C5烯烴餾分之主鏈異構化,或實際上用於製備丙烯之復分解反應製程。製程清單並非完整及本發明可應用於任何類型具有氣體進料徑向流之催化過程。
依照一實施例,該進料入口構件包括與形成於反應器殼體中之孔口連通之入口管。
較佳地,該流出物出口構件包括至少一與形成於反應器殼體中之孔口連通之出口管。
依照一較佳實施例,該催化劑入口構件及催化劑排出構件包括至少一在其末端打開且與形成於反應器殼體中之孔口連通之管。
在一較佳實施例中,該催化劑入口構件包括複數個管,各者與形成於反應器殼體中之孔口連通。
在一有利實施例中,從耐用性觀點看,該反應器包括固定於殼體之上第一板及進料分配管係由該第一板支撐及各個進料分配管係與
形成於該第一板中之孔口連通。在此實施例中,該催化劑入口構件有利地包括複數個亦由該第一板支撐之管及各個管係與形成於該第一板中之孔口連通。作為一實例,該第一板係呈斜截錐形形式,較佳地倒斜截錐形,即,該錐形峰指向反應器第二末端(反應器底部)。該上板亦經設計以不可透過催化劑及氣體。
依照一較佳實施例,該反應器進一步包括固定於殼體之下第二板及該反應區域係包括於第一與第二板間。該收集管由第二板支撐及各個收集管係與形成於該第二板中之孔口連通。該下板經設計以不可透過催化劑及氣體。
在此實施例中,該催化劑出口構件可包括複數個由第二板支撐之催化劑出口管及各個催化劑出口管係與形成於該第二板中之孔口及與形成於殼體中之孔口連通。
在一較佳實施例中,該第一板及第二板經設計以分別阻塞流出物收集管之第二末端及進料分配管之第二末端。
有利地,該等分配管及/或流出物收集管係可移動地固定在反應器中。
在本發明之一態樣中,該等分配及收集管係在垂直於垂直軸之平面中以複數個管線排列。在一實施例中,各個管線係由分配管或者由收集管構成及該等管線以使得由收集管構成之線以鄰近由分配管構成之線方式佈置之方式排列。依照另一實施例,各個管線交替包括分配管及收集管。
當管陣列包括管線時,兩個鄰近線之管可彼此面對佈置,即依照「正方形」圖案。或者,當管陣列包括管線時,兩個鄰近線之管可偏移,即,依照「三角形」圖案。
依照一替代實施例,在垂直於垂直軸之平面中,該等分配及收集管經排列以形成複數個同心列及其中由收集管構成之列以鄰近由分
配管構成之列之方式佈置。
依照另一實施例,在垂直於垂直軸之平面中,該等分配及收集管係以複數個同心列排列及各個管列包括複數個分配管及收集管。
依照一就優化催化體積使用而言之有利實施例,部分收集管及/或分配管鄰接該反應器殼體。依照一特定實施例,部分收集管及/或分配管形成反應器殼體之一體式部分。
該等收集及分配管之截面可係圓形、橢圓形或透鏡狀,或形狀係四邊形(例如正方形、矩形或長斜方形)。
當進料分配管或流出物收集管之截面係圓形時,其具有開口角度為α之分配或收集扇區。該收集或分配角度α一般係在30°至360°範圍,及較佳地在180°至360°範圍。
當進料分配管及/或流出物收集管之截面形狀不係圓形時,該等管之收集或分配表面周邊範圍較佳地係至少50%之該管之外截面之總周邊範圍。
較佳地,進料分配及流出物收集管之分配及收集扇區(或分配或收集表面)分別在管之垂直長度之主要部分上延伸。術語「主要部分」意指對應於至少80%之管垂直長度,較佳地至少90%之該長度之部分。
依照本發明,進料分配管及流出物收集管數量以及其尺寸經確定使得收集管之平均壓降等於±20%,較佳地等於±10%之分配管之平均壓降。
1‧‧‧徑向床反應器
2‧‧‧殼體
3‧‧‧第一孔口
4‧‧‧第二孔口
5‧‧‧引入歧管
6‧‧‧出口歧管
7‧‧‧引入催化劑管/臂
8‧‧‧排出催化劑管/臂
9‧‧‧進料分配管
10‧‧‧反應區域
11‧‧‧第一末端
12‧‧‧第二密閉末端
13‧‧‧流出物收集管
14‧‧‧第一末端
15‧‧‧第二密閉末端
16‧‧‧上第一板
17‧‧‧進料侷限區域
18‧‧‧倒斜截錐形部分
19‧‧‧圓形側緣
20‧‧‧環形平坦截面
21‧‧‧中心管
22‧‧‧下第二板
23‧‧‧流出物侷限空間
24‧‧‧環形部分
本發明之其他特徵及優點將自下文描述變得顯然,該等描述僅以非限制性闡明之方式給出,連同以下附圖,其中:˙圖1係依照本發明之反應器之部分截面視圖;˙圖2係沿圖1之反應器之垂直軸之橫截面;
˙圖3係沿依照本發明之反應器之垂直軸之橫截面;˙圖4係在垂直於垂直軸之平面中顯示依照第一分配模式之管陣列的反應器截面;˙圖5係在垂直於反應器垂直軸之平面中顯示依照第二分配模式之管網路的截面;˙圖6係在垂直於反應器垂直軸之平面中顯示依照第三分配模式之管網路的截面。
˙圖7顯示先前技術反應器及依照本發明之反應器之停留時間分佈的圖。
一般而言,相同元件在圖中由相同元件符號表示。
圖1顯示以小口大玻璃瓶形式之本發明徑向流催化反應器1,該反應器1由限定沿實質上垂直對稱軸(AZ)延伸之圓柱形容器之殼體2形成。
殼體2在其上部包括第一孔口3及在其下部包括第二孔口4,其等分別係待處理進料入口構件及在催化反應中產生之流出物之出口構件。殼體2限定含有反應區域10之容器。
分別位於反應區域10上方及下方之第一及第二孔口3、4係由可用於將殼體連接至流體入口及出口管道系統之歧管5、6環繞。
如在圖1中所示,殼體2之上部由複數個通向容器上部及反應區域10之用於引入催化劑之管(亦稱為臂)7橫貫。該殼體亦包括複數個用於排出(或抽出)位於容器下部之催化劑之管8。用於催化劑之排出(或抽出)之管8下降至反應區域10之底部及在反應器1外部打開。在反應區域10中分配之催化劑係呈粒子,例如球體之形式,具有一般在1至5mm範圍之直徑。顯然地,該催化劑可採用其他形式諸如,例如,圓柱形微粒。
依照本發明,反應器1包括複數個通向反應區域10之進料分配管9。該等進料分配管9在實質上垂直方向,較佳地實質上平行於對稱軸AZ延伸至反應區域10,及延伸超過至少80%反應區域10之高度。
進料分配管9在其與反應器之殼體之上第一孔口3連通之第一末端11處打開。下第二末端12係以防止進料流經第二末端之方式密閉。該等進料分配管9經設計以可透過氣體而不可透過催化劑。該等進料分配管9可被視為容許氣體進料流至反應區域10及防止催化劑從反應區域10流至分配管之過濾裝置,其等可例如以設有尺寸小於彼等催化劑粒子尺寸之開口的管形式,或以熟習此項技術者已知之「約翰遜(Johnson)」型篩網形式。
參考圖1,本發明反應器1亦包括複數個在反應區域10下降及在實質上垂直方向(較佳地實質上平行於對稱軸AZ)延伸之用於流出物(由催化反應產生)之收集管13。該等流出物收集管13在與形成於殼體中之第二孔口4(流出物出口)連通之第一末端14處打開,而相對於第一末端14之第二末端15係密閉。流出物收集管13經設計以可透過反應產物(反應流出物)而不可透過催化劑。可被視為容許流出物從反應區域10流至收集管及防止催化劑從反應區域10流至收集管之過濾裝置,該等收集管可例如以由薄板形成及具有尺寸小於催化劑粒度之尺寸之開口的管形式,或實際上以熟習此項技術者已知之「約翰遜」型篩網形式。
圖2係詳細顯示反應器上部及下部之圖1反應器之內部之視圖。
在圖2中可觀察到反應器1上部設有固定於殼體2之上板16。由此,將儲存器分為兩個區域,即:˙用於侷限位於上板16上方,包括在殼體2與上板16間之進料之區域17;及˙位於上板16下方及延伸至反應器底部之反應區域10。
上板16由不可透過催化劑粒子及亦不可透過在侷限區域17及反應區域10移動之氣體之材料構成。
如圖2顯示,進料分配管9由上板16支撐及以使得其自由開口第一末端11通向進料侷限區域17之方式通過其。
亦應注意,該催化劑引入臂7係由上板16支撐及以使得其開口自由末端通向位於上板16下方之反應區域10上部之方式排列。
圖2亦顯示上板16包括倒斜截錐形部分18(即錐形峰係指向反應器底部),其圓形基底具有小於容器直徑之直徑,及提供在斜截錐形部分18與殼體2間之連接之圓形側緣19。該圓形側緣19係在反應器1底部方向向下傾斜。亦觀察到該錐形基底藉助環形平坦截面20連接至圓形側緣19,該環形平坦截面20由開口末端通向反應區域10之催化劑分配管7橫貫。
如在圖2中所示,在截面觀察到側緣19亦包括沿垂直軸延伸及連接至平坦截面20之環形部分24。如在圖2中可見,反應區域10上部由此包括藉由尺寸大於第一環形區域之具有實質上斜截錐形截面的第二環形區域延伸的第一圓柱形環形區域。經由分配臂7引入之催化劑通入第一圓柱形環形截面及隨後至第二環形斜截錐形區域。
在本發明文中及或者,側緣19可在實質上水平平面(即垂直於垂直軸(AZ))延伸。
顯然地,上板16可具有其他構造,諸如,例如,包括催化劑分配管及進料分配管通過其中之孔口的盤。
仍參考圖2,流出物收集管13位於在上板16下方之反應區域10中。收集管13包括與流出物出口孔口4連通之開口下第一末端14,及密閉上第二末端15。有利地,從機械維護觀點來看,第二末端15牢固地附接至上板16,較佳地可移動以容許即時替代該管。在圖2之例示性實施例中,將收集管13之下末端14藉助中心管21安裝至殼體2上,
該中心管21形成殼體2之一體式部分及在反應區域10下部延伸。有利地,為有助於收集管13安裝在殼體上,收集管13之下部係彎曲以依照反應器1之殼體2之突出下部。
依照本發明之反應器之一替代實施例係在圖3中圖解顯示,其係在平行於反應器1對稱軸(AZ)之平面中的橫截面視圖。
圖3反應器包括第一上部圓形板16及安裝至殼體2之第二下圓形平版22。該第二板由不可透過催化劑及氣體之材料製成。其中侷限催化劑及進料之反應區域10由包括於第一與第二板16、22間之容器體積限定。在此實施例中,應注意,有利地,進料分配管9及流出物收集管13之第二末端係分別由第二板22及第一板16阻塞。較佳地,該等管係可移動地安裝至該等板。
現在參考圖3描述本發明移動催化劑床反應器之操作原理。
將氣體烴進料經上部孔口3經由注入歧管5送入反應器1及填充由殼體及上板16限定之進料侷限體積17。將該進料藉助垂直分配管9經由通向進料侷限區域17之上部開口11供應至反應區域10。該進料通過分配管9及在反應區域10中經可透過氣流及不可透過催化劑粒子之分配管徑向擴散。
關於該催化劑,其係在重力下以相對低速(大約1米/小時)經由自由末端通向反應區域10之催化劑分配管(或臂)7持續饋送至反應區域10。該催化劑由此填充反應區域10及亦持續自反應區域10抽出及自反應器經由催化劑出口管(或臂)8排出。隨後以均勻方式分配自身以佔有反應區域10體積之催化劑與進料接觸以進行催化轉化反應及產生反應流出物。在可透過反應流出物及不可透過催化劑之流出物收集管13中收集該反應流出物。如由圖3中實心箭頭所示,流出物通過流出物收集管13徑向擴散及通過下板22饋送至位於下板下方之流出物侷限空間23。從反應器經流出物出口孔口4經由與流出物侷限空間23連通之
出口歧管6排出該流出物。
圖4闡明在反應器中流出物收集管13及進料分配管9之分配模式之第一實例。參考圖4,其係在垂直於反應器垂直軸之平面中之截面視圖,該等收集管及分配管以由管線構成之陣列佈置。在圖4之實例中,該陣列包括複數個由進料分配管(E)構成之線及複數個由收集管(S)構成之線;由收集管構成之線位於鄰近由分配管構成之線。
圖5代表流出物收集管及進料分配管之另一分配模式,其中該等收集及分配管經佈置以形成管線陣列。圖5之排列之特徵為各個管線包括交替的進料分配管(E)及流出物收集管(S)。
在本發明文中及在其中該等流出物收集管及進料分配管係以線分配之情況下,兩個鄰近線之管可面對面佈置,從而形成正方形圖案,或者偏移佈置以形成三角形圖案,如在圖4或圖5中觀察到。
依照在圖6中顯示之流出物收集管及進料分配管之另一分配模式,該等管在複數個由流出物收集管(S)及進料分配管(E)交替構成之近似同心列上排列。術語「近似同心」意指全部列中心含於以容器中心為中心之環中。
在管之同心列構造情況下,亦可在相同列中依次交替流出物收集管(S)及進料分配管(E)。
較佳地,當進料分配管及流出物收集管具有圓形截面時,其各自具有開口角度α之角形擴散扇區及角形收集扇區,α一般在30°至360°範圍,較佳地在180°至360°範圍。
當分配進料管及/或流出物收集管之截面形狀不係圓形時,該管之收集表面或分配表面之周邊範圍係較佳地至少50%該管之外截面總周邊範圍。
依照本發明之另一特定特徵,分配及/或收集管之角形扇區(或表面)係藉助「約翰遜」型篩網產生。依照另一實施例,該管之分配及/
或收集器扇區(或表面)係藉助在該扇區壁中分佈之孔口產生,孔口直徑在0.3至0.8dp範圍,其中dp表示催化劑顆粒之最小直徑。術語「最小直徑」意指在催化劑上兩個相對點間之最小距離。
應注意,亦可鄰接部分管(流出物收集管及/或進料分配管)至殼體以最大化反應區域之有用催化體積。在另一替代例中,部分該等管形成殼體之一體式部分。
仍在本發明文中,管截面可不同於圓形截面,例如正方形、矩形、三角形或橢圓形。
為提供具有機械強度之管,可進一步在管間提供連接構件,例如例如藉由熔接固定於該等管之棒。剩餘棒可有利地固定於殼體。
舉非限制性實例言之,依照本發明之反應器具有以下特徵:
˙反應區域內徑在1.5至6m範圍
˙管內徑在0.1至0.6m範圍
˙兩鄰近管間距離在0.2至0.9m範圍。
確定進料分配管及流出物收集管之數量以及其尺寸使得收集管平均壓降等於±20%,較佳地±10%之分配管平均壓降。
可添加壓降發生器元件,例如帶孔篩網至分配或收集管以保證流體在管整個高度上均勻擴散。
實例
下文描述之實例藉由在依照先前技術及依照本發明之反應器中模擬來比較停留時間(DTS)分佈。由此,可獲得兩個反應器各者的停留時間分佈,該等反應器特定言之可以反應器中進料之平均停留時間為特徵,其變化係與進料轉化率直接相關。
「先前技術」反應器具有2.8m內徑。該容器包括以垂直圓柱形環形式的催化床,該環由保留催化劑之內部圓柱形篩網在內側上及由與內篩網相同型號之圓柱形篩網在外側上限制。在通過該催化床後,
反應流出物在垂直圓柱形收集器中經由保留催化劑之內篩網收集。
外篩網直徑係2.4m及內篩網直徑係0.9m。該篩網具有9m之有效高度。
在本發明反應器中,由直徑為0.19m,管間三角形間距為0.52m之管替代該外及內篩網。收集管及分配管直徑相同。此反應器包括位於催化床中十九根管及相當於7根管鄰接該殼體。
位於床中之六根管以及全部鄰接殼體之管係注入管(相當於13根管)。其他管(在催化床中剩餘13根)係收集管。最終,反應器內徑仍等於2.8m及管之有效高度係9m。
對於以先前技術反應器模擬而言,流入反應器之氣體進料標準流速係120t/h,假設進料密度係平均1.8kg/m3及黏度係2 x 10-5Pa.S。假設該催化劑以直徑為2mm及顆粒間空隙分率等於41%之顆粒形式。相同數據用於依照本發明之反應器之模擬,除進料流速增加了38%之外。
對於兩個反應器各者而言,使用COMSOL Multiphysics 4.2a軟體數值上獲得停留時間分佈。將該進料於時間t=0送入反應器及隨後隨著時間推移維持進料流速。
該模擬顯示在分配管(10mbar)及在收集管(9mbar)中之平均壓降有效地非常接近(10%差異)。
該等DTS模擬亦顯示在先前技術反應器及在其中標準进料流速增加了38%之依照本發明之反應器中平均進料停留時間係相同(圖7)。換言之,對於相同反應器尺寸而言,本發明反應器可用於以進料之同轉化率(相同停留時間)處理流速增加了38%之進料。由此,由於依照本發明之反應器之設計,可在同反應器體積下提高進料流速及由此改良反應器之生產率。
Claims (16)
- 一種沿垂直軸延伸之反應器(1),其包括:設有具有催化劑移動床之反應區域(10)之容器;至少一位於反應區域(10)上方之進料入口構件;至少一用於由催化反應產生之流出物之出口構件,其位於反應區域(10)下方;至少一能將催化劑引入反應區域(10)上部之催化劑入口構件(7);至少一通向反應區域(10)下部之催化劑出口構件(8);該反應器在反應區域(10)內部進一步包括:至少兩個進料分配管(9),各個進料分配管(9)具有與該進料入口構件連通之第一末端(11)及第二密閉末端(12),該等分配管(9)以實質上垂直方式延伸及經設計以容許進料流經反應區域(10)及保留催化劑;及至少兩個流出物收集管(13),各個收集管具有與該流出物出口構件連通之第一末端(14)及第二密閉末端(15),該等收集管(13)以實質上垂直方式延伸及經設計以容許流出物流經收集管(13)及保留催化劑。
- 如請求項1之反應器,其中該反應器(1)由殼體(2)形成及該進料入口構件包括與形成於殼體(2)中之孔口(3)連通之入口管(5)。
- 如請求項1或請求項2之反應器,其中該反應器(1)由殼體(2)形成及該流出物出口構件包括與形成於殼體(2)中之孔口(4)連通之出口管(6)。
- 如請求項1或2之反應器,其中該反應器(1)由殼體(2)形成及其中該催化劑入口構件(7)及該催化劑出口構件(8)包括至少一在其末 端打開之管且該管(7、8)與形成於殼體(2)中之孔口連通。
- 如請求項1或2之反應器,其中該反應器(1)由殼體(2)形成及包括固定至殼體(2)之上第一板(16)及其中該等進料分配管(9)由該第一板(16)支撐及該等進料分配管(9)與催化劑入口構件(7)各者分別與形成於該上第一板(16)中之孔口連通。
- 如請求項5之反應器,其中該上第一板(16)係呈斜截錐形形狀。
- 如請求項5之反應器,其中該反應器進一步包括固定於殼體(2)之下第二板(23)及該反應區域(10)係限定在第一與第二板間及其中該等流出物收集管(13)由下第二板(23)支撐及各個流出物收集管(13)及催化劑出口構件(8)與形成於下第二板(23)中之孔口連通。
- 如請求項7之反應器,其中該上第一板(16)及下第二板(23)分別阻塞流出物收集管(13)之第二末端(15)及進料分配管(9)之第二末端(12)。
- 如請求項1或2之反應器,其中該等分配管(9)及收集管(13)係在垂直於垂直軸之平面中以複數個管線排列,其中各個管線由進料分配管或流出物收集管構成及其中由流出物收集管(13)構成之線以鄰近由進料分配管(9)構成之線之方式佈置。
- 如請求項1或2之反應器,其中該等分配管(9)及收集管(13)係在垂直於垂直軸之平面中以複數個管線排列,其中各個管線交替包括進料分配管(9)及流出物收集管(13)。
- 如請求項9之反應器,其中兩個鄰近線之管彼此面對佈置,從而形成正方形圖案。
- 如請求項9之反應器,其中兩個鄰近線之管係以彼此偏移之方式佈置,從而形成三角形圖案。
- 如請求項1或2之反應器,其中該等分配管(9)及收集管(13)係在垂直於垂直軸之平面中以複數個管同心列排列及其中由流出物收 集管(13)構成之列以鄰近由進料分配管構成之列之方式佈置。
- 如請求項1或2之反應器,其中該等分配管(9)及收集管(13)係在垂直於垂直軸之平面中以複數個管同心列排列及其中各個管列包括分配管(9)及收集管(13)。
- 如請求項1或2之反應器,其中該等分配及/或收集管(9、13)鄰接該反應器之殼體(2)。
- 如請求項1或2之反應器,其中該等收集管(13)及分配管(9)截面係圓形、橢圓形或透鏡狀或形狀係四邊形。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ??1454384 | 2014-05-16 | ||
| FR1454384A FR3020968B1 (fr) | 2014-05-16 | 2014-05-16 | Reacteur a lit radial multitubulaire |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201603881A TW201603881A (zh) | 2016-02-01 |
| TWI652111B true TWI652111B (zh) | 2019-03-01 |
Family
ID=51417421
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW104115305A TWI652111B (zh) | 2014-05-16 | 2015-05-13 | 多管徑向床反應器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9486767B2 (zh) |
| KR (1) | KR102356416B1 (zh) |
| CN (1) | CN105080435B (zh) |
| BR (1) | BR102015010744B1 (zh) |
| FR (1) | FR3020968B1 (zh) |
| TW (1) | TWI652111B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3054028B1 (fr) * | 2016-07-15 | 2018-07-27 | IFP Energies Nouvelles | Conteneur d'un systeme de stockage et de restitution de la chaleur comportant une double paroi en beton |
| CN107983270B (zh) * | 2016-10-27 | 2021-01-08 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种移动床反应器、固体酸烷基化反应系统及固体酸烷基化反应方法 |
| FR3060413A1 (fr) * | 2016-12-15 | 2018-06-22 | IFP Energies Nouvelles | Procede d'hydrotraitement de charges lourdes en reacteur radial multitubulaire |
| FR3063441B1 (fr) * | 2017-03-01 | 2021-10-01 | Ifp Energies Now | Reacteur comprenant des lits catalytiques de faible epaisseur. |
| CN111068590B (zh) * | 2018-10-22 | 2021-12-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种固体酸烷基化方法 |
| US10478794B1 (en) | 2019-02-26 | 2019-11-19 | Chevron Phillips Chemical Company Lp | Bi-modal radial flow reactor |
| CN111113677B (zh) * | 2020-01-04 | 2021-08-03 | 永丰上达建材实业有限公司 | 一种混凝土制备用a料b料高精度定量反应系统 |
| CN112023838B (zh) * | 2020-08-31 | 2022-05-31 | 江苏永大化工机械有限公司 | 煤制乙二醇生产用合成反应器 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201109079A (en) | 2009-07-29 | 2011-03-16 | Inst Francais Du Petrole | Device for distributing feed and recovering effluents in a radial bed catalytic reactor |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2108087A (en) * | 1935-11-09 | 1938-02-15 | Houdry Process Corp | Apparatus for contact treatment of materials |
| US2893950A (en) * | 1956-06-29 | 1959-07-07 | Phillips Petroleum Co | Method and apparatus for feeding fluid reactants to a moving bed of solid contact particles |
| FR2722706B1 (fr) | 1994-07-22 | 1996-08-23 | Inst Francais Du Petrole | Perfectionnement aux enceintes en lit mobile |
| US5759242A (en) * | 1996-07-23 | 1998-06-02 | Praxair Technology, Inc. | Radial bed vaccum/pressure swing adsorber vessel |
| CA2451618A1 (en) * | 2001-06-25 | 2003-01-03 | Jott Australia Pty Ltd | Fluid/solid interaction apparatus |
| JP4477432B2 (ja) * | 2004-06-29 | 2010-06-09 | 東洋エンジニアリング株式会社 | 改質器 |
| FR2914395B1 (fr) * | 2007-03-30 | 2009-11-20 | Inst Francais Du Petrole | Nouveau reacteur echangeur compact utilisant un bruleur poreux |
| CN101279877B (zh) * | 2007-04-04 | 2011-07-20 | 中国石油化工股份有限公司 | 含氧化合物转化过程中提高乙烯、丙烯收率的方法 |
| CN201186210Y (zh) * | 2008-07-22 | 2009-01-28 | 吕仲明 | 立式水冷管箱式反应器 |
| US8313561B2 (en) * | 2010-10-05 | 2012-11-20 | Praxair Technology, Inc. | Radial bed vessels having uniform flow distribution |
| FR2966751B1 (fr) * | 2010-10-28 | 2013-11-08 | IFP Energies Nouvelles | Nouvelle grille externe modulaire pour les reacteurs a lits radiaux. |
| CN202570115U (zh) * | 2012-03-19 | 2012-12-05 | 南京天华化学工程有限公司 | 移动床径向反应器 |
-
2014
- 2014-05-16 FR FR1454384A patent/FR3020968B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
2015
- 2015-05-12 BR BR102015010744-7A patent/BR102015010744B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2015-05-13 TW TW104115305A patent/TWI652111B/zh not_active IP Right Cessation
- 2015-05-15 KR KR1020150068030A patent/KR102356416B1/ko not_active Expired - Fee Related
- 2015-05-15 CN CN201510247588.5A patent/CN105080435B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2015-05-15 US US14/712,965 patent/US9486767B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201109079A (en) | 2009-07-29 | 2011-03-16 | Inst Francais Du Petrole | Device for distributing feed and recovering effluents in a radial bed catalytic reactor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105080435B (zh) | 2019-07-12 |
| US20150328612A1 (en) | 2015-11-19 |
| FR3020968B1 (fr) | 2016-05-13 |
| US9486767B2 (en) | 2016-11-08 |
| KR102356416B1 (ko) | 2022-01-26 |
| BR102015010744B1 (pt) | 2020-11-03 |
| FR3020968A1 (fr) | 2015-11-20 |
| CN105080435A (zh) | 2015-11-25 |
| TW201603881A (zh) | 2016-02-01 |
| BR102015010744A2 (pt) | 2015-12-29 |
| KR20150132021A (ko) | 2015-11-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI652111B (zh) | 多管徑向床反應器 | |
| KR101794495B1 (ko) | 방사상의 베드 촉매 반응기에서 공급물을 분산시키고 유출물을 회수하기 위한 장치 | |
| EP0000094A1 (en) | Moving bed radial flow solids-fluid contacting apparatus | |
| JP6895461B2 (ja) | フローティングトレイを含む触媒化学反応器 | |
| US20160001245A1 (en) | Apparatuses for distributing fluids in fluidized bed reactors | |
| JPS6158111B2 (zh) | ||
| CN101605597B (zh) | 无筛移动床反应器 | |
| CN105935576B (zh) | 用于径向反应器的气态流体的收集器组件 | |
| KR101941727B1 (ko) | 방사 반응기용 가스분산장치 | |
| US20100288676A1 (en) | Fluid distribution in radial flow reactors including moving bed reactors | |
| US8071047B2 (en) | Centerpipe design for radial flow reactor | |
| US20180050314A1 (en) | Tapered conduits for reactors | |
| KR102503601B1 (ko) | 저용량 구획된 반응기 | |
| KR20190017769A (ko) | 다관식 방사상 촉매 반응기 | |
| KR101651748B1 (ko) | 탈수소화 반응기 | |
| TW201627061A (zh) | 允許使用少量催化劑之徑向床反應器 | |
| KR830000403B1 (ko) | 이동층(移動層) 방사상유동 고체-유체 접촉장치 | |
| CA1101195A (en) | Moving bed radial flow solids-fluid contacting apparatus | |
| US20160136605A1 (en) | Collector pipe for a radial-bed reactor | |
| HU181508B (hu) | Radiális átfolyású, mozgoágyas készülék folyadék es szilárd anyag érintkeztetésére |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees |