TWI543812B - 氣體及液體用之分配器托架、具備此托架之反應器以及該托架之應用 - Google Patents

氣體及液體用之分配器托架、具備此托架之反應器以及該托架之應用 Download PDF

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Description

氣體及液體用之分配器托架、具備此托架之反應器以及該托架之應用
本發明係有關於一種可供氣體與液體用之分配器托架、一種配備有此一托架之反應器、以及此托架之一種用途。
本發明係有關於具有一或多個由可當作下行同向流之流體、液體及氣體所供應之固定式催化床的反應器區域。本發明提出一新的分配器托架，其位於一催化床之上游並可改良諸供應流體在此催化床上之分配。
許多催化床係用以促進液體與氣體之溫度或物理混合，而不管這些流體係以同向流或逆向流型式被引入。
美國第5 942 162號專利敘述用於同向流混合物之各種不同可行技術。當然，被最廣泛使用之分配托架(或分配器托架)係在其上貫穿形成若干孔口之托架，其被用作多個通管之支撐件。尤其，此托架之各個孔口通向一通管，而此通管之上部半敞開盡頭端則允許反應氣體通過。為使液體可通至通管之內部，已經發展出許多技術，諸如在US 5 882 610、US 6 093 373、EP 1 147 808及EP 1 147 809案中所述者。若干位於各通管下方部分中之開口或孔洞允許液體與氣體可確保在通過催化床上方前先在諸通管內相混合於其下方部分中，而此床經常在其之前具有至少一層惰性球，其意欲分開填料流並將其重新分配，以便可避免在此催化床中形成優先迴路、熱點源及焦化。在諸如這些之應用中，氣體對液體之比經 常係大於3：1且慣常地低於400：1，而當這比值變化在10至200之範圍中時則是最為普遍之狀況。
然而，現有之結構中，當氣體對液體的比值係小於或等於3時，氣體經由諸通管進入的量相對於液體的量係非常低的。高液體量伴隨著在更大尺寸通管數量上之非常顯著增加，儘管液體與氣體之間的混合仍舊不足且此混合方法因此是效能差的。在許多極度情況中，當通管下方部分中之諸孔洞的截面大於此通管之截面時，並非所有液體均可通過諸通管且此液體之高度在托架中會上升，而此高度可超過諸通管之高度，其將擾亂氣體之穩流。迄今，此類型問題之唯一解決方法係將氣體進入專用通管內之通行與液體經由多個以規則間距被分佈在此托架整個表面上之孔洞的通行相隔開。雖然氣體與液體之通行在這些情況下被隔開，但如此將無氣體/液體混合產生，且氣體確定無法分散液體。
US 5 799 877案敘述一種用於將一流體分配在一粒子床上之裝置，而此裝置係由一其上被貫穿形成多個孔口且被用以支撐多個通管之托架所構成。此案之目的在於達成兩液體/氣體相混合物在遍及該粒子床各處與低壓力降有關的均勻分布，其中該兩相位係以一下行之同向流進行循環。為了達成此一目的，此托架包括多個可供氣體通過之導管，各導管被一液體導管所包圍，以致使液體可經由一被配置在此兩導管間之環狀空間流出。此位於中央之氣體流當液體在此托架下方流出時會被此液體環圈所包圍；且如果壓力在遍及此氣體導管各處小 降，則此氣體會在出口處膨脹；且當此氣體再次與將其包圍之液體相接觸時會在托架下方形成液體及氣體之噴霧。在此案中，氣體及液體用之導管係同心管。藉由提供位在諸管之壁上的狹孔，以允許液體之分配可以是連續的通過。液體的分佈亦可藉由封閉供液體通過之諸管的頂部，並藉由與在這些管之頂部附近提供此液體一個進口，而在一預定高度處產生脈衝。當液體到達此進口時，其在此托架下方被排出。供液體通過之諸管於是就以虹吸管方式(此原理亦被述於US 4 526 757案中)而運作。最後，液體的分配可被混合；液體之一連續流可經由多個位於諸管之壁中的狹孔而獲得；這些管之頂部被封閉以便可形成虹吸管，以便可間歇地確保液體脈衝流的產生。多個被安置在托架下方(亦即氣體及液體之諸出口下方處)之導流片將有助於氣體及液體噴霧之形成，尤其有助於氣體及液體之圓錐噴霧的形成，如US 5 403 561 案中所述之類型者。
US 5 799 877案並不在如何改良氣體及液體之混合方面提供指引。此外，申請人已注意到，用於引導液體之虹吸管的存在可讓氣體及液體獲得良好的混合，當此液體係難以混合時，且尤其當氣體/液體比值小於或等於3時。
當氣體及液體難以混合時，位於分配器托架下游處之催化床內的反應進程無法以最優之型式發生。
本發明之目標在於藉由提出一種可讓氣體及液體均 勻分配之分配器托架而克服上述之諸缺失。此一分配器托架更具體而言係意欲用在一包括至少一催化床之反應器，儘管其可適用於多床式反應器。
為此目的，本發明之第一目的在於提供一種可供以同向流進行循環之氣體及液體用的分配器托架，該托架包括一被貫穿形成複數個孔口之板件，以及支撐複數個垂直延伸至此板件處之中空通管，而此板件之各孔口上則被一具有與此孔口相同之截面的通管所覆蓋，其特徵為：此板件配備有複數個開口，其被配置在各個位於一經劃定之圓內之通管的周圍上，而此圓之中心則與通管之中心重合，且其半徑則小於或等於兩相鄰通管間之最短相隔距離的1/3；且其中：一單一導流片元件被配置在各個通管下方，而與此諸通管中之每一個相關聯之諸開口及此導流片元件則被配置成可將旋轉運動分給位於各個通管下方之氣體/液體混合物。
「通管之中心」在上文中意指此通管在該板件之平面內的中心。亦即，該經劃定之圓被居中於相應之通管周圍。
這些開口因此通過托架從一側至另一側，以便使液體可通過此托架，且諸開口位於各通管之周圍。具體而言，這些開口係位於該托架之一區域內，而此區域一方面被該通管所限定，且另一方面被一經劃定之圓所限定，而此圓之中心與通管之中心重合，且其半徑係小於或等於兩相鄰通管間之最短相隔距離的1/3。此介於諸通管間之距離係在所關切之諸通管之中心(或軸線)之間被 測量的。諸開口因此被安置在各個位於該經劃定圓內之通管的周圍上。
因氣體經由諸通管通過托架及液體經由位於各通管周圍之諸開口通過此分配器托架，所以氣體與液體之混合不再如習知分配器托架之情形般發生在各通管之下方部分，而是在該分配器托架之各通管下方。此外，被製於形成托架之板件中之諸開口並不被分佈在此托架之整個表面上，而是被局部化地單獨安置在諸通管之周圍上。
旋轉運動可藉由諸開口及/或可使液體及/或氣體流被導引在托架下方以利其混合之該單一相關導流片之特殊形狀而獲得。該等相關聯之開口及該導流片之特殊形狀會被敘述於在本說明之以下內容中。
不論其形狀如何，各導流片元件之功能在於導引氣體下行通過該通管而到達一經由諸開口被分配在此通管之周圍上的液體。
此導流片元件可讓氣體及液體之混合最佳化。具體而言，該一或多個導流片元件界定一位於各通管下方之混合區域，而經由該通管到達之氣體與經由諸開口到達之液體則在此混合區域中相混合。雖然在托架與導流片元件之間並無最佳距離，但此距離影被優先選定在1mm至20mm之間，較佳地係在2mm至10mm之間。
被安置在各通管下方之單一導流片元件有利地呈現其被投影至該板件上之表面，而此表面之輪廓可使其至少部分地覆蓋住該等被配置在與其相關聯之通管周圍上的開口。此被投影至該板件上之導流片元件的表面係大 於該通管之表面，且可大致上等於或大於在該板件上將這些開口封圍住之該劃定圓的表面；此導流片元件將來自通管之氣體導引至液體處，以便有助於來自通管之氣體與來自諸開口之液體相混合。
當貫穿該分配器托架之板件的諸開口被安置成可將旋轉運動分給通過其中之液體時，各個與這些開口相關聯之導流片元件可為平面及/或凸起的，其具有一優先地朝向該通管之凸面。此凸起形狀使得氣體在通管下方之速率可被調節，同時仍允許在周圍上有足夠之空間可供液體通過。導流片元件在此情形下較佳地係一不具有任何孔口之實心表面。
例如，如果各導流片元件包括一被配置在該通管下方並與該板件平行之平面壁，則該平面壁可由一傾斜壁所限制，而此傾斜壁之傾斜角度並不起重要作用。
貫穿該分配器托架之板件的諸開口可以規則之間距被有利地分佈在各個位於該劃定圓內部之通管的周圍上，此可改善通過位於各通管周圍之諸開口之液體的分配，且因此改良氣體/液體在各通管下方之混合。
這些開口將較佳地係相同的。他們可為圓形、三角形、正方形、長方形或任何其他之多邊形的形狀。他們的尺寸大小例如被設定為可讓所有液體通過，而不致於有托架上之液體的高度超過通管之高度，亦即超過此通管之頂部。
這些開口將較佳地不包括任何投影在支撐通管之板件的表面上之部分。具體而言，這些開口可不被諸管或 諸通管所覆蓋於頂上，以便有助於液體之通過。
根據本發明，這些經貫穿分配器托架之板件所製成之開口可藉由鑽製、沖製及/或壓製而獲得，且可包括此板件之剩下部分，其已被沖製或壓製而在此板件下方形成一供液體用之導流壁。
根據本發明之此第一實施例，這些經貫穿分配器托架之板件所製成之開口的諸導流壁可將旋轉運動分給通過諸開口之液體。此聯合該位於各個通管下方之單一導流片將可分散形成在分配器托架下方待改良之混合，且尤指待改良之氣體與液體的混合，特別是在氣體之體積是少的時候。
經貫穿分配器托架之板件所製成之各開口可包括一平面或曲面狀之導流壁，其係藉沖製、鑽製及/或壓製而產生，以便可朝著一方向導引流體，而此方向係指相對於板件成α角傾斜且大致與一以該通管為中心之圓成相切之方向。
例如，各被設於遍及分配器托架各處之開口的導流壁係平面或曲面的，且相對於該板件係成α角傾斜。
各被配置在一通管之周圍上的開口較佳地沿著一圓之半徑延伸，而此圓係以通管為中心，且所有被配置在一及同一通管之周圍上的開口相對於其各自半徑被定向在一及同一方向上。
此一配置會誘發一從各開口處流出之諸液體流在該分配器托架下方按照一球狀圓形(尤其是大致呈螺旋狀)運動之循環，藉此可圓周地分配被形成於各通管下方之 液體/氣體混合物並可改良此氣體/液體之混合。
例如，這些與諸開口相關聯之導流壁可藉由切割一個三角形的兩側邊並沿此三角形之第三側邊朝著一與該通管相對之方向摺疊依此方式被切成之三角形部分而被形成，該經摺疊之三角形部分相對於板件之平面形成一α角。
無論這些開口之何種實施例，此α角係例如至少30°，且較佳地係介於30°與60°間。
在本發明之一第二實施例中，並非板件中之諸開口讓旋轉運動可分給一通管下方之氣體/液體混合物，而是被安置在此通管下方之該單一導流片元件。該通管亦可改良被形成於分配器托架下方之混合物的分散，且更具體而言可改良氣體與液體之混合，尤其當氣體量低時。
在此情形中，經貫穿分配器托架之板件所製成之諸開口通常沒有任何從分配器托架之板件的一側或另一側伸出之壁，且與各通管相關聯之該單一導流片元件呈現一適於將該旋轉運動分給氣體與液體之混合物的形狀，而該旋轉運動可在板件與導流片之間以逆向流型式被分給液體與氣體之諸下行流及/或以其等之同向流型式。
與一通管相關聯之各導流片元件可包括一被複數個開口所貫穿之板件，此配置可將旋轉運動分給通過其中之氣體/液體混合物。
例如，經貫穿導流片元件之板件所製成之各開口可被配置成可將氣體/液體混合物沿著一相對於分配器托架之板件成α角傾斜之方向而從該分配器托架之一側導 引至另一側。此方向例如係大致與一以通管為中心並位於導流片元件下方之圓成相切。
各導流片元件之諸開口因此可呈現與第一實施例之分配器托架中之諸開口相同之特徵。
根據一變體實施例，位於一導流片元件之板件中之各開口可包括一與其邊緣之至少一部分一體成型之導流壁，其係藉由用於沖製、鑽製及/或壓製導流遍之諸開口的之方法而產生。此壁可為平面或曲面形狀，其相對於分配器托架之板件成α角傾斜。
具體而言，位於該導流片元件中之各開口可沿著一以此通管為中心之劃定圓的半徑延伸，且所有位於此導流片元件之開口可相對於其各自之半徑被定向在一及同一方向上。
例如，這些位於各導流片元件中之開口可藉由切割一個三角形的兩側邊並沿此三角形之第三側邊朝著一與通管相對之方向摺疊依此方式被切成之該三角形部分而被形成，此經摺疊之三角形部分相對於該板件之平面形成一α角。
無論各導流片元件之此諸開口的何種實施例，此α角係例如至少30°，且較佳地係介於30°與60°間。
無論此諸開口之形狀如何，各導流片元件可包括下列諸特徵中之一或多者：-其諸開口能以規則之間距被分佈在該導流片之軸線的周圍上並在一經劃定之圓內，此圓具有一半徑，其係小於、等於或大於圍繞諸形成於該分配器托架中之開 口的半徑，-其諸開口可為圓形、三角形、正方形、長方形或任何其他之多邊形的形狀。
-其諸開口可被分佈在該導流片元件之周圍上並圍繞一圓，而此圓具有一表面積，其係等於或大於通管之截面的表面積，此通管被配置在一圓之下方且在適當處係在其內部上，而此圓具有與圍繞諸貫穿該分配器托架板件之開口的劃定圓相同之尺寸， -其諸開口可延伸遠達形成該導流片元件之板件的一外緣，藉此界定多個位於該導流片元件之外緣上的翼片。
根據另一變體實施例，各導流片元件可由複數個相對於分配器托架之板件以一相同之α角傾斜的翼片所構成，而這些翼片相對於與該導流片元件相關聯之通管的軸線徑向地延伸在一與該分配器托架之板件大致平行或平行之平面中。
此α角係例如至少30°，且較佳地係介於30°與60°間。
在此實施例中，一與同一導流片元件之多個翼片可被一起結合在其等與該通管之軸線鄰近之盡頭端的側邊上。
無論各導流片元件(具有多個開口或翼片)的何種實施例，此導流片元件投影在此分配器板件上之表面可被內接於一圓內，此圓之中心係位在通管之軸線上，而此通管之下方則安置該導流片元件，且該圓之直徑係始終 大於該通管之直徑，而較佳地係等於或大於圍繞諸貫穿分配器板件並配置在該通管周圍上之開口的該劃定圓之直徑。
此一導流片元件較佳係固定的。
無論各導流片元件的何種實施例，此導流片元件可呈現下列諸特徵中之一個或複數個： -各導流片元件可被構形為使其被投影在該分配器托架之板件上的表面可覆蓋住所有圍繞該通管之周圍開口，而此導流片元件則係位於此通管下方， -各導流片元件係以一與分配器托架之板件相隔在1/8 d至2 d範圍內之距離被安置，其中d係通管之直徑，而此導流片元件則被安置在此通管下方， -各導流片元件可延伸在一與分配器托架之板件成平行之平面上， -一導流片元件之諸開口或諸翼片可被安置在通過該分配器托架之板件之諸開口的下方。
-與此諸開口或諸翼片相關聯之諸壁被定向成可在一旋轉運動中改變混合物之方向，相對於通過該分配器托架之氣體與液體，作為一介於該板件與該導流片間之逆向流，或作為一位於該導流片下方之同向流。
這些不同特徵，不論分開或結合考慮，都可讓液體/氣體之混合獲得改良。
根據一變體，本發明之分配器托架包括一環繞各個通管周圍之壁，其形成一與該板件一體成型且與其成垂直地延伸之柵欄，而此形成一柵欄之壁則包圍位於通管 之周圍上的諸開口，且包括複數個分布在其表面上以利液體通過之孔洞。一如此類型可形成一柵欄之壁將可使液體在分配器托架上維持一高度，且因此可確保對一通管周圍之各組開口的液體供應，甚至在當液體位於此分配器托架上之高度在整個表面上並不是完全地水平。
此形成一柵欄之壁例如係一圓柱壁，其相對於被環繞之通管被同心地配置。
位於該形成一柵欄之壁中之諸孔洞雖較佳是圓形的，但亦可為所有可確保至少20%液體體積及至多50%液體體積可通過之形狀，其餘剩下者則以溢流通過該形成一柵欄之壁的上方。
諸通管位於分配器托架上之諸壁可為實心且沒有任何之孔口。
作為一變體，各個通管在其下方部分中設有複數個可供液體通往此通管內部用之孔口，因此例如液體流通的截面係小於通管的截面，而這些孔口將不可允許液體總體積之50%以上通過。較佳地，這些孔口將允許少於20%的此液體總體積通過。
本發明之另一目的在於提供一種可供處理以下行之同向流進行循環之氣體及液體用的反應器，其包括至少一根據本發明所實施之分配器托架，各個分配器托架相對於液體/氣體流之方向被配置在一催化床之上游。
本發明亦有關於一根據本發明所實施之分配器托架之用途，其以均勻之方式分配在一反應器中以下行之同向流進行循環之液體及氣體，其中氣體經由托架之諸通管而通過此托架，且液體經由位於托架中之諸開口以及 在適當狀況下經由各通管中之任一孔口而通過此托架。
該托架尤其適用於反應器，氣體及液體以小或等於3之氣體/液體體積比值被引至該反應器內，較佳地該比值係在0.1至2的範圍中，且更佳地該比值係在0.4至1的範圍中。在此諸應用中，氣體較佳地包含氫氣。
該托架在反應器中被用於碳氫化合物填料之氫化，例如用於烯烴及/或芳香族餾分之選定或全部氫化，在加氫處理(加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫金屬)中、在加氫裂化中、在加氫脫蠟中、及/或在石蠟之異構化中。
本發明已配合參照諸非限定用之附圖而被說明如上節所列內容。
本文中「大致與一圓成相切之方向」意指一與該圓成相切或相對於該圓之切線形成一最多±20°，甚至最多±10°或最多±5°之角度的方向。
第1圖係一可供以一下行之同向流進行循環之氣體及液體用之分配器托架1。
此托架1包括一設置有多個孔口12之板件10，而此諸孔口12則分別支撐多個垂直地延伸至板件10處之中空通管20。此板件10可每平方公尺包括10至100個之間，較佳地40至100個之間的孔口12。
板件10之各孔口12上被一通管20所覆蓋，此通管具有與此孔口12相同之截面。多個通管20被全部安置在板件10上。如果這些通管延伸至此板件之下方，此將不會構成脫離了本發明之範圍。一般而言，通管係圓柱 形的、敞開的、或在其上盡頭端係部分封閉的。
根據本發明，板件10配備有複數個開口30，其被配置在各通管20之周圍上。
在第2圖所示範例中，各通管20係由一不具任何孔口之圓柱壁21所構成。各通管之上緣23係大略呈半敞開狀，以便可僅允許氣體進入此通管內。
諸開口30被配置成可將旋轉運動分給通過其中之液體，如第3a及3b圖所示。
如第3b圖中所示，各開口30因此被配置成可在一相對於板件10成α角傾斜且大致與一以通管20為中心之圓成相切之方向上導引液體。各個被配置在一通管之周圍上的開口30亦沿著一以此通管為中心之圓的半徑而延伸，且所有被配置在一與同一個通管之周圍上的開口30相對於其各自之半徑被定向在一及同一方向上。
在第2及3a、3b圖所示之範例中，此諸開口30係藉由切割一個三角形的兩側邊31、32且藉由沿此三角形相對於該通管位於板件10下方之第三側邊33摺疊依此方式被切成之三角形部分34而被形成，其中該經摺疊之部分相對於板件10之平面形成一α角(第3b圖)。
諸側邊31及33形成該三角形部分34之最長側邊。
第三側邊33(該經切成之三角形部分34係沿著此側邊被摺疊)可從通管20徑向地延伸。作為一變體，三角形部分34可為二等邊的，亦即諸側邊31及33係相同的且此三角形部分之高度從通管20處徑向地延伸。
被切割來構成諸開口30之所有三角形部分34係位 於此三角形之第三側邊33的一及同一側上，如第3a圖中所示者。換言之，全部這些三角形部分34被切割成使得可通過其中之液體可相對於一以通管20為中心之圓的半徑而被導引在一及同一方向上。
三角形部分34之斜角α相對於板件10係至少30°且較佳係介於30°至60°之間。
這些開口30可藉由鑽製/沖製及壓製而獲得。
圖中所示之所有開口30係相同的且以規則之間距被分佈在各通管20之周圍上，如第3a圖中可見，此有利於液體/氣體混合物之均勻分配。
第1圖所示之分配器托架1額外地包括至少一導流片元件，其被配置在各被一通管20所覆蓋之孔口12下方，以便在氣體經通管下行至經由諸開口30被分配在此通管之周圍上時可導引此氣體。
在所示之範例中，一單一導流片元件40被配置在各通管20下方。此導流片元件40之表面在被投射至板件10上時會呈現一與其相關聯之輪廓，而此輪廓會圍繞被配置在該通管之周圍上的諸開口30。
此輪廓可為圓形或例如八邊形之多邊形的形狀。
在第2圖中，導流片元件40包括一被配置在通管20下方與板件10成平行之實心平面壁41，而此平面壁41被一傾斜壁42所界定。導流片元件40因此呈現一凸出之形狀，而此形狀則其係朝向通管20凸出。
如果此凸出之導流片被一具有相同特性之平面狀導流片所取代，亦即呈現一與包圍諸位於通管20周圍之開 口30的劃定圓之直徑相近之直徑，則當然並不脫離本發明之範圍。
導流片元件40係從另一側及通管下方以任何適當之手段而被固定至板件10，而該手段尤其係藉由不會妨礙被混合於導流片元件4與板件10間之氣體及液體的混合物者此可例如以桿件或螺旋(未示於圖)或可藉由焊接諸三角形部分34之尖端而被達成。
氣體及液體經由本發明之分配器托架的循環在第4圖中被標以多個箭頭。在此圖中所示之實施例中，分配器托架1亦在各通管周圍包括一壁，其形成一與板件10一體成型且與其成垂直延伸之柵欄50。
形成柵欄50之壁包圍通管20之諸開口30。在所示之實施例中，此形成柵欄50之壁係一與通管20同心之圓柱體。
此形成柵欄50之壁包括複數個孔洞51，其分布在該表面上以利液體通過。
此形成柵欄50之壁的高度H2將至少等於被其所包圍之通管之高度H的一半。此形成柵欄50之壁的直徑將至少等於被其所包圍之通管20之直徑的三至四倍。
氣體G經由通管20之上盡頭端進入(箭頭F1)並在板件10下方面對導流片40流出，此導致可將氣體引向通管20之周圍處(箭頭F2)。
由於一形成柵欄50之壁的存在，液體L通過此形成柵欄50之壁的上方(箭頭F3)且在經由諸開口30通過此分配器托架(箭頭F5)之前亦先通過其諸孔口51(箭頭 F4)。液體L在由板件10及導流片元件40所界定之區域中與氣體G相混合。
諸開口30之形成會將通常是離心之一旋轉運動分給液體L，此將有利於該最終所得之混合物的分配。
第5圖所示者係在板件10中之諸通管/諸開口以及諸導流片的各種不同配置(a)、(b)、(c)，其亦可根據本發明而產生。截面(A-A)相當於一取自板件10上方之視圖，其顯示該位於通管20周圍之開口30中之衝出孔的形狀。點線被用以表示與各通管相關聯之導流片的輪廓，而此通管通常並不具有一與覆蓋住諸開口30之限定圓相同之直徑，而是可略微較小的。截面(B-B)係通管20之軸線的橫斷面，其呈現通管20及導流片40之多個不同位置，而通管20之下盡頭端則可限定一可供注射氣體之狹孔24，其功效在於可加速空氣在諸液體引入開口30下方之注射。
當導流壁34因以一類似於第3a及3b圖中所示方式衝壓出諸開口30(包括圓形或梯形或一些其他形狀之開口30)而形成時，經由諸開口30通過該分配器托架之液體的旋轉運動可藉由傾斜或以一適當方式構形此導流壁34而獲得。
具體而言，當開口30係圓形時，被部分衝壓出之導流壁被降低，並可呈現一可供在所要方向上導引液體用之槽體形狀，以便可分給一旋轉運動。
作為一變體，一類似之結果可藉由將一壁連結至各開口之邊緣而獲得；該壁則被如同上述之導流片34般地 被安置並定向。
作為一變體，或一組合體，液體之旋轉運動可藉由使用具有如第6a,6b,6c圖中所示者之適當形狀的導流片元件100而獲得。具體而言，此導流片元件100可由一被複數個開口130所貫穿之板件110所構成，而這些開口130則是被配置用來將旋轉運動分給通過其中的流體。具體而言，此流體在此情形下係從該分配器托架處所流出之氣體及液體的混合物。
導流片元件100之板件110係平行於分配器托架之板件10且在其下方延伸。板件110係以一與分配器托架之板件相隔在1/8 d至2 d範圍內之距離被安置在此分配器托件之板件10的下方，其中d係該通管之直徑，而導流片元件則被安置在此通管下方。
導流片元件100可使其表面在被投影至板件10上之時覆蓋住將通管20包圍之所有周圍開口30，而此導流片元件便被安置在此通管下方。因此，經由諸開口30通過板10之液體在其與導流片元件100接觸時將被放置在旋轉運動中。此導流片元件100被居中在通管20上，而此導流片元件之諸開口130則係位於板件10之諸開口30的下方。
導流片元件100之各開口130可呈現一與第3a及3b圖中所示之諸開口30相類似之形狀。將可注意到這些開口130可延伸遠達此導流片元件之外部盡頭端，且因此可在此導流片元件之外圍處界定多個翼片。
參照第6a、6b、6c圖，各開口130因此如第6b圖 所示地被配置成可在一相對於板件110傾斜成α角之方向上導引流體。各開口130另沿著一圓之半徑延伸，而此圓具有一與該導流片元件之中心(與一通管之中心成垂直對準)重合之中心，且一及同一導流片元件100之所有開口130相對於其各自之半徑被定向在一及同一方向上。
在被示於第6a、6b、6c圖之範例中，此諸開口130係藉由切割一個三角形的兩側邊131、132(第6c圖)且藉由沿此三角形位於板件110下方之第三側邊133摺疊依此方式被切成之三角形部分134而被形成，其中該經摺疊之部分134或導流壁相對於板件110之平面形成一α角(第6c圖)。
諸側邊131及133形成該三角形部分134或導流壁之最長側邊。
第三側邊133(該經切成之三角形部分134沿此側邊被摺疊)可自導流片100之中心起徑向地延伸。作為一變體，三角形部分或導流壁134可為二等邊的，亦即諸側邊131及133係相同的且此三角形部分之高度自此導流片之中心起徑向地延伸。
被切割來構成諸開口130之所有三角形部分134係位於此三角形之第三側邊133的一及同一側上，如第6b圖中可見者。換言之，全部這些三角形部分134被切割成使得可通過其中之流體可相對於一圓之半徑被導引在一及同一方向上，而此圓則具有一與此導流片100之中心及該通管(此導流片元件即被安置在此通管下方)之軸 線相重合之中心。
該三角形部分或導流壁134之斜角α相對於板件110(且因此相對於托架之板件10)係至少30°且較佳係介於30°至60°之間。
這些開口130可藉由鑽製/沖製及壓製而獲得。
圖中所示之所有開口130係相同的且以規則之間距被分佈在各導流片之周圍上，如第6b圖中可見，此有利於液體/氣體混合物之均勻分配。
第7圖中所示之變體不同於第6a、6b、6c圖中所示者僅在於下列事實：該經摺疊之三角形部分134延伸在板件110與板件10間之導流片100的平面上方而非位於其下方。
第6a、6b、6c圖中所示之變體尤其適於導引已以朝著分配器托架之方向通過此分配器托架之液體，換言之，係在氣體及液體以逆向流進行循環下。
第7圖中所示之變體尤其適於導引已以遠離分配器托架之方向通過此分配器托架之液體，換言之，係在氣體及液體以同向流進行循環下。
一種與第6a、6b、6c及7圖所述相同類型之導流片元件可被使用作為第5a、5b、5c圖中所示之導流片40的替代物。
1‧‧‧分配器托架
10‧‧‧板件
12‧‧‧孔口
20‧‧‧通管
21‧‧‧壁
23‧‧‧上緣
24‧‧‧狹孔
30‧‧‧開口
31/32/33‧‧‧兩側邊
34‧‧‧三角形部分
40‧‧‧導流片
41/42‧‧‧壁
50‧‧‧柵欄
51‧‧‧孔洞
100‧‧‧導流片
110‧‧‧板件
130‧‧‧開口
131/132/133‧‧‧側邊
134‧‧‧三角形部分
d‧‧‧直徑
F1/F2‧‧‧箭頭
G‧‧‧氣體
H2‧‧‧高度
H‧‧‧高度
L‧‧‧液體
第1圖係一根據本發明之一實施例所實施之分配器托架的側視圖。
第2圖係第1圖中所示細部A之剖面圖，其以剖面 型式顯示該托架之通管。
第3a圖係一取自第1圖中所示細部A上方之視圖，其顯示一取自該通管及多個位於該通管周圍上之開口上方之視圖；及第3b圖係第3a圖之一細部圖，其顯示介於該經摺疊之三角形部分之平面與該托架之平面間的摺疊角α。
第4圖相同於第2圖，但包括一環繞諸開口周圍之柵欄，並顯示橫跨圖中所示之分配器托架的氣體及液體循環。
第5圖係一沿由本發明之托架的通管、諸開口及導流片所構成之各種不同配置的兩橫斷面(A-A)及(B-B)所取之圖式，其中該導流片之直徑係較大於該通管之直徑，但可相等於將諸圍繞通管之外圍開口包圍住之該限定圓的最大直徑。
第6a圖係自一根據本發明之一實施例所實施之可供作為逆向流之氣體及液體混合物用之分配器托架的側邊所取之示意圖；第6b圖係沿第6a圖中斷面A-A所取之導流片的圖式；及第6c圖係第6b圖之細部，其顯示介於該經摺疊之三角形部分之平面與形成該導流片之該托架之平面間的摺疊角α。
第7圖係自一根據本發明之一實施例所實施之可供作為逆向流之氣體及液體混合物用之分配器托架的側邊所取之示意圖。
10‧‧‧板件
20‧‧‧通管
40‧‧‧導流片
50‧‧‧柵欄
51‧‧‧孔洞
F1/F2/F3/F4/F5‧‧‧箭頭
G‧‧‧氣體
H2‧‧‧高度
H‧‧‧高度
L‧‧‧液體

Claims (38)

  1. 一種用於氣體及液體同向流進行循環之分配器托架(1)，該分配器托架包括一被貫穿形成複數個孔口(12)之板件(10)，以及支撐複數個垂直延伸至該板件(10)處之中空通管(20)，而該板件之各孔口(12)上則被一具有與該孔口(12)相同之截面的通管(20)所覆蓋，其特徵在於：該板件(10)配備有複數個開口(30)，其被配置在各個位於一經劃定之圓內之通管(20)的周圍上，而該圓之中心則與該通管(20)之中心重合，且其半徑小於或等於兩相鄰通管(20)間之最短相隔距離的1/3；且其中：一單一導流片元件(40、100)被配置在各個通管(20)下方，而與該等通管(20)中之每一個相關聯之該等開口(30)及該導流片元件(40、100)則被配置成可將旋轉運動分給位於各個通管(20)下方之氣體/液體混合物。
  2. 如申請專利範圍第1項之分配器托架，其中在被一通管(20)所覆蓋之各個孔口(12)下方，該導流片元件(40)被配置成可導引一氣體通過該通管(20)下行朝向經由該等開口(30)被分配在該通管(20)之周圍上的液體。
  3. 如申請專利範圍第2項之分配器托架，其中該單一導流片元件(40)之表面，在被投影至該板件上時會呈現一輪廓，而該輪廓具有一直徑，其係較大於該通管之直徑，且可能相等於該經劃定之圓的直徑，而該經劃定之圓則包圍被配置在與其相關聯之該通管之周圍上的該等開口(30)。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之分配器托架，其中位於 各個通管下方之該單一導流片元件(40)呈現一平面及/或凸起形狀，其凸面係朝向該通管。
  5. 如申請專利範圍第1項之分配器托架，其中該等開口(30)被配置成可將旋轉運動分給通過其中之液體。
  6. 如申請專利範圍第1項之分配器托架，其中該等開口(30)係複數個橫貫之孔口，且與各通管(20)相關聯之該單一導流片元件(100)呈現一適於將該旋轉運動分給氣體/液體混合物之形狀。
  7. 如申請專利範圍第1項之分配器托架，其中該單一導流片元件(100)被配置成可朝一相對於該分配器托架之該板件(10)成一α角傾斜之方向導引從各個開口(30)處流出並與從該通管(20)處流出之氣體相混合之液體。
  8. 如申請專利範圍第1項之分配器托架，其中各個導流片元件(100)係由一板件(110)所構成，該板件上則被貫穿形成複數個開口(130)，而如此之配置可將旋轉運動分給通過其中之流體。
  9. 如申請專利範圍第1項之分配器托架，其中各個導流片元件(100)係由複數個翼片所構成，其相對於該分配器托架之該板件(10)係以相同之α角傾斜。
  10. 如申請專利範圍第1至3、5、6、7及9項中任一項之分配器托架，其中該分配器拖架之該板件之該等開口(30)係以規則之間距被分佈在各個通管及其軸線之周圍上。
  11. 如申請專利範圍第1至3、5、6、7及9項中任一項之分配器托架，其中該分配器拖架之該板件之該等開 口(30)係圓形、三角形、正方形、長方形或任何其他之多邊形的形狀。
  12. 如申請專利範圍第1至3、5、6、7及9項中任一項之分配器托架，其中該分配器拖架之該板件之該等開口(30)係藉鑽製、沖製及/或壓製而獲得。
  13. 如申請專利範圍第1至3、5、6、7及9項中任一項之分配器托架，其中該分配器拖架之該板件之該等開口(30)包括一平面或曲面狀之導流壁(34)，其藉沖製、鑽製及/或壓製而產生，以便可朝著一方向導引流體，而該方向係指相對於該分配器拖架之該板件(10)成α角傾斜且大致與以該通管(20)為中心之圓成相切之方向。
  14. 如申請專利範圍第1至3、5、6、7及9項中任一項之分配器托架，其中該分配器拖架之該板件之該等開口(30)沿著一圓之半徑延伸，而此圓之中心則位於該通管之軸線上，且所有與一個且相同的通管或一個且相同的導流片相關聯之該分配器拖架之該板件之該等開口(30)相對於其各自之半徑被定向在一個且相同的方向上。
  15. 如申請專利範圍第1、2、3、5、6、7及9項中任一項之分配器托架，其中該分配器拖架之該板件之該等開口(30)藉由切割一個三角形的兩側邊(31、32)並沿該三角形之第三側邊(33)朝著一與該通管相對之方向摺疊依此方式被切成之該三角形部分或該導流壁(34)而被形成，該經摺疊之三角形部分或該導流壁(34)相對於 該分配器拖架之該板件(10)之平面形成一α角。
  16. 如申請專利範圍第8項之分配器托架，其中該導流片元件之該板件之該等開口(130)係以規則之間距被分佈在各個通管及其軸線之周圍上。
  17. 如申請專利範圍第8項之分配器托架，其中該導流片元件之該板件之該等開口(130)係圓形、三角形、正方形、長方形或任何其他之多邊形的形狀。
  18. 如申請專利範圍第8項之分配器托架，其中該導流片元件之該板件之該等開口(130)係藉鑽製、沖製及/或壓製而獲得。
  19. 如申請專利範圍第8項之分配器托架，其中該導流片元件之該板件之該等開口(130)包括一平面或曲面狀之導流壁(134)，其藉沖製、鑽製及/或壓製而產生，以便可朝著一方向導引流體，而該方向係指相對於該導流片元件之該板件(110)成α角傾斜且大致與以該通管(20)為中心之圓成相切之方向。
  20. 如申請專利範圍第8項之分配器托架，其中該導流片元件之該板件之該等開口(130)沿著一圓之半徑延伸，而此圓之中心則位於該通管之軸線上，且所有與一個且相同的通管或一個且相同的導流片相關聯之該導流片元件之該板件之該等開口(130)相對於其各自之半徑被定向在一個且相同的方向上。
  21. 如申請專利範圍第8項之分配器托架，其中該導流片元件之該板件之該等開口(130)藉由切割一個三角形的兩側邊(131、132)並沿該三角形之第三側邊(133)朝著 一與該通管相對之方向摺疊依此方式被切成之該三角形部分或該導流壁(134)而被形成，該經摺疊之三角形部分或該導流壁(134)相對於該導流片元件之該板件(110)之平面形成一α角。
  22. 如申請專利範圍第7、9、19及21項中任一項之分配器托架，其中該α角係至少30°。
  23. 如申請專利範圍第22項之分配器托架，其中該α角係介於30°與60°之間。
  24. 如申請專利範圍第1項之分配器托架，其中該分配器托架包括一環繞各個通管(20)周圍之壁，其形成一與該分配器拖架之該板件(10)一體成型且與其成垂直地延伸之柵欄(50)，而形成一柵欄(50)之該壁則包圍位於該通管(20)之周圍上的該分配器拖架之該板件之該等開口(30)，且包括複數個分布在其表面上以利液體通過之孔洞(51)。
  25. 如申請專利範圍第24項之分配器托架，其中形成一柵欄(50)之該壁相對於其所環繞之該通管(20)被同心地配置。
  26. 如申請專利範圍第24或25項之分配器托架，其中形成一柵欄(50)之該壁的該等孔洞(51)可為所有可確保至少20%液體體積及至多50%液體體積可通過之形狀，其餘剩下者則通過形成一柵欄(50)之該壁的上方。
  27. 如申請專利範圍第25項之分配器托架，其中該等孔洞(51)係圓形。
  28. 如申請專利範圍第1至3、5至9、16至21以及24 至25項中任一項之分配器托架，其中該等通管(20)之該等壁(21)係實心的且沒有任何之孔口。
  29. 如申請專利範圍第1至3、5至9、16至21以及24至25項中任一項之分配器托架，其中各個通管(20)在其下方部分中設有複數個可供液體通往該通管內部用之孔口，而在該通管的下方部分中的這些孔口將不可允許超過50%的液體總體積通過。
  30. 如申請專利範圍第29項之分配器托架，其中在該通管的下方部分中的這些孔口可允許少於20%的該液體總體積通過。
  31. 一種可供處理以下行之同向流進行循環之氣體及液體用的反應器，其包括至少一個如申請專利範圍第1至30項中任一項所界定之分配器托架(1)，各個分配器托架相對於該液體/氣體流之方向被配置在一催化床之上游。
  32. 一種如申請專利範圍第1至30項中任一項之分配器托架的用途，其以均勻之方式分配在一反應器中以下行之同向流進行循環之液體及氣體，其中該氣體經由該分配器托架之該通管而通過該分配器托架，且該液體經由位於該分配器托架之該板件中之該等開口以及在適當狀況下經由該等孔口而通過該分配器托架。
  33. 如申請專利範圍第32項之用途，其中氣體及液體以小於或等於3之氣體/液體體積比值被引至該反應器內。
  34. 如申請專利範圍第33項之用途，其中該氣體/液體體 積比值係在0.1至2的範圍中。
  35. 如申請專利範圍第34項之用途，其中該氣體/液體體積比值係在0.4至1的範圍中。
  36. 如申請專利範圍第32至35項中任一項之用途，其中該氣體包含氫氣。
  37. 如申請專利範圍第32至35項中任一項之用途，其中該用途係應用在反應器中，該反應器係用於碳氫化合物填料之氫化，該反應器係用於烯烴及/或芳香族餾分之選定或全部氫化，在加氫處理中、在加氫裂化中、在加氫脫蠟中、及/或在石蠟之異構化(isomerization)中。
  38. 如申請專利範圍第37項之用途，其中該加氫處理係包括加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫金屬。
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