Устройство распределения текучей среды

Изобретение относится к устройству распределения однофазной или двухфазной текучей среды в однофазной или многофазной окружающей среде, имеющей более высокую объемную плотность, чем распределяемая текучая среда. Устройство распределения текучей среды содержит: по меньшей мере одно средство транспортировки текучей среды, содержащее первый и второй концы и отверстия; крышку, содержащую главный корпус в виде колокола, при этом главный корпус имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность и неподвижно соединен со вторым концом средства транспортировки текучей среды своей внутренней поверхностью, при этом упомянутый главный корпус продолжен юбкой, проходящей в направлении от второго конца к первому концу средства транспортировки текучей среды и содержащей множество отверстий, и в котором крышка содержит по меньшей мере одно средство отражения, расположенное на ее наружной поверхности и выполненное с возможностью направления текучей среды в сторону упомянутой крышки или ее удержания на периферии крышки, причем средство отражения расположено на наружной поверхности главного корпуса и неподвижно соединено с упомянутым главным корпусом, при этом средство отражения образует сплошной кольцевой фланец, расположенный на периферии крышки. Это позволяет обеспечить присутствие газового кармана под крышкой и непрерывную работу распределителя. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

 

Изобретение относится к устройству распределения однофазной или двухфазной текучей среды в однофазной или многофазной окружающей среде, имеющей более высокую объемную плотность, чем распределяемая текучая среда.

Устройство в соответствии с изобретением находит свое применение в реакторах, используемых в очистительных установках, нефтехимических установках или в установках обработки фракций, получаемых после обработки биомассы.

Устройство в соответствии с изобретением позволяет, в частности, улучшить распределение газа или газовой смеси в жидкой среде или в среде, содержащей псевдоожиженное твердое вещество. В частности, его можно применять в следующих установках:

- реакторы для процессов FCC (каталитический крекинг в псевдоожиженном слое или Fluidized Catalytic Cracking в англосаксонской терминологии);

- реакторы регенерации катализаторов, например, для каталитического крекинга;

- реакторы, содержащие псевдоожиженный слой катализаторов;

- реакторы гидрообработки или гидрокрекинга, работающие с восходящим потоком с входом двухфазного потока газ/жидкость или газ/твердая фаза через дно камеры;

- шламовые реакторы;

- стрипперы, сушилки, аэраторы или увлажнители.

Предшествующий уровень техники

Обычно устройства распределения газа используют, когда необходимо распределить равномерно газ или газовую смесь для обеспечения растворения и однородного смешивания между газом и другой фазой, которая является либо жидкой, либо твердой.

Такие устройства применяют, например, в камере реактора для осуществления реакций, требующих равномерного распределения между газом и жидкостью или между газом и псевдоожиженным твердым веществом. В качестве примеров можно указать реакции гидрообработки, в которых участвуют газ, которым является водород, и жидкость, которая является углеводородной фракцией, в присутствии катализатора. Для обеспечения каталитической эффективности и высокой степени конверсии водород необходимо равномерно распределить в жидкой углеводородной фазе перед контактом двухфазной смеси H2/углеводороды с каталитическим слоем.

Эти устройства можно также устанавливать в реакторах регенерации или активации катализаторов с применением газа. Например, можно указать процессы регенерации посредством оксихлорирования или процессы активации посредством сульфирования и/или восстановления катализаторов.

Наконец, распределители газа можно применять для нагнетания так называемого «псевдоожижающего» газа в каталитический слой с целью поддержания гранул катализатора в псевдоожиженном состоянии.

В документе US 5,571,482 раскрыт прибор, позволяющий контролировать температуру катализатора во время его регенерации (catalyst cooler в англо-саксонской терминологии). Этот прибор используют с двухкаскадной системой регенерации катализатора и в рамках процесса каталитического крекинга в псевдоожиженном слое (FCC). В этом документе используют распределитель «грибкового» типа (mushroom type distributor в англо-саксонской терминологии) для распределения катализатора и псевдоожижающего газа в плотной фазе псевдоожиженного слоя регенератора.

Показанный на фиг. 1 известный «грибковый» распределитель содержит:

- полую трубу впуска газа, имеющую первый и второй концы, при этом труба содержит отверстия для пропускания части газа, поступающего через трубу;

- крышку чечевицеобразной формы с круглым сечением, имеющую выпуклую наружную поверхность и вогнутую внутреннюю поверхность, при этом крышка неподвижно соединена со вторым концом упомянутой трубы своей вогнутой внутренней поверхностью. Кроме того, крышка содержит сквозные отверстия, выполненные с возможностью пропускания газа, а на своем свободном конце имеет круглую юбку, проходящую в направлении первого конца полой трубы. Внутренний объем определяют как объем, описанный крышкой и служащий резервуаром для газа, распределяемого через сквозные отверстия.

Во время работы газ, выходящий через отверстия впускной трубы, скапливается внизу до определенного уровня, близкого к нижнему краю. Таким образом, между верхней стороной и нижней стороной крышки устанавливается разность давления, которая равна высоте воздушного кармана (Hгаз), умноженной на разность объемной плотности между газом и окружающей средой (rhoокр-rhoгаз) и на гравитационную постоянную (g):

dP=Hгаз*(rhoокр-rhoгаз)*g

Эту разность давления используют для распределения газа, скапливающегося под крышкой и на площади всей ее проекции, при помощи калиброванных отверстий, число которых и интервал между которыми рассчитывают таким образом, чтобы общая пропускная площадь отверстий была недостаточной для пропускания всего газа, поступающего в камеру.

Таким образом, часть газа, нагнетаемого и выходящего из трубы, перетекает через нижний край юбки крышки для обеспечения постоянного присутствия газового кармана под крышкой и непрерывной работы распределителя.

Несмотря на свою функциональность, это устройство распределения газа может быть усовершенствовано. Действительно, было установлено, что газ, выходящий под нижним краем (на уровне юбки) распределителя, не отрывается быстро от этого края, а, наоборот, остается вблизи верхней поверхности крышки и продолжает проходить вдоль нее на большом удалении от края, поэтому возникает действующее на газ центростремительное движение. Следовательно, газ стремится концентрироваться в направлении центральной оси устройства, от которой он отрывается, и за счет вытяжного эффекта образует единую струю в центре камеры. Кроме того, часть газа, проходящего через отверстия крышки, оказывается частично захваченной этим газовым факелом, проходящим от нижнего края, и тоже увлекается к центральной оси распределителя, создавая, таким образом, неравномерность в распределении газа над крышкой.

Задачей изобретения является усовершенствование описанного выше распределителя текучей среды, и оно призвано предложить распределитель «грибкового» типа, который осуществляет равномерное распределение текучей среды, выходящей из упомянутого распределителя, и одновременно уменьшает явление образования центрального факела на выходе распределителя.

Сущность изобретения

Таким образом, объектом изобретения является устройство распределения текучей среды, содержащее:

- по меньшей мере, одно средство транспортировки текучей среды, содержащее отверстия и имеющее первый и второй концы;

- крышку, содержащую главный корпус в виде колокола, при этом главный корпус имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность и неподвижно соединен со вторым концом средства транспортировки текучей среды своей внутренней поверхностью, при этом упомянутый главный корпус продолжен юбкой, проходящей в направлении от второго конца к первому концу средства транспортировки текучей среды, и содержащую множество отверстий,

- и в котором крышка содержит, по меньшей мере, одно средство отражения, расположенное на ее наружной поверхности и выполненное с возможностью направления текучей среды в сторону упомянутой крышки или ее удержания на периферии крышки.

Устройство в соответствии с изобретением существенно усовершенствовано по сравнению с известным распределителем, показанным на фиг. 1, за счет добавления средства отражения, расположенного на наружной поверхности крышки. В рамках изобретения термином «средство отражения» обозначены не только средства, препятствующие прохождению текучей среды, выходящей от нижнего края (или свободного конца) юбки, вверх вдоль наружной поверхности крышки, но также средства, выполненные с возможностью отклонения и удаления от центра крышки текучей среды, выходящей от нижнего края (или свободного конца) юбки.

Таким образом, это средство отражения заставляет текучую среду, перетекающую под нижним краем юбки, отрываться от верхней поверхности и, следовательно, позволяет уменьшить и даже устранить центростремительную силу, приводящую к созданию центрального факела текучей среды. Равномерное распределение текучей среды улучшается за счет того, что часть текучей среды, проходящая через отверстия, не засасывается в направлении центральной оси распределителя, а, наоборот, образует независимые скопления текучей среды (или пузырьки, если текучая среда является газом), которые идеально распределяются по всей площади проекции распределителя в соответствии с расположением упомянутых отверстий.

Предпочтительно средство отражения расположено на наружной поверхности главного корпуса и неподвижно соединено с упомянутым главным корпусом.

Предпочтительно средство транспортировки текучей среды является трубой.

Предпочтительно главный корпус имеет чечевицеобразную форму круглого сечения и продолжен цилиндрической юбкой. В альтернативном варианте главный корпус имеет усеченную конусную форму и продолжен цилиндрической юбкой.

Средство отражения содержит отражающую поверхность, и средство отражения образует с осью юбки угол α, составляющий от 0 до 70°.

Предпочтительно отражающая поверхность по существу совмещена с упомянутой юбкой, и угол α по существу равен 0°. В этом варианте выполнения средство отражения проходит в верхнем направлении и является практически вертикальным относительно юбки.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, средство отражения образует сплошной кольцевой фланец, расположенный на периферии крышки. Предпочтительно фланец проходит в верхнем направлении и практически вертикально относительно юбки.

Предпочтительно юбка содержит вырезы, выполненные на уровне свободного конца упомянутой юбки для поддержания стабильной границы раздела текучая среда/окружающая среда (для ограничения флуктуаций на уровне границы раздела) под крышкой устройства распределения. Предпочтительно вырезы имеют треугольную или прямоугольную форму.

Если юбка устройства распределения имеет вырезы, средство отражения расположено на уровне над упомянутыми вырезами.

Предпочтительно для обеспечения равномерного распределения текучей среды за пределами крышки сквозные отверстия, выполненные в крышке, расположены концентрично с равномерным шагом на главном корпусе. Предпочтительно сквозные отверстия имеют круглое сечение.

В рамках изобретения предпочтительно текучая среда является газом, жидкостью, смесью газ/жидкость или смесью газ/твердое вещество. Устройство позволяет распределять текучую среду в однофазной или многофазной окружающей среде с более высокой объемной плотностью, чем плотность распределяемой текучей среды. Окружающая среда является, например, газом, жидкостью, смесью газ/жидкость или смесью газ/твердое вещество, псевдоожиженное газом.

Распределитель в соответствии с изобретением находит свое применение в случае, когда текучая среда является газом, который необходимо равномерно распределить в окружающей среде, которая может быть жидкостью или фазой, содержащей твердое вещество, псевдоожиженное газом.

В частности, устройство распределения применяют для осуществления каталитических реакций, требующих хорошего перемешивания газовой фазы и жидкой фазы. Не ограничительно можно указать гидрообработку углеводородов, при которой распределяемая газовая фаза в основном содержит водород, а окружающая среда представляет собой углеводородную смесь. Под термином «гидрообработка» следует понимать, например, гидрокрекинг, гидродесульфирование, гидродеазотирование, селективное или полное гидрирование, гидродеметаллизацию углеводородных фракций.

Устройство в соответствии с изобретением применяют также для селективного гидрирования парокрекинговых бензинов, для гидрирования ароматических соединений в алифатических и/или нафтеновых фракциях и для гидрирования олефинов в ароматических фракциях. Устройство в соответствии с изобретением можно применять для других реакций, требующих хорошего перемешивания газовой фазы и жидкой фазы, например, для реакций частичного или полного окисления, реакций окисления ацетилена, окисления аммония или реакций галогенирования, в частности, хлорирования.

Наконец, устройство распределения в соответствии с изобретением находит свое применение для распределения газа в псевдоожиженной окружающей среде, содержащей твердое вещество (то есть частицы катализатора) в виде взвеси в газе, который может быть таким же или отличаться от газа, распределяемого при помощи устройства.

Объектом изобретения является также реактор, содержащий камеру и устройство распределения в соответствии с изобретением. В рамках настоящего изобретения термин «реактор» обозначает любое устройство, содержащее камеру, выполненную с возможностью установки в ней устройства распределения. Например, речь может идти о реакторе, в котором протекает реакция химического преобразования.

Согласно варианту выполнения, реактор в соответствии с изобретением содержит гранулированный слой, расположенный на выходе упомянутого распределителя. Под «гранулированным слоем» следует понимать слой твердых частиц в виде гранул, причем эти гранулы могут иметь любую форму, но чаще всего приблизительную цилиндрическую или сферическую форму и имеют типовые размеры порядка нескольких миллиметров. Эти гранулированные твердые вещества предпочтительно обладают каталитической активностью. Предпочтительно устройство смешивания и распределения в соответствии с настоящим изобретением установлено в реакторе, который может содержать один или несколько разделенных между собой последовательных неподвижных слоев.

В альтернативном варианте реактор может содержать псевдоожиженный слой катализаторов, в который погружено устройство распределения. Реактор этого типа применяют, например, для регенерации катализаторов при помощи регенерирующего газа; в этом случае вместо термина «реактор» можно использовать термин «регенератор».

Объектом изобретения является также использование вышеуказанного реактора в процессе обработки углеводородной фракции или в процессе обработки катализаторов, содержащихся в гранулированном слое, или для обработки катализатора в псевдоожиженном слое. В рамках настоящего изобретения термином «обработка катализаторов» обозначена любая обработка, изменяющая химический состав катализатора, например, такая как сульфирование или восстановление катализаторов.

Подробное описание изобретения

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения будут более очевидны из нижеследующего описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

Фиг. 1 - вид в изометрии известного устройства распределения.

Фиг. 2 - вид в изометрии изнутри камеры, которая может быть, например, камерой реактора или регенератора, оборудованного известным устройством распределения.

Фиг. 3 - пример моделирования при помощи компьютера типа CFD (Computational Fluid Dynamics в англо-саксонской терминологии) потоков жидкости и газа, проходящих через известное устройство распределения.

Фиг. 4 - вид в изометрии первого варианта выполнения устройства распределения в соответствии с изобретением.

Фиг. 5 - вид в разрезе устройства распределения, показанного на фиг. 4.

Фиг. 6 - пример моделирования при помощи компьютера типа CFD (Computational Fluid Dynamics в англо-саксонской терминологии) потоков жидкости и газа, проходящих через устройство распределения, показанное на фиг. 4.

Фиг. 7 - вид в разрезе второго варианта выполнения устройства распределения в соответствии с изобретением.

Фиг. 8 - увеличенный вид показанной в рамке на фиг. 7 части юбки устройства распределения.

Идентичные элементы имеют на фигурах одинаковые обозначения.

На фиг. 1 показано известное устройство 1 «грибкового» типа для распределения текучей среды, например, газа или смеси, выполненное из металла или металлического сплава (углеродистая сталь, низколегированная сталь, высоколегированная сталь, аустенитная сталь). Это устройство содержит впускную трубу 2, имеющую первый и второй концы 3, 4, и крышку, которая установлена на второй конце 4 упомянутой трубы 2, например, посредством сварки, завинчивания, заклинивания или защелкивания.

Крышка 5 образована главным корпусом 6 в виде колокола, который продолжен юбкой 8, проходящей в направлении первого конца 3 впускной трубы 2. В частном варианте выполнения, показанном на фиг.1, главный корпус имеет чечевицеобразную форму с круглым сечением и продолжен цилиндрической юбкой. Согласно другому варианту выполнения, главный корпус устройства в соответствии с изобретением может иметь форму усеченного конуса.

Размеры крышки 5 предусмотрены таким образом, чтобы она накрывала площадь, превышающую площадь сечения впускной трубы 2. Кроме того, диаметр главного корпуса выбирают в зависимости от внутреннего диаметра (ID) реактора, в котором устанавливают устройство. Предпочтительно соотношение между диаметром главного корпуса и внутренним диаметром (ID) реактора составляет от 0,1 до 0,8 и предпочтительно от 0,5 до 0,7. Например, диаметр главного корпуса находится в пределах от 1 до 3 метров.

Крышка имеет выпуклую наружную поверхность, расположенную над крышкой и в направлении, противоположном впускной трубе 2, и вогнутую внутреннюю поверхность, расположенную в направлении впускной трубы 2.

Впускная труба 2 позволяет транспортировать текучую среду, например, газ или двухфазную смесь (газ/жидкость) или (газ/твердое вещество) внутрь камеры, в которой установлено устройство 1, как показано на фиг. 2.

Предпочтительно впускная труба 2 расположена в центре крышки 2, то есть в центре главного корпуса 6. Труба 2 дополнительно содержит отверстия 7, которые могут иметь круглое или прямоугольное сечение (как показано на фиг. 1) или любую другую форму и которые позволяют текучей среде выходить из впускной трубы 2. Предпочтительно отверстия 7 расположены в верхней половине трубы 2.

Как показано на фиг. 1, направление юбки 8 и направление впускной трубы 2 являются по существу параллельными между собой. Вместе с тем, в рамках изобретения эти два направления могут образовать угол, составляющий от 0° до 45°.

Кроме того, юбка 8 содержит выемки или вырезы 9, например, треугольного сечения, которые сообщаются со свободным концом юбки 8.

Главный корпус 6 содержит множество сквозных отверстий 10, расположенных концентрично и предпочтительно с равномерным шагом. Предпочтительно отверстия 10 имеют круглое сечение с калиброванным диаметром, который обычно составляет от 5 до 50 мм, предпочтительно от 10 до 20 мм. Плотность отверстий может меняться от 20 до 200 на квадратный метр.

Устройство 1 распределения применяют в реакторах, в которых должно происходить равномерное распространение текучей среды в камере упомянутого реактора. В частности, устройство выполнено с возможностью проведения реакций, требующих непосредственного контакта между газом (или газовой смесью) и жидкостью и/или твердой фазой.

Обычно устройство в соответствии с изобретением устанавливают в реакторе, в котором реализуют, например, каталитические реакции конверсии или реакции преобразования катализаторов, то есть активации посредством восстановления или сульфирования, или реакции регенерации при помощи газа или газовой смеси.

Как показано на фиг. 2, устройство 1 распределения установлено в нижней части камеры 12 реактора 11 при помощи муфты 13, которая выполнена заодно с реактором 11 и в которую заходит часть впускной трубы 2 устройства 1. Таким образом, предназначенная для распределения текучая среда поступает в камеру 12 восходящим потоком.

Реактор 11 может быть реактором с псевдоожиженным слоем, содержащим камеру 12, в которой находится псевдоожиженный слой катализаторов, то есть гранулы катализатора находятся во взвешенном состоянии в содержащейся в камере газовой фазе. Такой реактор (или регенератор) с псевдоожиженным слоем используют, в частности, для регенерации катализаторов, например, FCC, при помощи горючего газа. В таком варианте применения устройство 1 распределения в соответствии с изобретением, которое погружено в окружающую среду, в основном состоящую из газа и взвешенного твердого вещества, питают двухфазной смесью, содержащей транспортирующий газ и предназначенный для регенерации твердый катализатор.

Согласно другому варианту выполнения, камера 12 включена в реактор 11 типа реактора с неподвижным каталитическим слоем, в котором гранулированный слой катализаторов (не показан) расположен на площадке на выходе устройства 1 распределения. Такой тип реактора с восходящим потоком применяют, например, для гидрообработки углеводородов, которая требует хорошего распределения газа (водорода) и жидкости (углеводородная загрузка) на входе слоя катализаторов. При таком применении двухфазную смесь, содержащую реакционный газ в смеси с предназначенной для обработки жидкой углеводородной загрузкой, подают в реактор при помощи устройства 1 распределения в камере 12 реактора 11.

Как показано на фиг. 2, диаметр крышки 5 меньше внутреннего диаметра камеры 12, поэтому часть нагнетаемой текучей среды может выходить через отверстия 7 впускной трубы 2 и свободно циркулировать в камере 12.

Далее следует описание работы устройства распределения в случае, когда распределяемой текучей средой является газ, а окружающей средой является жидкость, более плотная, чем газ.

Газ поступает через впускную трубу 2 и выходит через отверстия 7 трубы, поэтому часть газа скапливается под крышкой 5 до определенного уровня вблизи нижнего края юбки 8. Таким образом, между верхней стороной и нижней стороной крышки устанавливается разность давления, которая равна высоте газового кармана (Hгаз), умноженной на разность объемной плотности между газом и окружающей средой (rhoокр-rhoгаз) и на гравитационную постоянную (g):

dP=Hгаз*(rhoокр-rhoгаз)*g

Эту разность давления используют для распределения текучей среды, скапливающейся под крышкой 5, которая может затем выходить на всей площади ее проекции через калиброванные отверстия 10, число которых и интервал между которыми рассчитывают таким образом, чтобы общая пропускная площадь отверстий была недостаточной для пропускания всего газа, поступающего в камеру. Таким образом, часть нагнетаемого газа выходит из трубы и перетекает через нижний край юбки крышки для обеспечения постоянного присутствия газового кармана под крышкой и непрерывной работы устройства 1 распределения.

На практике работу обеспечивают таким образом, чтобы при расходе на холостом ходу (как правило, 50% от нормального расхода) часть газа все равно проходила под нижним краем, и чтобы под крышкой все время образовывался газовый карман.

Для вычисления расхода в отверстии и для определения необходимого общего числа отверстий используют формулу расчета напора dP=1/2K rhoгаз(Vгаз)2.

Инверсия формулы приводит к следующему уравнению определения числа отверстий:

где:

Qv: объемный расход газа, проходящего через все отверстия, который является частью общего расхода газа,

dотв: диаметр отверстий

rhoгаз: плотность газа

dP: разность давления с учетом присутствия газового кармана

K: коэффициент потери напора, обычно меняющийся от 1,5 до 2,7 в зависимости от геометрии отверстия.

На фиг. 3 представлен результат моделирования при помощи компьютерной программы цифрового моделирования типа CFD (Computational Fluid Dynamics в англо-саксонской терминологии), показывающий распределение потока веществ на уровне крышки 5 известного устройства распределения. На фиг. 3 обозначения "G", "L" и "L+G" показывают, что поток веществ в основном состоит из газа, жидкости или смеси газа и жидкости соответственно.

Из фиг. 3 видно, что газ G, перетекающий под нижним краем (на уровне юбки 8) распределителя 1, не отрывается быстро от этого края, а, наоборот, остается вблизи наружной поверхности крышки 5 и продолжает проходить вдоль нее очень далеко от края, поэтому создается центростремительное движение, действующее на газ G. Следовательно, газ стремится концентрироваться в направлении центральной оси устройства, от которой он отрывается и за счет вытяжного эффекта образует единую струю в центре камеры. Кроме того, часть газа, проходящая через отверстия 10 крышки 5, оказывается частично захваченной этим газовым факелом, поступающим от нижнего края, и тоже увлекается к центральной оси распределителя 1, приводя, таким образом, к неравномерному распределению газа в жидкости над крышкой 5 в направлении каталитического слоя.

Чтобы ограничить и даже исключить образование факела текучей среды, проходящего вдоль наружной поверхности крышки, заявитель разработал усовершенствованное устройство распределения.

На фиг. 4 и 5 представлены соответственно вид в перспективе и вид в разрезе по линии AA фиг. 4 первого варианта выполнения устройства распределения в соответствии с изобретением.

Устройство в соответствии с изобретением отличается от устройства, показанного на фиг. 1, в основном присутствием средства 14 отражения, которое расположено на наружной поверхности крышки 5. Таким образом, описанные характеристики устройства, показанного на фиг. 1, и его принцип действия применимы к устройству в соответствии с изобретением, если только не указано иное в тексте описания.

В контексте изобретения средство 14 отражения выполнено с возможностью направления потока текучей среды, перетекающего от юбки 8, в сторону периферии крышки 5, или с возможностью удержания потока текучей среды, перетекающего от юбки 8, на периферии крышки 5, чтобы помешать ему подниматься вдоль наружной поверхности. Как показано на фиг. 4, 5 и 7, средство 14 отражения предпочтительно неподвижно соединено с наружной поверхностью главного корпуса 6.

Средство отражения образует с осью D юбки 8 угол α, составляющий от 0° до 70°.

Предпочтительно средство 14 отражения представляет собой сплошной фланец, проходящий вокруг крышки 5 и имеющий в основном плоскую поверхность отражения.

Согласно варианту выполнения, показанному на фиг. 4 и 5, средство 14 отражения выполнено в виде кольцевого фланца, образующего угол α, равный 0°, при этом поверхность 15 отражения проходит в направлении, параллельном юбке 8 и противоположном концу упомянутой юбки 8.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, средство отражения представляет собой фланец, расположенный в продолжении (напротив) юбки 8 и на ее вертикали.

Этот отражающий фланец закреплен на крышке 5 устройства распределения, например, посредством сварки.

Согласно частному варианту выполнения, верхний свободный край средства отражения (или фланца) содержит вырезы, например, треугольной или прямоугольной формы, которые за счет эффекта турбулентности способствуют созданию небольших пузырьков текучей среды (то есть газа).

Согласно варианту выполнения, показанному на фиг. 4 и 5, влияние присутствия средства отражения на потоки жидкости и газа в реакторе, оборудованном устройством распределения, показано на фиг. 6, где обозначения "G", "L" и "G+L" показывают, что среда в основном состоит соответственно из газа, жидкости или смеси газа и жидкости.

Отмечается, что устройство в соответствии с изобретением позволяет удерживать газовый поток, выходящий через юбку 8, на периферии крышки, одновременно препятствуя его возврату к центру крышки, что позволяет избегать образования центральной струи газа, как в известном распределителе. Присутствие средства отражения обеспечивает также равномерное распределение и смешивание в окружающей среде (то есть в жидкой среде или в среде газ/твердая фаза) газовых пузырьков, выходящих за пределы верхней поверхности крышки 5 через отверстия 10. Действительно, газ, проходящий через отверстия 10, не засасывается в сторону центра крышки под действием подъема газа, выходящего из юбки вдоль поверхности крышки, а образует независимые пузырьки, идеально распределенные по всей площади проекции распределителя.

Другой вариант выполнения устройства распределения газа, схематично представлен на фиг. 7.

Устройство аналогично варианту выполнения, показанному на фиг. 5, и отличается тем, что фланец 14 образует с осью D юбки 8 угол α, приблизительно равный 45°.

В этом варианте выполнения поверхность отражения выполнена таким образом, чтобы направлять поток текучей среды, выходящий из юбки, наружу периферии крышки 5, чтобы ограничить и даже исключить вышеупомянутое явление засасывания.

Как показано на фиг. 4 и 5, длину l поверхности 15 отражения средства 14 отражения выбирают таким образом, чтобы значение l превышало 0,5 Hглавного корпуса и предпочтительно превышало 2/3 Hглавного корпуса, при этом Hглавного корпуса определяют как расстояние от точки пересечения нижнего конца главного корпуса 6 с юбкой 8 до вершины главного корпуса 6. При соблюдении вышеупомянутого условия отмечается, что текучая среда отклоняется практически по вертикальной траектории, когда поверхность 15 отражения находится в продолжении юбки 8 в вертикальном направлении.

В юбке 8 выполнены вырезы 9, например, треугольной формы, как показано на фиг. 5, 7 и 8. Предпочтительно эти вырезы 9 позволяют ограничивать явления колебаний поверхности раздела между распределяемой текучей средой и более плотной окружающей средой в объеме, находящемся под крышкой 5. Предпочтительно эти вырезы 9 достаточно удалены друг от друга, чтобы индивидуальные струи распределяемой текучей среды могли образоваться и выходить на уровне упомянутых вырезов, не смешиваясь между собой вплоть до достижения вершины крышки 5.

Как показано на фиг. 8, в случае, когда юбка содержит вырезы, длина 1 поверхности 15 отражения соответствует также следующему условию:

lотражателя>0,4 Bmax, предпочтительно lотражателя>0, 5 Bmax, еще предпочтительнее lотражателя>0,7 Bmax, при этом Bmax является шириной выреза, измеренной от конца юбки 8.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, если юбка 8 содержит вырезы, число вырезов на окружности юбки выбирают таким образом, чтобы расстояние Ε между двумя последовательными вырезами превышало 2/3 Bmax и предпочтительно превышало 3/4 Bmax. Предпочтительно E и Bmax выбирают также таким образом, чтобы E+Bmax>0,5 (Hглавного корпуса + Hюбки), где Hюбки является длиной юбки 8.

Например, устройство распределения в соответствии с изобретением имеет следующие характеристики:

- Диаметр колокола: 1-3 метра

- Длина впускной трубы: 0,5-2 метра

- Hглавного корпуса - 0,3-1 метра

- lотражателя: 0,2-0,5 метра

- Диаметр сквозных отверстий главного корпуса: 5-50 мм

- Плотность сквозных отверстий главного корпуса: 20-200 на квадратный метр

- Число вырезов: 10-30

- Расстояние E между двумя последовательными вырезами: 50-300 мм

- Ширина вырезов Bmax: 50-250 мм.

1. Устройство (1) распределения текучей среды, содержащее:

- по меньшей мере одно средство (2) транспортировки текучей среды, содержащее первый и второй концы (3, 4) и отверстия (7);

- крышку (5), содержащую главный корпус (6) в виде колокола, при этом главный корпус (6) имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность и неподвижно соединен со вторым концом (4) средства (2) транспортировки текучей среды своей внутренней поверхностью, при этом упомянутый главный корпус продолжен юбкой (8), проходящей в направлении от второго конца (4) к первому концу (3) средства (2) транспортировки текучей среды и содержащей множество отверстий (10),

и в котором крышка (5) содержит по меньшей мере одно средство (14) отражения, расположенное на ее наружной поверхности и выполненное с возможностью направления текучей среды в сторону упомянутой крышки или ее удержания на периферии крышки, причем средство (14) отражения расположено на наружной поверхности главного корпуса (6) и неподвижно соединено с упомянутым главным корпусом (6), при этом средство (14) отражения образует сплошной кольцевой фланец, расположенный на периферии крышки (5).

2. Устройство по п.1, в котором средство (14) отражения содержит отражающую поверхность (15) и в котором средство отражения образует с осью D юбки (8) угол α, составляющий от 0 до 70º.

3. Устройство по п.2, в котором отражающая поверхность (15) по существу совмещена с упомянутой юбкой (8) и угол α по существу равен 0º.

4. Устройство по п.1, в котором юбка (8) содержит вырезы (9), выполненные на уровне свободного конца упомянутой юбки (8).

5. Устройство по п.4, в котором вырезы (9) имеют треугольную или прямоугольную форму.

6. Устройство по п.1, в котором сквозные отверстия (10) расположены с равномерным шагом на главном корпусе (6).

7. Устройство по п.1, в котором сквозные отверстия (10) имеют круглое сечение.

8. Устройство по п.1, в котором главный корпус (6) имеет чечевицеобразную форму круглого сечения и продолжен цилиндрической юбкой (8).

9. Реактор (11), содержащий камеру (12) и устройство распределения по одному из предыдущих пунктов, расположенное в камере (12), и в котором сечение крышки (5) устройства распределения меньше внутреннего сечения камеры (12).

10. Реактор по п.9, в котором устройство распределения установлено на дне реактора (11).

11. Реактор по п.9 или 10, дополнительно содержащий гранулированный слой катализатора, расположенный на выходе устройства (1) распределения.

12. Реактор по п.9 или 10, содержащий псевдоожиженный слой катализаторов.

13. Использование реактора по одному из пп.9-12 в процессе обработки углеводородной фракции или в процессе обработки катализаторов.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к цветной металлургии и предназначена для очистки газов электролизного производства алюминия от фтористого водорода и других примесей.

Предложен узел поддерживающей решетки для использования в резервуаре. Узел поддерживающей решетки содержит по меньшей мере одну панель, включающую первую стенку, содержащую сетку, выполненную с возможностью поддержки материала, и вторую стенку, выполненную с возможностью опоры на внутреннюю поверхность стенки резервуара, причем между первой стенкой и второй стенкой размещены одна или несколько направляющих лопаток для регулирования потока так, что по меньшей мере участок каждой направляющей лопатки для регулирования потока является, по существу, параллельным продольной оси каждой панели, и манифольд, присоединенный и находящийся в гидравлическом сообщении с по меньшей мере одной панелью и выполненный с возможностью гидравлического сообщения с входным или выходным отверстием резервуара.

Группа изобретений относится к способу и устройству для его осуществления для сведения к минимуму истирания частиц катализатора дегидрирования алканов или алкилароматических соединений, особенно частиц катализатора дегидрирования пропана, захваченных в увлекающий газ в средстве извлечения катализатора во время отделения таких частиц от увлекающего газа.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Пентоксид ванадия промышленной категории превращают в окситрихлорид ванадия низкотемпературным хлорированием в псевдоожиженном слое.

Изобретение относится к установке и способу дегидрирования этилбензола для получения стирола. Установка включает реакционную секцию, включающую один или более адиабатических реакторов, расположенных последовательно, паровой контур, включающий первый теплообменник для пара, расположенный ниже по потоку от первого адиабатического реактора, и нагревательное устройство, содержащее расположенные в нагревательном контуре и находящиеся в сообщении между собой по текучей среде один или более ультра-нагревателей, одну или более чем одну камеру сгорания, содержащую диффузор пара, горелку и смеситель, и одно или более вентиляционных устройств, где дымовые газы, вырабатываемые в камере сгорания, рециркулируют посредством вентиляционного устройства через нагревательный контур, при этом ультра-нагреватель нагревательного контура расположен между одним адиабатическими реактором и последующим адиабатическим реактором или на линии подачи сырья в первый реактор или по паровому контуру.

Настоящее изобретение относится к способу и системе устройств для получения диметилоксалата карбонилированием промышленного синтез-газа при средневысоком и высоком давлении и получения этилегликоля гидрированием диметилоксалата.

Изобретение может быть использовано для регенерации борогидрида натрия, используемого в качестве носителя водорода. Способ производства борогидрида натрия NaBH4 включает введение в реакцию метабората натрия NaBO2 и гранулированного алюминия в водородной атмосфере.

Изобретение относится к аппаратам для проведения химических реакций и массообменных процессов. Многоканальный микрореактор содержит корпус, состоящий из последовательно соединенных распределительной, смесительной, реакционной и сепарационной камер, и патрубки для подачи реагентов и вспомогательных веществ и для отвода продуктов.

Изобретение может быть использовано в лакокрасочной промышленности. Способ получения красных железоокисных пигментов включает получение раствора нитрата железа (II) и первого содержащего оксид азота потока путем реакции железа с азотной кислотой.

Настоящее изобретение относится к установке получения метанола и к способу ее работы. Установка включает блок получения синтез-газа с устройством для его осушки и линиями подачи топлива, воды, углеводородного сырья, блок получения метанола с каталитическим реактором, оснащенным линией ввода хладагента и устройством для выделения метанола, оснащенным линиями подачи отходящего газа в блок получения синтез-газа в качестве топлива и вывода сырого метанола.

Изобретение относится к конструкции колонных аппаратов, предназначенных для очистки спирта ректификацией. Ректификационная колонна содержит корпус в виде отрезка трубы, насадочное контактное устройство 3, расположенное внутри корпуса, входное и выходное отверстия для прохождения пара через колонну, при этом конструкция колонны представляет собой трубу в трубе, трубы 1 и 2 расположены с образованием зазора между их стенками, причем с одной из сторон трубы соединены друг с другом, перекрывая кольцевой зазор, внутренняя труба 2 имеет меньшую длину, чем наружная 1, отверстие со стороны соединения труб друг с другом является выходным, насадочное контактное устройство 3 расположено внутри внутренней трубы 2, конец трубы корпуса, противоположный выходному отверстию, перекрыт пластиной 4 с отверстиями для трубок подачи пара 5, расположенных в кольцевом зазоре, для дополнительного нагрева стенок внутренней трубы 2, свободные концы трубок для подачи пара 5 и внутренней трубы 2 расположены со смещением, перекрывая друг друга по длине колонны, а другие концы трубок закреплены в отверстиях пластины 4, причем в пластине 4 выполнено отверстие, в котором расположен переливной стержень 6, с наружной стороны пластины 4, скрывая выступающий конец стержня, установлен колпачок 7, в стержне 6 выполнены отверстия, обеспечивающие при достижении жидкостью в колонне заданного уровня ее слив через внутреннюю полость колпачка 7 с прорезями, расположенными выше уровня нижнего отверстия переливного стержня.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Пентоксид ванадия промышленной категории превращают в окситрихлорид ванадия низкотемпературным хлорированием в псевдоожиженном слое.

Настоящее изобретение относится к непрерывному способу получения пропиленоксида, который включает в себя: (a) реагирование пропена, необязательно смешанного с пропаном, с перекисью водорода в реакционном аппарате в присутствии ацетонитрила в качестве растворителя с получением потока S0 на выходе реакционного аппарата, при этом S0 содержит пропиленоксид, ацетонитрил, воду, по меньшей мере один дополнительный компонент В, необязательно пропен и необязательно пропан, и отличается тем, что нормальная точка кипения по меньшей мере одного компонента В выше, чем нормальная точка кипения ацетонитрила, и отличается тем, что десятичный логарифм коэффициента разделения октанола-воды (log Kow) по меньшей мере, одного компонента В составляет больше нуля; (b) отделение пропиленоксида из S0, необязательно после отделения пропена и необязательно пропана, с получением потока S1, который содержит ацетонитрил, воду и по меньшей мере один дополнительный компонент В; (c) разделение S1 на два потока S2 и S3, при котором общая масса S3 по отношению к общей массе S1 находится в диапазоне от 0,01 до 25%; (d) воздействие на поток S3 посредством фракционирования паровой и жидкой фаз в установке фракционирования с получением потока паровой фракции S4, обедненного по меньшей мере одним компонентом В, и с получением жидкого кубового потока S4b, обедненного ацетонитрилом; (e) рециркуляцию по меньшей мере части потока S4, необязательно после обработки, в стадию (а) и рециркуляцию по меньшей мере части потока S2, необязательно после обработки, в стадию (а).

Изобретение относится к области устройств, предназначенных для очистки или дистилляции жидкостей путем их нагрева и последующей перегонки, и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к способам разделения потока нафты. Способ рекуперации тепла в процессе разделения потока нафты включает в себя: разделение потока (10) нафты в разделительной колонне (16) нафты на головной поток (22), содержащий легкую нафту, и кубовый поток (24), содержащий тяжелую нафту; деление головного потока (22) разделительной колонны (16) нафты на по меньшей мере первый поток (22а) и второй поток (22b); рекуперацию тепла из первого потока (22а) головного потока (22) разделительной колонны (16) нафты в первом теплообменнике (28); нагревание второй колонны (18) теплом, извлеченным из первого потока (22а) головного потока (22) разделительной колонны (16) нафты в первом теплообменнике (28); рекуперацию тепла из второго потока (22b) головного потока (22) разделительной колонны (16) нафты во втором теплообменнике (26); и нагревание третьей колонны (20) теплом, извлеченным из второго потока (22b) головного потока (22) разделительной колонны (16) нафты во втором теплообменнике (26).

Способ предусматривает сбраживание и перегонку бражки в брагоректификационной установке, включающей бражную, эпюрационную и две ректификационные колонны, одна из которых предназначена для производства ректификованного спирта, а вторая - дополнительная - для производства зернового дистиллята.

Изобретение относится к системам фракционирования для дегидрирования короткоцепочечных насыщенных углеводородов с получением соответствующих олефинов, в частности пропилена, широко используемого в потребительских и промышленных продуктах.

Изобретение относится к конструкции аппарата получения особо чистой дистиллированной воды, используемой в медицинской, фармацевтической, биотехнической, электронной, химической и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к технологии получения дистиллированной воды и может быть использовано в пищевой, химической, фармацевтической, косметической и энергетической отраслях промышленности для очистки и обессоливания воды, концентрирования рассолов, водоподготовки и деминерализации.

Дистилляционное устройство включает сепаратор (22), холодильник (24), нагреватель (26) и теплосборный контур (30). Теплосборный контур (30) включает циркуляционный канал (32), выполненный с возможностью соединения холодильника и нагревателя, компрессор (34), расширительный механизм (34), резервуарную секцию (40), способную сохранять рабочую среду в жидком состоянии, и регулирующую циркулирующее количество секцию (50), которая регулирует циркулирующее количество рабочей среды.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Пентоксид ванадия промышленного сорта сначала превращают в окситрихлорид ванадия низкотемпературным хлорированием в псевдоожиженном слое. Хлорирующий газ предварительно нагревают посредством теплообмена между псевдоожижающим газом и дымовым газом хлорирования. Окситрихлорид ванадия очищают ректификацией и подвергают газофазному гидролизу в псевдоожиженном слое и прокаливанию в псевдоожиженном слое. Получают порошок высокочистого пентоксида ванадия и раствор хлористоводородной кислоты в качестве побочного продукта. Изобретение позволяет повысить селективность низкотемпературного хлорирования, снизить потребление энергии и операционные расходы в промышленном производстве высокочистого пентоксида ванадия, исключить загрязнение окружающей среды выбросами, содержащими аммиак и азот. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл., 1 пр.

Изобретение относится к устройству распределения однофазной или двухфазной текучей среды в однофазной или многофазной окружающей среде, имеющей более высокую объемную плотность, чем распределяемая текучая среда. Устройство распределения текучей среды содержит: по меньшей мере одно средство транспортировки текучей среды, содержащее первый и второй концы и отверстия; крышку, содержащую главный корпус в виде колокола, при этом главный корпус имеет наружную поверхность и внутреннюю поверхность и неподвижно соединен со вторым концом средства транспортировки текучей среды своей внутренней поверхностью, при этом упомянутый главный корпус продолжен юбкой, проходящей в направлении от второго конца к первому концу средства транспортировки текучей среды и содержащей множество отверстий, и в котором крышка содержит по меньшей мере одно средство отражения, расположенное на ее наружной поверхности и выполненное с возможностью направления текучей среды в сторону упомянутой крышки или ее удержания на периферии крышки, причем средство отражения расположено на наружной поверхности главного корпуса и неподвижно соединено с упомянутым главным корпусом, при этом средство отражения образует сплошной кольцевой фланец, расположенный на периферии крышки. Это позволяет обеспечить присутствие газового кармана под крышкой и непрерывную работу распределителя. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 8 ил.

Наверх