Многофазное контактное и распределительное устройство для гидрообработки
Изобретение относится к системам и устройству для контакта и распределения многофазной текучей среды. Распределяющее текучую среду устройство для реактора включает сопловую тарелку, множество каналов, прикрепленных и проходящих вертикально от верхней поверхности сопловой тарелки, и сопло для распределения текучей среды, расположенное в каждом канале. Причем каждый канал имеет открытый ближний конец, открытый дальний конец и стенку, которая образует цилиндрическую полость, и имеет боковое отверстие. Сопло включает корпус, включающий ближнюю часть, промежуточную часть и дальнюю часть, при этом ближняя часть образует цилиндрическую ближнюю полость и содержит газовый впуск, выполненный с возможностью пропускания через него газа в ближнюю часть, промежуточная часть образует цилиндрическую промежуточную полость в сообщении по текучей среде с ближней полостью, дальняя часть содержит стенку корпуса и жидкостный впуск, выполненный с возможностью пропускания через него жидкости в дальнюю часть, и дальняя часть образует цилиндрическую дальнюю полость, причем жидкостный впуск расположен по касательной к внутренней поверхности дальней части. Изобретение обеспечивает улучшение перемешивания и распределения текучей среды к поверхности каждого нижележащего слоя катализатора, а также уменьшение высоты смесительной тарелки, упрощение обслуживания, монтажа и демонтажа, уменьшение количества конструкционного материала. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 36 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам и устройству для контакта и распределения многофазной текучей среды.
Уровень техники, к которой относится изобретение
Многие каталитические процессы осуществляют в реакторах, содержащих ряд отдельных слоев катализатора. Реакторы, используемые в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности для пропускания жидкостей или многофазных смесей жидкостей и газов над уплотненными слоями измельченных твердых материалов, участвуют во множестве разнообразных процессов. В число примеров таких процессов входят следующие: каталитическая депарафинизация, гидрообработка, гидродесульфурация, гидроочистка и гидрокрекинг. В данных процессах жидкую фазу, как правило, смешивают с газовой или паровой фазой, и смесь пропускают над измельченным катализатором в уплотненном слое в реакторе с нисходящим потоком.
В реакторах с нисходящим потоком необходимо, чтобы газ и жидкость были надлежащим образом перемешаны и равномерно распределены по горизонтальному поперечному сечению реактора перед вступлением в контакт с каждым слоем катализатора. Такое равномерное распределение газа и жидкости обеспечивает основные преимущества, включающие эффективное использование катализатора, уменьшение истирания верхнего слоя катализатора, повышении выходов, улучшение качества продукта и увеличение продолжительности работы. Как правило, в каталитическом реакторе с нисходящим потоком в реактор помещают множество слоев катализатора, и распределительная система для эффективного перемешивания газа и жидкостей расположена над каждым слоем катализатора. Область между слоями катализатора обычно оборудована подводящей газ трубой для введения дополнительного газа, чтобы компенсировать расход газа в предшествующем слое катализатора. Вводимый газ может также действовать в качестве тушильного газа для охлаждения реакционной смеси, выходящей из слоя катализатора, перед поступлением реакционной смеси в следующий слой катализатора. Как правило, вводимый газ представляет собой водород или включает водород. Жидкую реакционную смесь, выходящую из вышележащего слоя катализатора, оставляют накапливаться на сборной тарелке. Тушильный газ и жидкость затем проходят в смесительную камеру, где создается вихревое движение жидкости. Это обеспечивает хорошее перемешивание жидкости, и в результате создаются равномерные температурные условия в жидкости. Перемешивание газа и жидкости также происходит внутри смесительной камеры.
Текучая среда из смесительной камеры протекает вниз на отражатель или отбойник, в результате чего поток направляется в распределительную тарелку, имеющую большое число отверстий с нисходящим потоком для пропускания жидкостей. Для распределения потока жидкости по поперечному сечению отверстия с нисходящим потоком традиционного устройства могут включать одну или более труб или каналов. Канал представляет собой цилиндрическую структуру с открытым верхом и одним или множеством отверстий в верхней части своей высоты, через которые может поступать газовая фаза. Газовая фаза движется вниз по длине канала. Нижняя часть канала может иметь одно или более боковых отверстий для потока жидкости, через которые жидкая фаза может поступать в канал и вступать в контакт с газовой фазой. Когда жидкость продолжает накапливаться в распределительной тарелке, жидкость поднимается до такого уровня, что она закрывает боковое отверстие (отверстия) в канале, в результате чего прекращается поступление газа, и жидкость может поступать через боковое отверстие (отверстия) в канал. Газы и жидкости выходят через отверстие в нижней части канала через распределительную тарелку и попадают на нижележащий слой катализатора. Недостаток традиционных труб или каналов заключается в том, что вследствие низкой турбулентности вокруг потоков жидкости происходит лишь ограниченное перемешивание между двумя фазами.
Хорошее проточное распределительное устройство для каталитического реактора должно удовлетворять следующим четырем основным требованиям: обеспечивать равномерное распределение реакционной смеси в слое катализатора при различных соотношениях газа и жидкости в реакционной смеси, выдерживать определенные отклонения от горизонтали распределительной тарелки, обеспечивать хорошее перемешивание газов и жидкостей и теплообмен, а также требовать минимальную высоту слоя катализатора для полного смачивания нижележащего слоя катализатора. Поскольку традиционные каналы основаны на постоянной высоте жидкости в тарелке в качестве движущей силы для потока жидкости в канал, они не способны выполнять данные требования вследствие неудовлетворительной способности выдерживать отклонения от горизонтали распределительной тарелки, а также проявления субоптимального распыления аэрозоля текучих сред на нижележащий слой катализатора и других недостатков.
Одна из ключевых проблем конструкции поточного распределителя заключается в форме выпуска жидкости и газа из устройства. Традиционный распределитель канала обеспечивает ограниченное число точек контакта жидкой реакционной смеси со слоем катализатора. В результате требуется большее расстояние от канала до слоя, чтобы смачивать поверхность катализатора.
Патент США № 7473405 (Kemoun и др.) описывает сопловое устройство для соединения с распределяющей текучую среду трубой.
Существует постоянная потребность в устройстве реактора гидрообработки, обеспечивающем улучшенное перемешивание водорода и нефти в смесительной тарелке, более равномерное и согласованное распределение жидкости на слое катализатора, снижение высоты смесительной тарелки и уменьшение количества конструкционных материалов, а также упрощенное обслуживание, монтаж и демонтаж. Существует также потребность в системах и устройстве, которые обеспечивают повышенную устойчивость в условиях отклонения распределительной тарелки от горизонтали. Кроме того, существует потребность в распределяющем текучую среду устройстве, которое способно обеспечивать более равномерное распределение жидкости на слое катализатора в условиях существования только жидкой фазы.
Сущность изобретения
Согласно одному аспекту настоящего изобретения, предложена реакторная система, включающая оболочку реактора, первичный распределяющий реакционную смесь блок, расположенный внутри оболочки реактора, и, по меньшей мере, один вторичный распределяющий реакционную смесь блок, расположенный под первичным распределяющим реакционную смесь блоком внутри оболочки реактора. Первичный распределяющий реакционную смесь блок включает первичный отражатель и первую сопловую тарелку, расположенную под отражателем. По меньшей мере, один вторичный распределяющий реакционную смесь блок включает сборную тарелку и вторую сопловую тарелку, расположенную под сборной тарелкой. Каждая из первой сопловой тарелки и второй сопловой тарелки включает множество сопел, причем каждое из сопел включает корпус сопла, включающий дальнюю часть корпуса, имеющую, по меньшей мере, один жидкостный впуск, предназначенный для пропускания через него жидкости. Дальняя часть корпуса образует по существу цилиндрическую дальнюю полость. Каждый жидкостный впуск расположен по касательной к внутренней поверхности дальней части корпуса.
В варианте осуществления настоящее изобретение также предлагает реакторную систему, включающую оболочку реактора, имеющую внутреннюю стенку, первичный распределяющий реакционную смесь блок, расположенный внутри оболочки реактора, и, по меньшей мере, один вторичный распределяющий реакционную смесь блок, расположенный под первичным распределяющим реакционную смесь блоком внутри оболочки реактора. Каждый вторичный распределяющий реакционную смесь блок включает сборную тарелку, сопловую тарелку, расположенную под сборной тарелкой, по меньшей мере, одно опорное кольцо, прикрепленное к внутренней стенке оболочки реактора, и множество ферм. Каждая ферма перекрывает, по меньшей мере, одно опорное кольцо. Каждая ферма имеет верхний фланец и нижний фланец, причем верхний фланец поддерживает сборную тарелку, и нижний фланец поддерживает сопловую тарелку.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предложен распределяющий реакционную смесь блок для каталитического реактора, причем данный распределяющий реакционную смесь блок включает отражатель и сопловую тарелку, расположенную под отражателем. Сопловая тарелка включает множество сопел. Каждое сопло включает корпус сопла, включающий дальнюю часть корпуса, имеющую, по меньшей мере, один жидкостный впуск, предназначенный для пропускания через него жидкости. Дальняя часть корпуса образует по существу цилиндрическую дальнюю полость. Каждый жидкостный впуск расположен по касательной к внутренней поверхности дальней части корпуса.
В варианте осуществления настоящее изобретение дополнительно предлагает сопло для равномерного распределения многофазной текучей смеси, причем данное сопло включает корпус сопла, имеющий ближнюю часть корпуса, промежуточную часть корпуса и дальнюю часть корпуса. Ближняя часть корпуса образует по существу цилиндрическую ближнюю полость, и ближняя часть корпуса имеет, по меньшей мере, один газовый впуск, предназначенный для пропускания через него газа в ближнюю часть корпуса. Промежуточная часть корпуса образует по существу цилиндрическую промежуточную полость в сообщении по текучей среде с ближней полостью. Дальняя часть корпуса имеет стенку корпуса и, по меньшей мере, один жидкостный впуск, предназначенный для пропускания через него жидкости в дальнюю часть корпуса. Дальняя часть корпуса образует по существу цилиндрическую дальнюю полость, и, по меньшей мере, один жидкостный впуск расположен по касательной к внутренней поверхности дальней части корпуса.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения предложено распределяющее текучую среду устройство для реактора, причем данное устройство включает сопловую тарелку; множество каналов, прикрепленных и проходящих через сопловую тарелку; и сопло для распределения текучей среды, расположенное внутри каждого канала. Каждый канал имеет стенку канала, которая образует по существу цилиндрическую полость канала, проходящего по существу вертикально от нижней поверхности сопловой тарелки в место выше верхней поверхности сопловой тарелки. Канал имеет открытый ближний конец и открытый дальний конец, и в стенке канала имеется, по меньшей мере, одно боковое отверстие. Сопло включает корпус сопла, включающий ближнюю часть корпуса, промежуточную часть корпуса и дальнюю часть корпуса, имеющую дальнюю стенку корпуса. Ближняя часть корпуса образует по существу цилиндрическую ближнюю полость, и открытый ближний конец предназначен для пропускания через него газа. Промежуточная часть корпуса образует по существу цилиндрическую промежуточную полость в сообщении по текучей среде с ближней полостью. Дальняя часть корпуса имеет жидкостный впуск, предназначенный для пропускания через него жидкости в дальнюю часть корпуса. Дальняя часть корпуса образует по существу цилиндрическую дальнюю полость. Жидкостный впуск включает изогнутый канал в дальней стенке корпуса, и изогнутый канал имеет внутренний конец, расположенный по касательной к внутренней поверхности дальней части корпуса.
В еще одном варианте осуществления настоящее изобретение предлагает также распределяющее текучую среду устройство, включающее по существу цилиндрический полый корпус сопла, имеющий множество внешних щелей, расположенных по окружности вокруг корпуса сопла; колпачок, прикрепленный к ближней части корпуса сопла, причем в колпачке имеется аксиальное ближнее отверстие; основание, прикрепленное к дальней части корпуса сопла, причем в основании имеется аксиальное дальнее отверстие; и по существу цилиндрическую внутреннюю трубу, расположенную аксиально в ближней части корпуса сопла. Внутренняя труба расположена в ближнем отверстии колпачка, и внутренняя труба проходит вблизи от колпачка, образуя ближний конец внутренней трубы. Внутренняя труба имеет множество внутренних щелей, расположенных по окружности вокруг ближнего конца внутренней трубы. Дальний конец внутренней трубы проходит в удаленном месте, приближенном к дальнему концу каждой из внешних щелей.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет блок-схему, иллюстрирующую реакторную систему согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.2 представляет блок-схему, иллюстрирующую каталитический блок для реакторной системы согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.3 представляет блок-схему, иллюстрирующую реакторную систему согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4A представляет блок-схему, иллюстрирующую первичный распределяющий реакционную смесь блок согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.4B представляет блок-схему, иллюстрирующую вторичный распределяющий реакционную смесь блок согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5A представляет схематический вид с местным разрезом части оболочки реактора с соответствующим внутренним устройством реактора согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.5B представляет вид сверху распределяющего реакционную смесь блока по линии 5B-5B на фиг.5A и показывает множество сегментов сборной тарелки.
Фиг.5C представляет вид сверху части распределяющего реакционную смесь блока на фиг.5B, в котором удалены сегменты сборной тарелки и который показывает множество сегментов сопловой тарелки.
Фиг.5D представляет вид в разрезе части распределяющего реакционную смесь блока на фиг.5B по линии 5D-5D на фиг.5B.
Фиг.5E представляет вид сбоку фермы, несущей множество сегментов сопловой тарелки по линии 5E-5E на фиг.5C.
Фиг.6A представляет вид в перспективе первичного распределяющего реакционную смесь блока, показывающий первичный отражатель по отношению к сопловой тарелке, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6B представляет вид в перспективе смесительной камеры по отношению к вторичному отражателю вторичного распределяющего реакционную смесь блока согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6C представляет схематический вид сбоку вторичного распределяющего реакционную смесь блока, включающего вторичный отражатель, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.6D представляет схематический боковой вид в разрезе вторичного отражателя по отношению к вертикальной трубе на сборной тарелке согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7A представляет схематический вид сверху смесительной камеры, и
Фиг.7B представляет схематический вид сверху разделенных половин смесительной камеры на фиг.7A согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.7C представляет вид в перспективе одной половины смесительной камеры, расположенной на сегменте сборной тарелки вторичного распределяющего реакционную смесь блока согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.8 представляет схематический вид сверху части сопловой тарелки, показывающий ряд распределяющих текучую среду сопел, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9A представляет вид сбоку сопла для распределения текучей среды согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.9B представляет продольный вид в разрезе сопла по линии 9B-9B на фиг.9A, и
Фиг.9C представляет жидкостные впуски в сопло по линии 9C-9C на фиг.9A.
Фиг.10 представляет схематический вид сверху части сопловой тарелки, показывающий ряд распределяющих текучую среду каналов, согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.11A представляет вид сбоку сопла для распределения текучей среды.
Фиг.11B представляет продольный вид в разрезе сопла на фиг.11A по линии 11B-11B.
Фиг.11C представляет вид сверху сопла на фиг.11A вдоль линий 11C-11C, и
Фиг.11D представляет изогнутый жидкостный впуск в корпусе сопла вдоль линий 11D-11D на фиг.11A согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.12A представляет вид спереди распределяющего текучую среду канала.
Фиг.12B представляет вид сбоку канала на фиг.12A, и
Фиг.12C представляет продольный вид в разрезе канала на фиг.12A, показывающий вставленное в него сопло на фиг.11A, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения,
Фиг.13 представляет схематический продольный вид в разрезе сопла для распределения текучей среды, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг.14A представляет схематический вид сбоку с местным разрезом части оболочки, показывающий блок подложки катализатора по отношению к распределяющему реакционную смесь блоку.
Фиг.14B представляет вид сверху блока подложки катализатора по линии 14B-14B на фиг.14A и показывает множество ситовых панелей.
Фиг.14C представляет вид сверху блока подложки катализатора на фиг.14B, в котором удалены ситовые панели и который показывает множество решетчатых панелей.
Фиг.14D представляет вид сверху части блока подложки катализатора на фиг.14B, в котором удалены ситовые панели и решетчатые панели, и который показывает множество опорных балок катализатора.
Фиг.14E представляет вид в разрезе, показывающий опорные балки катализатора, решетчатые панели и ситовые панели по линии 14E-14E на фиг.14B, и
Фиг.14F представляет вид в разрезе, показывающий опорные балки катализатора по отношению к оболочке реактора и выступу оболочки по линии 14F-14F на фиг.14D, согласно настоящему изобретению.
Подробное описание изобретения
Настоящее изобретение предлагает внутреннее устройство реактора для равномерного распределения текучих сред в реакторах с нисходящим потоком и множеством слоев катализатора. Такие реакторы можно использовать в химической и нефтеперерабатывающей отраслях промышленности для осуществления разнообразных реакций, таких как каталитическая депарафинизация, гидрообработка, гидроочистка и гидрокрекинг. Настоящее изобретение является особенно полезным для осуществления реакций в смешанных фазах между жидкостями, такими как жидкие углеводороды, в реакционной смеси, и газом, таким как газообразный водород. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системам и устройству для улучшения перемешивания и распределения газовой и жидкой фаз над слоем твердого катализатора, при этом сводится к минимуму высота внутренних устройств реактора. Настоящее изобретение является особенно полезным для каталитических реакторов, в которых смеси газа и жидкости проходят через множество слоев твердых частиц катализатора в широком разнообразии процессов, в частности в каталитических реакторах с нисходящим потоком, используемых для гидрообработки и гидрокрекинга на нефтеперерабатывающих предприятиях.
Если не определены другие условия, перечисление однородных элементов, материалов или других компонентов, из которых можно выбирать индивидуальные компоненты или структуры или их сочетания, предназначено для включения всех возможных сочетаний в пределах данного рода перечисленных компонентов и их смесей. Кроме того, термин «включать» и его варианты предназначены в качестве неограничительных; таким образом, перечисление предметов в списке не представляет собой исключения других аналогичных предметов, которые могут быть также полезными в материалах, элементах, структурах, композициях и способах согласно настоящему изобретению.
Далее рассмотрим чертежи, в числе которых фиг.1 представляет блок-схему, иллюстрирующую реакторную систему 10 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Реакторная система 10 может включать оболочку 30 реактора, имеющую стенки оболочки реактора, которые могут, по меньшей мере, по существу быть вертикальными. Оболочка 30 реактора может содержать, по меньшей мере, один каталитический блок 100 (см., например, фиг.2). В варианте осуществления реакторная система 10 может включать множество каталитических блоков, которые представлены на фиг.1 как каталитический блок 1 (100a) и каталитический блок n (100b). Число каталитических блоков 100 внутри оболочки 30 реактора может составлять, как правило, от одного (1) до приблизительно восьми (8); например, n может составлять приблизительно от двух (2) до восьми (8).
Фиг.2 представляет блок-схему, иллюстрирующую каталитический блок 100 для реакторной системы 10 согласно настоящему изобретению. В варианте осуществления каталитический блок 100 может включать распределяющий реакционную смесь блок 200/200', блок подложки катализатора 400 и слой катализатора 402. Распределяющий реакционную смесь блок может представлять собой первичный распределяющий реакционную смесь блок 200' (см., например, фиг.4A) или вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 (см., например, фиг.4B). В варианте осуществления распределяющий реакционную смесь блок 200/200' может быть расположен над соответствующим слоем катализатора 402, и слой катализатора 402 может поддерживаться блоком подложки катализатора 400. В варианте осуществления слой катализатора 402 может представлять собой слой твердого катализатора.
Фиг.3 представляет блок-схему, иллюстрирующую реакторную систему 10 согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Реакторная система 10 может включать первичный распределяющий реакционную смесь блок 200' и, по меньшей мере, один вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200. В варианте осуществления на фиг.3 реакторная система 10 может включать вторичный распределяющий реакционную смесь блок 1 (200a) и распределяющий реакционную смесь блок n (200n). Число вторичных распределяющих реакционную смесь блоков 200 внутри оболочки 30 реактора может составлять, как правило, от одного (1) до приблизительно восьми (8). Суммарное число первичных и вторичных распределяющих реакционную смесь блоков 200'/200 внутри оболочки 30 реактора может соответствовать числу каталитических блоков 100 внутри оболочки 30 реактора.
Фиг.4A представляет блок-схему, иллюстрирующую первичный распределяющий реакционную смесь блок 200' согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Первичный распределяющий реакционную смесь блок 200' может включать первичный отражатель 210 и сопловую тарелку 260. Первичный отражатель 210 можно быть расположен над сопловой тарелкой 260. Первичный отражатель 210 может содержать в себе множество перфораций (см., например, фиг.6A). Первичный отражатель 210 может быть предназначен, чтобы допускать прохождение текучей среды через первичный отражатель 210 в сопловой тарелке 260. Сопловая тарелка 260 может включать множество распределяющих текучую среду сопел 600 (см., например, фиг.8). В варианте осуществления, первичный отражатель 210 можно устанавливать на распределяющее текучую среду сопло 600.
Фиг.4B представляет блок-схему, иллюстрирующую вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 может включать смесительную камеру 220, сборную тарелку 240, вторичный отражатель 250 и сопловую тарелку 260. Смесительная камера 220 может быть расположена на сборной тарелке 240. Вторичный отражатель 250 может быть расположен под сборной тарелкой 240 и над сопловой тарелкой 260. Вторичный отражатель 250 может включать первую периферическую часть и вторую периферическую часть, причем в каждой из них содержится множество сквозных перфораций (см., например, фиг.6B). Вторичный отражатель 250 может дополнительно включать целую центральную часть, в которой отсутствуют перфорации (см., например, фиг.6B и 6D). Сопловая тарелка 260 может включать множество распределяющих текучую среду сопел (см., например, фиг.8). В варианте осуществления, вторичный отражатель 250 можно устанавливать на распределяющее текучую среду сопло 600.
Фиг.5A представляет схематический вид с местным разрезом части реактора 20, включающего оболочку 30 реактора, имеющую стенки 32 оболочки, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Оболочка 30 реактора может содержать первичный распределяющий реакционную смесь блок 200' и, по меньшей мере, один вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200. Слой катализатора 402 может быть расположен под каждым из первичного распределяющего реакционную смесь блока 200' и вторичного распределяющего реакционную смесь блока (блоков) 200. Каждый слой катализатора 402 может быть расположен на блоке 400 подложки катализатора (см., например, фиг.14A-F). Каждый из первичного распределяющего реакционную смесь блока 200', вторичного распределяющего реакционную смесь блока (блоков) 200 и блока подложки катализатора 400 может поддерживаться стенками 32 оболочки 30 реактора. Стенки 32 оболочки в месте первичного распределяющего реакционную смесь блока 200', вторичного распределяющего реакционную смесь блока (блоков) 200 и блока (блоков) 400 подложки катализатора могут быть, по меньшей мере, по существу вертикальными. Каждый из первичного распределяющего реакционную смесь блока 200', вторичного распределяющего реакционную смесь блока (блоков) 200 и блоков 400 подложки катализатора может быть расположен, по меньшей мере, по существу перпендикулярно относительно стенок 32 оболочки.
Фиг.5B представляет вид сверху вторичного распределяющего реакционную смесь блока 200, который если смотреть вдоль линий 5B-5B на фиг.5A. Вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 может включать множество сегментов 242 сборной тарелки. Сегменты 242 сборной тарелки совместно образуют сборную тарелку 240 (см., например, фиг.6C). Сегменты 242 сборной тарелки можно обратимо соединять друг с другом, что делает удобным монтаж и демонтаж сборной тарелки 240. В варианте осуществления сегменты 242 сборной тарелки можно соединять друг с другом посредством множества штифтов, таких как конические штифты (не показаны на чертеже). Один сегмент 242 сборной тарелки представлен на фиг.5B как удаленный, чтобы открыть сегмент 262 сопловой тарелки (см., например, фиг.5C). Следует понимать, что вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 не ограничен конфигурацией сегментов 242 сборной тарелки, которые представлены на фиг.5B; напротив, другие числа и конфигурации сегментов 242 сборной тарелки также находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Фиг.5C представляет вид сверху части вторичного распределяющего реакционную смесь блока 200 на фиг.5B с удаленными сегментами 242 сборной тарелки. Вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 дополнительно включает множество сегментов сопловой тарелки 262. Сегменты 262 сопловой тарелки совместно образуют сопловую тарелку 260 (см., например, фиг.8 и 10). На фиг.5C один из сегментов сопловой тарелки 242 представлен как удаленный. Каждый из сегментов 242 сборной тарелки и сегментов 262 сопловой тарелки может поддерживать множество ферм 302 (см., например, фиг.5D). Фермы 302 могут, в свою очередь, поддерживаться опорным кольцом 34. Опорное кольцо 34 можно прикреплять к внутренней поверхности 32a стенки 32 оболочки. В варианте осуществления опорное кольцо 34 может включать множество скобок (не показаны на чертеже), предназначенных для крепления ферм 302. Каждая ферма может охватывать оболочку 30 реактора. Хотя на фиг.5C представлены две (2) фермы 302, другие числа ферм 302 также находятся в пределах объема настоящего изобретения. Как правило, число ферм 302, охватывающих оболочку 32 реактора может составлять от одной (1) до приблизительно шести (6).
Кроме того, как показано на фиг.5C, опорное кольцо 34 можно прикреплять, например, посредством сварки, к внутренней поверхности 32a стенки 32 оболочки реактора, и опорное кольцо 34 может быть расположено по ее окружности. В варианте осуществления опорное кольцо 34 может включать металлическую кромку (не показаны на чертеже), имеющую верхний выступ и нижний выступ, причем эти верхний и нижний выступы предназначены, чтобы поддерживать сборную тарелку 240 и сопловую тарелку 260, соответственно. В еще одном варианте осуществления опорное кольцо 34 может включать верхнее кольцо и нижнее кольцо, коаксиальное и отделенное по вертикали от верхнего кольца (на чертеже не показано ни верхнее кольцо, ни нижнее кольцо), где каждое из верхнего кольца и нижнего кольца можно прикреплять (например, посредством сварки) к внутренней поверхности 32a стенки 32 оболочки реактора.
Кроме того, как далее показано на фиг.5C, сегменты 262 сопловой тарелки можно обратимо прикреплять друг к другу, что обеспечивает удобный монтаж и демонтаж сопловой тарелки 260. В варианте осуществления сегменты 262 сопловой тарелки можно прикреплять друг к другу через множество штифтов, таких как конические штифты (не показаны на чертеже). Следует понимать, что вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 не ограничивается конфигурацией сегментов сопловой тарелки 262, которая представлена на фиг.5C; напротив, другие числа и конфигурации сегментов сопловой тарелки 262 также находятся в пределах объема настоящего изобретения.
Фиг.5D представляет вид в разрезе части вторичного распределяющего реакционную смесь блока 200 на фиг.5B по линии 5D-5D на фиг.5B, показывая пару отделенных друг от друга ферм 302. Каждая ферма 302 может включать верхний фланец 304 и нижний фланец 306. Множество сегментов 242 сборной тарелки может располагаться и поддерживаться на верхнем фланце 304. Множество сегментов сопловой тарелки 262 можно располагаться и поддерживаться на нижнем фланце 306.
Фиг.5E представляет вид сбоку фермы 302, несущей множество сегментов сопловой тарелки 262 на нижнем фланце 306 фермы по линии 5E-5E на фиг.5C. В варианте осуществления ферму 302 может поддерживать на каждом конце скобка (не показана на чертеже), прикрепленная к опорному кольцу 34. На фиг.5E сегменты 242 сборной тарелки представлены как снятые с фермы 302.
Фиг.6A представляет вид в перспективе первичного отражателя 210 по отношению к сопловой тарелке 260 первичного распределяющего реакционную смесь блока 200' согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В варианте осуществления первичный отражатель 210 может быть, по меньшей мере, по существу круглым. Первичный отражатель 210 может иметь площадь, составляющую, как правило, приблизительно от 70% до 100% площади поперечного сечения оболочки 30 реактора, и часто приблизительно от 90% до 100% площади поперечного сечения оболочки 30 реактора. Как правило, сопловая тарелка 260 может иметь площадь, составляющую приблизительно от 95% до 100% площади поперечного сечения оболочки 30 реактора. Сопла 600 (см., например, фиг.9A-C) не представлены на фиг.6A по соображениям ясности иллюстрации. Как сопловую тарелку 260, так и первичный отражатель 210 можно располагать, по меньшей мере, по существу перпендикулярно по отношению к оболочке стенка реактора 32.
Фиг.6B представляет вид в перспективе смесительной камеры 220 по отношению к вторичному отражателю 250 вторичного распределяющего реакционную смесь блока 200 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Сборная тарелка 240 не представлена на фиг.6B по соображениям ясности иллюстрации. Вторичный отражатель 250 можно располагать под смесительной камерой 220. Вторичный отражатель 250 может включать первую периферическую часть 254a, вторую периферическую часть 254b и центральную целую часть 252. В каждой из первой периферической части 254a и второй периферической части 254b может находиться множество перфораций 256. Напротив, в центральной целой части 252 могут, по меньшей мере, по существу отсутствовать перфорации, отверстия или полости. Вторичный отражатель 250 может быть предназначен для прохождения жидкости через перфорации 256.
Фиг.6C представляет схематический вид сбоку вторичного распределяющего реакционную смесь блока 200, согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 может включать сборную тарелку 240, имеющую верхнюю поверхность 240a, смесительную камеру 220, расположенную на верхней поверхности 240a, вторичный отражатель 250, расположенный под сборной тарелкой 240, и сопловую тарелку 260, расположенную под вторичным отражателем 250. Вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 может дополнительно включать вертикальную трубу 244. Вертикальная труба 244 может быть, по меньшей мере, по существу цилиндрической и прикрепляться к верхней поверхности 240a сборной тарелки 240. Вертикальная труба 244 может проходить, по меньшей мере, по существу перпендикулярно по отношению к сборной тарелке 240.
Фиг.6D представляет схематический боковой вид сечения вторичного отражателя 250 по отношению к вертикальной трубе 244 на сборной тарелке 240 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Вторичный отражатель 250 включает центральную целую часть 252, имеющую целый поверхность, на которой отсутствуют любые перфорации, отверстия или полости. Центральная целая часть 252 может быть расположена между первой и второй периферическими частями 254a, 254b вторичного отражателя 250. В варианте осуществления центральная целая часть 252 может занимать площадь, превышающую площадь поперечного сечения вертикальной трубы 244. В подварианте осуществления площадь центральной целой части 252 может быть ограничена основанием объема усеченного конуса, образованного прямой линией, проходящей под углом θ от сборной тарелки 240 в месте внутренней стенки вертикальной трубы 244 к вторичному отражателю 250. Как правило, угол θ может составлять приблизительно от 20° до 70°, обычно приблизительно от 30° до 60° и часто приблизительно от 40° до 50°. Вертикальный просвет CH между вторичным отражателем 250 и сборной тарелкой 240 может составлять, как правило, приблизительно от 25% до 50% диаметра вертикальной трубы 244. В еще одном подварианте осуществления центральная целая часть 252 может занимать площадь, которая составляет приблизительно от двукратной (2X) до пятикратной (5X) площади поперечного сечения вертикальной трубы 244.
Фиг.7A представляет схематический вид сверху смесительной камеры 220, и фиг.7B представляет схематический вид сверху разделенных половин смесительной камеры 220 на фиг.7A согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Смесительная камера 220 может включать первую половину 220a и вторую половину 220b. Каждая из первой и второй половин 220a, 220b смесительной камеры может включать соединительный фланец 222 для скрепления или соединения первой и второй половин 220a, 220b друг с другом. В варианте осуществления, первая и вторая половины 220a, 220b можно обратимо соединять друг с другом их соединительными фланцами 222 посредством множества штифтов, таких как конические штифты (не показаны на чертеже).
Фиг.7C представляет вид в перспективе одной половины смесительной камеры 220, расположенной на сегменте 242 сборной тарелки, согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Вертикальная труба 244 может быть расположена на сегменте 242 сборной тарелки под смесительной камерой 220. Вертикальная труба 244 может быть расположена над вторичным отражателем 250. Вертикальная труба 244 может включать, по меньшей мере, одну перегородку (не показана на чертеже), расположенную на внутренней поверхности вертикальной трубы 244. Только один сегмент 242 сборной тарелки представлен на фиг.7C. На практике множество сегментов 242 сборной тарелки совместно образуют сборную тарелку 240.
Фиг.8 представляет схематический вид сверху части сопловой тарелки 260, включающий ряд распределяющих текучую среду сопел 600 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Каждое сопло 600 может быть предназначено для перемешивания и равномерного распределения текучей среды на слой катализатора 402, расположенный под сопловой тарелкой 260. Ряд сопел 600 на сопловой тарелке 260 может иметь разбивку по треугольнику, где расстояния между соплами составляют, как правило, приблизительно от 5 до 10 дюймов (от 127 до 254 мм) и часто приблизительно от 6 до 8 дюймов (от 152,4 до 203,2 мм). Фиг.8 представляет только часть сопловой тарелки 260; на практике сопловая тарелка 260 может включать намного больше сопел 600.
Рассмотрим фиг.9A-9C, где фиг.9A представляет вид сбоку сопла для распределения текучей среды 600 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг.9B представляет продольный вид в разрезе сопла 600 по линии 9B-9B на фиг.9A. Фиг.9C представляет жидкостные впуски 614 в сопло 600 по линии 9C-9C на фиг.9A. Сопло 600 может включать корпус 602 сопла, ближний конец 600a сопла, дальний конец 600b сопла, множество газовых впусков 612 и, по меньшей мере, один жидкостный впуск 614. Ближний конец 600a сопла может герметично закрываться колпачком сопла 604. В варианте осуществления колпачок 604 может составлять единое целое, например, путем литья с корпусом 602 сопла.
Как показано на фиг.9B, корпус 602 сопла может включать ближнюю часть 602a корпуса, промежуточную часть 602b корпуса и дальнюю часть 602c корпуса.
Ближняя часть 602a корпуса образует по существу цилиндрическую ближнюю полость. Промежуточная часть 602b корпуса образует по существу цилиндрическую промежуточную полость в сообщении по текучей среде с ближней полостью. Дальняя часть 602c корпуса образует по существу цилиндрическую дальнюю полость в сообщении по текучей среде с промежуточной полостью. Ближняя полость может иметь первый диаметр, промежуточная полость может иметь второй диаметр, и дальняя полость может иметь третий диаметр. Первый диаметр может быть существенно больше, чем третий диаметр, и третий диаметр может быть существенно больше, чем второй диаметр.
Каждый газовый впуск 612 может быть расположен сбоку при ближней части 602a корпуса. Каждый газовый впуск 612 может быть предназначен для пропускания через него газа в ближнюю часть 602a корпуса. Сопло 600 может дополнительно включать газовое сопло 606. Газовое сопло 606 может быть расположено по существу перпендикулярно по отношению к стенкам корпуса 602 сопла между ближней частью 602a корпуса и дальней частью 602c корпуса, образуя промежуточную часть 602b корпуса. В варианте осуществления газовое сопло 606 может представлять собой единое целое с корпусом 602 сопла. В еще одном варианте осуществления газовое сопло 606 может включать металлическое кольцо, расположенное внутри и прикрепленное к корпусу 602 сопла.
Каждый жидкостный впуск 614 может быть расположен сбоку при дальней части 602c корпуса.
Каждый жидкостный впуск 614 может быть предназначен для пропускания через него жидкости. Как можно видеть, например, на фиг.9C, каждый жидкостный впуск 614 может быть расположен по касательной к внутренней поверхности 616 дальней части 602c корпуса. В варианте осуществления каждый жидкостный впуск 614 может быть линейным.
Кроме того, как показано на фиг.9C, каждый жидкостный впуск 614 может иметь длину жидкостного впуска и ширину (IW) жидкостного впуска. В варианте осуществления соотношение (IL:IW) длины (IL) жидкостного впуска и ширины (IW) жидкостного впуска может составлять приблизительно от 2:1 до 5:1. Длина (IL) жидкостного впуска, проиллюстрированного на фиг.9C, может представлять собой минимальную длину каждого жидкостного впуска 614, например, вследствие касательной ориентации жидкостных впусков 614 по отношению к корпусу 602 сопла.
Каждый из жидкостных впусков 614 может быть предназначен для образования пленки жидкости на внутренней поверхности 616 дальней части 602c корпуса, и каждый из жидкостных впусков 614 может быть предназначен для создания спирального потока жидкости на внутренней поверхности 616 дальней части 602c корпуса, где поток жидкости проходит в направлении удаления относительно жидкостных впусков 614.
Сопло 600 может дополнительно включать сужающуюся первую усеченно-коническую часть 608 в сообщении по текучей среде с дальней частью 602c корпуса. Кроме того, сопло 600 может дополнительно включать расширяющуюся вторую усеченно-коническую часть 610, удаленную и находящуюся в сообщении по текучей среде с первой усеченно-конической частью 608. Кроме того, сопло 600 может дополнительно включать множество углублений 620, расположенных на дальнем конце 600b сопла 600. Углубления 620 могут быть предназначены для дополнительного создания дисперсии текучей среды, выделяющейся из дальнего конца 600b сопла в виде равномерно диспергированного аэрозоля, например, имеющего вид конической струи.
Фиг.10 представляет схематический вид сверху сопловой тарелки 260, включающей ряд распределяющих текучую среду каналов 700 согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Каждый канал 700 может быть оборудован, например, модернизирован соплом 600' для распределения текучей среды (см., например, фиг.11A-D, и 12A-C) для эффективного перемешивания и равномерного распределения текучей среды в слой катализатора 402, расположенный под сопловой тарелкой 260. Ряд каналов 700 и их соответствующие сопла 600', которые расположены на сопловой тарелке 260, могут образовывать треугольную конфигурацию, где расстояние между каналом 700 и соплом 600' составляет, как правило, приблизительно от 5 до 10 дюймов (от 127 до 254 мм) и часто приблизительно от 6 до 8 дюймов (от 152,4 до 203,2 мм). Фиг.10 представляет только часть сопловой тарелки 260; на практике сопловая тарелка 260 может включать намного больше каналов 700.
Фиг.11A представляет вид сбоку сопла 600' для распределения текучей среды согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг.11B представляет продольный вид в разрезе сопла 600' на фиг.11A по линии 11B-11B, фиг.11C представляет вид сверху сопла 600' на фиг.11A по линии 11B-11B. Фиг.11D представляет жидкостный впуск 614' в корпусе сопла вдоль линий 11D-11D на фиг.11A. Сопло 600' может включать корпус 602 сопла, ближний конец 600'a сопла, дальний конец 600 'b сопла, газовый впуск 612' и, по меньшей мере, один жидкостный впуск 614'. Сопло 600' может иметь размер, предназначенный для введения в распределяющую текучую среду канал, например, канал 700, во время модернизации существующей традиционной распределяющей текучую среду тарелки для обеспечения высокоэффективной сопловой тарелки для реактора гидрообработки согласно варианту осуществления настоящего изобретения (см., например, фиг.12A-C).
Как показано на фиг.11B, корпус 602 сопла может включать ближнюю часть 602a корпуса, промежуточную часть 602b корпуса и дальнюю часть 602c корпуса.
Ближняя часть 602a корпуса образует по существу цилиндрическую ближнюю полость. Промежуточная часть 602b корпуса образует по существу цилиндрическую промежуточную полость в сообщении по текучей среде с ближней полостью. Дальняя часть 602c корпуса образует по существу цилиндрическую дальнюю полость в сообщении по текучей среде с промежуточной полостью. Ближняя полость может иметь первый диаметр, промежуточная полость может иметь второй диаметр, и дальняя полость может иметь третий диаметр. Первый диаметр может быть существенно больше, чем третий диаметр, и третий диаметр может быть существенно больше, чем второй диаметр.
В варианте осуществления газовый впуск 612' может включать ближнее аксиальное отверстие в корпусе 602 сопла. Газовый впуск 612' может быть предназначен для пропускания через него газа в ближнюю часть 602a корпуса. Сопло 600' может дополнительно включать газовое сопло 606. Газовое сопло 606 может быть расположено по существу перпендикулярно по отношению к стенкам корпуса 602 сопла между ближней частью 602a корпуса и дальней частью 602c корпуса, образуя промежуточную часть 602b корпуса. Сопло 600' может дополнительно включать сужающуюся первую усеченно-коническую часть 608 в сообщении по текучей среде с дальней частью 602c корпуса. Сопло 600 может дополнительно включать расширяющуюся вторую усеченно-коническую часть 610, удаленную и находящуюся в сообщении по текучей среде с первый усеченно-конической частью 608.
Фиг.11C представляет вид сверху сопла 600' на фиг.11A по линии 11C-11C, показывая газовое сопло 606 в корпусе 602 сопла. В варианте осуществления газовое сопло 606 может представлять собой единое целое с корпусом сопла. В еще одном варианте осуществления газовое сопло 606 может включать металлическое кольцо, расположенное внутри и прикрепленное к корпусу 602 сопла. Газовое сопло 606 может быть расположено концентрически с корпусом 602 сопла.
Фиг.11D представляет жидкостный впуск 614' в корпусе 602 сопла. Жидкостный впуск 614' может быть расположен сбоку при дальней части 602c корпуса. Жидкостный впуск 614' может быть предназначен для пропускания через него жидкости в дальнюю часть 602c корпуса. В варианте осуществления жидкостный впуск 614' может включать изогнутый канал 615, расположенный в стенке корпуса 602 сопла. Как можно видеть, например, на фиг.11D, внутренний конец изогнутого канала 615 может быть расположен по касательной к внутренней поверхности 616 дальней части 602c корпуса. В варианте осуществления изогнутый канал 615 может образовывать угол, составляющий приблизительно от 60° до 180°, как правило, приблизительно от 70° до 170° и часто приблизительно от 80° до 160°. В варианте осуществления изогнутый канал 615 может иметь по существу прямоугольную форму поперечного сечения.
Жидкостный впуск 614' может быть предназначен для образования пленки жидкости на внутренней поверхности 616 дальней части 602c корпуса, и жидкостный впуск 614' может быть предназначен для создания спирального потока жидкости на внутренней поверхности 616 дальней части 602c корпуса, где поток жидкости проходит в направлении, удаленном от жидкостного впуска 614'.
Кроме того, сопло 600' может дополнительно включать множество углублений 620, расположенных на дальнем конце 600b сопла 600'. Углубления 620 могут быть предназначены для создания дисперсии текучей среды, выделяющейся из дальнего конца 600b сопла, в виде равномерно диспергированного аэрозоля, например, имеющего вид конической струи.
Фиг.12A представляет вид спереди распределяющего текучую среду канала 700, фиг.12B представляет вид сбоку канала на фиг.12A, и фиг.12C представляет продольный вид в разрезе канала на фиг.12A со вставленным в него соплом на фиг.11A согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Канал 700 может включать стенку 702 канала, ближний конец 700a канала и дальний конец 700b канала. Стенка 702 канала может образовать внутри себя по существу цилиндрическую полость. Канал 700 можно прикреплять к сопловой тарелке 260 у дальнего конца 700b канала. Стенка 702 канала может включать множество боковых отверстий 704/704'. В варианте осуществления сопло 600' может быть вставлено внутрь канала 700 таким образом, что дальний конец 600'b сопла выступает удаленно от нижней поверхности 260b сопловой тарелки 260. Сопло 600' может быть предназначено для совмещения жидкостного впуска 614', по меньшей мере, с одним боковым отверстием 704. При введении в канал 700 сопло 600' может закупоривать и, по меньшей мере, частично герметизировать боковые отверстия 704'.
Фиг.12C представляет продольный вид в разрезе канала 700, имеющего введенное в него сопло 600' (фиг.11A). Стенку 702 канала можно прикреплять, например, посредством сварки, к сопловой тарелке 260, и сопло 600' можно прикреплять, например, посредством сварки, к стенке 702 канала. Отличительные особенности и элементы сопла 600' описаны выше в настоящем документе, например, как показано на фиг.11A-D. Сопло 600' при введении в стенку 702 канала может служить для равномерного перемешивания и распределения текучих сред, например, смеси жидких исходных материалов и газообразного водорода на слой катализатора в реакторе для реакций гидрирования в нефтеперерабатывающей промышленности.
Фиг.13 представляет схематический продольный вид в разрезе сопла 800 для распределения текучей среды согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Сопло 800 может включать по существу цилиндрический полый корпус 802 сопла, имеющий ближнюю часть 802a и дальнюю часть 802b, колпачок 804, прикрепленный к ближней части 802a, основание 808, прикрепленное к дальней части 802b, и по существу цилиндрическую внутреннюю трубу 806, расположенную аксиально в ближней части 802a.
В колпачке 804 может находиться аксиальное ближнее отверстие 805, и внутренняя труба 806 может быть расположена в ближнем отверстии 805. Внутренняя труба 806 может проходить близко к колпачку 804, образуя ближний конец 806a внутренней трубы 806. Корпус 802 сопла можно иметь множество внешних щелей 814, расположенных по окружности вокруг корпуса сопла 802. Дальний конец 806b внутренней трубы 806 может заканчиваться на удалении в месте, близком к дальнему концу 814b каждой из внешних щелей 814.
Каждый из колпачка 804 и основания 808 может иметь, по меньшей мере, по существу куполообразную форму, где колпачок 804 изменяется на удалении от узкого к широкому, и основание 808 изменяется на удалении от широкого к узкому. Каждый из колпачка 804 и основания 808 может быть нарезным. Колпачок 804 можно быть герметично соединен с корпусом 802 сопла посредством резьбы на ближней части 802a. Основание 808 может быть герметично соединено с корпусом 802 сопла посредством резьбы на дальней части 802b. Основание 808 может иметь аксиальное дальнее отверстие 810, предназначенное для прохождения через него и распределения текучей среды.
Внутренняя труба 806 может быть герметично соединена с колпачком 804 и расположена по существу концентрически относительно корпуса 802 сопла. Корпус 802 сопла и внутренняя труба 806 могут совместно образовать полость внутри сопла 800, где полость может включать кольцевую ближнюю полость 803a и по существу цилиндрическую дальнюю полость 803b. Внутренняя труба 806 может иметь множество внутренних щелей 812, расположенных по окружности вокруг ближнего конца 806a. Конфигурация внутренних щелей 812 и внешних щелей 814 может представлять собой, по меньшей мере, в некоторой степени предмет конструкционного выбора для специалиста в данной области техники.
Каждая из внутренних щелей 812 может находиться в сообщении по текучей среде с полостью через внутреннюю трубу 806. Внутренняя труба 806 может быть предназначена для пропускания через нее газа из внутренних щелей 812 в дальнюю полость 803b. Сопло 800 может быть предназначено для прохождения жидкости через внешние щели 814 к дальней полости 803b внутри корпуса 802 сопла. Аксиальное дальнее отверстие 810 может иметь форму усеченного конуса и при удалении изменяться от узкого к широкому. Сопло 800 можно прикреплять к сопловой тарелке 260, например, в дальней части 802b.
В варианте осуществления сопло для распределения текучей среды 800 может представлять собой сопло, обеспечивающее эффективное перемешивание и распределение текучей среды для сопловой тарелки реактора, причем можно осуществлять простой и дешевый монтаж сопла 800, используя имеющиеся в наличии детали труб. В варианте осуществления компоненты сопла 800, например, корпус 802 сопла, колпачок 804 и основание 808, можно изготавливать, используя нарезную стандартную нержавеющую стальную трубу, имеющую, например, национальную трубную резьбу (NPT) согласно стандарту ANSI/ASME B 1.20.1.
Фиг.14A представляет схематический вид с местным разрезом сбоку, иллюстрирующий часть реактора 20 согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Реактор 20 может содержать первичный распределяющий реакционную смесь блок 200', вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200, и блок 400 подложки катализатора. Первичный распределяющий реакционную смесь блок 200' и вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 могут включать элементы, отличительные особенности и характеристики, которые описаны выше в настоящем документе, например, как показано на фиг.4A-13.
Реактор 20 может включать оболочку 30 реактора. По меньшей мере, часть оболочки 30 реактора можно иметь по существу вертикальные стенки 32 оболочки. Каждый из блока 400 подложки катализатора, первичного распределяющего реакционную смесь блока 200' и вторичного распределяющего реакционную смесь блока 200 может быть расположен, по меньшей мере, по существу горизонтально и перпендикулярно по отношению к стенкам оболочки 30 реактора. Фиг.14A представляет только два блока 400 подложки катализатора, один первичный распределяющий реакционную смесь блок 200' и один вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200. В варианте осуществления реактор 20 может содержать множество вторичных распределяющих реакционную смесь блоков 200. Каждый вторичный распределяющий реакционную смесь блок 200 может иметь соответствующий блок 400 подложки катализатора, чтобы поддерживать слой катализатора 402, расположенный под каждым вторичным распределяющим реакционную смесь блоком 200 (см., например, фиг.5A). Каждый блок 400 подложки катализатора может включать множество опорных балок 406 катализатора, множество ситовых панелей 408 и множество решетчатых панелей 410. Слои катализатора 402 не представлены на фиг.14A-F по соображениям ясности иллюстрации.
Фиг.14B представляет вид сверху оболочки 30 реактора по линии 14B-14B на фиг.14A и иллюстрирует компоненты блока 400 подложки катализатора, который включает множество опорных балок 406 катализатора и множество ситовых панелей 408. Каждая из опорных балок 406 катализатора 406 может поддерживать оболочку 30 реактора. Ситовые панели 408 могут совместно образовать сито катализатора, которое может занимать, по меньшей мере, по существу 100% площади поперечного сечения оболочки 30 реактора. Кроме того, как показано на фиг.14B, одна ситовая панель 408 представлена как перемещенная, чтобы открыть решетчатую панель 410.
Фиг.14C представляет вид сверху блока 400 подложки катализатора на фиг.14B, на котором удалены все ситовые панели 408и который показывает множество решетчатых панелей 410. Решетчатые панели 410 могут поддерживаться опорными балками 406 катализатора. Ситовые панели 408 могут, в свою очередь, поддерживаться решетчатыми панелями 410. Периферически расположенные решетчатые панели 410, имеющие ровный внешний край, могут совместно поддерживаться опорной балкой 406 катализатора и выступом 404 оболочки по окружности. Каждая опорная балка 406 катализатора может включать пару боковых опорных стержней 414 (см., например, фиг.14E). Три решетчатые панели представлены на фиг.14C как удаленные, чтобы открыть части выступа 404 оболочки и опорные стержни 414.
Кроме того, как показано на фиг.14B и 14C, следует понимать, что блок подложки катализатора 400 не ограничивается конфигурацией решетчатых панелей 410 и ситовых панелей 408, которые представлены на фиг.14B и 14C; напротив, другие числа и конфигурации как решетчатых панелей 410, так и ситовых панелей 408 также находятся в пределах объема настоящего изобретения. В варианте осуществления можно легко осуществлять монтаж и демонтаж компонентов блока 400 подложки катализатора. В подварианте осуществления компоненты блока 400 подложки катализатора можно прикреплять друг к другу, используя множество штифтов, например конических штифтов (не показаны на чертеже).
Фиг.14D представляет вид сверху части блока 400 подложки катализатора с удаленными ситовыми панелями 408 и решетчатыми панелями 410, чтобы полнее открыть опорные балки катализатора 406 и выступ 404 оболочки. В варианте осуществления выступ 404 оболочки может включать наращенный сваркой материал на внутренней поверхности 32a стенки 32 оболочки. Хотя фиг.14D представляет две опорные балки 406 катализатора 406, настоящее изобретение ни в какой степени не ограничено двумя такими балками на блок 400 подложки катализатора. В варианте осуществления каждый блок подложки катализатора 400 может, как правило, включать приблизительно от двух (2) до шести (6) опорные балок 406 катализатора.
Фиг.14E представляет вид в разрезе, который иллюстрирует опорные балки 406 катализатора, решетчатые панели 410 и ситовые панели 408 по линии 14E-14E на фиг.14B; и фиг.14F представляет вид в разрезе, который иллюстрирует опорную балку 406 катализатора по отношению к оболочке стенки 32 реактора и выступ 404 оболочки по линии 14F-14F на фиг.14D. Как отмечено выше в настоящем документе, каждая из опорных балок 406 катализатора может включать пару боковых опорных стержней 414. Опорные стержни 414 могут быть предназначены, чтобы поддерживать, по меньшей мере, часть каждой решетчатой панели 410. Множество решетчатых панелей 410 может, в свою очередь, совместно поддерживать множество ситовых панелей 408. Множество ситовых панелей 408 может совместно образовывать сито, предназначенное для покрытия по существу всей площади поперечного сечения оболочки 30 реактора, и множество ситовых панелей 408 может быть совместно предназначено для поддержки слоя катализатора 402 (см., например, фиг.5A). Каждый слой катализатора 402 может представлять собой слой измельченного твердого катализатора, что хорошо известно специалисту в данной области техники.
Многочисленные варианты настоящего изобретения могут стать возможными в свете описания и примеров, представленных в настоящем документе. Таким образом, понятно, что в пределах объема следующей формулы настоящее изобретение можно по существу осуществлять иным образом, чем конкретно описано или представлено на примерах в настоящем документе.
1. Сопло для равномерного распределения многофазной текучей смеси, причем сопло включает:
(a) корпус сопла, включающий ближнюю часть корпуса, промежуточную часть корпуса и дальнюю часть корпуса, в котором:
(b) ближняя часть корпуса образует, по существу, цилиндрическую ближнюю полость,
(c) ближняя часть корпуса содержит, по меньшей мере, один газовый впуск, выполненный с возможностью пропускания через него газа в ближнюю часть корпуса,
(d) промежуточная часть корпуса образует, по существу, цилиндрическую промежуточную полость в сообщении по текучей среде с ближней полостью,
(e) дальняя часть корпуса содержит стенку корпуса и, по меньшей мере, один жидкостный впуск, выполненный с возможностью пропускания через него жидкости в дальнюю часть корпуса, и
(f) дальняя часть корпуса образует, по существу, цилиндрическую дальнюю полость, причем упомянутый, по меньшей мере, один жидкостный впуск расположен по касательной к внутренней поверхности дальней части корпуса.
2. Сопло по п.1, в котором промежуточная часть корпуса включает в себя газовое сопло.
3. Сопло по п.2, в котором газовое сопло составляет единое целое с корпусом сопла.
4. Сопло по п.1, дополнительно включающее колпачок сопла, герметично соединенный с ближним концом корпуса сопла.
5. Сопло по п.1, в котором:
(a) указанный, по меньшей мере, один газовый впуск включает в себя множество газовых впусков, расположенных сбоку на ближней части корпуса, и
(b) указанный, по меньшей мере, один жидкостный впуск включает в себя множество жидкостных впусков, расположенных сбоку на дальней части корпуса.
6. Сопло по п.1, в котором, по меньшей мере, один жидкостный впуск является линейным.
7. Сопло по п.6, в котором, по меньшей мере, один жидкостный впуск имеет соотношение (IL:IW) длины (IL) жидкостного впуска и ширины (IW) жидкостного впуска, составляющее приблизительно от 2:1 до 5:1.
8. Сопло по п.1, в котором, по меньшей мере, один газовый впуск включает в себя ближнее аксиальное отверстие в корпусе сопла.
9. Сопло по п.8, в котором, по меньшей мере, один жидкостный впуск включает в себя изогнутый канал, расположенный в стенке корпуса.
10. Сопло по п.9, в котором изогнутый канал имеет внутренний конец, расположенный по касательной к внутренней поверхности дальней части корпуса.
11. Сопло по п.9, в котором изогнутый канал образует угол, составляющий приблизительно от 60° до 180°.
12. Сопло по п.1, в котором:
(a) ближняя полость имеет первый диаметр,
(b) промежуточная полость имеет второй диаметр,
(c) дальняя полость имеет третий диаметр, причем
(d) первый диаметр существенно больше, чем третий диаметр, и
(e) третий диаметр существенно больше, чем второй диаметр.
13. Сопло по п.1, дополнительно включающее:
(a) сужающуюся первую усеченно-коническую часть, удаленную и находящуюся в сообщении по текучей среде с дальней частью корпуса; и
(b) расширяющуюся вторую усеченно-коническую часть, удаленную и находящуюся в сообщении по текучей среде с первой усеченно-конической частью.
14. Сопло по п.1, в котором:
(a) каждый из жидкостных впусков выполнен с возможностью образования пленки жидкости на внутренней поверхности дальней части корпуса, и
(b) каждый из жидкостных впусков выполнен для спирального потока жидкости на внутренней поверхности дальней части корпуса, причем поток жидкости проходит в направлении, удаленном от жидкостных впусков.
15. Сопло по п.1, дополнительно включающее множество углублений на дальнем конце корпуса сопла.
16. Распределяющее текучую среду устройство для реактора, включающее в себя:
(a) сопловую тарелку;
(b) множество каналов, прикрепленных и проходящих, по существу, вертикально от верхней поверхности сопловой тарелки; причем каждый канал имеет открытый ближний конец, открытый дальний конец и стенку канала, которая образует, по существу, цилиндрическую полость канала, причем стенка канала имеет, по меньшей мере, одно боковое отверстие; и
(c) сопло для распределения текучей среды, расположенное в каждом канале, причем
(d) сопло включает в себя корпус сопла, включающий в себя ближнюю часть корпуса, промежуточную часть корпуса и дальнюю часть корпуса, имеющую дальнюю стенку корпуса,
(e) ближняя часть корпуса образует, по существу, цилиндрическую ближнюю полость,
(f) открытый ближний конец выполнен с возможностью пропускания через себя газа,
(g) промежуточная часть корпуса образует, по существу, цилиндрическую промежуточную полость в сообщении по текучей среде с ближней полостью,
(h) дальняя часть корпуса содержит жидкостный впуск, выполненный с возможностью пропускания через себя жидкости в дальнюю часть корпуса,
(i) дальняя часть корпуса образует, по существу, цилиндрическую дальнюю полость, и
(j) жидкостный впуск включает в себя изогнутый канал в дальней стенке корпуса, причем изогнутый канал имеет внутренний конец, расположенный по касательной к внутренней поверхности дальней части корпуса.
17. Распределяющее текучую среду устройство по п.16, в котором:
(a) жидкостный впуск находится в сообщении по текучей среде, по меньшей мере, с одним боковым отверстием, и
(b) жидкостный впуск выполнен для спирального потока жидкости на внутренней поверхности дальней части корпуса, причем поток жидкости проходит в направлении, удаленном от жидкостного впуска.
18. Распределяющее текучую среду устройство по п.16, в котором:
(a) ближняя полость имеет первый диаметр,
(b) промежуточная полость имеет второй диаметр,
(c) дальняя полость имеет третий диаметр, в котором:
(d) первый диаметр существенно больше, чем третий диаметр, и
(e) третий диаметр существенно больше, чем второй диаметр.
19. Сопло для распределения текучей среды, включающее в себя:
(a) по существу, цилиндрический корпус сопла, имеющий множество внешних щелей, расположенных по окружности вокруг корпуса сопла;
(b) колпачок, прикрепленный к ближней части корпуса сопла, причем в колпачке имеется аксиальное ближнее отверстие;
(c) основание, прикрепленное к дальней части корпуса сопла, причем в основании имеется аксиальное дальнее отверстие; и
(d) по существу, цилиндрическую внутреннюю трубу, расположенную аксиально в ближней части корпуса сопла, упомянутая внутренняя труба расположена в упомянутом ближнем отверстии колпачка, и упомянутая внутренняя труба проходит близко к колпачку образуя ближний конец внутренней трубы, причем внутренняя труба имеет множество внутренних щелей, расположенных по окружности вокруг ближнего конца внутренней трубы, и дальний конец внутренней трубы заканчивается в удаленном месте близко к дальнему концу каждой из внешних щелей.
20. Сопло для распределения текучей среды по п.19, в котором:
(a) аксиальное дальнее отверстие имеет форму усеченного конуса и изменяется при удалении от узкого к широкому,
(b) каждый из колпачка и основания является резьбовым,
(c) колпачок герметично зацепляется с корпусом сопла посредством резьбы на ближней части корпуса сопла, и
(d) основание герметично зацепляется с корпусом сопла посредством резьбы на дальней части корпуса сопла.
21. Сопло для распределения текучей среды по п.19, в котором:
(a) внутренняя труба расположена, по существу, концентрически с корпусом сопла,
(b) внутренняя труба герметично соединяется с колпачком,
(c) корпус сопла и внутренняя труба совместно образуют полость в устройстве,
(d) каждая из внутренних щелей находится в сообщении по текучей среде с полостью через внутреннюю трубу,
(e) полость включает кольцевую ближнюю полость и, по существу, цилиндрическую дальнюю полость,
(f) внутренняя труба выполнена с возможностью пропускания через себя газа из внутренних щелей в дальнюю полость, и
(g) устройство выполнено с возможностью пропускания жидкости через внешние щели в корпус сопла.
