Устройство для многофазного контакта и распределения для гидропроцессинга
Системы и устройства для перемешивания, охлаждения и распределения многофазных текучих смесей в реакторе, при этом внутриреакторное устройство настоящего изобретения обеспечивает не только улучшенное перемешивание и распределение текучей среды по поверхности каждого лежащего ниже слоя катализатора, но также имеет другие преимущества, включающие: уменьшенную высоту смесительной тарелки; облегченное техническое обслуживание, сборку и разборку; сниженную материалоемкость при производстве. В одном из вариантов осуществления изобретения текучая среда может быть равномерно распределена по слою катализатора при помощи распределительного устройства для текучей среды, включающего сопловую тарелку, на которой имеется множество сопел, при этом сопла снабжены, по меньшей мере, одним впуском для жидкости, расположенным тангенциально к внутренней поверхности сопла. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 36 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системам и устройствам для осуществления многофазного контакта и распределения текучих сред.
Уровень техники
Многие каталитические процессы осуществляют в реакторах, содержащих группу отдельных каталитических слоев. Реакторы, используемые в химической, нефтеперерабатывающей и других отраслях промышленности для пропускания жидкостей или многофазных газожидкостных смесей через слои насадок твердых частиц, применяют при проведении различных процессов. К примерам таких процессов относятся: каталитическая депарафинизация, гидропроцессинг, гидрообессеривание, гидроочистка и гидрокрекинг. В ходе этих процессов жидкую фазу, обычно, смешивают с газовой или паровой фазой, эту смесь пропускают через катализатор в виде частиц в насадочном слое, расположенный в реакторе с нисходящим потоком.
Необходимо, чтобы в реакторах с нисходящим потоком газ и жидкость были должным образом перемешаны и равномерно распределены по площади горизонтального сечения реактора до того, как они вступят в контакт с каждым из слоев катализатора. Такое равномерное распределенные газа и жидкости обеспечивает важнейшие преимущества, в том числе: эффективное использование катализатора, уменьшение абразивного износа верхнего слоя катализатора, повышенный выход, улучшенное качество продукта и увеличение длины траектории. Как правило, в каталитических реакторах с нисходящим потоком в одном реакторе располагают множество слоев катализатора, и над каждым слоем помещают распределительную систему, предназначенную для эффективного перемешивания газа и жидкостей. В области между слоями катализатора, обычно, предусматривается наличие газонагнетательной линии, обеспечивающей подачу дополнительного количества газа, восполняющего газ, израсходованный на предшествующем слое катализатора. Нагнетаемый газ также осуществляет функцию закалки с целью охлаждения сырья, выходящего со слоя катализатора до его поступления в следующий слой катализатора. Вообще, нагнетаемый газ представляет собой водород или содержит водород. Жидкий подаваемый материал, нисходящий с вышележащего слоя катализатора, накапливается на сборной тарелке. Затем закалочный газ и жидкость направляют в смесительную камеру, в которой обеспечивают вихревое движение жидкости. Таким образом жидкость хорошо перемешивается и, тем самым, в жидкости создается равномерное распределение температуры. Перемешивание газа и жидкости также происходит внутри смесительной камеры.
Текучая среда из смесительной камеры поступает вниз, на дефлектор или отбойник, тем самым, поток перенаправляется на распределительную тарелку с большим количеством сливных отверстий для прохождения жидкости. Для распределения потока жидкости по площади поперечного сечения сливные отверстия обычных устройств могут включать одну или несколько труб, или каналов. Эти каналы имеют цилиндрическую форму с открытым верхом и одним или несколькими отверстиями в верхней части по высоте, через которые может поступать газовая фаза. Газовая фаза перемещается вниз по всей длине канала. В нижней части канала может находиться одно или несколько боковых отверстий для потока жидкости, через которые жидкая фаза может поступать в канал и вступать в контакт с газовой фазой. По мере того, как жидкость накапливается на распределительной тарелке, она поднимается до уровня, закрывающего боковое отверстие(я) канала, вследствие чего прохождение газа прекращается, и жидкость может поступать через боковое отверстие(я) в канал. Газы и жидкости выходят через отверстие в дне канала, через распределительную тарелку, и поступают на расположенный ниже слой катализатора. Недостатком традиционных труб или каналов является то, что из-за малой турбулентности вокруг потоков жидкости происходит только ограниченное перемешивание этих двух фаз.
Надлежащее устройство распределения потока для каталитического реактора должно удовлетворять следующим четырем основным требованиям: обеспечивать равномерное распределение сырья по слою катализатора в некотором диапазоне скоростей газообразного и жидкого сырья; быть устойчивым к некоторой негоризонтальности распределительной тарелки; обеспечивать хорошее перемешивание газа и жидкости и теплообмен; и обеспечивать полное смачивание нижележащего слоя катализатора при минимальной высоте слоя катализатора. Поскольку в традиционных каналах движущей силой, вызывающей поток жидкости в канале, является статическая высота жидкости на тарелке, такие каналы не отвечают указанным требованиям из-за недостаточной устойчивости к отклонениям от горизонтального положения распределительной тарелки, а также характеризуются неоптимальным распылением текучих сред на нижележащий слой катализатора и другими недостатками.
Одним из ключевых соображений при разработке распределительного устройства является модель нагнетания жидкости и газа из данного устройства. Традиционное распределительное устройство с каналами обеспечивает ограниченное число точек контакта жидкого сырья со слоем катализатора. В результате для смачивания поверхности катализатора требуется большее расстояние между каналом и слоем.
В патенте США № 7473405, выданном Kemoun и др., описано устройство с соплами, предназначенное для соединения с каналом распределения текучей среды.
Имеется постоянная потребность в реакторах гидропроцессинга, обеспечивающих улучшенное перемешивание водорода и нефтепродукта на смесительной тарелке, более однородное и стабильное распределение жидкости по слою катализатора, обладающих уменьшенной высотой смесительной тарелки, сниженной материалоемкостью при производстве, а также требующих меньше затрат труда при обслуживании, сборке и разборке. Также имеется потребность в системах и устройствах, обеспечивающих бóльшую устойчивость в условиях негоризонтальности распределительной тарелки. Также имеется потребность в распределительном устройстве для текучей среды, способном обеспечивать более равномерное распределение жидкости по слою катализатора в условиях отсутствия газа.
Сущность изобретения
В соответствии с одним из аспектов настоящего изобретения, им обеспечивается реакторная система, включающая корпус реактора, подающее первичное распределительное устройство, расположенное в корпусе реактора, и, по меньшей мере, одно подающее вторичное распределительное устройство, расположенное под подающим первичным распределительным устройством в корпусе реактора. Подающее первичное распределительное устройство включает первичную отклоняющую пластину и первую сопловую тарелку, расположенную под отклоняющей пластиной. По меньшей мере, одно подающее вторичное распределительное устройство включает сборную тарелку и вторую сопловую тарелку, расположенную под сборной тарелкой. Первая сопловая тарелка и вторая сопловая тарелка, каждая, включает множество сопел, каждое сопло включает корпус сопла, в дальней части которого имеется, по меньшей мере, один впуск, предназначенный для прохождения через него жидкости. Дальняя часть корпуса сопла ограничивает, по существу, цилиндрическую дальнюю полость. Каждое из впусков для жидкости расположено тангенциально к внутренней поверхности дальней части корпуса сопла.
В одном из вариантов осуществления, настоящим изобретением также обеспечивается реакторная система, включающая в себя корпус реактора с внутренней стенкой, подающее первичное распределительное устройство, расположенное в корпусе реактора, и, по меньшей мере, одно подающее вторичное распределительное устройство, расположенное под подающим первичным распределительным устройством в корпусе реактора. Каждое подающее вторичное распределительное устройство включает сборную тарелку, сопловую тарелку, расположенную под сборной тарелкой, по меньшей мере, одно опорное кольцо, прикрепленное к внутренней стенке корпуса реактора, и множество ферм. Каждая ферма соединяет (перекрывает), по меньшей мере, одно опорное кольцо. Каждая ферма имеет верхний фланец и нижний фланец, при этом верхний фланец поддерживает сборная тарелка, нижний фланец поддерживает сопловая тарелка.
В другом варианте осуществления настоящим изобретением обеспечивается подающее распределительное устройство каталитического реактора, каковое подающее распределительное устройство включает отклоняющую пластину и сопловую тарелку, расположенную под отклоняющей пластиной. Сопловая тарелка включает множество сопел. Каждое сопло включает корпус сопла, в котором имеется дальняя часть корпуса сопла, по меньшей мере, с одним впуском для жидкости, предназначенным для прохождения через него жидкости. Дальняя часть корпуса сопла ограничивает, по существу, цилиндрическую дальнюю полость. Каждое из впусков для жидкости расположено тангенциально к внутренней поверхности дальней части корпуса сопла.
В одном из вариантов осуществления, настоящим изобретением также обеспечивается сопло для равномерного распределения многофазной текучей смеси, при этом, данное сопло включает корпус сопла, в котором имеется ближняя часть корпуса, средняя часть корпуса, и дальняя часть корпуса. Ближняя часть корпуса сопла ограничивает, по существу, цилиндрическую ближнюю полость, в ближней части корпуса сопла имеется, по меньшей мере, один впуск для газа, предназначенный для прохождения газа через него в ближнюю часть корпуса сопла. Средняя часть корпуса сопла ограничивает, по существу, цилиндрическую среднюю полость, находящуюся в жидкостной связи с ближней полостью. Дальняя часть корпуса образована стенкой корпуса, по меньшей мере, с одним впуском для жидкости, предназначенным для прохождения жидкости через него в дальнюю часть корпуса сопла. Дальняя часть корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую дальнюю полость, по меньшей мере, один впуск для жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности дальней части корпуса сопла.
В другом варианте осуществления настоящим изобретением обеспечивается распределительное устройство для текучей среды в реакторе, при этом, данное устройство включает сопловую тарелку; множество каналов, прикрепленных к сопловой тарелке и проходящих через него; и распределительное сопло для текучей среды, расположенное в каждом канале. В каждом канале имеется стенка канала, ограничивающая, по существу, цилиндрическую полость, проходящую, по существу, вертикально от нижней поверхности сопловой тарелки до положения над верхней поверхностью сопловой тарелки. Канал имеет открытый ближний конец и открытый дальний конец. В стенке канала имеется, по меньшей мере, одно боковое отверстие. Сопло включает корпус сопла с ближней частью корпуса, средней частью и дальней частью корпуса с дальней стенкой корпуса. Ближняя часть корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую ближнюю полость, открытый ближний конец предназначен для прохождения через него газа. Средняя часть корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую среднюю полость, находящуюся в жидкостной связи с ближней полостью. В дальней части корпуса имеется впуск для жидкости, предназначенный для прохождения жидкости через него в дальнюю часть корпуса. Дальняя часть корпуса сопла ограничивает, по существу, цилиндрическую дальнюю полость. Впуск для жидкости включает изогнутый паз в дальней стенке корпуса, внутренний конец изогнутого паза расположен тангенциально к внутренней поверхности дальней части корпуса сопла.
В другом варианте осуществления настоящим изобретением также обеспечивается распределительное устройство для текучей среды, включающее, по существу, цилиндрический полый корпус сопла со множеством наружных прорезей, расположенных по окружности вокруг корпуса сопла; колпачок, прикрепленный к ближней части корпуса сопла, при этом, в колпачке имеется осевое ближнее отверстие; основу, прикрепленную к дальней части корпуса сопла, при этом в основе имеется осевое дальнее отверстие; и, по существу, цилиндрический внутренний канал, расположенный вдоль оси в ближней части корпуса сопла. Внутренний канал расположен внутри ближнего отверстия колпачка, внутренний канал отходит в ближней части от колпачка, образуя ближний конец внутреннего канала. Во внутреннем канале имеется множество внутренних прорезей, расположенных по окружности вокруг ближнего конца внутреннего канала. Дальний конец внутреннего канала идет наружу к положению вблизи дальнего конца каждой из наружных прорезей.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой блок-схему реакторной системы, соответствующей одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.2 представляет собой блок-схему каталитического элемента реакторной системы, соответствующей одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.3 представляет собой блок-схему реакторной системы, соответствующей другому варианту осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4А представляет собой блок-схему подающего первичного распределительного устройства, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.4В представляет собой блок-схему подающего вторичного распределительного устройства, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5А представляет собой схематичный частичный разрез части корпуса реактора с соответствующими внутриреакторными устройствами в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.5В представляет собой вид сверху подающего распределительного устройства по 5В-5В на фиг.5А, на котором показано множество сегментов сборной тарелки;
Фиг.5С представляет собой вид сверху части подающего распределительного устройства, показанного на фиг.5В, с удаленными сегментами сборной тарелки, на которой показано множество сегментов сопловой тарелки;
Фиг.5D представляет собой сечение части подающего распределительного устройства, показанного на фиг.5В, по 5D-5D на фиг.5В;
Фиг.5Е представляет собой вид сбоку фермы, несущей множество сегментов сопловой тарелки, по 5Е-5Е на фиг.5С;
Фиг.6А представляет собой вид в перспективе подающего первичного распределительного устройства, на котором показана первичная отклоняющая пластина по отношению к сопловой тарелке в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6В представляет собой вид в перспективе смесительной камеры по отношению ко вторичной отклоняющей пластине подающего вторичного распределительного устройства в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6С представляет собой схематичный вид сбоку подающего вторичного распределительного устройства, включающего вторичную отклоняющую пластину, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.6D представляет собой схематичный вид сбоку в разрезе вторичной отклоняющей пластины по отношению к стакану на сборной тарелке в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7А представляет собой схематичный вид сверху смесительной камеры, фиг.7В представляет собой схематичный вид сверху разъединенных половин смесительной камеры, представленной на фиг.7А, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.7С представляет собой схематичный вид в перспективе одной половины смесительной камеры, размещенной на сегменте сборной тарелки подающего вторичного распределительного устройства в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг.8 представляет собой схематичный вид сверху части сопловой тарелки, на которой показан набор распределительных сопел для текучей среды в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
На фиг.9А, на виде сбоку, показано распределительное сопло для текучей среды, соответствующее одному из вариантов осуществления настоящего изобретения; фиг.9В представляет собой продольный разрез сопла по 9В-9В на фиг.9А; на фиг.9С показаны впуски для жидкости сопла по 9С-9С на фиг.9А;
Фиг.10 представляет собой схематичный вид сверху части сопловой тарелки, на которой показан набор распределительных каналов для текучей среды в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
На фиг.11А, на виде сбоку, показано распределительное сопло для текучей среды; фиг.11В представляет собой продольный разрез сопла по 11В-11В на фиг.11А; фиг.11С представляет собой вид сверху сопла, показанного на фиг.11А, по 11С-11С; на фиг.11D показан изогнутый впуск для жидкости в корпусе сопла по 11D-11D на фиг.11А, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.12А представляет собой вид спереди распределительного канала для текучей среды; фиг.12В представляет собой вид сбоку канала, показанного на фиг.12А; фиг.12С представляет собой продольное сечение канала, показанного на фиг.12А, со вставленным в него соплом, показанным на фиг.11А, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения;
Фиг.13 представляет собой схематичное продольное сечение распределительного сопла для текучей среды, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения;
Фиг.14А представляет собой схематический частичный разрез сбоку части корпуса реактора, на котором показана опора катализатора относительно подающего распределительного устройства; фиг.14В представляет собой вид сверху опоры катализатора по 14В-14В на фиг.14А, на котором показано множество экранирующих панелей; фиг.14С представляет собой вид сверху опоры катализатора, показанной на фиг.14В, с удаленными экранирующими панелями, на котором показано множество сетчатых панелей; фиг.14D представляет собой вид сверху части опоры катализатора, показанной на фиг.14В, с удаленными экранирующими панелями и сетчатыми панелями, на котором показано множество опорных балок катализатора; фиг.14Е представляет собой вид в разрезе, на котором показаны опорные балки катализатора, сетчатые панели и экранирующие панели, по 14Е-14Е на фиг.14В; фиг.14F представляет собой вид в разрезе, на котором показаны опорные балки катализатора по отношению к корпусу реактора и выступу корпуса по 14F-14F на фиг.14D в соответствии с настоящим изобретением.
Подробное описание изобретения
Настоящим изобретением обеспечиваются внутриреакторные устройства для равномерного распределения текучих сред в каталитических реакторах с нисходящим потоком и множеством слоев катализатора. Такие реакторы могут быть использованы в химической и нефтеперерабатывающей промышленности для эффективного осуществления различных реакций, таких как каталитическая депарафинизация, гидропроцессинг, гидроочистка и гидрокрекинг. Настоящее изобретение особенно полезно для интенсификации реакций в смешанной фазе между жидкостью, такой как жидкий углеводородный подаваемый материал, и газом, таким как газообразный водород. Более конкретно, настоящее изобретение относится к системам и устройствам для улучшения перемешивания и распределения газовой и жидкой фаз над слоем твердого катализатора и, в то же время, сведения к минимуму высоты внутриреакторных устройств. Данное изобретение особенно полезно для каталитических реакторов, в которых газожидкостные смеси пропускают через множество слоев твердых частиц катализатора для осуществления широкого спектра процессов, особенно для каталитических реакторов с нисходящим потоком, используемых для гидропроцессинга и гидрокрекинга в нефтеперерабатывающей промышленности.
Если не указано иное, перечисление типов элементов, материалов или других компонентов, из которых могут быть подобраны конкретные компоненты или структуры или их сочетание, предполагает включение всех возможных сочетаний подтипов перечисленных компонентов и их смесей. Кроме того, термин «включать» и его варианты подразумевают понимание в неограничительном смысле, например, перечисление позиций в списке не означает исключения других подобных позиций, которые могут быть полезны в качестве материалов, элементов, структур, композиций и способов в данном изобретении.
Обратимся к чертежам, фиг.1 представляет собой блок-схему, отражающую реакторную систему 10, соответствующую одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Реакторная система 10 может включать корпус 30 реактора со стенками корпуса реактора, которые могут быть, по существу, вертикальными. Корпус 30 реактора может вмещать, по меньшей мере, один каталитический элемент 100 (см., например, фиг.2). В одном из вариантов осуществления изобретения реакторная система 10 может включать множество каталитических элементов, показанных на фиг.1 как первый каталитический элемент 100а и n-й каталитический элемент 100n. Количество каталитических элементов 100 в корпусе 30 реактора может, как правило, лежать в диапазоне от одного (1) до, примерно, восьми (8), например, n может лежать в диапазоне от, примерно, двух (2) до восьми (8).
Фиг.2 представляет собой блок-схему каталитического элемента 100 для реакторной системы 10 в соответствии с настоящим изобретением. В одном из вариантов осуществления изобретения каталитический элемент 100 может включать подающее распределительное устройство 200/200', опору 400 катализатора и слой катализатора 402. Подающее распределительное устройство может представлять собой подающее первичное распределительное устройство 200' (см., например, фиг.4А) или подающее вторичное распределительное устройство 200 (см., например фиг.4В). В одном из вариантов осуществления изобретения подающее распределительное устройство 200/200' может располагаться над соответствующим слоем 402 катализатора, слой катализатора может опираться или быть поддерживаемым опорой 400 катализатора. В одном из вариантов осуществления изобретения слой 402 катализатора может включать слой твердого катализатора.
Фиг.3 представляет собой блок-схему, отображающую реакторную систему 10 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Реакторная система 10 может включать подающее первичное распределительное устройство 200' и, по меньшей мере, одно подающее вторичное распределительное устройство 200. В варианте осуществления изобретения, представленном на фиг.3, реакторная система 10 может включать первое подающее вторичное распределительное устройство 200а и n-е подающее распределительное устройство 200n. Количество подающих вторичных распределительных устройств 200 в корпусе 30 реактора, обычно, может соответствовать диапазону от одного (1) до, примерно, восьми (8). Общее количество подающих первичных и вторичных распределительных устройств 200'/200 в корпусе 30 реактора может соответствовать количеству каталитических элементов 100 в корпусе 30 реактора.
Фиг.4А представляет собой блок-схему подающего первичного распределительного устройства 200', соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Подающее первичное распределительное устройство 200' может включать первичную отклоняющую пластину 210 и сопловую тарелку 260. Первичная отклоняющая пластина 210 может располагаться над сопловой тарелкой 260. В первичной отклоняющей пластине 210 может быть сделано множество отверстий (см., например, фиг.6А). Первичная отклоняющая пластина 210 может быть сконструирована с возможностью прохождения текучей среды через первичную отклоняющую пластину 210 на сопловую тарелку 260. Сопловая тарелка 260 может включать множество распределительных сопел 600 для текучей среды (см., например, фиг.8). В одном из вариантов осуществления изобретения первичная отклоняющая пластина 210 может опираться на распределительные сопла 600 для текучей среды.
Фиг.4В представляет собой блок-схему подающего вторичного распределительного устройства 200, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Подающее вторичное распределительное устройство 200 может включать смесительную камеру 220, сборную тарелку 240, вторичную отклоняющую пластину 250 и сопловую тарелку 260. Смесительная камера 220 может располагаться на сборной тарелке 240. Вторичная отклоняющая пластина 250 может располагаться под сборной тарелкой и над сопловой тарелкой 260. Вторичная отклоняющая пластина 250 может включать первую краевую часть и вторую краевую часть, в каждой из которых имеется множество отверстий (см., например, фиг.6В). Вторичная отклоняющая пластина 250 может дополнительно включать центральную сплошную часть без отверстий (см., например, фиг.6В и 6D). Сопловая тарелка 260 может включать множество распределительных сопел для текучей среды (см., например, фиг.8). В одном из вариантов осуществления изобретения вторичная отклоняющая пластина 250 может опираться на распределительные сопла 600 для текучей среды.
На фиг.5А представлен схематичный частичный разрез части реактора 20, включающей корпус 30 реактора со стенками 32 корпуса реактора в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Корпус 30 реактора может вмещать подающее первичное распределительное устройство 200' и подающее вторичное(ые) распределительное(ые) устройство(а) 200. Каждый слой 402 катализатора может располагаться на опоре 400 катализатора (см., например, фиг.14А-F). Каждое из следующих устройств: подающее первичное распределительное устройство 200', подающее вторичное(ые) распределительное(ые) устройство(а) 200 и опора 400 катализатора может опираться на стенки 32 корпуса 30 реактора. Стенки 32 реактора в месте расположения подающего первичного распределительного устройства 200', подающего вторичного(ых) распределительного(ых) устройства(устройств) 200 и опоры катализатора 400 могут быть, по меньшей мере, по существу, вертикальными. Каждое из следующих устройств: подающее первичное распределительное устройство 200', подающее вторичное(ые) распределительное(ые) устройство(а) 200 и опора 400 катализатора может быть расположено, по меньшей мере, по существу, перпендикулярно к стенкам 32 реактора.
Фиг.5В представляет собой вид сверху подающего вторичного распределительного устройства 200 по 5В-5В на фиг.5А. Подающее вторичное распределительное устройство 200 может включать множество сегментов 242 сборной тарелки. Сегменты 242 сборной тарелки совместно образуют сборную тарелку 240 (см., например, фиг.6С). Сегменты 242 сборной тарелки могут быть обратимо соединены друг с другом так, чтобы сборка и разборка сборной тарелки 240 была удобной. В одном из вариантов осуществления изобретения сегменты 242 сборной тарелки могут быть соединены друг с другом посредством множества штифтов, таких как конические штифты (не показаны). Один сегмент 242 сборной тарелки показан на фиг.5В как отсутствующий, чтобы был виден сегмент 262 сопловой тарелки (см., например, фиг.5С). Следует понимать, что подающее вторичное распределительное устройство 200 не ограничивается конструкцией сегментов 242 сборной тарелки, показанной на фиг.5В, напротив, другие количества и конструкции сегментов 242 сборной тарелки также входят в объем настоящего изобретения.
Фиг.5С представляет собой вид сверху части подающего вторичного распределительного устройства 200, показанного на фиг.5В, с удаленными сегментами 242 сборной тарелки. Подающее вторичное распределительное устройство 200 дополнительно включает множество сегментов 262 сопловой тарелки. Сегменты 262 сопловой тарелки совместно образуют сопловую тарелку 260 (см., например, фиг.8 и 10). На фиг.5С один из сегментов 242 сопловой тарелки показан как снятый. Каждый из сегментов 242 сборной тарелки и сегментов 262 сопловой тарелки может опираться на множество ферм 302 (см., например, фиг.5D). Фермы 302, в свою очередь, могут опираться на опорное кольцо 34. Опорное кольцо 34 может быть прикреплено к внутренней поверхности 32а стенки 32 корпуса реактора. В одном из вариантов осуществления изобретения опорное кольцо 34 может включать множество скоб (не показаны), предназначенных для крепления ферм 302. Каждая ферма может соединять (перекрывать) корпус 30 реактора. Хотя на фиг.5С показаны две (2) фермы 302, другое количество ферм 302 также входит в объем настоящего изобретения. Обычно, количество ферм 302, соединяющих (перекрывающих) корпус 32 реактора, может лежать в диапазоне от одной (1) до, примерно, шести (6).
Как показано на фиг.5С, опорное кольцо 34 может быть прикреплено, например, приварено, к внутренней поверхности 32а стенки 32 корпуса реактора, опорное кольцо 34 может быть расположено по ее окружности. В одном из вариантов осуществления изобретения опорное кольцо 34 может включать металлическую юбку (не показана) с верхним выступом и нижним выступом, при этом верхний и нижний выступы предназначены для поддержания сборной тарелки 240 и сопловой тарелки 260, соответственно. В другом варианте осуществления изобретения опорное кольцо 34 может включать верхнее кольцо и нижнее кольцо, соосное верхнему кольцу и отстоящее от него по вертикали (ни верхнее кольцо, ни нижнее кольцо не показаны); при этом, и верхнее кольцо, и нижнее кольцо может быть прикреплено (например, приварено) к внутренней поверхности 32а стенки 32 корпуса реактора.
Как можно видеть также на фиг.5С, сегменты 262 сопловой тарелки могут быть обратимо соединены друг с другом так, чтобы сборка и разборка сопловой тарелки 260 была удобной. В одном из вариантов осуществления изобретения сегменты 262 сопловой тарелки могут быть соединены друг с другом посредством множества штифтов, таких как конические штифты (не показаны). Следует понимать, что подающее вторичное распределительное устройство 200 не ограничивается конструкцией сегментов 262 сопловой тарелки, показанной на фиг.5С, напротив, другие количества и конструкции сегментов 262 сопловой тарелки также входят в объем настоящего изобретения.
Фиг.5D представляет собой сечение части подающего вторичного распределительного устройства 200, показанного на фиг.5В, по 5D-5D на фиг.5В, на котором показана пара отстоящих друг от друга ферм 302. Каждая из ферм 302 может включать верхний фланец 304 и нижний фланец 306. На верхнем фланце 304 может располагаться и опираться на него множество сегментов 242 сборной тарелки. На нижнем фланце 306 может располагаться и опираться на него множество сегментов 262 сопловой тарелки.
Фиг.5Е представляет собой вид сбоку фермы 302, несущей множество сегментов 262 сопловой тарелки, расположенных на нижнем фланце 306, вдоль 5Е-5Е на фиг.5С. В одном из вариантов осуществления изобретения каждый конец фермы 302 может опираться на скобу (не показана), прикрепленную к опорному кольцу 34. На фиг.5Е сегменты 242 сборной тарелки показаны как снятые с фермы 302.
Фиг.6А представляет собой вид в перспективе первичной отклоняющей пластины 210 по отношению к сопловой тарелке 260 подающего первичного распределительного устройства 200' в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. В одном из вариантов осуществления изобретения первичная отклоняющая пластина 210 может быть, по меньшей мере, по существу, круглой. Как правило, площадь первичной отклоняющей пластины 210 может лежать в диапазоне от, примерно, 70% до 100% площади поперечного сечения корпуса 30 реактора, часто от, примерно, 90% до 100% площади поперечного сечения корпуса 30 реактора. Обычно, площадь сопловой тарелки 260 может лежать в диапазоне от, примерно, 95% до 100% площади поперечного сечения корпуса 30 реактора. Сопла 600 (см., например, фиг.9А-С) на фиг.6А не показаны для ясности изображения. И сопловая тарелка 260, и первичная отклоняющая пластина 210 могут быть расположены, по меньшей мере, по существу, перпендикулярно стенке 32 корпуса реактора.
Фиг.6В представляет собой вид в перспективе смесительной камеры 220 по отношению ко вторичной отклоняющей пластине 250 подающего вторичного распределительного устройства 200 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Сборная тарелка 240 на фиг.6А не показана для ясности изображения. Вторичная отклоняющая пластина 250 может быть расположена под смесительной камерой 220. Вторичная отклоняющая пластина 250 может включать первую периферийную часть 254а, вторую периферийную часть 254b и центральную сплошную часть 252. В каждой из частей: первой периферийной части 254а и второй периферийной части 254b может быть сделано множество отверстий 256. Напротив, в центральной сплошной части 252 отверстия, каналы или полости, по меньшей мере, могут, по существу, отсутствовать. Конструкция вторичной отклоняющей пластины 250 может предусматривать прохождение жидкости через отверстия 256.
Фиг.6С представляет собой схематичный вид сбоку подающего вторичного распределительного устройства 200, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Подающее вторичное распределительное устройство 200 может включать сборную тарелку 240, имеющую верхнюю поверхность 240а, смесительную камеру, расположенную на верхней поверхности 240а, вторичную отклоняющую пластину 250, расположенную под сборной тарелкой 240, и сопловую тарелку 260, расположенную под вторичной отклоняющей пластиной 250. Подающее вторичное распределительное устройство 200 может дополнительно включать стакан 244. Стакан 244 может быть, по меньшей мере, по существу, цилиндрическим и может быть прикреплен к верхней поверхности 240а сборной тарелки 240. Стакан 244 может идти, по меньшей мере, по существу, перпендикулярно сборной тарелке 240.
Фиг.6D представляет собой схематичный вид сбоку в разрезе вторичной отклоняющей пластины 250 по отношению к стакану 244 на сборной тарелке 240 в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Вторичная отклоняющая пластина 250 включает центральную сплошную часть 252 со сплошной поверхностью и без каких-либо отверстий, щелей или полостей. Центральная сплошная часть 252 может располагаться между первой и второй периферийными частями 254а, 254b вторичной отклоняющей пластины 250. В одном из вариантов осуществления изобретения центральная сплошная часть 252 может занимать площадь, которая больше площади поперечного сечения стакана 244. В одном из подвариантов осуществления изобретения, площадь центральной сплошной части 252 может быть очерчена основанием усеченного конуса, образуемого прямой линией, идущей под углом θ от сборной тарелки 240 в месте расположения внутренней стенки стакана 244 ко вторичной отклоняющей пластине 250. В основном, величина θ может лежать в диапазоне от, примерно, 20º до 70º, обычно, от, примерно, 30º до 60º, часто, от, примерно, 40º до 50º. Промежуток по вертикали СН между вторичной отклоняющей пластиной 250 и сборной тарелкой 240 может, как правило, лежать в диапазоне от, примерно, 25% до 50% диаметра стакана 244. В другом подварианте осуществления изобретения центральная сплошная часть может занимать площадь, составляющую, примерно, от двух (х2) до пяти (х5) площадей поперечного сечения стакана 244.
Фиг.7А представляет собой схематичный вид сверху смесительной камеры 220, фиг.7В представляет собой схематичный вид сверху разъединенных половин смесительной камеры 220, представленной на фиг.7А, в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Смесительная камера 220 может включать первую половину 220а и вторую половину 220b. Первая и вторая половины 220а, 220b смесительной камеры, каждая, могут включать соединительный фланец 222, предназначенный для сочленения или соединения первой и второй половин 220а, 220b друг с другом. В одном из вариантов осуществления изобретения первая и вторая половины 220а, 220b могут быть обратимым образом соединены друг с другом своими соединительными фланцами 222 посредством множества штифтов, таких как конические штифты (не показаны).
Фиг.7С представляет собой вид в перспективе одной половины смесительной камеры 220, размещенной на сегменте 242 сборной тарелки, соответствующей другому варианту осуществления настоящего изобретения. Стакан 244 может располагаться на сегменте 242 сборной тарелки под смесительной камерой 220. Стакан 244 может быть расположен над вторичной отклоняющей пластиной 250. Стакан 244 может включать, по меньшей мере, одну перегородку (не показана), расположенную на внутренней поверхности стакана 244. На фиг.7С показан только один сегмент 242 сборной тарелки. На практике, множество сегментов 242 сборной тарелки вместе образуют сборную тарелку 240.
Фиг.8 представляет собой схематичный вид сверху части сопловой тарелки 260, включающей набор распределительных сопел 600 для текучей среды в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Каждое сопло 600 может быть предназначено для смешивания и равномерного распределения текучей среды по слою катализатора 402, расположенного под сопловой тарелкой 260. Набор сопел 600 на сопловой тарелке 260 может иметь треугольное расположение, в котором сопла отстоят друг от друга на расстояние в диапазоне от, примерно, 5 до 10 дюймов (12,7-25,4 см), часто, в диапазоне от, примерно, 6 до 8 дюймов (15,24-20,32 см). На фиг.8 представлена только часть сопловой тарелки 260; на практике сопловая тарелка 260 может включать намного больше сопел 600.
Обратимся к фиг.9А-9С; на фиг.9А, на виде сбоку, показано распределительное сопло 600 для текучей среды, соответствующее одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг.9В представляет собой продольный разрез сопла 600 по 9В-9В на фиг.9А. На фиг.9С показаны впуски 614 для жидкости сопла 600 по 9С-9С на фиг.9А. Сопло 600 может включать корпус сопла 602, ближний конец 600а сопла, дальний конец 600b сопла, множество впусков 612 для газа и, по меньшей мере, один впуск 614 для жидкости. Ближний конец 600а сопла может быть герметизирован колпачком 604. В одном из вариантов осуществления изобретения колпачок 604 может составлять одно целое, например, быть отлитым, с корпусом сопла 602.
Как показано на фиг.9В, корпус сопла 602 может включать ближнюю часть 602а корпуса, среднюю часть 602b корпуса и дальнюю часть 602с корпуса.
Ближняя часть 602а корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую ближнюю полость. Средняя часть 602b корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую среднюю полость, находящуюся в жидкостной связи с ближней полостью. Дальняя часть 602с корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую дальнюю полость, находящуюся в жидкостной связи со средней полостью. Ближняя полость может иметь первый диаметр, средняя полость может иметь второй диаметр, дальняя полость может иметь третий диаметр. Первый диаметр может быть, по существу, больше третьего диаметра, третий диаметр может быть, по существу, больше второго диаметра.
Каждое из впусков 612 для газа может быть расположено сбоку ближней части 602а корпуса. Каждое из впусков 612 для газа может предназначаться для прохождения через него газа в ближнюю часть 602а корпуса. Сопло 600 может дополнительно включать газовое сопло 606. Газовое сопло 606 может располагаться, по существу, перпендикулярно стенкам корпуса сопла 602 между ближней частью 602а корпуса и дальней частью 602с корпуса, ограничивая среднюю часть 602b корпуса. В одном из вариантов осуществления изобретения газовое сопло 606 может составлять одно целое с корпусом сопла 602. В другом варианте осуществления изобретения газовое сопло 606 может включать металлическое кольцо, расположенное внутри него и прикрепленное к корпусу сопла 602.
Каждое из впусков 614 для жидкости может располагаться сбоку дальней части 602с корпуса.
Каждое из впусков 614 для жидкости может предназначаться для прохождения через него жидкости. Как видно, например, на фиг.9С, каждое из впусков 614 для жидкости может располагаться тангенциально к внутренней поверхности 616 дальней части 602с корпуса. В одном из вариантов осуществления изобретения каждое из впусков 614 для жидкости может быть линейным.
Как показано на фиг.9С, каждое из впусков 614 для жидкости может обладать длиной IL впуска для жидкости и шириной IW впуска для жидкости. В одном из вариантов осуществления изобретения отношение (IL:IW) длины IL впуска для жидкости к ширине IW впуска для жидкости может лежать в диапазоне от, примерно, 2:1 до 5:1. Длина IL впуска для жидкости, показанная на фиг.9С, может отражать минимальную длину каждого впуска 614 для жидкости, например, в силу тангенциального положения впусков 614 для жидкости относительно корпуса сопла 602.
Каждое из впусков 614 для жидкости может быть предназначено для создания пленки жидкости на внутренней поверхности 616 дальней части 602с корпуса, и каждое из впусков 614 для жидкости может быть предназначено для стимулирования спирального потока жидкости на внутренней поверхности 616 дальней части 602с корпуса, при этом, поток жидкости перемещается в направлении дальнего конца от впусков 614 для жидкости.
Сопло 600 может дополнительно включать суживающуюся первую часть 608 в форме усеченного конуса, находящуюся в жидкостной связи с дальней частью 602с корпуса. Сопло 600 может также включать расширяющуюся вторую часть 610 в форме усеченного конуса, наружную относительно первой части 608 в форме усеченного конуса и находящуюся с ней в жидкостной связи. Сопло 600 также может включать множество вырезов 620, расположенных на дальнем конце 600b сопла 600. Вырезы 620 могут быть предназначены для дополнительной интенсификации рассеивания текучей среды, исходящей из дальнего конца 600b в виде равномерного распыла, например, имеющего форму конуса.
Фиг.10 представляет собой схематичный вид сверху сопловой тарелки 260 с набором распределительных каналов 700 для текучей среды в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Каждый канал 700 может быть снабжен, например, в порядке модернизации, распределительным соплом 600' для текучей среды (см., например, фиг.11А-D и 12А-С) с целью эффективного перемешивания и равномерного распределения текучей среды по слою катализатора 402, расположенному под сопловой тарелкой 260. Набор каналов 700 и соответствующие им сопла 600', размещенные на сопловой тарелке 260, могут иметь треугольное расположение, в котором расстояние между соседними каналами 700/соплами 600', обычно, лежит в диапазоне от, примерно, 5 до 10 дюймов (12,7-25,4 см), часто, в диапазоне от, примерно, 6 до 8 дюймов (15,24-20,32 см). На фиг.10 представлена только часть сопловой тарелки 260; на практике сопловая тарелка 260 может включать намного больше сопел 600.
На фиг.11А, на виде сбоку, показано распределительное сопло 600' для текучей среды в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения. Фиг.11В представляет собой продольный разрез сопла 600' по 11В-11В на фиг.11А, фиг.11С представляет собой вид сверху сопла 600', показанного на фиг.11А, по 11В-11В. На фиг.11D показан впуск 614' для жидкости в корпусе сопла по 11D-11D на фиг.11А. Сопло 600' может включать корпус сопла 602, ближний конец 600'а сопла, дальний конец 600'b сопла, впуск 612' для газа и, по меньшей мере, один впуск 614' для жидкости. Сопло 600' может иметь размеры и конструкцию, позволяющие вставлять его в распределительный канал для текучей среды, например, канал 700 с целью модернизации существующей, традиционной распределительной тарелки для текучей среды и создания высокоэффективной сопловой тарелки для реактора гидропроцессинга в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения (см., например, фиг.12А-С).
Как показано на фиг.11В, корпус сопла 602 может включать ближнюю часть 602а корпуса, среднюю часть 602b корпуса и дальнюю часть 602с корпуса.
Ближняя часть 602а корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую ближнюю полость. Средняя часть 602b корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую среднюю полость, находящуюся в жидкостной связи с ближней полостью. Дальняя часть 602с корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую дальнюю полость, находящуюся в жидкостной связи со средней полостью. Ближняя полость может иметь первый диаметр, средняя полость может иметь второй диаметр, дальняя полость может иметь третий диаметр. Первый диаметр может быть, по существу, больше третьего диаметра, третий диаметр может быть, по существу, больше второго диаметра.
В одном из вариантов осуществления изобретения впуск 612' для газа может включать ближнее осевое отверстие в корпусе сопла 602. Впуск 612' для газа может предназначаться для прохождения газа через него в ближнюю часть 602а корпуса. Сопло 600' может дополнительно включать газовое сопло 606. Газовое сопло 606 может располагаться, по существу, перпендикулярно стенкам корпуса сопла 602 между ближней частью 602а корпуса и дальней частью 602с корпуса, ограничивая среднюю часть 602b корпуса. Сопло 600' может дополнительно включать суживающуюся первую часть 608 в форме усеченного конуса, находящуюся в жидкостной связи с дальней частью 602с корпуса. Сопло 600 может также включать расширяющуюся вторую часть 610 в форме усеченного конуса, наружную относительно первой части 608 в форме усеченного конуса и находящуюся с ней в жидкостной связи.
Фиг.11С представляет собой вид сверху сопла 600', показанного на фиг.11А, по 11С-11С, на котором показано газовое сопло 606 внутри корпуса сопла 602. В одном из вариантов осуществления изобретения газовое сопло 606 может составлять одно целое с корпусом сопла. В другом варианте осуществления изобретения газовое сопло 606 может включать металлическое кольцо, расположенное внутри него и прикрепленное к корпусу сопла 602. Газовое сопло 606 может располагаться концентрически относительно корпуса сопла 602.
На фиг.11D показан впуск 614' для жидкости в корпусе сопла 602. Впуск 614' для жидкости может располагаться сбоку дальней части 602с корпуса. Впуск 614' для жидкости может предназначаться для прохождения жидкости через него в дальнюю часть 602с корпуса. В одном из вариантов осуществления изобретения впуск 614' для жидкости может включать изогнутый канал 615, находящийся внутри стенки корпуса сопла 602. Как видно, например, на фиг.11D, внутренний конец изогнутого канала 615 может располагаться тангенциально к внутренней поверхности 616 дальней части 602с корпуса. В одном из вариантов осуществления изобретения изогнутый канал 615 может образовывать угол α, величина которого лежит в диапазоне от, примерно, 60º до 180º, обычно, от, примерно, 70º до 170º, часто, от, примерно, 80º до 160º. В одном из вариантов осуществления изобретения изогнутый канал 615 может обладать, по существу, прямоугольной формой поперечного сечения.
Впуск 614' для жидкости может быть предназначен для создания пленки жидкости на внутренней поверхности 616 дальней части 602с корпуса, и впуск 614' для жидкости может быть предназначен для стимулирования спирального потока жидкости на внутренней поверхности 616 дальней части 602с корпуса, при этом поток жидкости перемещается в направлении дальнего конца от впуска 614' для жидкости.
Сопло 600' также может дополнительно включать множество вырезов 620, расположенных на дальнем конце 600b сопла 600'. Вырезы 620 могут быть предназначены для дополнительной интенсификации рассеивания текучей среды, исходящей из дальнего конца 600b сопла в виде равномерного распыла, например, имеющего форму конуса.
Фиг.12А представляет собой вид спереди распределительного канала 700 для текучей среды, фиг.12В представляет собой вид сбоку канала, показанного на фиг.12А, фиг.12С представляет собой продольное сечение канала, показанного на фиг.12А, со вставленным в него соплом, показанным на фиг.11А, в соответствии с другим вариантом осуществления настоящего изобретения. Канал 700 может включать стенку 702 канала, ближний конец 700а канала, дальний конец 700b канала. Стенка 702 канала может ограничивать собой, по существу, цилиндрическую полость. Канал 700 может быть прикреплен к сопловой тарелке 260 дальним концом 700b канала. В стенке 702 канала может быть сделано множество боковых отверстий 704/704'. В одном из вариантов осуществления изобретения сопло 600' может быть вставлено в канал 700 так, что дальний конец 600'b сопла выступает наружу за нижнюю поверхность 260b сопловой тарелки 260. Конструкция сопла 600' может предусматривать совмещение впуска 614' для жидкости с, по меньшей мере, одним боковым отверстием 704. Будучи вставленным в канал 700, сопло 600' может закрывать и, по меньшей мере частично, герметизировать отверстия 704'.
Фиг.12С представляет собой продольное сечение канала 700 со вставленным в него соплом 600' (фиг.11А). Стенка 702 канала может быть прикреплена, например, приварена, к сопловой тарелке 260, сопло 600' может быть прикреплено, например, приварено, к стенке 702 канала. Отличительные особенности и составные элементы сопла 600' описаны выше, например, со ссылкой на фиг.11А-D. Сопло 600', будучи вставленным в канал 702, может служить для равномерного перемешивания и распределения текучих сред, например, смеси жидкого сырья и газообразного водорода, по слою катализатора в реакторе, предназначенном для проведения реакций гидропроцессинга при переработке нефти.
Фиг.13 представляет собой схематичное продольное сечение распределительного сопла для текучей среды 800, соответствующего одному из вариантов осуществления настоящего изобретения. Сопло 800 может включать, по существу, цилиндрический полый корпус 802 сопла с ближней частью 802а и дальней частью 802b, колпачок 804, прикрепленный к ближней части 802а, основу 808, прикрепленную к дальней части 802b, и, по существу, цилиндрический внутренний канал 806, расположенный по оси внутри ближней части 802а.
В колпачке 804 может быть сделано осевое ближнее отверстие 805, и внутренний канал 806 может проходить внутри ближнего отверстия 805. Внутренний канал 806 может выходить в ближней части за колпачок 804, образуя ближний конец 806а внутреннего канала 806. Корпус 802 сопла может иметь множество наружных прорезей 814, расположенных по окружности вокруг корпуса 802 сопла. Дальний конец 806b внутреннего канала 806 может заканчиваться снаружи вблизи дальнего конца 814b каждой из наружных прорезей 814.
И колпачок 804, и основа 808 могут иметь, по существу, куполообразную форму, при этом, колпачок 804 к дальнему концу расширяется, а основа 808 к дальнему концу сужается. И колпачок 804, и основа 808 могут быть снабжены резьбой. Колпачок 804 может быть герметично навинчен на корпус 802 сопла посредством резьбы у его ближней части 802а. Основа 808 может иметь осевое дальнее отверстие 810, предназначенное для прохождения через него и распределения текучей среды.
Внутренний канал 806 может быть герметично соединен с колпачком 804 и расположен, по существу, концентрически относительно корпуса 802 сопла. Корпус 802 сопла и внутренний канал 806 вместе могут образовывать внутри сопла 800 полость, при этом, данная полость может включать кольцевую ближнюю полость 803а и, по существу, цилиндрическую дальнюю полость 803b. Во внутреннем канале 806 может иметь место множество внутренних прорезей 812, расположенных по окружности вокруг ближнего конца 806а. Конфигурация внутренних прорезей 812 и наружных прорезей 814 может представлять, по меньшей мере до некоторой степени, свободу принятия проектного решения для специалистов в данной области.
Каждая из внутренних прорезей 812 может находиться в жидкостной связи с полостью через внутренний канал 806. Внутренний канал 806 может предназначаться для прохождения через него газа от внутренних прорезей 812 в дальнюю полость 803b. Сопло 800 может предназначаться для прохождения жидкости через наружные прорези 814 в дальнюю полость 803b в корпусе 802 сопла. Осевое дальнее отверстие 810 может иметь форму усеченного конуса и при удалении расширяться. Сопло 800 может быть закреплено на сопловой тарелке 260, например, дальней частью 802b.
В одном из вариантов осуществления изобретения распределительное сопло 800 для текучей среды может представлять собой эффективно перемешивающее и распределяющее текучую среду сопло для сопловой тарелки реактора, при этом, сопло 800 может быть без труда и недорого установлено с использованием стандартных труб. В одном из вариантов осуществления изобретения элементы сопла 800, например корпус 802 сопла, колпачок 804 и основа 808, могут быть сделаны из снабженных резьбой стандартных труб из нержавеющей стали, например, снабженных стандартной трубной резьбой (national pipe thread - NPT) по стандарту ANSI/ASME В1.20.1.
Фиг.14А представляет собой схематический частичный разрез части корпуса реактора 20 в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. В реакторе 20 может быть размещено подающее первичное распределительное устройство 200', подающее вторичное распределительное устройство 200 и опора 400 катализатора. Подающее первичное распределительное устройство 200' и подающее вторичное распределительное устройство 200, каждое, могут включать составные элементы, иметь отличительные особенности и рабочие параметры, описанные выше, например, со ссылкой на фиг.4А-13.
Реактор 20 может иметь корпус 30. По меньшей мере, часть корпуса 30 реактора может иметь, по существу, вертикальные стенки 32 корпуса. И опора 400 катализатора, и подающее первичное распределительное устройство 200', и подающее вторичное распределительное устройство 200 могут быть расположены, по существу, горизонтально и перпендикулярно стенкам корпуса 30 реактора. На фиг.14А показана только одна опора 400 катализатора, одно подающее первичное распределительное устройство 200' и одно подающее вторичное распределительное устройство 200. В одном из вариантов осуществления изобретения реактор 20 может вмещать множество подающих вторичных распределительных устройств 200. Каждое подающее вторичное распределительное устройство 200 может иметь соответствующую опору 400 катализатора, предназначенную для поддержания слоя катализатора 402, расположенного под каждым подающим вторичным распределительным устройством 200 (см., например, фиг.5А). Каждая опора 400 катализатора может включать множество опорных балок 406 для катализатора, множество экранирующих панелей 408 и множество сетчатых панелей 410. Слои катализатора 402 на фиг.14А-F не показаны для ясности изображения.
Фиг.14В представляет собой вид сверху корпуса 30 реактора по 14В-14В на фиг.14А, на котором показаны элементы опоры 400 катализатора, включающей множество опорных балок 406 для катализатора и множество экранирующих панелей 408. Каждая опорная балка 406 для катализатора может соединять (перекрывать) корпус 30 реактора. Экранирующие панели 408 вместе могут образовывать экран катализатора, который может занимать, по меньшей мере, по существу, 100% площади поперечного сечения корпуса 30 реактора. На фиг.14В одна из экранирующих панелей 408 показана как снятая, чтобы показать сетчатую панель 410.
Фиг.14С представляет собой вид сверху опоры 400 катализатора, показанной на фиг.14В, с удаленными экранирующими панелями 408, на котором показано множество сетчатых панелей 410. Сетчатые панели 410 могут опираться на опорные балки 406 катализатора. Экранирующие панели, в свою очередь, могут опираться на сетчатые панели 410. Расположенные по периферии сетчатые панели 410, имеющие дугообразный наружный край, вместе могут опираться на опорные балки 406 катализатора и кольцевой выступ 404 корпуса реактора. Каждая опорная балка 406 катализатора может включать пару боковых опорных планок 414 (см., например, фиг.14Е). Три сетчатых панели показаны на фиг.14С как снятые, чтобы показать части выступа 404 корпуса и опорные планки 414.
Снова обратимся к фиг.14В и 14С; следует понимать, что опора 400 катализатора не ограничивается конструкцией сетчатых панелей 410 и экранирующих панелей 408, показанной на фиг.14В и 14С, напротив, другие количества и конструкция и сетчатых панелей 410, и экранирующих панелей 408 также входят в объем настоящего изобретения. В одном из вариантов осуществления изобретения элементы опоры 400 катализатора могут быть без труда собраны и разобраны. В одном из подвариантов осуществления изобретения элементы опоры 400 катализатора могут быть присоединены к другим деталям при помощи множества штифтов, например, конических штифтов (не показаны).
Фиг.14D представляет собой вид сверху части опоры 400 катализатора с удаленными экранирующими панелями 408 и сетчатыми панелями 410, чтобы лучше показать опорные балки 406 катализатора и выступ 404 корпуса. В одном из вариантов осуществления изобретения выступ 404 корпуса может включать материал, наваренный на внутреннюю поверхность 32а стенок 32 корпуса реактора. Хотя на фиг.14D показано две опорных балки 406 катализатора, данное изобретение никоим образом не ограничивается двумя такими балками в опоре 400 катализатора. В одном из вариантов осуществления изобретения каждая опора 400 катализатора может обычно включать от, примерно, двух (2) до шести (6) опорных балок 406 катализатора.
Фиг.14Е представляет собой вид в разрезе, на котором показаны опорные балки 406 катализатора, сетчатые панели 410 и экранирующие панели 408, по 14Е-14Е на фиг.14В; фиг.14F представляет собой вид в разрезе, на котором показаны опорные балки 406 катализатора по отношению к стенке 32 корпуса реактора и выступу 404 корпуса, по 14F-14F на фиг.14D. Как указано выше, каждая из опорных балок 406 катализатора может включать пару боковых опорных планок 414. Опорные планки 414 могут предназначаться для поддержания, по меньшей мере, части каждой из сетчатых панелей 410. Множество сетчатых панелей 410, в свою очередь, вместе может опираться на множество экранирующих панелей 408. Множество экранирующих панелей 408 вместе образуют экран, предназначенный для перекрывания, по существу, всей площади поперечного сечения корпуса 30 реактора, множество экранирующих панелей 408 вместе могут предназначаться для поддержания слоя катализатора 402 (см., например, фиг.5А). Каждый слой катализатора 402 может включать слой твердых частиц катализатора, как хорошо известно специалистам в данной области.
В свете изложенных в данном документе положений и примеров возможны многочисленные варианты настоящего изобретения. Следовательно, подразумевается, что в рамках объема прилагаемой формулы изобретения изобретение может быть осуществлено на практике иначе, нежели конкретно описано или показано на примере.
1. Реакторная система, включающая:
(а) корпус реактора;
(b) подающее первичное распределительное устройство, расположенное в корпусе реактора; и
(с) по меньшей мере, одно подающее вторичное распределительное устройство, расположенное под подающим первичным распределительным устройством в корпусе реактора, при этом
(d) подающее первичное распределительное устройство включает в себя первичную отклоняющую пластину и первую сопловую тарелку, расположенную под отклоняющей пластиной; и
(е) упомянутое, по меньшей мере, одно подающее вторичное распределительное устройство содержит сборную тарелку и вторую сопловую тарелку, расположенную под сборной тарелкой, при этом первая сопловая тарелка и вторая сопловая тарелка, каждая, содержит множество сопел, каждое сопло содержит корпус сопла, включающий в себя дальнюю часть, имеющую, по меньшей мере, один впуск для жидкости, выполненный с возможностью прохождения через него жидкости, указанная дальняя часть корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую дальнюю полость, при этом каждый впуск для жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности дальней части корпуса.
2. Реакторная система по п.1, в которой:
(а) первичная отклоняющая пластина расположена, по меньшей мере, по существу, перпендикулярно стенке корпуса реактора, и
(b) первичная отклоняющая пластина имеет площадь в диапазоне от, примерно, 70% до 100% площади поперечного сечения корпуса реактора.
3. Реакторная система по п.1, в которой первичная отклоняющая пластина является, по меньшей мере, по существу, круглой.
4. Реакторная система по п.1, в которой:
(а) по меньшей мере, одно подающее вторичное распределительное устройство включает в себя вторичную отклоняющую пластину, расположенную между сборной тарелкой, и второй сопловой тарелкой,
(b) вторичная отклоняющая пластина расположена, по меньшей мере, по существу, перпендикулярно стенке корпуса реактора, и
(с) вторичная отклоняющая пластина имеет площадь в диапазоне от, примерно, 5% до 50% площади поперечного сечения корпуса реактора.
5. Реакторная система по п.4, в которой вторичная отклоняющая пластина является, по меньшей мере, по существу, прямоугольной и имеет множество перфораций.
6. Реакторная система по п.4, дополнительно включающая, по существу, цилиндрический стакан, прикрепленный к верхней поверхности сборной тарелки и проходящий, по меньшей мере, по существу, перпендикулярно сборной тарелке, и причем вторичная отклоняющая пластина включает в себя центральную сплошную часть, площадь которой больше площади поперечного сечения стакана.
7. Реакторная система по п.1, в которой сборная тарелка включает множество сегментов сборной тарелки.
8. Реакторная система по п.1, в которой первая сопловая тарелка и вторая сопловая тарелка, каждая, включают множество сегментов сопловой тарелки.
9. Реакторная система по п.1, в которой каждое из, по меньшей мере, одного подающего вторичного распределительного устройства дополнительно включает смесительную камеру, расположенную на сборной тарелке, при этом данная смесительная камера имеет конструкцию, состоящую, по существу, из двух частей.
10. Реакторная система по п.1, в которой смесительная камера включает первую половину смесительной камеры и вторую половину смесительной камеры, смесительная камера выполнена с возможностью обратимого соединения первой половины смесительной камеры со второй половиной смесительной камеры посредством соединительного фланца на первой половине смесительной камеры и на второй половине смесительной камеры.
11. Реакторная система по п.1, в которой дальняя часть корпуса имеет множество впусков для жидкости, и каждый из этих впусков для жидкости является линейным.
12. Реакторная система по п.1, в которой:
(а) по меньшей мере, одна из первой сопловой тарелки и второй сопловой тарелки включает множество каналов, каждый канал имеет расположенную в канале вставку, при этом
(b) каждая вставка в канале включает одно из сопел, корпус сопла имеет стенку корпуса, и
(с) каждый впуск для жидкости включает изогнутый канал, расположенный в стенке дальней части корпуса.
13. Реакторная система, содержащая:
(а) корпус реактора, имеющий внутреннюю стенку;
(b) подающее первичное распределительное устройство, расположенное в корпусе реактора; и
(с) по меньшей мере, одно подающее вторичное распределительное устройство, расположенное под подающим первичным распределительным устройством в корпусе реактора, каждое подающее вторичное распределительное устройство содержит:
(d) сборную тарелку,
(е) сопловую тарелку, расположенную под сборной тарелкой,
(f) по меньшей мере, одно опорное кольцо, прикрепленное к внутренней стенке корпуса реактора, и
(g) множество ферм, причем каждая ферма перекрывает, по меньшей мере, одно опорное кольцо; каждая ферма имеет верхний фланец и нижний фланец, при этом верхний фланец поддерживает сборную тарелку, а нижний фланец поддерживает сопловую тарелку.
14. Реакторная система по п.13, в которой сборная тарелка включает в себя множество сегментов сборной тарелки.
15. Реакторная система по п.14, в которой сопловая тарелка включает в себя множество сегментов сопловой тарелки.
16. Реакторная система по п.13, дополнительно включающая:
(а) опору катализатора, расположенную в корпусе реактора; и
(b) выступ корпуса, расположенный по окружности внутренней стенки реактора, при этом опора катализатора содержит:
(с) множество опорных балок катализатора, опирающихся на выступ корпуса, при этом каждая из опорных балок катализатора расположена горизонтально и перекрывает корпус реактора,
(d) множество сетчатых панелей, опирающихся на множество опорных балок катализатора, и
(е) множество экранирующих панелей, опирающихся на множество сетчатых панелей; при этом множество экранирующих панелей вместе предназначены для поддержания слоя катализатора.
17. Реакторная система по п.13, в которой сопловая тарелка включает набор распределительных сопел для текучей среды, каждое сопло имеет корпус сопла и, по меньшей мере, один впуск для жидкости, расположенный тангенциально ко внутренней поверхности корпуса сопла.
18. Подающее распределительное устройство для каталитического реактора, содержащее:
(а) отклоняющую пластину и
(b) сопловую тарелку, расположенную под отклоняющей пластиной, при этом сопловая тарелка содержит множество сопел, каждое сопло содержит корпус сопла, включающий в себя дальнюю часть, имеющую, по меньшей мере, один впуск для жидкости, выполненный с возможностью прохождения через него жидкости, дальняя часть корпуса ограничивает, по существу, цилиндрическую дальнюю полость, при этом каждый впуск для жидкости расположен тангенциально к внутренней поверхности дальней части корпуса.
19. Подающее распределительное устройство по п.18, в котором:
(а) подающее распределительное устройство включает подающее вторичное распределительное устройство,
(b) отклоняющая пластина включает вторичную отклоняющую пластину со сплошной центральной частью, и
(с) подающее вторичное распределительное устройство дополнительно включает сборную тарелку и смесительную камеру, расположенную на верхней поверхности сборной тарелки, при этом смесительная камера имеет конструкцию, состоящую из двух частей.
20. Подающее распределительное устройство по п.18, в котором множество сопел расположено на каждой сопловой тарелке - первой и второй - в виде набора сопел, имеющим треугольное расположение, в котором сопла отстоят друг от друга на расстояние в диапазоне от, примерно, 5 до 10 дюймов.
