RU2606618C2 - Диск распределения газожидкостной смеси с конструктивными элементами распределения, малочувствительными к погрешности горизонтальности - Google Patents

Диск распределения газожидкостной смеси с конструктивными элементами распределения, малочувствительными к погрешности горизонтальности Download PDF

Info

Publication number
RU2606618C2
RU2606618C2 RU2014122327A RU2014122327A RU2606618C2 RU 2606618 C2 RU2606618 C2 RU 2606618C2 RU 2014122327 A RU2014122327 A RU 2014122327A RU 2014122327 A RU2014122327 A RU 2014122327A RU 2606618 C2 RU2606618 C2 RU 2606618C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
distribution
disk
gas
liquid
height
Prior art date
Application number
RU2014122327A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2014122327A (ru
Inventor
Ясин АРУН
Фредерик БАЗЕР-БАШИ
Фредерик ОЖЬЕ
Шарли РОЖЕОН
Кристоф БОЙЕР
Original Assignee
Ифп Энержи Нувелль
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ифп Энержи Нувелль filed Critical Ифп Энержи Нувелль
Publication of RU2014122327A publication Critical patent/RU2014122327A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2606618C2 publication Critical patent/RU2606618C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/14—Fractional distillation or use of a fractionation or rectification column
    • B01D3/16—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid
    • B01D3/18—Fractionating columns in which vapour bubbles through liquid with horizontal bubble plates
    • B01D3/20—Bubble caps; Risers for vapour; Discharge pipes for liquid
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/232—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles
    • B01F23/2321—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by moving liquid and gas in counter current
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
    • B01D3/008—Liquid distribution
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • 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
    • B01J8/0242—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 flow within the bed being predominantly vertical
    • B01J8/025—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 flow within the bed being predominantly vertical in a cylindrical shaped bed
    • 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
    • B01J8/0278—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
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07B—GENERAL METHODS OF ORGANIC CHEMISTRY; APPARATUS THEREFOR
    • C07B33/00—Oxidation in general
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G45/00—Refining of hydrocarbon oils using hydrogen or hydrogen-generating compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G49/00—Treatment of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen-generating compounds, not provided for in a single one of groups C10G45/02, C10G45/32, C10G45/44, C10G45/58 or C10G47/00

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

Изобретение относится к распределению газа и жидкости в каталитических реакторах типа неподвижных слоев, в частности к распределительному диску с конструктивными элементами распределения, малочувствительными к погрешностям горизонтальности. Конструктивный элемент распределения состоит из двух по существу коаксиальных цилиндров, называемых внутренним цилиндром и внешним цилиндром; причем нижняя горизонтальная поверхность, разделяющая два цилиндра, закрыта. Распределительный диск адаптирован к спутным нисходящим потокам газа и жидкости, в частности в так называемом «струящемся» режиме. Изобретение также относится к применению распределительного диска, к способам очищения методом гидрогенизации или насыщения водородом различных нефтяных погонов. Изобретение позволяет обеспечить равномерный впуск газа в кольцевую зону. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил., 3 табл.

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области распределения газа и жидкости в каталитических реакторах типа неподвижных слоев, функционирующих в спутном нисходящем газожидкостном потоке. Основное применение - это гидрогенизация газойля или других нефтяных погонов и в целом все способы, использующие один или множество реакторов, функционирующих в нисходящем газожидкостном потоке.
Подавляющее большинство существующих распределительных устройств состоят из диска с элементами распределения, описание которых приведено, например, в статье «Gas-liquid distributors for Trickle Bed Reactors: A Review», R.N. Maiti & K.D.P. Nigam, Ind. Eng. Chem. Res, 2007, 46, 6464-6182.
Эти трубы могут быть различных типов и располагаться согласно различным конфигурациям на диске, как описано в патентах US 2002/0127160 A1, US 6093373, US 2004/0197245 A1, US 2007/0241467 A1, GB 721247, US 658738, US 2007145610, US 5942162.
Цель распределительного диска, размещенного перед катализаторным слоем в реакторе, функционирующем в спутном ниспадающем потоке газа и жидкости, - распределять максимально как возможно более гомогенным образом двухфазную смесь газа и жидкости на катализаторном слое, расположенном на выходе. На выходе из труб диска поток двухфазной смеси образует, как правило, сконцентрированную струю.
Работа распределительных дисков известного уровня техники, оснащенных перфорированными трубами, базируется на понятии течения самотеком. Распределение жидкости осуществляется путем прохождения жидкости в отверстия, расположенные в целом вдоль боковых стенок труб, а распределение газа осуществляется через отверстие в верхней части трубы. Итак, погрешность горизонтальности в таком диске может появиться в результате прогиба диска под тяжестью собственного веса или смещения упомянутого диска относительно горизонтальной плоскости во время его установки.
В случае наличия погрешности горизонтальности диска высота жидкостной защиты более не является одинаковой на распределительном диске, что влечет за собой нарушения в сбалансированности в распределении жидкости на заднем катализаторном слое, в частности, когда уровень жидкости находится близко с рядом отверстий.
Распределительные диски известного уровня техники, оснащенные так называемыми трубами «с колпаком», также чувствительны к погрешности горизонтальности диска. Труба с колпаком состоит из центрального цилиндра с возвышающимся над ним колпаком, в котором содержится множество щелей. Прохождение газа и жидкости осуществляется посредством щелей и через низ колпака, также в пространство между колпаком и основным цилиндром. Существуют другие варианты трубы с колпаком, такие как так называемые «паролифтные трубы» (патент US 2007145610, US 5942162), принцип функционирования которых остается вместе с тем таким же.
Функционирование так называемых труб с колпаками основывается на приведении в движение жидкости газом через пространство между колпаком и цилиндром. Итак, в случае наличия погрешности горизонтальности диска высота жидкостной защиты на распределительном диске далее не является одинаковой. Расстояние между поверхностями, открытыми для газа между двумя смещенными трубами, становится, таким образом, относительно высоким, и приведение в движение жидкости более не осуществляется равномерно между трубами, что приводит к очень плохому распределению жидкости. Основными факторами, усугубляющими данное явление, являются отверстие снизу колпака и большое количество щелей.
Данное плохое распределение, если оно не контролируется, может по существу ухудшить рабочие характеристики реактора.
Фиг. 1a и 1b представляют собой схематический вид распределительного диска согласно изобретению, изображающий внешний цилиндр (2) и внутренний цилиндр (1), которые образуют конструктивный элемент распределения, в котором внешний цилиндр (2) приподнят на высоту (h3) относительно плоскости основания распределительного диска.
Фиг. 2 изображает график изменения показателя дисбаланса жидкости (раскрыт далее в описании) в зависимости от поверхностной скорости жидкости (VsL), позволяющий сравнить диск согласно изобретению с устройством с трубами на основе известного уровня техники.
Фиг. 3 изображает график изменения показателя дисбаланса жидкости (раскрыт далее в описании) в зависимости от поверхностной скорости жидкости (VsL), позволяющий сравнить диск согласно изобретению с устройством на основе известного уровня техники, обычно называемым «трубами с колпаками».
Цель настоящего изобретения - улучшить качество распределения распределительных дисков известного уровня техники путем их оснащения элементами распределения, обладающими меньшей чувствительностью к погрешностям горизонтальности, чем перфорированные трубы и трубы с колпаками известного уровня техники, а также лучшей функциональной приспособляемостью.
Распределительный диск согласно настоящему изобретению состоит из множества элементов распределения, которые равномерно размещены на упомянутом диске с интервалом прямоугольной, квадратной или треугольной формы.
Элемент распределения распределительного диска согласно настоящему изобретению состоит из двух цилиндрических труб, по существу концентрических и вертикальных, причем внешняя цилиндрическая труба содержит одно или множество щелей, позволяющих обеспечить прохождение газа и жидкости.
Цель двух концентрических труб - определить кольцевую зону смешения для газа и жидкости и позволить осуществлять максимально возможно гомогенно повторную подачу образованной газожидкостной смеси в различных точках сечения реактора.
Внешняя цилиндрическая труба приподнята относительно плоскости диска, что позволяет отделить высоту (h3), образуя защиту щели или щелей впуска жидкости от возможных засорений примесями, которые могут содержаться в количестве жидкости в системе, особенно когда она является тяжелой углеводородной примесью. Приподнятое положение внешнего цилиндра также позволяет уменьшить габаритные размеры в плане диска, способствуя лучшему распределению жидкости на распределительном диске.
В отличие от функционирования дисков известного уровня техники работа конструктивных элементов распределения по изобретению базируется преимущественно на приведении в движение жидкости в восходящей части кольцевого пространства, разделяющего два коаксиальных цилиндра, под действием потока газовой фазы. Прохождение потока в кольцевом пространстве осуществляется исключительно по поверхности, расположенной на боковой стенке, что обеспечивает лучший контроль сухой щели (часть, открытая для газового потока) и обеспечивает, таким образом, меньшую чувствительность диска согласно изобретению к погрешности горизонтальности.
Одним из преимуществ настоящего изобретения является то, что высота сухой щели всегда остается достаточной для того, чтобы позволить обеспечить равномерный впуск газа в кольцевую зону и, в конечном итоге, позволить обеспечить приведение в движение сбалансированной жидкости между трубами.
На практике применение этого нового конструктивного элемента распределения позволяет уменьшить в среднем, при большой совокупности жидкости, чувствительность к погрешности горизонтальности диска.
Если быть более точным, то настоящее изобретение может быть определено как диск распределения спутного нисходящего потока газа и жидкости, расположенный на различных уровнях реактора, способного иметь множество катализаторных слоев, для обеспечения равномерного распределения газожидкостной смеси, образованной на катализаторном слое, расположенном сзади упомянутого диска; причем упомянутый диск содержит конструктивные элементы распределения, равномерно рассредоточенные на поверхности диска с квадратным или треугольным интервалом.
Конструктивный элемент распределения образован двумя по существу коаксиальными цилиндрами, которые называются внутренним цилиндром (1) с диаметром (d1) и высотой (h1) и внешним цилиндром (2) с диаметром (d2) и высотой (h2), причем нижняя горизонтальная поверхность (5), разделяющая два цилиндра, является закрытой.
Боковая стенка внешнего цилиндра (2) содержит по меньшей мере одну по существу вертикальную щель (4), позволяющую осуществлять впуск газа и жидкости в кольцевую зону (3). Газожидкостная смесь перемещается в кольцевую зону (3) восходящим потоком, затем переходит во внутренний цилиндр (1) через верхнее отверстие (6) последнего, вновь опускается внутрь внутреннего цилиндра (1), затем удаляется через отверстие (7), расположенное на нижнем конце внутреннего цилиндра (1).
Согласно изобретению, закрытая горизонтальная поверхность (5) конструктивного элемента распределения расположена выше основания распределительного диска на высоту (h3), составляющую от 10 до 100 мм, предпочтительно, от 20 до 60 мм.
Количество вертикальных щелей (4), имеющих высоту h4, предпочтительно, составляет 1-3 единицы, а еще более предпочтительно, от 1 до 2.
Интервал между конструктивными элементами распределения, предпочтительно, представляющий собой интервал квадратной или треугольной формы, составляет от 100 до 300 мм и, более предпочтительно, от 100 до 200 мм.
Общая высота конструктивных элементов распределения, рассчитываемая от основания распределительного диска, составляет от 100 до 500 мм, предпочтительно, от 200 до 400 мм.
Основные размеры конструктивных элементов распределения записаны следующим образом:
высота внешнего цилиндра (h2);
диаметр внешнего цилиндра (d2);
высота внутреннего цилиндра (h1);
диаметр внутреннего цилиндра (d1);
высота щели впуска газожидкостной смеси (h4);
ширина щели впуска газожидкостной смеси (ef);
высота внешнего цилиндра относительно плоскости основания диска (h3).
Величины этих основных размеров находятся в следующих пределах:
(h2) - от 100 до 500 мм, предпочтительно, от 200 до 400 мм;
(d2) - от 15 до 300 мм, предпочтительно, от 50 до 200 мм;
(h1) - от 100 до 500 мм, предпочтительно, от 200 до 400 мм;
(d1) - от 10 до 100 мм, предпочтительно, от 25 до 75 мм;
(h4) - от 10 до 500 мм, предпочтительно, от 100 до 300 мм;
(ef) - от 1 до 5 мм, предпочтительно, от 1 до 3 мм;
(h3) - от 10 до 100 мм, предпочтительно, от 20 до 60 мм.
Щели впуска газа и жидкости могут иметь достаточно различные формы, причем самой простой и предпочтительной является прямоугольная (h4, ef) или треугольная форма, также характеризуемая размерами h4 и ef; причем вершина треугольника направлена вверх или вниз.
Распределительный диск согласно настоящему изобретению в некоторых случаях может иметь определенное смещение между осями двух образующих его внутреннего и внешнего цилиндров. Выражение «по существу» или «приблизительно» коаксиальные должно пониматься в широком смысле, расстояние между их осями может составлять от 0 до (d2-d1)/4.
Распределительный диск согласно настоящему изобретению может быть дополнен комплектом конических дефлекторов; причем каждый дефлектор размещен под конструктивным элементом распределения; причем расширенная часть конуса направлена вниз.
В целом любой тип известных специалистам дефлекторов применим в рамках настоящего изобретения.
Распределительный диск согласно настоящему изобретению также может быть дополнен комплектом элементов решетки, размещенных сзади диска на расстоянии от 20 мм до 300 мм, предпочтительно, 50-150 мм от упомянутого диска; причем различные элементы решетки, кроме того, размещены на различных плоскостях. При их наличии данные дефлекторы или элементы решетки образуют неотъемлемую часть диска согласно изобретению.
Распределительный диск согласно настоящему изобретению находит свое применение, преимущественно, в реакторах, осуществляющих реакции очищения нефти методом гидрогенизации, насыщения водородом или окисления нефтяных погонов с количеством атомов углерода от 4 до 30, предпочтительно, от 8 до 20.
В более широком смысле распределительный диск согласно настоящему изобретению находит свое применение в реакторах, использующих спутный нисходящий поток газа и жидкости, в так называемом «струящемся» режиме, т.е. с поверхностной скоростью жидкости от 0,1 до 1,5 см/сек.
Подробное описание изобретения
Изобретение может быть определено как распределительный диск, адаптированный к спутным нисходящим двухфазным потокам газа и жидкости. Такой диск предназначен для установки в реакторах, использующих данный тип двухфазного потока, в частности в так называемом «струящемся» режиме, который определен как поток, в котором непрерывная фаза является газовой фазой, а прерывная фаза - жидкой фазой; причем жидкость представлена в виде более или менее однообразных струек с поверхностной скоростью жидкости от 0,1 до 1,5 см/сек.
Конструктивные элементы распределения равномерно рассредоточены по распределительному диску с интервалом, который может быть прямоугольным, квадратным или треугольным.
Конструктивный элемент распределения образован двумя приблизительно коаксиальными цилиндрами - внутренним цилиндром с диаметром d1 и внешним цилиндром с диаметром d2.
Эти два по существу коаксиальных цилиндра ограничивают кольцевую зону (3), через которую восходящим потоком циркулируют газ и жидкость. Действительно, газ и жидкость поступают в кольцевую зону (3) посредством одного или множества продольных щелей (4), прорезанных вдоль стенки внешнего цилиндра (2).
В нижнюю часть щели, как правило, поступает жидкость, а в верхнюю часть щели, как правило, поступает газ. Таким образом, важно, чтобы данная верхняя часть щели, которая называется «сухой» щелью, была достаточной для приема газа требуемого объема. Именно одним из преимуществ конструктивных элементов распределения согласно настоящему изобретению является малая чувствительность к возможной погрешности горизонтальности ввиду высоты сухой щели, которая всегда является достаточной для того, чтобы позволить осуществлять впуск газа в кольцевую зону (3).
Внешний цилиндр (2) не опускается до основания диска и останавливается на высоте h3 последнего. Продольная щель (4) начинается от упомянутой высоты h3 над диском и вытянута до высоты h3+h4.
Горизонтальная поверхность (5), разделяющая внешний цилиндр (2) и внутренний цилиндр (1), закрыта.
Количество продольных щелей (4) ограничено 2 или 3 на конструктивный элемент распределения.
Эти отличительные особенности позволяют по существу улучшить работу конструктивных элементов распределения, в частности в случае погрешности горизонтальности. Действительно, уменьшение количества щелей и закрытие низа конструктивного элемента распределения позволяет лучше контролировать высоту жидкостной защиты для обеспечения высоты сухой щели, достаточной для того, чтобы в случае погрешности горизонтальности расстояние между поверхностями, открытыми для газа, между двумя конструктивными элементами распределения, имеющими определенное между собой отклонение, было небольшим.
В отличие от патентов US 2007145610, US 5942162 система не нуждается в удерживании двухфазного потока в части, расположенной между двумя концентрическими трубами, где поток относится к газлифтному типу, поскольку при контакте газа и жидкости на уровне щели образуется двухфазный эмульсионный слой, который заполняет все кольцевое пространство, ограниченное по существу коаксиальными цилиндрами.
Примеры
Два нижеследующих сравнительных примера позволяют продемонстрировать преимущества системы распределения согласно настоящему изобретению по сравнению с двумя устройствами на основе известного уровня техники.
В примере 1 сравнивается эффективность распределения распределительного устройства согласно изобретению и стандартного распределительного диска, оснащенного трубами.
Когда диск (на основе известного уровня техники или согласно изобретению) подвержен воздействию погрешности горизонтальности ΔH=1 см, чувствительность к погрешности горизонтальности диска квантифицируется путем определения показателя дисбаланса жидкости по следующей формуле:
Figure 00000001
где
QL, che min ée 1,2 - объемный расход жидкости, выходящей из двух труб диска, которые обозначены цифровыми позициями 1 и 2, расположенных с разницей высоты, соответствующей погрешности горизонтальности ΔH=1 см.
Небольшая величина показателя дисбаланса жидкости указывает на слабую чувствительность к погрешности горизонтальности. И наоборот, большая величина IqL указывает на сильный дисбаланс распределения.
Стандартный диск снабжен трубами с перфорированными отверстиями для обеспечения прохождения жидкости, которые размещены в несколько рядов.
Основными характеристиками данных стандартных труб являются следующие:
- интервал треугольной формы в 200 мм между трубами;
- ряды отверстий высотой 50/100/150 мм от основания диска;
- высота трубы: 250 мм;
- диаметр трубы: 50 мм;
- количество и размер отверстий в ряду: 3 отверстия по 7 мм.
Конфигурация отверстий трубы определена для диапазона скоростей жидкости от 0,2 до 1,3 см/сек и скорости газа 15 см/сек.
Конструктивные элементы распределения согласно изобретению имеют характеристики, которые приведены в таблице 1.
Цифровая позиция 1 относится к внутреннему цилиндру, а цифровая позиция 2 - к внешнему цилиндру.
Таблица 1
H4 (мм) 150
H5 (мм) 25
Н2 (мм) 320
H3 (мм) 40
d1 (мм) 50
d2 (мм) 110
ef (мм) 2
Количество щелей 1
На фиг. 2 изображено изменение показателя дисбаланса жидкости IqL (ось ординат) в зависимости от поверхностной скорости VSL (ось абсцисс) для диска на основе известного уровня техники (кривая, изображенная сплошной линией) и диска согласно изобретению (кривая, изображенная пунктирной линией).
Для диска на основе известного уровня техники показатель дисбаланса колеблется от 5% до 40% во всем рассматриваемом диапазоне VSL (от 0,1 до 1,3 см/сек) с пиковыми величинами, соответствующими Vsl, которые приводят к расширению или разрушению отверстия.
Таким образом, имеет место отрицательное воздействие пиковых величин, которое связано с нарушением непрерывности прохождения отверстий для газа и жидкости.
Напротив, диск согласно изобретению имеет устойчивые рабочие характеристики с показателем дисбаланса жидкости IqL≈l3% для всего рабочего диапазона при Vsl.
Данный пример показывает, что устройство согласно изобретению позволяет добиться значительного выигрыша в функциональной приспособляемости и эффективности распределения в случае наличия погрешности горизонтальности диска.
В примере 2 сравнивается эффективность распределения диска согласно изобретению и диска, оснащенного трубой с колпаками, на основе известного уровня техники для погрешности горизонтальности ΔH=1см.
Эффективность распределения опять квантифицируется показателем дисбаланса жидкости IqL. Поверхностная скорость колеблется от 0,1 до 1,3 см/сек.
Характеристики диска с трубой типа трубы с колпаками приведены в таблице 2.
Таблица 2
Высота купола (мм) 150
Высота купола относительно плоскости основания диска (мм) 40
Высота щели впуска газожидкостной смеси (мм) 65
Диаметр внутреннего цилиндра (мм) 50
Диаметр купола (мм) 100
Ширина щели впуска газожидкостной смеси (мм) 22
Количество щелей 3
Характеристики диска, оснащенного конструктивными элементами распределения согласно изобретению, приведены в таблице 3.
Цифровая позиция 1 по-прежнему относится к внутреннему цилиндру, а цифровая позиция 2 - к внешнему цилиндру.
Таблица 3
H4 (мм) 150
H5 (мм) 25
Н2 (мм) 320
H3 (мм) 40
d1 (мм) 50
d2 (мм) 110
ef (мм) 2
Количество щелей 1
Изменение показателя дисбаланса жидкости IqL в зависимости от поверхностной скорости VSL для двух дисков показано на фиг.3.
Результаты указывают на сильную чувствительность к погрешности горизонтальности диска с так называемыми «трубами с колпаками» (кривая, изображенная сплошной линией).
Действительно, показатель плохого распределения превышает 100% во всем диапазоне работы при Vsl.
И, наоборот, диск согласно изобретению менее чувствителен к возникающей погрешности горизонтальности, показатель дисбаланса во всем диапазоне VSL является практически постоянным и находится в районе 13% (кривая, изображенная пунктирной линией).
Эти два примера наглядно показывают интерес, который представляет диск согласно настоящему изобретению; причем последний позволяет сильно ослабить воздействие погрешности горизонтальности при установке распределительного диска, причем при диапазоне поверхностной скорости жидкости от 0,1 до 1,3 см/сек, т.е. соответствующем так называемому струящемуся режиму, для которого диск согласно изобретению особенно хорошо адаптирован.

Claims (26)

1. Диск распределения спутного нисходящего газжидкостного потока, расположенный на различных уровнях в реакторе, включающий в себя множество катализаторных слоев, для обеспечения гомогенного распределения полученной газожидкостной смеси на катализаторном слое, расположенном на выходе упомянутого диска; причем упомянутый диск содержит элементы распределения, равномерно распределенные на поверхности диска с интервалом квадратной или треугольной формы; причем элемент распределения состоит из двух по существу коаксиальных цилиндров, называемых внутренним цилиндром (1) с диаметром (d1) и высотой (h1) и внешним цилиндром (2) с диаметром (d2) и высотой (h2), приподнятым на высоту (h3) относительно плоскости диска; причем нижняя горизонтальная поверхность (5), разделяющая два цилиндра, закрыта и расположена на высоте (h3) над основанием распределительного диска, составляющей от 10 до 100 мм, предпочтительно от 20 мм до 60 мм; причем боковая стенка внешнего цилиндра (2) содержит по меньшей мере одну по существу вертикальную щель (4), позволяющую осуществлять впуск газа и жидкости в кольцевую зону (3); причем газожидкостная смесь перемещается в кольцевую зону (3) по восходящему потоку, затем проходит во внутренний цилиндр (1) через верхнее отверстие (6) последнего и вновь опускается внутрь внутреннего цилиндра (1), затем выводится через отверстие (7), расположенное на нижнем конце внутреннего цилиндра (1).
2. Диск распределения спутного нисходящего газожидкостного потока по п. 1, в котором количество вертикальных щелей 4 с высотой (h4) составляет от 1 до 3, предпочтительно от 1 до 2.
3. Диск распределения спутного нисходящего газожидкостного потока по п. 1, в котором интервал между элементами распределения является интервалом квадратной или треугольной формы, составляющим от 100 до 200 мм.
4. Диск распределения спутного нисходящего газожидкостного потока по п. 1, в котором общая высота элементов распределения составляет от 200 до 400 мм.
5. Диск распределения спутного нисходящего газожидкостного потока по п. 1, в котором размеры элементов распределения являются следующими:
(h2) - от 100 до 500 мм, предпочтительно от 200 до 400 мм;
(d2) - от 15 до 300 мм, предпочтительно от 50 до 200 мм;
(h1) - от 100 до 500 мм, предпочтительно от 200 до 400 мм;
(d1) - от 10 до 100 мм, предпочтительно от 25 до 75 мм;
(h4) - от 10 до 500 мм, предпочтительно от 100 до 300 мм;
(ef) - от 1 до 5 мм, предпочтительно от 1 до 3 мм;
(h3) - от 10 до 100 мм, предпочтительно от 20 до 60 мм,
со следующими обозначениями:
(h2) высота внешнего цилиндра (h2);
(d2) диаметр внешнего цилиндра (d2);
(h1) высота внутреннего цилиндра (h1);
(d1) диаметр внутреннего цилиндра (d1);
(h4) высота щели впуска газожидкостной смеси (h4);
(ef) ширина щели впуска газожидкостной смеси (ef);
(h3) высота внешнего цилиндра относительно плоскости основания диска (h3).
6. Диск распределения газожидкостного потока по п. 1, в котором щель для прохождения газа и жидкости имеет треугольную форму, при этом вершины треугольника направлены вверх и вниз.
7. Диск распределения спутного нисходящего газожидкостного потока по п. 1, в котором два цилиндра - внутренний и внешний - не являются точно коаксиальными, а смещены на расстояние между их двумя осями, составляющее от 0 до (d2-d1)/4.
8. Диск распределения спутного нисходящего газожидкостного потока по п. 1, в котором диск распределения дополнен комплектом конических дефлекторов, выполненных как единое целое с упомянутым диском; причем каждый дефлектор расположен под элементом распределения; причем расширенная часть конуса направлена вниз.
9. Диск распределения спутного нисходящего газожидкостного потока по п. 1, в котором диск распределения дополнен комплектом решетки, выполненным как единое целое с упомянутым диском и расположенным на выходе диска на расстоянии, составляющем от 20 до 300 мм, предпочтительно от 50 до 150 мм от упомянутого диска; причем различные элементы решетки, кроме того, расположены в различных плоскостях.
10. Применение распределительного диска по п. 1 в способе очищения нефти методом гидрогенизации, насыщения водородом или окисления нефтяных погонов с количеством атомов углерода от 4 до 20, предпочтительно от 8 до 20.
11. Применение распределительного диска по п. 1 в любом способе, использующем спутный нисходящий поток газа и жидкости, в так называемом "струящемся" режиме, т.е. с поверхностной скоростью жидкости от 0,1 до 1,5 см/сек.
RU2014122327A 2011-11-03 2012-10-09 Диск распределения газожидкостной смеси с конструктивными элементами распределения, малочувствительными к погрешности горизонтальности RU2606618C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR11/03336 2011-11-03
FR1103336A FR2982172B1 (fr) 2011-11-03 2011-11-03 Plateau de distribution d'un melange gaz liquide equipe d'elements de distribution peu sensibles au defaut d'horizontalite
PCT/FR2012/000407 WO2013064756A1 (fr) 2011-11-03 2012-10-09 Plateau de distribution d'un melange gaz liquide equipe d'elements de distribution peu sensibles au defaut d'horizontalite

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014122327A RU2014122327A (ru) 2015-12-10
RU2606618C2 true RU2606618C2 (ru) 2017-01-10

Family

ID=47216347

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014122327A RU2606618C2 (ru) 2011-11-03 2012-10-09 Диск распределения газожидкостной смеси с конструктивными элементами распределения, малочувствительными к погрешности горизонтальности

Country Status (10)

Country Link
US (1) US9486752B2 (ru)
EP (1) EP2773450B1 (ru)
JP (1) JP6089040B2 (ru)
KR (1) KR101932792B1 (ru)
CN (1) CN103906563B (ru)
BR (1) BR112014010267B1 (ru)
FR (1) FR2982172B1 (ru)
RU (1) RU2606618C2 (ru)
SA (1) SA112330970B1 (ru)
WO (1) WO2013064756A1 (ru)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3006607B1 (fr) * 2013-06-11 2016-10-07 Axens Dispositif de distribution d'un fluide
FR3027237B1 (fr) * 2014-10-21 2016-11-18 Ifp Energies Now Dispositif de distribution d'un melange polyphasique.
FR3030309B1 (fr) * 2014-12-19 2016-12-23 Ifp Energies Now Plateau distributeur pour colonne d'echange de chaleur et/ou de matiere comprenant des moyens de bullage
KR102001608B1 (ko) * 2015-08-28 2019-07-18 주식회사 엘지화학 분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기
KR101977810B1 (ko) * 2015-08-28 2019-05-13 주식회사 엘지화학 분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기
KR102071902B1 (ko) * 2016-04-18 2020-01-31 주식회사 엘지화학 분배기 및 이를 포함하는 하강류 촉매 반응기
CN108114670B (zh) * 2016-11-30 2021-12-07 中国石油化工股份有限公司 一种套筒式减冲均流盘
SG10201709746QA (en) * 2016-11-25 2018-06-28 China Petroleum & Chem Corp Impact-Reducing Uniform-Flowing Disc and Reactor
CN108114667B (zh) * 2016-11-25 2020-12-08 中国石油化工股份有限公司 一种折边式喷射盘
JP6988906B2 (ja) 2017-10-04 2022-01-05 三菱ケミカル株式会社 ゴム含有グラフト重合体組成物、ゴム含有グラフト重合体含有樹脂組成物およびその成形体
CN109985573B (zh) * 2017-12-29 2021-08-31 中国石油化工股份有限公司 一种提高液相均匀度的加氢反应器
CN109985574B (zh) * 2017-12-29 2021-08-31 中国石油化工股份有限公司 顶部设置减冲盘的加氢反应器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1738386A (en) * 1927-04-25 1929-12-03 Universal Oil Prod Co Vapor fractionation
US6221133B1 (en) * 1999-12-29 2001-04-24 Norton Chemical Process Products Corporation Fluid separation packing
WO2005068039A1 (en) * 2004-01-15 2005-07-28 Haldor Topsøe A/S Vapour-liquid distribution tray
WO2007023225A1 (fr) * 2005-08-26 2007-03-01 Institut Francais Du Petrole Plateau filtrant pour reacteur a lit fixe a co-courant descendant de gaz et de liquide
RU2386473C2 (ru) * 2004-12-10 2010-04-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Устройство с реакторными трубами

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US658738A (en) 1900-01-27 1900-09-25 Library Bureau Lock-rod for cards.
GB721247A (en) 1952-08-27 1955-01-05 Ici Ltd Improvements in or relating to plate columns for treating liquids with gases or vapours
JPS60193225U (ja) * 1984-06-01 1985-12-23 三菱重工業株式会社 固定床用液分散器
FR2745202B1 (fr) 1996-02-27 1998-04-30 Inst Francais Du Petrole Plateau pour distribuer un melange polyphasique a travers un lit catalytique
DE69734344T3 (de) 1996-12-19 2011-04-21 Haldor Topsoe A/S Flüssigkeitsverteiler für Abwärtsströmung zweier Phasen
FR2807673B1 (fr) * 2000-04-17 2003-07-04 Inst Francais Du Petrole Dispositif de distribution d'un melange polyphasique sur un lit de solide granulaire comportant un element brise-jet poreux
FR2807676B1 (fr) * 2000-04-17 2002-07-12 Inst Francais Du Petrole Sous-ensemble polyfonctionnel assurant la mise en contact, la distribution de matiere et l'echange de chaleur et/ou de matiere d'au moins une phase gazeuse et d'au moins une phase liquide
US6769672B2 (en) * 2002-10-08 2004-08-03 Uop Llc Two-phase distribution apparatus and process
FR2853260B1 (fr) 2003-04-02 2005-05-06 Inst Francais Du Petrole Dispositif ameliore de melange et de distribution d'une phase gaz et d'une phase liquide alimentant un lit granulaire
US7506861B2 (en) * 2005-01-21 2009-03-24 Morten Muller Ltd. Aps Distribution device for two-phase concurrent downflow vessels
CN2834690Y (zh) * 2005-11-14 2006-11-08 中国石油化工集团公司 并流气液分配器
US7523923B2 (en) 2006-04-18 2009-04-28 Shell Oil Company Fluid distribution tray and method for the distribution of a highly dispersed fluid across a bed of contact material
FR2980719B1 (fr) 2011-09-30 2013-09-06 IFP Energies Nouvelles Plateau distributeur pour la distribution d'un melange polyphasique avec cheminees tronquees en peripherie.

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1738386A (en) * 1927-04-25 1929-12-03 Universal Oil Prod Co Vapor fractionation
US6221133B1 (en) * 1999-12-29 2001-04-24 Norton Chemical Process Products Corporation Fluid separation packing
WO2005068039A1 (en) * 2004-01-15 2005-07-28 Haldor Topsøe A/S Vapour-liquid distribution tray
RU2386473C2 (ru) * 2004-12-10 2010-04-20 Шелл Интернэшнл Рисерч Маатсхаппий Б.В. Устройство с реакторными трубами
WO2007023225A1 (fr) * 2005-08-26 2007-03-01 Institut Francais Du Petrole Plateau filtrant pour reacteur a lit fixe a co-courant descendant de gaz et de liquide

Also Published As

Publication number Publication date
JP2015502245A (ja) 2015-01-22
CN103906563A (zh) 2014-07-02
WO2013064756A8 (fr) 2013-06-20
JP6089040B2 (ja) 2017-03-01
FR2982172A1 (fr) 2013-05-10
EP2773450B1 (fr) 2015-07-29
BR112014010267B1 (pt) 2019-11-26
CN103906563B (zh) 2016-12-28
US20140364650A1 (en) 2014-12-11
KR101932792B1 (ko) 2018-12-27
SA112330970B1 (ar) 2016-01-03
FR2982172B1 (fr) 2013-11-01
BR112014010267A2 (pt) 2017-04-18
RU2014122327A (ru) 2015-12-10
EP2773450A1 (fr) 2014-09-10
WO2013064756A1 (fr) 2013-05-10
US9486752B2 (en) 2016-11-08
KR20140088175A (ko) 2014-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2606618C2 (ru) Диск распределения газожидкостной смеси с конструктивными элементами распределения, малочувствительными к погрешности горизонтальности
JP5198068B2 (ja) 流体分配装置
US7601310B2 (en) Distributor system for downflow reactors
JP5663128B2 (ja) ２相下降並流ベッセル用分配装置
JP6487909B2 (ja) ２次分配システムを備えた気液接触塔のための分配トレイ
JP2008528248A5 (ru)
CN101541413B (zh) 用于径向流反应器的无筛网式内部构件
US20180304192A1 (en) Column for exchanging heat and/or material between two fluids comprising a collector tray and gas mixing means
AU2015268696A1 (en) Distributor tray for heat and/or material exchange column comprising bubbling means
JP2015514571A (ja) 液体分配装置
CN104624148B (zh) 带收集槽式液体分布器
US10357740B2 (en) Liquid redistributor
KR101573387B1 (ko) 트레이 유닛 및 이를 포함하는 증류탑
JP2018083194A (ja) ガスが通過するチムニー内に分散材料を備えている、交換塔の分配トレイ
WO2010002383A1 (en) Flow distribution apparatus
KR101573390B1 (ko) 충진물 및 이를 포함하는 증류탑
TWI472368B (zh) 於分離塔中的屏蔽
JP2018501952A (ja) 特に海上分留塔に使用する流体接触トレイ
AU2015200212A1 (en) Distributor tray for gas/liquid exchange column with liquid deflector
US20120082595A1 (en) Parameters for a louvered centerpipe in a radial flow reactor
US10556212B2 (en) Scale collection device for downflow reactors
CN117414766A (zh) 一种固定球式气液稳流盘及上流式反应器
TH67446B (th) อุปกรณ์สัมผัสและกระจายแบบหลายเฟสสำหรับกระบวนการไฮโดรโพรเซสซิง