FR3066411A1 - MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH FLUID BALANCING SYSTEM - Google Patents
MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH FLUID BALANCING SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- FR3066411A1 FR3066411A1 FR1754355A FR1754355A FR3066411A1 FR 3066411 A1 FR3066411 A1 FR 3066411A1 FR 1754355 A FR1754355 A FR 1754355A FR 1754355 A FR1754355 A FR 1754355A FR 3066411 A1 FR3066411 A1 FR 3066411A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- mixing
- enclosure
- zone
- fluids
- distribution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 124
- 238000002156 mixing Methods 0.000 title claims abstract description 124
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims abstract description 92
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 34
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims description 22
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 15
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 8
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 8
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 7
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 description 3
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 3
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000003348 petrochemical agent Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0492—Feeding reactive fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0449—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds
- B01J8/0453—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical beds the beds being superimposed one above the other
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00823—Mixing elements
- B01J2208/00831—Stationary elements
- B01J2208/00849—Stationary elements outside the bed, e.g. baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
- B01J2208/0092—Perforated plates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
- B01J2208/00929—Provided with baffles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00938—Flow distribution elements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
Dispositif de mélange et de distribution de fluides pour un réacteur catalytique à écoulement descendant, ledit dispositif comprenant au moins une zone de collecte (A), au moins une zone de mélange (B) comprenant une enceinte de mélange (15) et une enceinte d'échange (16) comprenant des sections de passage latéral (17) sur ses parois latérales (20), au moins une zone de distribution (C), la zone de mélange (B) étant décentrée par rapport à l'axe central de la zone de distribution (C), formant deux zones (Z1) et (Z2) sur le plateau de distribution (12) dont le ratio R définit comme le rapport entre la surface de la zone (Z1) et la zone (Z2) est compris entre 0 et 1, la surface totale (Sp) des sections de passage latéral (17) de la paroi latérale (20) en vis-à-vis de la zone (Z1) du plateau de distribution (12) et la surface totale (Sg) des sections de passage latéral (17) de la paroi latérale (20) en vis-à-vis de la zone (Z2) du plateau de distribution (12) vérifie la relation mathématique suivante : 0,8 R < Sp/Sg < 1,2R.Device for mixing and dispensing fluids for a downflow catalytic reactor, said device comprising at least one collection zone (A), at least one mixing zone (B) comprising a mixing chamber (15) and an enclosure for mixing exchange (16) comprising lateral passage sections (17) on its side walls (20), at least one distribution zone (C), the mixing zone (B) being off-center with respect to the central axis of the distribution zone (C), forming two zones (Z1) and (Z2) on the distribution plate (12) whose ratio R defines as the ratio between the area of the zone (Z1) and the zone (Z2) is included between 0 and 1, the total area (Sp) of the lateral passage sections (17) of the side wall (20) opposite the zone (Z1) of the distribution plate (12) and the total area ( Sg) lateral passage sections (17) of the side wall (20) opposite the zone (Z2) of the distribution plate (12) satisfies the following mathematical relation: 0.8 R <Sp / Sg <1.2R.
Description
DISPOSITIF DE MELANGE ET DE DISTRIBUTION AVEC SYSTEME D’EQUILIBRAGE DES FLUIDESMIXING AND DISPENSING DEVICE WITH FLUID BALANCING SYSTEM
Domaine techniqueTechnical area
La présente invention s’applique dans le domaine des réactions exothermiques et plus particulièrement aux réactions d’hydrotraitement, d’hydrodésulfuration, d’hydrodéazotation, d’hydrocraquage, d’hydrogénation, d’hydrodéoxygénation, d’hydroisomérisation, d’hydrodéparaffinage ou encore d’hydrodéaromatisation réalisées dans un réacteur en lit fixe. L’invention concerne plus particulièrement un dispositif de mélange et de distribution de fluides dans un réacteur à écoulement co-courant descendant et son utilisation pour la réalisation de réactions exothermiques.The present invention applies in the field of exothermic reactions and more particularly to hydrotreatment, hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, hydrocracking, hydrogenation, hydrodeoxygenation, hydroisomerization, hydrodewaxing or alternatively reactions. hydrodearomatization carried out in a fixed bed reactor. The invention relates more particularly to a device for mixing and distributing fluids in a downdraft reactor and its use for carrying out exothermic reactions.
Etat de la techniqueState of the art
Les réactions exothermiques réalisées par exemple en raffinage et/ou en pétrochimie nécessitent d'être refroidies par un fluide additionnel, appelé fluide de trempe, pour éviter un emballement thermique du réacteur catalytique dans lequel elles sont effectuées. Les réacteurs catalytiques utilisés pour ces réactions comprennent généralement au moins un lit de catalyseur solide. Le caractère exothermique des réactions nécessite de conserver un gradient axial de température homogène sur la section de réacteur, et un gradient radial de température proche de zéro au sein du réacteur afin d'éviter l'existence de points chauds dans le lit de catalyseur compris dans le réacteur. Des zones trop chaudes peuvent diminuer prématurément l'activité du catalyseur et/ou conduire à des réactions non sélectives et/ou conduire à des emballements thermiques. Il est donc important de disposer d'au moins une chambre de mélange dans un réacteur, située entre deux lits de catalyseur, qui permette une répartition homogène en température des fluides sur une section de réacteur et un refroidissement des fluides réactionnels à une température désirée.The exothermic reactions carried out for example in refining and / or in petrochemicals need to be cooled by an additional fluid, called quenching fluid, to avoid thermal runaway of the catalytic reactor in which they are carried out. The catalytic reactors used for these reactions generally comprise at least one bed of solid catalyst. The exothermic nature of the reactions necessitates maintaining a homogeneous axial temperature gradient over the reactor section, and a radial temperature gradient close to zero within the reactor in order to avoid the existence of hot spots in the catalyst bed included in the reactor. Too hot zones can prematurely decrease the activity of the catalyst and / or lead to non-selective reactions and / or lead to thermal runaway. It is therefore important to have at least one mixing chamber in a reactor, located between two catalyst beds, which allows a homogeneous temperature distribution of the fluids over a reactor section and a cooling of the reaction fluids to a desired temperature.
Pour effectuer cette homogénéisation l’homme de l’art est souvent conduit à utiliser un agencement spécifique d’internes souvent complexes comportant une introduction du fluide de trempe la plus homogène possible dans la section du réacteur. Par exemple, le document FR 2 824 495 A1 décrit un dispositif de trempe permettant d’assurer un échange efficace entre le ou les fluide(s) de trempe et le ou les fluide(s) du procédé. Ce dispositif est intégré dans une enceinte et comprend une canne d'injection du fluide de trempe, un baffle de collecte des fluides, la boite de trempe proprement dite, opérant le mélange entre le fluide de trempe et l'écoulement descendant, et un système de distribution composé d'une cuvette perforée et d'un plateau de distribution. La boîte de trempe comporte un déflecteur assurant la mise en mouvement tourbillonnaire des fluides selon une direction sensiblement non radiale et non parallèle à l’axe de ladite enceinte et en aval du déflecteur, dans le sens de circulation du fluide réactionnel, au moins une section de passage de sortie du mélange de fluides formé dans la boîte. Ce dispositif permet de pallier certains inconvénients des différents systèmes de l’art antérieur mais reste encombrant.To carry out this homogenization, those skilled in the art are often led to use a specific arrangement of often complex interns comprising the introduction of the most homogeneous quenching fluid into the reactor section. For example, the document FR 2 824 495 A1 describes a quenching device making it possible to ensure an effective exchange between the quenching fluid (s) and the process fluid (s). This device is integrated in an enclosure and comprises a rod for injecting the quenching fluid, a baffle for collecting the fluids, the quenching box proper, operating the mixture between the quenching fluid and the downflow, and a system dispenser consisting of a perforated bowl and a distribution tray. The quenching box comprises a deflector ensuring the vortex movement of the fluids in a direction which is substantially non-radial and not parallel to the axis of said enclosure and downstream of the deflector, in the direction of circulation of the reaction fluid, at least one section outlet passage of the mixture of fluids formed in the box. This device overcomes certain drawbacks of the various systems of the prior art but remains bulky.
Pour remédier au problème d’encombrement, un dispositif de mélange de fluides dans un réacteur à écoulement descendant a été développé, et est décrit dans le document FR 2 952 835 A1. Ce dispositif comprend un moyen de collecte horizontal pourvu d'une conduite de collecte verticale pour recevoir les fluides, un moyen d'injection placé dans la conduite de collecte, et une chambre de mélange annulaire de section circulaire située en aval du moyen de collecte dans le sens de circulation des fluides. La chambre de mélange comprend une extrémité d'entrée reliée à la conduite de collecte et une extrémité de sortie permettant le passage des fluides, ainsi qu’un plateau de pré-distribution horizontal comprenant au moins une cheminée. L’avantage de ce dispositif est qu’il est plus compact que celui décrit précédemment, et permet d’assurer un bon mélange des fluides et une bonne homogénéité en température.To remedy the space requirement, a device for mixing fluids in a downflow reactor has been developed, and is described in document FR 2 952 835 A1. This device comprises a horizontal collection means provided with a vertical collection pipe for receiving the fluids, an injection means placed in the collection pipe, and an annular mixing chamber of circular section located downstream of the collection means in the direction of flow of fluids. The mixing chamber includes an inlet end connected to the collection pipe and an outlet end allowing the passage of fluids, as well as a horizontal pre-distribution plate comprising at least one chimney. The advantage of this device is that it is more compact than that described above, and makes it possible to ensure good mixing of the fluids and good temperature uniformity.
Dans le but de réduire encore plus l’encombrement du dispositif de mélange et de distribution, une autre solution proposée dans le document FR 3 034 323 est de réaliser un dispositif de mélange et de distribution de fluides dans lequel la zone de mélange et la zone de distribution des fluides sont situées au même niveau. Un tel dispositif est représenté aux figures 1, 2a et 2b et sera décrit plus en détail ci-après. Plus particulièrement, la zone de mélange comprend une enceinte de mélange des fluides et une enceinte d’échange des fluides reliée et en communication avec l’enceinte de mélange. Ainsi, la configuration de la zone de mélange permet le mélange des fluides dans l’enceinte de mélange et l’écoulement dudit mélange vers l’enceinte d’échange. Le mélange entre le fluide réactionnel et le fluide de trempe continue de s'effectuer au niveau de l’enceinte d’échange. Les fluides passent de l’enceinte d’échange à la zone de distribution des fluides via des ouvertes de passage latéral positionnés sur les parois de l’enceinte d’échange. Dans un mode de réalisation préféré, la zone de mélange peut être décalée par rapport au centre de la zone de distribution. Ce décalage de la zone de mélange par rapport au centre de la zone de distribution a pour avantage de faciliter les opérations d’inspection et de maintenance du dispositif. Cependant, ce déplacement de la zone de mélange crée en conséquence deux zones de distribution de surfaces différentes, de chaque côté de la zone de mélange, lesdites zones de distribution étant alimentées par des débits en fluides identiques, ce qui a pour effet de mal répartir les fluides sur toute la section disponible du plateau de distribution.In order to further reduce the size of the mixing and distribution device, another solution proposed in document FR 3 034 323 is to produce a device for mixing and distributing fluids in which the mixing zone and the zone distribution systems are located on the same level. Such a device is shown in Figures 1, 2a and 2b and will be described in more detail below. More particularly, the mixing zone comprises a fluid mixing enclosure and a fluid exchange enclosure connected and in communication with the mixing enclosure. Thus, the configuration of the mixing zone allows the mixing of the fluids in the mixing enclosure and the flow of said mixture towards the exchange enclosure. The mixing between the reaction fluid and the quenching fluid continues to take place at the level of the exchange enclosure. The fluids pass from the exchange enclosure to the fluid distribution zone via lateral passage openings positioned on the walls of the exchange enclosure. In a preferred embodiment, the mixing area can be offset from the center of the dispensing area. This offset of the mixing zone relative to the center of the distribution zone has the advantage of facilitating the inspection and maintenance operations of the device. However, this displacement of the mixing zone consequently creates two distribution zones with different surfaces, on each side of the mixing zone, said distribution zones being supplied by identical fluid flow rates, which has the effect of poorly distributing fluids over the entire available section of the distribution plate.
Un but de l’invention est de proposer un du dispositif de mélange et de distribution de fluides ayant une efficacité de mélange de fluides améliorée par rapport aux dispositifs selon l’art antérieur et présentant une bonne efficacité de mélange et de distribution des fluides.An object of the invention is to provide one of the device for mixing and distributing fluids having an improved mixing efficiency of fluids compared to devices according to the prior art and having good mixing and dispensing efficiency for fluids.
Objets de l’inventionObjects of the invention
Un objet selon l’invention concerne un dispositif de mélange et de distribution de fluides pour un réacteur catalytique à écoulement descendant, ledit dispositif comprenant :An object according to the invention relates to a device for mixing and distributing fluids for a downflow catalytic reactor, said device comprising:
- au moins une zone de collecte (A) comprenant au moins un moyen de collecte ;- at least one collection zone (A) comprising at least one collection means;
- au moins une conduite de collecte sensiblement verticale apte à recevoir un fluide réactionnel collecté par ledit moyen de collecte et au moins un moyen d’injection débouchant dans ladite conduite de collecte pour injecter un fluide de trempe ;- At least one substantially vertical collection line capable of receiving a reaction fluid collected by said collection means and at least one injection means opening into said collection line to inject a quenching fluid;
- au moins une zone de mélange (B), située en aval de ladite conduite de collecte dans le sens de circulation des fluides et en communication avec ladite conduite de collecte, ladite zone de mélange (B) comprenant au moins une enceinte de mélange des fluides ;- At least one mixing zone (B), located downstream of said collecting line in the direction of circulation of the fluids and in communication with said collecting line, said mixing zone (B) comprising at least one enclosure for mixing fluids;
- au moins une zone de distribution (C), située en aval de ladite zone de mélange (B) dans le sens de la circulation des fluides, et située au même niveau que la zone de mélange (B), ladite zone de distribution (C) comprenant un plateau de distribution supportant une pluralité de cheminées ;- at least one distribution zone (C), located downstream of said mixing zone (B) in the direction of circulation of the fluids, and situated at the same level as the mixing zone (B), said distribution zone ( C) comprising a distribution plate supporting a plurality of chimneys;
- ladite zone de mélange (B) étant située au même niveau que la zone de distribution (C) et comprenant en outre au moins une enceinte d’échange des fluides, reliée et en communication avec ladite enceinte de mélange, ladite enceinte d’échange comprenant sur ses parois latérales une pluralité de sections de passage latéral apte au passage des fluides de ladite enceinte d’échange à ladite zone de distribution (C), ladite zone de mélange (B) étant décentrée par rapport à l’axe central de la zone de distribution (C), formant deux zones (Z1) et (Z2) sur le plateau de distribution dont le ratio R définit comme le rapport entre la surface de la zone (Z1 ) et la zone (Z2) est compris entre 0 et 1, les valeurs 0 et 1 étant exclues, caractérisé en ce que la surface totale (Sp) des sections de passage latéral de la paroi latérale en vis-à-vis de la zone (Z1 ) du plateau de distribution et la surface totale (Sg) des sections de passage latéral de la paroi latérale en vis-à-vis de la zone (Z2) du plateau de distribution vérifie la relation mathématique suivante : 0,5 < Sp/Sg < 1,5.said mixing zone (B) being situated at the same level as the distribution zone (C) and further comprising at least one fluid exchange enclosure, connected and in communication with said mixing enclosure, said exchange enclosure comprising on its side walls a plurality of lateral passage sections suitable for the passage of fluids from said exchange enclosure to said distribution zone (C), said mixing zone (B) being offset from the central axis of the distribution zone (C), forming two zones (Z1) and (Z2) on the distribution plate whose ratio R defines as the ratio between the surface of the zone (Z1) and the zone (Z2) is between 0 and 1, the values 0 and 1 being excluded, characterized in that the total area (Sp) of the lateral passage sections of the side wall facing the area (Z1) of the distribution plate and the total area ( Sg) lateral passage sections of the side wall e opposite the zone (Z2) of the distribution plate checks the following mathematical relation: 0.5 <Sp / Sg <1.5.
Avantageusement, la surface totale (Sp) des sections de passage latéral de la paroi latérale en vis-à-vis de la zone (Z1) du plateau de distribution et la surface totale (Sg) des sections de passage latéral de la paroi latérale en vis-à-vis de la zone (Z2) du plateau de distribution vérifie la relation mathématique suivante : 0,6 < Sp/Sg < 1,4.Advantageously, the total surface (Sp) of the lateral passage sections of the lateral wall facing the zone (Z1) of the distribution plate and the total surface (Sg) of the lateral passage sections of the lateral wall in vis-à-vis the area (Z2) of the distribution plate checks the following mathematical relationship: 0.6 <Sp / Sg <1.4.
De préférence, la hauteur totale cumulée H’2 de ladite enceinte de mélange et de ladite enceinte d’échange est comprise entre 200 et 800 mm.Preferably, the total cumulative height H’2 of said mixing enclosure and of said exchange enclosure is between 200 and 800 mm.
Avantageusement la largeur L de ladite enceinte d’échange est comprise entre 200 et 800 mm.Advantageously, the width L of said exchange enclosure is between 200 and 800 mm.
De préférence, la section de ladite enceinte de mélange et/ou de ladite enceinte d’échange est en parallélogramme.Preferably, the section of said mixing enclosure and / or of said exchange enclosure is in parallelogram.
Avantageusement, le ratio volume entre ladite enceinte d’échange et ladite enceinte de mélange est compris entre 5 et 60 %.Advantageously, the volume ratio between said exchange enclosure and said mixing enclosure is between 5 and 60%.
De préférence, les sections de passage latéral sont réparties sur au moins deux niveaux. Avantageusement, ladite enceinte de mélange et ladite enceinte d’échange forment une seule pièce.Preferably, the lateral passage sections are distributed over at least two levels. Advantageously, said mixing enclosure and said exchange enclosure form a single piece.
De préférence, le dispositif selon l’invention comprend un système dispersif des fluides disposé en-dessous dudit plateau de distribution, ledit système dispersif comprenant un moins un moyen de dispersion des fluides.Preferably, the device according to the invention comprises a fluid dispersing system arranged below said distribution plate, said dispersing system comprising at least one means for dispersing fluids.
Avantageusement, ledit moyen de dispersion est une grille, l’axe de ladite grille étant perpendiculaire à l’axe longitudinal de l’enceinte du réacteur.Advantageously, said dispersing means is a grid, the axis of said grid being perpendicular to the longitudinal axis of the reactor enclosure.
De préférence, ladite enceinte de mélange comprend au moins un moyen de déviation sur au moins une ou des paroi(s) interne(s) de ladite enceinte de mélange.Preferably, said mixing enclosure comprises at least one deflection means on at least one or more internal wall (s) of said mixing enclosure.
Avantageusement, l’enceinte d’échange est située à une distance « d >> dudit plateau de distribution comprise entre 20 et 150 mm.Advantageously, the exchange enclosure is located at a distance "d" from said distribution plate of between 20 and 150 mm.
Un autre objet selon l’invention concerne un réacteur catalytique à écoulement descendant comportant une enceinte renfermant au moins deux lits fixes de catalyseur séparés par une zone intermédiaire comportant un dispositif de mélange et de distribution de fluides selon l’invention.Another object according to the invention relates to a downward flow catalytic reactor comprising an enclosure containing at least two fixed catalyst beds separated by an intermediate zone comprising a device for mixing and distributing fluids according to the invention.
Description des figuresDescription of the figures
La figure 1 représente une coupe axiale d'un réacteur catalytique à écoulement descendant comprenant au moins deux lits de catalyseur solide, et comprenant un dispositif compact de mélange et de distribution de fluides selon l’invention. La flèche en gras représente le sens d'écoulement des fluides dans le réacteur.FIG. 1 represents an axial section of a downflow catalytic reactor comprising at least two beds of solid catalyst, and comprising a compact device for mixing and distributing fluids according to the invention. The arrow in bold represents the direction of flow of the fluids in the reactor.
La figure 2a représente une vue détaillée de la zone de mélange (B) du dispositif selon l’invention (les traits hachurés représentent les parties non visibles de la zone de mélange (B), i.e. se trouvant à l’intérieur de ladite zone). Les flèches représentent le sens de l’écoulement des fluides dans la zone de mélange. La figure 2b est une vue en perspective de la zone de mélange (B) du dispositif selon l’invention.FIG. 2a represents a detailed view of the mixing zone (B) of the device according to the invention (the hatched lines represent the non-visible parts of the mixing zone (B), ie located inside said zone) . The arrows represent the direction of flow of the fluids in the mixing zone. Figure 2b is a perspective view of the mixing zone (B) of the device according to the invention.
La figure 3 représente une coupe transversale du dispositif selon l’invention. La zone de mélange (B) est décentrée par rapport à l’axe central de la zone de distribution (C) formant ainsi un plateau de distribution 12 comprenant deux zones, Z1 et Z2, de surfaces différentes.Figure 3 shows a cross section of the device according to the invention. The mixing zone (B) is offset from the central axis of the distribution zone (C) thus forming a distribution plate 12 comprising two zones, Z1 and Z2, of different surfaces.
Description détaillée de l’inventionDetailed description of the invention
DéfinitionsDefinitions
Au sens de l’invention, on entend par enceinte de mélange, l’espace dans lequel on réalise le mélange entre un fluide réactionnel et un fluide de trempe.Within the meaning of the invention, the term "mixing enclosure" means the space in which mixing is carried out between a reaction fluid and a quenching fluid.
On entend par enceinte d’échange, l’espace dans lequel un fluide réactionnel et un fluide de trempe mélangés sont en contact direct avec une zone de distribution des fluides via des sections de passage latéral supérieur et inférieur.By exchange enclosure is meant the space in which a mixed reaction fluid and quenching fluid are in direct contact with a fluid distribution zone via upper and lower lateral passage sections.
Description détailléedetailed description
Le dispositif compact de mélange et de distribution selon l'invention est utilisé dans un réacteur dans lequel s'effectuent des réactions exothermiques telles que des réactions d'hydrotraitement, d'hydrodésulfuration, d'hydrodéazotation, d'hydrocraquage, d'hydrogénation, d’hydrodéoxygénation, d’hydroisomérisation, d’hydrodéparaffinage ou encore d'hydrodéaromatisation. Généralement, le réacteur a une forme allongée le long d'un axe sensiblement vertical. On fait circuler du haut vers le bas dudit réacteur au moins un fluide réactionnel (appelé aussi «process fluid» selon la terminologie anglo-saxonne) à travers au moins un lit fixe de catalyseur. Avantageusement, en sortie de chaque lit à l’exception du dernier, le fluide réactionnel est recueilli puis est mélangé à un fluide de trempe (appelé aussi «quench fluid» selon la terminologie anglo-saxonne) dans ledit dispositif avant d'être distribué au lit de catalyseur situé en aval d’un plateau de distribution. L'aval et l'amont sont définis par rapport au sens de l'écoulement du fluide réactionnel. Le fluide réactionnel peut être un gaz ou un liquide ou un mélange contenant du liquide et du gaz ; cela dépend du type de réaction effectuée dans le réacteur.The compact mixing and distribution device according to the invention is used in a reactor in which exothermic reactions take place, such as hydrotreatment, hydrodesulfurization, hydrodenitrogenation, hydrocracking, hydrogenation, d hydrodeoxygenation, hydroisomerization, hydrodewaxing or even hydrodearomatization. Generally, the reactor has an elongated shape along a substantially vertical axis. At least one reaction fluid (also called "process fluid" according to English terminology) is made to flow from the top to the bottom of said reactor through at least one fixed bed of catalyst. Advantageously, at the outlet of each bed with the exception of the last, the reaction fluid is collected then is mixed with a quenching fluid (also called "quench fluid" according to English terminology) in said device before being distributed to the catalyst bed located downstream of a distribution plate. The downstream and upstream are defined with respect to the direction of flow of the reaction fluid. The reaction fluid can be a gas or a liquid or a mixture containing liquid and gas; it depends on the type of reaction carried out in the reactor.
La Demanderesse a mis au point un perfectionnement du dispositif de mélange et de distribution des fluides selon l’art antérieur permettant de pallier les inconvénients cités ciavant, sans pour autant modifier l’encombrement dudit dispositif, en proposant un dispositif comprenant en entrée de la zone de mélange une double envelopper perforée permettant d’une part d’améliorer la distribution du fluide de trempe dans la zone de mélange et d’autre part d’améliorer le mélange des fluides (i.e. le fluide réactionnel et le fluide de trempe).The Applicant has developed an improvement in the device for mixing and distributing fluids according to the prior art, making it possible to overcome the drawbacks mentioned above, without however modifying the size of said device, by proposing a device comprising at the input of the zone mixing a perforated double wrap allowing on the one hand to improve the distribution of the quenching fluid in the mixing zone and on the other hand to improve the mixing of the fluids (ie the reaction fluid and the quenching fluid).
La figure 1 représente une coupe axiale d'un réacteur catalytique à écoulement descendant comprenant au moins deux lits de catalyseur solide, et comprenant un dispositif compact de mélange et de distribution de fluides selon l’invention. La flèche en gras représente le sens d'écoulement des fluides dans le réacteur. Le dispositif de mélange et de distribution selon l'invention peut être disposé dans un réacteur 1 de forme allongée le long d’un axe sensiblement vertical dans lequel on fait circuler du haut vers le bas au moins un fluide réactionnel à travers au moins un lit de catalyseur 2. Le dispositif selon l'invention est disposé sous le lit de catalyseur 2, par rapport à l'écoulement du fluide réactionnel dans l'enceinte 1. Une grille de support 3 permet de supporter le lit de catalyseur 2 de manière à dégager une zone de collecte (A) disposée sous le lit de catalyseur 2. La zone de collecte (A) est nécessaire pour permettre le drainage du fluide réactionnel jusqu'à une conduite de collecte 7 (cf. figures 2a et 2b). Le fluide réactionnel qui s'écoule est par exemple composé d'une phase gaz et d'une phase liquide. Plus particulièrement, le fluide réactionnel traversant le lit de catalyseur 2 en amont est collecté par un moyen de collecte 5 (appelé aussi ici baffle de collecte) sensiblement horizontal conduisant à une conduite de collecte 7 sensiblement verticale, disposée soit en-dessous de la zone de collecte (A) au niveau d’une zone appelée zone de mélange (B) (telle que représentée figure 2b), soit au niveau de la zone de collecte (A) (non représentée sur les figures). Par sensiblement vertical(e) et par sensiblement horizontal(e), on entend au sens de la présente invention une variation d'un plan avec la verticale, respectivement l'horizon, d'un angle a compris entre ± 5 degrés. Le moyen de collecte 5 (cf. figure 1) est constitué d'une plaque pleine disposée dans le plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'enceinte sous la grille de support 3 du lit de catalyseur 2. La plaque du moyen de collecte 5 s'étend radialement sur toute la surface du réacteur 1. Elle comporte à une de ses extrémités une ouverture 6 (cf. figures 2a et 2b) à laquelle est reliée ladite conduite de collecte 7. Le moyen de collecte 5 permet de recueillir l'écoulement du fluide réactionnel provenant du lit catalytique 2 en amont et de le diriger vers ladite conduite de collecte 7. Le moyen de collecte 5 est distant de la grille de support 3 du lit de catalyseur 2 d'une hauteur ΗΊ (figure 1). La hauteur ΗΊ est choisie de manière à limiter la perte de charge lors de la collecte du fluide s'écoulant du lit de catalyseur 2 et à limiter la hauteur de garde, i.e. la hauteur formée par le liquide accumulé dans le moyen de collecte 5. La hauteur de garde ne modifie pas le drainage du fluide réactionnel vers la conduite de collecte 7, ni son écoulement dans cette conduite, ni son écoulement à travers le lit catalytique supérieur 2. Lorsque la conduite de collecte 7 et le moyen d’injection 8 (figure 2b) sont situés au niveau de la zone de mélange (B), la hauteur ΗΊ est comprise entre 10 et 200 mm, de préférence entre 30 et 150 mm, de manière encore plus préférée entre 40 et 100 mm. Ainsi, le fluide réactionnel issu du lit 2 est contraint dans la zone de collecte (A) à passer par la conduite de collecte 7.FIG. 1 represents an axial section of a downflow catalytic reactor comprising at least two beds of solid catalyst, and comprising a compact device for mixing and distributing fluids according to the invention. The arrow in bold represents the direction of flow of the fluids in the reactor. The mixing and dispensing device according to the invention can be placed in a reactor 1 of elongated shape along a substantially vertical axis in which at least one reaction fluid is circulated from top to bottom through at least one bed of catalyst 2. The device according to the invention is placed under the catalyst bed 2, with respect to the flow of the reaction fluid in the enclosure 1. A support grid 3 makes it possible to support the catalyst bed 2 so as to clear a collection zone (A) arranged under the catalyst bed 2. The collection zone (A) is necessary to allow the drainage of the reaction fluid to a collection pipe 7 (cf. FIGS. 2a and 2b). The flowing reaction fluid is for example composed of a gas phase and a liquid phase. More particularly, the reaction fluid passing through the catalyst bed 2 upstream is collected by a collection means 5 (also called here collection baffle) substantially horizontal leading to a collection pipe 7 substantially vertical, disposed either below the zone collection (A) at an area called mixing zone (B) (as shown in Figure 2b), or at the collection area (A) (not shown in the figures). By substantially vertical (e) and by substantially horizontal (e) is meant in the sense of the present invention a variation of a plane with the vertical, respectively the horizon, by an angle a between ± 5 degrees. The collecting means 5 (cf. FIG. 1) consists of a solid plate arranged in the plane perpendicular to the longitudinal axis of the enclosure under the support grid 3 of the catalyst bed 2. The plate of the collecting means 5 extends radially over the entire surface of the reactor 1. It has at one of its ends an opening 6 (cf. FIGS. 2a and 2b) to which said collecting pipe 7 is connected. The collecting means 5 makes it possible to collect the flow of the reaction fluid coming from the catalytic bed 2 upstream and directing it towards said collecting pipe 7. The collecting means 5 is distant from the support grid 3 of the catalyst bed 2 by a height ΗΊ (FIG. 1) . The height ΗΊ is chosen so as to limit the pressure drop during the collection of the fluid flowing from the catalyst bed 2 and to limit the guard height, ie the height formed by the liquid accumulated in the collection means 5. The guard height does not modify the drainage of the reaction fluid towards the collection pipe 7, nor its flow in this pipe, nor its flow through the upper catalytic bed 2. When the collection pipe 7 and the injection means 8 (Figure 2b) are located at the mixing zone (B), the height ΗΊ is between 10 and 200 mm, preferably between 30 and 150 mm, even more preferably between 40 and 100 mm. Thus, the reaction fluid from bed 2 is forced into the collection zone (A) to pass through the collection line 7.
Lorsque la conduite de collecte 7 et le moyen d’injection 8 sont situés au niveau de la zone de collecte (A), la hauteur ΗΊ est comprise entre 10 et 400 mm, de préférence entre 30 et 300 mm, et encore plus préférentiellement entre 50 et 250 mm.When the collection pipe 7 and the injection means 8 are located at the level of the collection zone (A), the height ΗΊ is between 10 and 400 mm, preferably between 30 and 300 mm, and even more preferably between 50 and 250 mm.
En-dessous de la zone de collecte (A) se trouve une zone de mélange (B) et une zone de distribution (C). En se reportant aux figures 2a et 2b, la zone de mélange (B) comprend une conduite de collecte 7 sensiblement verticale apte à recevoir le fluide réactionnel collecté par le moyen de collecte 5 et le fluide de trempe provenant du moyen d'injection 8 (cf. figure 2b) débouchant dans ladite conduite de collecte 7.Below the collection area (A) is a mixing area (B) and a distribution area (C). Referring to FIGS. 2a and 2b, the mixing zone (B) comprises a substantially vertical collection pipe 7 capable of receiving the reaction fluid collected by the collection means 5 and the quenching fluid coming from the injection means 8 ( see Figure 2b) opening into said collection pipe 7.
La zone de mélange (B) comprend en outre une enceinte de mélange 15 (cf. figures 1 et 2a) située en aval du moyen de collecte 5 dans le sens de circulation des fluides. La conduite de collecte 7, qui est en communication avec l'enceinte de mélange 15, peut être située audessus de l’enceinte de mélange 15 ou au même niveau que ladite enceinte. De préférence, la conduite de collecte 7 est située au même niveau que l’enceinte de mélange 15 (cf. notamment figure 2a). De même, la conduite d’injection 8 peut déboucher au-dessus de l’enceinte de mélange 15, au même niveau que ladite enceinte, ou directement à l’intérieur de ladite enceinte de mélange 15 par l’intermédiaire d’un dispositif connu de l’homme de métier, par exemple un tube perforé traversant l’enceinte de mélange 15. L’injection du fluide de trempe peut être réalisée à co-courant, en courant croisé, voire en contre-courant par rapport au fluide réactionnel provenant de la zone de collecte (A).The mixing zone (B) further comprises a mixing enclosure 15 (cf. FIGS. 1 and 2a) situated downstream of the collecting means 5 in the direction of circulation of the fluids. The collection pipe 7, which is in communication with the mixing enclosure 15, can be located above the mixing enclosure 15 or at the same level as said enclosure. Preferably, the collection pipe 7 is located at the same level as the mixing enclosure 15 (cf. in particular FIG. 2a). Likewise, the injection pipe 8 can open above the mixing enclosure 15, at the same level as said enclosure, or directly inside said mixing enclosure 15 by means of a known device. skilled in the art, for example a perforated tube passing through the mixing enclosure 15. The injection of the quenching fluid can be carried out co-current, in cross-current, or even in counter-current with respect to the reaction fluid coming from of the collection area (A).
La zone de distribution (C) quant à elle comprend un plateau de distribution 12 supportant une pluralité de cheminées 13.The distribution zone (C), for its part, comprises a distribution plate 12 supporting a plurality of chimneys 13.
Une caractéristique essentielle de l’invention réside dans la mise en place de la zone de mélange (B) au même niveau que la zone de distribution (C), et en ce que ladite zone de mélange (B) est constituée d’une enceinte de mélange 15 des fluides reliée et en communication avec une enceinte d’échange 16 des fluides (cf. figures 1 et 2a), l’enceinte d’échange 16 étant située en aval de l’enceinte de mélange 15 dans le sens de la circulation des fluides. Au sens de l’invention, on entend par enceinte de mélange 15, l’espace dans lequel on réalise le mélange entre le fluide réactionnel et le fluide de trempe. On entend par enceinte d’échange 16, l’espace dans lequel le fluide réactionnel et le fluide de trempe mélangés sont en contact direct avec la zone de distribution (C) via les sections de passage latéral 17. En se reportant aux figures 2a et 2b, l’enceinte d’échange 16, comprend sur ses parois latérales 20 des sections de passage latéral 17 apte au passage des fluides de la zone de mélange (B) à la zone de distribution (C). Ainsi, seule l’enceinte d’échange 16 est en contact direct avec la zone de distribution (C).An essential characteristic of the invention resides in the positioning of the mixing zone (B) at the same level as the distribution zone (C), and in that said mixing zone (B) consists of an enclosure mixing 15 of the fluids connected and in communication with a fluid exchange enclosure 16 (cf. FIGS. 1 and 2a), the exchange enclosure 16 being located downstream of the mixing enclosure 15 in the direction of the circulation of fluids. Within the meaning of the invention, the term “mixing enclosure 15” is understood to mean the space in which mixing is carried out between the reaction fluid and the quenching fluid. By exchange enclosure 16 is meant the space in which the reaction fluid and the quenching fluid mixed are in direct contact with the distribution zone (C) via the lateral passage sections 17. With reference to FIGS. 2a and 2b, the exchange enclosure 16, comprises on its side walls 20 lateral passage sections 17 suitable for the passage of fluids from the mixing zone (B) to the distribution zone (C). Thus, only the exchange enclosure 16 is in direct contact with the distribution area (C).
La configuration de la zone de mélange (B) permet le mélange des fluides dans l’enceinte de mélange 15 et l’écoulement dudit mélange vers l’enceinte d’échange 16. Le mélange entre le fluide réactionnel et le fluide de trempe continue de s'effectuer au niveau de l’enceinte d’échange 16.The configuration of the mixing zone (B) allows the mixing of the fluids in the mixing enclosure 15 and the flow of said mixture towards the exchange enclosure 16. The mixing between the reaction fluid and the quenching fluid continues to take place at the level of the exchange enclosure 16.
La section de l’enceinte de mélange 15 et celle de l’enceinte d’échange 16 peut être de section à quatre côtés, de préférence de section trapézoïdale et plus préférentiellement de section en parallélogramme, ou bien de section circulaire. Par section trapézoïdale, on entend toute section à quatre côtés dont deux côtés opposés de ladite section sont parallèles deux à deux. Par section en parallélogramme, on entend toute section à quatre côtés dont les côtés opposés de ladite section sont parallèles deux à deux, par exemple la section en parallélogramme peut être une section rectangulaire, une section carrée, ou une section en losange. Par section circulaire, on entend une section en forme de cercle ou en ovale. Quelle que soit la forme de la section de l’enceinte de mélange 15 et de l’enceinte d’échange 16, la hauteur ou le diamètre de ladite chambre sera choisie de manière à limiter au maximum la perte de charge et de manière à limiter l'encombrement spatial dans le réacteur. Avantageusement, la section de l’enceinte de mélange 15 et de l’enceinte d’échange 16 est rectangulaire (cf. figure 1). La section rectangulaire des enceintes, outre une faisabilité mécanique facilitée, permet leur fabrication et leur assemblage partiel à l’extérieur du réacteur, tout en permettant par la suite leur insertion dans le réacteur de manière aisée.The section of the mixing enclosure 15 and that of the exchange enclosure 16 can be of four-sided section, preferably of trapezoidal section and more preferably of parallelogram section, or of circular section. The term “trapezoidal section” is understood to mean any section with four sides, two opposite sides of said section being two by two parallel. By parallelogram section is meant any four-sided section whose opposite sides of said section are two by two parallel, for example the parallelogram section may be a rectangular section, a square section, or a diamond section. By circular section is meant a circular or oval section. Whatever the shape of the section of the mixing enclosure 15 and of the exchange enclosure 16, the height or the diameter of said chamber will be chosen so as to limit the pressure drop as much as possible and so as to limit the space requirement in the reactor. Advantageously, the section of the mixing enclosure 15 and of the exchange enclosure 16 is rectangular (cf. FIG. 1). The rectangular section of the enclosures, in addition to facilitated mechanical feasibility, allows their manufacture and their partial assembly outside the reactor, while subsequently allowing their insertion into the reactor easily.
La forme de l’enceinte de mélange 15 et de l’enceinte d’échange 16 peut être quelconque. Les parois de l’enceinte de mélange 15 et de l’enceinte d’échange 16 peuvent notamment se propager dans une direction droite (forme en « I >>), ou être courbée (forme en « C >>) ou encore présenter des angles (forme en « L >>).The shape of the mixing enclosure 15 and of the exchange enclosure 16 can be any. The walls of the mixing enclosure 15 and of the exchange enclosure 16 can in particular propagate in a straight direction (“I” shape), or be curved (“C” shape) or even present angles ("L" shape).
Selon l’invention, l’enceinte de mélange 15 est située au-dessus de ladite enceinte d’échange 16 (telle que représentée en figure 1, 2a et 2b). Au moins une ouverture 18 (cf. figure 2a) est aménagée dans la zone de mélange (B) pour permettre le passage du mélange des fluides de l’enceinte de mélange 15 vers l'enceinte d’échange 16 (comme indiqué par les flèches sur la figure 2a). La position, la forme et la dimension de l’ouverture sont choisies par l’homme du métier afin de limiter la perte de charge lors de l’écoulement du mélange des fluides. Avantageusement, l’enceinte de mélange 15 et la ou les enceinte(s) d’échange 16 constituent une seule pièce. Selon l’invention, la hauteur H’2 totale cumulée de ladite enceinte de mélange 15 et de ladite enceinte d’échange 16 est comprise entre 200 et 800 mm, de préférence entre 300 et 750 mm, et encore plus préférentiellement entre 350 et 700 mm.According to the invention, the mixing enclosure 15 is located above said exchange enclosure 16 (as shown in FIG. 1, 2a and 2b). At least one opening 18 (cf. FIG. 2a) is arranged in the mixing zone (B) to allow the passage of the mixture of fluids from the mixing enclosure 15 to the exchange enclosure 16 (as indicated by the arrows in Figure 2a). The position, shape and size of the opening are chosen by a person skilled in the art in order to limit the pressure drop during the flow of the mixture of fluids. Advantageously, the mixing enclosure 15 and the exchange enclosure (s) 16 constitute a single piece. According to the invention, the total cumulative height H'2 of said mixing enclosure 15 and of said exchange enclosure 16 is between 200 and 800 mm, preferably between 300 and 750 mm, and even more preferably between 350 and 700 mm.
La longueur de l’enceinte de mélange 15 et d’échange 16 est déterminé par l’homme du métier en fonction de leur position dans l’enceinte du réacteur 1. Avantageusement, les extrémités des enceintes de mélange 15 et d’échange 16 ne sont pas en contact avec la paroi de l’enceinte du réacteur 1, de manière à permettre la circulation des fluides sur le plateau de distribution 12 de part et d’autre des enceintes de mélange 15 et d’échange 16.The length of the mixing and exchange 16 enclosure 16 is determined by a person skilled in the art as a function of their position in the reactor enclosure 1. Advantageously, the ends of the mixing and exchange 16 enclosures do not are not in contact with the wall of the reactor 1 enclosure, so as to allow the circulation of the fluids on the distribution plate 12 on either side of the mixing and exchange 16 enclosures.
De préférence, la largeur « L >> (cf. figure 2a) de l’enceinte d’échange 16 est comprise entre 200 et 800 mm, de préférence entre 250 et 700 mm, et encore plus préférentiellement entre 300 et 600 mm.Preferably, the width "L" (cf. FIG. 2a) of the exchange enclosure 16 is between 200 and 800 mm, preferably between 250 and 700 mm, and even more preferably between 300 and 600 mm.
Le ratio des volumes (en %) entre la ou les enceinte(s) d’échange 16 et l’enceinte de mélange 15 est compris de préférence entre 5 et 60 %, plus préférentiellement entre 10 et 50%.The volume ratio (in%) between the exchange enclosure (s) 16 and the mixing enclosure 15 is preferably between 5 and 60%, more preferably between 10 and 50%.
La zone de distribution (C), s’étendant sur une hauteur H’3 (cf. figure 1), comprend un plateau de distribution 12 (appelée aussi ici plateau distributeur ou plaque de distribution) et une pluralité de cheminées 13. Plus précisément, les cheminées 13 sont ouvertes à leur extrémité supérieure par une ouverture supérieure et présentent le long de leur paroi latérale une série d’orifices latéraux (non représentée sur les figures) destinés au passage séparé de la phase liquide (par les orifices) et la phase gaz (par l’ouverture supérieure) à l’intérieur des cheminées, de manière à réaliser leur mélange intime à l’intérieur desdites cheminées. La forme des orifices latéraux peut être très variable, généralement circulaire ou rectangulaire, ces orifices étant préférentiellement répartis sur chacune des cheminées selon plusieurs niveaux sensiblement identiques d’une cheminée à l’autre, généralement au moins un niveau, et de préférence de 1 à 10 niveaux, de manière à permettre l’établissement d’une interface aussi régulière que possible entre la phase gaz et la phase liquide.The distribution zone (C), extending over a height H'3 (cf. FIG. 1), comprises a distribution plate 12 (also called here distributor plate or distribution plate) and a plurality of chimneys 13. More precisely , the chimneys 13 are open at their upper end by an upper opening and have along their lateral wall a series of lateral orifices (not shown in the figures) intended for the separate passage of the liquid phase (by the orifices) and the gas phase (through the upper opening) inside the chimneys, so as to achieve their intimate mixing inside said chimneys. The shape of the side orifices can be very variable, generally circular or rectangular, these orifices being preferably distributed on each of the chimneys according to several substantially identical levels from one chimney to another, generally at least one level, and preferably from 1 to 10 levels, in order to allow the establishment of an interface as regular as possible between the gas phase and the liquid phase.
Selon un autre aspect essentiel de l’invention, la zone de mélange (B), i.e. l’enceinte de mélange 15 et l’enceinte d’échange 16, est décentrée par rapport au centre de la zone de distribution (C). Ce décalage de la zone de mélange par rapport au centre de la zone de distribution a pour avantage de faciliter les opérations d’inspection et de maintenance du dispositif. Cette configuration particulière du dispositif partage le plateau de distribution 12 en deux zones Z1 et Z2 de surfaces différentes, avec Z1 < Z2 (cf. figure 3). On définit les zones Z1 et Z2 respectivement comme la surface du plateau de distribution 12 comprise entre la paroi latérale 20 de l’enceinte d’échange 16, la périphérie de l’enceinte 1 du réacteur, et les deux extrémités 21 et 22 de l’enceinte d’échange 16 (étant entendu que Z1 < Z2). On définitAccording to another essential aspect of the invention, the mixing zone (B), i.e. the mixing enclosure 15 and the exchange enclosure 16, is off-center with respect to the center of the distribution area (C). This offset of the mixing zone relative to the center of the distribution zone has the advantage of facilitating the inspection and maintenance operations of the device. This particular configuration of the device divides the distribution plate 12 into two zones Z1 and Z2 of different surfaces, with Z1 <Z2 (cf. FIG. 3). Zones Z1 and Z2 are defined respectively as the surface of the distribution plate 12 comprised between the side wall 20 of the exchange enclosure 16, the periphery of enclosure 1 of the reactor, and the two ends 21 and 22 of the 'exchange enclosure 16 (it being understood that Z1 <Z2). We define
R comme étant le rapport entre la surface de la zone Z1 et de la zone Z2 (R = Z1/Z2), étant entendu que R est compris entre 0 et 1, les valeurs 0 et 1 étant exclues.R as being the ratio between the surface of the zone Z1 and of the zone Z2 (R = Z1 / Z2), it being understood that R is between 0 and 1, the values 0 and 1 being excluded.
Afin de garantir une bonne distribution des fluides sur les deux zones Z1 et Z2 du plateau de distribution 12, le débit des fluides traversant les sections de passage latéral 17 de l’enceinte d’échange 16 a été adapté en fonction du ratio R. Soit Sp la surface totale des sections de passage latéral 17 de la paroi latérale 20 en vis-à-vis de de la zone Z1 du plateau de distribution 12 (i.e. se trouvant du côté où la surface du plateau de distribution est la plus petite) et Sg la surface totale des sections de passage latéral 17 de la paroi latérale 20 en vis-à-vis de la zone Z2 du plateau de distribution 12 (i.e. se trouvant du côté où la surface du plateau de distribution est la plus grande). Selon l’invention, une bonne distribution des fluides sur les deux zones du plateau de distribution est obtenue si le ratio R’ entre les surfaces Sp/Sg est compris entre 0,5 et 1,5, de préférence entre 0,6 et 1,4.In order to guarantee good distribution of the fluids over the two zones Z1 and Z2 of the distribution plate 12, the flow rate of the fluids passing through the lateral passage sections 17 of the exchange enclosure 16 has been adapted as a function of the ratio R. Either Sp the total area of the lateral passage sections 17 of the side wall 20 opposite the zone Z1 of the distribution plate 12 (ie being on the side where the surface of the distribution plate is the smallest) and Sg the total area of the lateral passage sections 17 of the side wall 20 facing the zone Z2 of the distribution plate 12 (ie being on the side where the surface of the distribution plate is the largest). According to the invention, good distribution of the fluids over the two zones of the distribution plate is obtained if the ratio R ′ between the surfaces Sp / Sg is between 0.5 and 1.5, preferably between 0.6 and 1 4.
En effet, en l’absence de moyen particulier de distribution en sortie de l’enceinte d’échange 16, les deux zones Z1 et Z2 du plateau de distribution 12 sont alimentées par des débits de fluide identiques, ce qui résulte en une mauvaise distribution des fluides, et donc induit une perte significative des performances de distribution des fluides sur le plateau de distribution 12. Le dispositif selon l’invention, comprenant des sections de passage latéral 17 sur les parois 20 de l’enceinte d’échange 16, dont la surface totale desdites sections est différente selon que l’on se trouve du côté où la surface de distribution est la plus petite (Z1) ou la plus grande (Z2), permet de générer en sortie de l’enceinte d’échange 16 des pertes de charge qui permettent d’ajuster les débits des fluides selon le ratio R (R=Z1/Z2).Indeed, in the absence of any particular distribution means at the outlet of the exchange enclosure 16, the two zones Z1 and Z2 of the distribution plate 12 are supplied with identical fluid flow rates, which results in poor distribution fluids, and therefore induces a significant loss of fluid distribution performance on the distribution plate 12. The device according to the invention, comprising lateral passage sections 17 on the walls 20 of the exchange enclosure 16, including the total surface of said sections is different depending on whether one is on the side where the distribution surface is the smallest (Z1) or the largest (Z2), makes it possible to generate at the output of the exchange enclosure 16 pressure losses which allow the flow rates of fluids to be adjusted according to the ratio R (R = Z1 / Z2).
Dans un mode de réalisation selon l’invention, l’enceinte d’échange 16 est posée directement sur le plateau de distribution 12 (cf. figure 1).In one embodiment according to the invention, the exchange enclosure 16 is placed directly on the distribution plate 12 (cf. FIG. 1).
Dans un autre mode de réalisation l’enceinte d’échange 16 est située à une distance « d >> dudit plateau de distribution 12, de préférence comprise entre 20 et 150 mm, et plus préférentiellement comprise entre 30 et 80 mm. L’espace compris entre le plateau de distribution 12 et l’enceinte d’échange 16 permet la distribution des fluides sur toute la surface du plateau distributeur 12, et donc permet d’homogénéiser la distribution du mélange des fluides sur toute la section du réacteur au-dessus du lit de catalyseur 14 situé en aval du dispositif de mélange et de distribution, dans le sens de la circulation des fluides. Dans ce mode de réalisation, l’enceinte d’échange 16 peut comprendre en sa partie inférieure des sections de passage longitudinal (non représentées sur les figures) afin que le mélange des fluides puisse s’écouler vers le plateau de distribution 12.In another embodiment, the exchange enclosure 16 is located at a distance "d" from said distribution plate 12, preferably between 20 and 150 mm, and more preferably between 30 and 80 mm. The space between the distribution plate 12 and the exchange enclosure 16 allows the distribution of fluids over the entire surface of the distributor plate 12, and therefore makes it possible to homogenize the distribution of the mixture of fluids over the entire section of the reactor. above the catalyst bed 14 located downstream of the mixing and distribution device, in the direction of circulation of the fluids. In this embodiment, the exchange enclosure 16 may comprise in its lower part longitudinal passage sections (not shown in the figures) so that the mixture of fluids can flow towards the distribution plate 12.
Alternativement, lorsque l’enceinte d’échange 16 est directement posée sur le plateau de distribution 12, ladite enceinte d’échange peut comprendre en sa partie inférieure des sections de passage longitudinal (non représentées sur les figures) afin que le mélange des fluides puisse traverser directement le plateau de distribution 12. Bien entendu, le nombre, la forme et la taille des sections de passage longitudinal sont choisis de manière en ce qu’une fraction minoritaire du flux de mélange de fluides traverse lesdites sections de passage longitudinal. Les sections de passage longitudinal peuvent prendre indifféremment la forme d’orifices et/ou de fentes.Alternatively, when the exchange enclosure 16 is placed directly on the distribution plate 12, said exchange enclosure may include in its lower part longitudinal passage sections (not shown in the figures) so that the mixture of fluids can pass directly through the distribution plate 12. Of course, the number, the shape and the size of the longitudinal passage sections are chosen so that a minority fraction of the flow of fluid mixture passes through said longitudinal passage sections. The longitudinal passage sections can either take the form of orifices and / or slots.
De préférence, l’enceinte de mélange 15 peut comprendre au moins un moyen de déviation (non représenté sur les figures) sur au moins une des paroi(s) internes de ladite enceinte de mélange. La présence d’au moins un moyen de déviation du mélange de fluides traversant ladite enceinte de mélange 15 permet d’augmenter la surface d’échange entre les deux phases et donc l’efficacité des transferts de chaleur et de matière entre les phases liquides et/ou gazeuses traversant ladite enceinte de mélange 15. Ledit moyen de déviation peut se présenter sous plusieurs formes géométriques permettant d’améliorer l’efficacité de l’enceinte de mélange, étant entendu que lesdites formes permettent une déviation au moins en partie du trajet du mélange de fluides traversant ladite enceinte d’échange 15. Par exemple, le moyen de déviation peut se présenter sous la forme d’une chicane, de section triangulaire, carré, rectangulaire, ovoïdale ou toute autre forme de section. Le moyen de déviation peut également se présenter sous la forme d’une ou plusieurs ailette(s) ou bien d’une ou plusieurs pale(s) fixe(s) ou bien d’une grille.Preferably, the mixing enclosure 15 can comprise at least one deflection means (not shown in the figures) on at least one of the internal wall (s) of said mixing enclosure. The presence of at least one means for deflecting the mixture of fluids passing through said mixing enclosure 15 makes it possible to increase the exchange surface between the two phases and therefore the efficiency of heat and material transfers between the liquid phases and / or gaseous gases passing through said mixing enclosure 15. Said deflection means can be in several geometric forms making it possible to improve the efficiency of the mixing enclosure, it being understood that said shapes allow deflection at least in part of the path of the mixture of fluids passing through said exchange enclosure 15. For example, the deflection means can be in the form of a baffle, of triangular, square, rectangular, ovoidal section or any other shape of section. The deflection means can also be in the form of one or more fins, or one or more fixed blades or a grid.
En-dessous du plateau de distribution 12, un système de dispersion peut être positionné de manière à distribuer les fluides uniformément sur le lit de catalyseur 14 situé en aval dudit système. Le système de dispersion peut comprendre un ou plusieurs dispositifs de dispersion 19 (cf. figure 1) pouvant être associé à chaque cheminée 13, être en commun à plusieurs cheminées 13, ou encore être en commun à l’ensemble des cheminées 13 du plateau de distribution 12. Chaque dispositif de dispersion 19 a une géométrie sensiblement plane et horizontale, mais peut avoir un périmètre de forme quelconque. Par ailleurs, chaque dispositif de dispersion 19 peut être situé à différentes hauteurs. Avantageusement, ledit dispositif de dispersion se présente sous la forme de grilles, et/ou peut comprendre éventuellement des déflecteurs. Avantageusement, l’axe de la ou des grille(s) 19 est préférentiellement perpendiculaire à l’axe longitudinal de l'enceinte du réacteur afin d’améliorer la distribution du mélange des fluides sur toute la section radiale de l’enceinte du réacteur. La distance séparant le système de dispersion du lit de solides granulaires situé immédiatement au-dessous est choisie de manière à conserver l’état de mélange des phases gazeuse et liquide autant que possible tel qu’il est en sortie des cheminées 13.Below the distribution plate 12, a dispersion system can be positioned so as to distribute the fluids uniformly over the catalyst bed 14 located downstream of said system. The dispersion system may include one or more dispersion devices 19 (cf. FIG. 1) which can be associated with each chimney 13, be common to several chimneys 13, or even be common to all the chimneys 13 of the shelf distribution 12. Each dispersing device 19 has a substantially planar and horizontal geometry, but may have any perimeter of any shape. Furthermore, each dispersion device 19 can be located at different heights. Advantageously, said dispersing device is in the form of grids, and / or may optionally include deflectors. Advantageously, the axis of the grid (s) 19 is preferably perpendicular to the longitudinal axis of the reactor enclosure in order to improve the distribution of the mixture of fluids over the entire radial section of the reactor enclosure. The distance separating the dispersion system from the bed of granular solids located immediately below is chosen so as to preserve the state of mixing of the gaseous and liquid phases as much as possible as it is leaving the chimneys 13.
De préférence, la distance entre le plateau de distribution 12 et lit de catalyseur 14 située endessous dudit plateau de distribution est comprise entre 50 et 400 mm, de préférence entrePreferably, the distance between the distribution plate 12 and catalyst bed 14 located below said distribution plate is between 50 and 400 mm, preferably between
100 et 300 mm. La distance entre le plateau de distribution 12 et ledit dispositif de dispersion 19 est comprise entre 0 et 400 mm, de préférence entre 0 et 300 mm.100 and 300 mm. The distance between the distribution plate 12 and said dispersing device 19 is between 0 and 400 mm, preferably between 0 and 300 mm.
Dans un mode de réalisation particulier, le plateau de distribution 12 est posé sur le dispositif de dispersion 19.In a particular embodiment, the distribution plate 12 is placed on the dispersion device 19.
Claims (13)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1754355A FR3066411B1 (en) | 2017-05-17 | 2017-05-17 | MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH FLUID BALANCING SYSTEM |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1754355 | 2017-05-17 | ||
| FR1754355A FR3066411B1 (en) | 2017-05-17 | 2017-05-17 | MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH FLUID BALANCING SYSTEM |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3066411A1 true FR3066411A1 (en) | 2018-11-23 |
| FR3066411B1 FR3066411B1 (en) | 2019-06-28 |
Family
ID=59070978
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1754355A Active FR3066411B1 (en) | 2017-05-17 | 2017-05-17 | MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH FLUID BALANCING SYSTEM |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3066411B1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3075443A1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-10-05 | IFP Energies nouvelles | Mixing and distribution device comprising a distribution plate with peripheral openings |
| FR3034323A1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-10-07 | Ifp Energies Now | MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH MIXING AND EXCHANGE ZONES |
-
2017
- 2017-05-17 FR FR1754355A patent/FR3066411B1/en active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3075443A1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-10-05 | IFP Energies nouvelles | Mixing and distribution device comprising a distribution plate with peripheral openings |
| FR3034323A1 (en) * | 2015-04-01 | 2016-10-07 | Ifp Energies Now | MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH MIXING AND EXCHANGE ZONES |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3066411B1 (en) | 2019-06-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2925656C (en) | Mixing and distribution device with mixture and exchange zones | |
| EP3075443B1 (en) | Mixing and distribution device comprising a distribution plate with peripheral openings | |
| FR3001899A1 (en) | DEVICE FOR INJECTING AND MIXING FLUIDS IN A DOWNFLOW REACTOR. | |
| EP3277417A1 (en) | Compact device for the combined mixing and distribution of fluids for a catalytic reactor | |
| EP2332643B1 (en) | Compact device for mixing fluids in a reactor with downward flow | |
| WO2013017804A1 (en) | Tray for dispensing a gas and a liquid, reactor provided with such a tray, and use of said tray | |
| WO2010007265A1 (en) | Filtration and predistribution device for a fixed catalytic bed reactor and use thereof | |
| FR3050658A1 (en) | DEVICE FOR MIXING AND DISPENSING WITH MIXING AND EXCHANGE ZONES AND DEFLECTORS. | |
| EP2151277B1 (en) | Up-flow co-current gas-liquid reactor with distribution plate | |
| FR2807676A1 (en) | POLYFUNCTIONAL SUB-ASSEMBLY PROVIDING CONTACT, DISTRIBUTION OF MATERIAL AND EXCHANGE OF HEAT AND / OR MATERIAL OF AT LEAST ONE GASEOUS PHASE AND AT LEAST ONE LIQUID PHASE | |
| EP0064459A1 (en) | Process and device for drawing off solid particles and for introducing a liquid charge at the bottom part of a contact zone | |
| FR2832075A1 (en) | DEVICE FOR DISPENSING A POLYPHASTIC MIXTURE ON A BED OF GRANULAR SOLID COMPRISING A BROKEN POROUS JET ELEMENT WITH EDGES | |
| EP2647425B1 (en) | Catalytic reactor with quenching device provided with tangential injection of a quenching fluid | |
| WO2016050409A1 (en) | Compact device for mixing fluids | |
| FR3015965A1 (en) | AMMONIA CONVERTER COMPRISING AN INTERNAL TUBULAR WALL | |
| FR3066411B1 (en) | MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH FLUID BALANCING SYSTEM | |
| FR3066409B1 (en) | MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH IMPROVED TEMPERATURE FLUID INJECTION | |
| FR3083993A1 (en) | MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH IMPROVED INJECTION NOZZLE | |
| EP3694639B1 (en) | Mixing and distribution device with longitudinal opening | |
| EP3536398B1 (en) | Mixing apparatus of a fluid for a catalytic bed | |
| FR3066410B1 (en) | MIXING AND DISPENSING DEVICE WITH TURNING AREA | |
| WO2018158015A1 (en) | Reactor comprising catalytic beds of a reduced thickness | |
| FR3027237A1 (en) | DEVICE FOR DISPENSING A POLYPHASE MIXTURE. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20181123 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 8 |