專利名稱：反應器外殼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一固體顆粒在其中流動的稱作移動床的改進型反應器外殼。具體講，本發(fā)明特別適用于移動床反應器，尤其適用于諸如用于催化重整的同樣性質的催化劑固體顆粒(單一催化劑)在其中循環(huán)的移動床催化反應器。
可是或不是催化劑的且可是或不是球形的能以緊密床的形式在重力作用下垂直流動的固體于其中循環(huán)的移動床單元中，限定顆粒區(qū)的壁常常包括直徑不同的兩個圓柱形格柵或柵欄。液相或大部分是氣相中的流體，或可能是多種液體(氣體和液體或液體和其他不溶混的液體)與移動床成交叉流動關系穿過顆粒床(此時該床也是環(huán)形的)，即是說徑向流動構型，從外向里流動，或相反從里向外流動。因此穿過圓柱形輸入格柵后的流體就將通過所說移動床，然后從裝有顆粒介質環(huán)形空間中通過第二格柵(輸出格柵，同所說輸入格柵是同心的)排出。
通過所說移動床的一種或多種流體流由于多種因素會產生壓力降，其主要原因之一是顆粒大小和形狀，一種流體或多種流體的性質及其一種或多種流體的流速。此壓力降表明了流體對固體顆粒在流體流動方向上所施的推力。朝流體出口格柵方向施的推力改變了施于固體顆粒(如球珠)的整個力平衡。此現(xiàn)象是出現(xiàn)下述不良現(xiàn)象的征兆向壁運動的顆粒速度會降低或甚至阻止其向出口格柵運動和使之完全停止，這時一方面會嚴重影響體系對這些顆粒的有效利用，另一方面也可能使其他顆粒的運動速度降低或停止運動，以至于逐步使如催化劑床完全堵塞和使固體的循環(huán)完全停止。就流體(或多種)來講這種現(xiàn)象的嚴重程度會隨著推力的增加而增加和移動床單元工作容量的增加而增加。
由于堵塞現(xiàn)象是增加移動床單元工作容量的一主要限制因素。因此使用可降低那些現(xiàn)象的布置和設備是人們感興趣的。
上述問題會在諸如催化重整裝置一類催化劑裝置中嚴重出現(xiàn)。阻止催化劑顆粒向格柵運動的現(xiàn)象的出現(xiàn)會使待處理的氣體的流速大大降低及使裝置的工作容量也大大降低。
此外，在如催化劑顆粒的個別再生過程中或在兩反應器之間的轉移過程中或在反應器和再生器的轉移過程等這樣一些不同處理過程中，會形成碎的球，于是會很快阻止其向格柵運動。大量的碎球會使堵塞現(xiàn)象加快。
本發(fā)明的目的是減少顆粒堵塞現(xiàn)象的危險性并降低對格柵的摩擦力，特別是流體對顆粒介質所施加的推力，尤其是流體對與輸出格柵接觸的顆粒所施加的推力。
本發(fā)明的另一目的是增加現(xiàn)有移動床反應器，特別是催化重整反應器的工作容量。
本發(fā)明特別適用于平均粒徑在0.1-6mm(優(yōu)選1.5-3.5mm，最優(yōu)選1.5-3.2mm)的固體顆粒的場合。
具體講，本發(fā)明涉及一由至少一個壁構成的反應器外殼，該反應器外殼包括至少一個輸入固體顆粒的口；
至少一個限定在該反應器外殼中基本上平行于格柵方向循環(huán)的所說顆粒移動床的格柵；至少一個用以輸入至少一種流體的口，該流體在所說床中在不同于匯集的顆粒的方向循環(huán)且借助至少一個格柵從移動床中排出；至少一個用以使流體從反應器外殼中排出的口；至少一個用以使顆粒從反應器外殼中排出的口，所說反應器外殼還包括；至少一個稱作中間壁的、設置于顆粒床中的壁，該壁可讓流體但不讓固體顆粒通過且基本設置在固體顆粒流動方向上、距流體從中排出的格柵0.1e-0.75e(e為所說床的全厚度)間，以這樣的方式即流向該壁的堵塞顆粒的最大流速同每一單獨區(qū)域是相同的，該中間壁同顆粒的摩擦系數為0.1-0.7。
術語反應器外殼意指反應器、反應倉或一般為由至少一個壁限定的區(qū)間。在大多數情況下為一有垂直軸、包括一圓筒形壁、底和頂的反應器(如催化重整反應器或其他化學反應器)。
反應器的其他形式也是適用的，如在US5013426中披露的包括設有一連串的催化劑床的平行室。
在反應器外殼內形成的固體顆粒移動床，通過至少一個口輸入顆粒，顆粒的排放通過至少一個口來實現(xiàn)。
在反應器外殼中的顆粒床一般是由下述部件限定的。
格柵和壁。例如當格柵是圓筒形和該床在反應器圓筒形壁和格柵間循環(huán)時的情況。
至少兩個稱作外和內格柵的格柵。格柵的優(yōu)選情況為兩兩平行或是同心的。如沿反應器軸同心設置兩圓柱形格柵，而移動床在兩格柵間循環(huán)。
匯集的顆粒一般至少沿一個格柵流動，即為流動方向基本同所說格柵平行。顯而易見此目的是限制顆粒對格柵的摩擦，因此對其堵塞也得到了防止。對于該流動而言，要嚴格控制其平行方向是困難的，但總的講，其一般移動又是同反應器外殼的軸平行的，所以這里用了術語“基本平行”。
至少將一種流體輸入反應器外殼，該流體穿過移動床后經稱作排放柵的一個柵或多個柵從中排出。本發(fā)明特別適用于流體(或多種)在顆粒床中在不同于匯集的顆粒的方向循環(huán)的場合。換言之，流體所產生的推力是一種同移動床所需的運動相反的運動的力。
這是流體徑向流動經常遇到的情形。流體所致的某些顆粒流動方向的改變即會使這些顆粒附于格柵(或多個格柵)上，從而使格柵堵塞。
本發(fā)明的改進之處在于在設于反應器外殼中的顆粒移動床中設置至少一個稱作中間壁的壁。
該壁可讓流體通過，但又能經受得住固體顆粒的推力。這些顆粒不能通過此壁。一般而言，該壁為其上設有按床固體顆粒的顆粒測定設計的孔或口的格柵，同樣，該壁可為一如剛性膜一類的壁。很明顯固體顆粒碎片可穿過中間格柵(如細粒)。然而，應對此情況予以限制。
該中間壁把床分成了兩個區(qū)間。
應按下述方式來選定一個中間壁或有多個的話則為多個中間壁的位置，按一定規(guī)則和基本相同的方式來分配流體產生的對不同區(qū)間的顆粒的不同推力。這樣與顆粒堵塞相當的最大流速對于按所說方法隔開的每一區(qū)間而言，均是相同的。對于單個中間壁而言，按下述標準來劃分空間，同流體排放格柵(或如有輸入格柵的話，同輸入格柵分別相距2/3-1/3)相距0.1e-0.75e，優(yōu)選0.5e以下，較優(yōu)選1/3e-2/3e。e為床的全厚度。
例如在其中有固體顆粒床流動的平行六面體反應器外殼中測定顆粒床兩壁間堵塞的顆粒最大流速。從反應器外殼的一側(為格柵狀構形)把徑向流動的空氣或其他氣體輸入床，從相對的格柵狀構形的另一側將其排出。改變氣體(或空氣)的流速，觀察顆粒的運動，同時測定壓力降。
觀察到顆粒堵塞時，記錄下壓力降，這在實驗條件下提供了堵塞的顆粒最大流速。
中間壁優(yōu)選平行于至少一個格柵，優(yōu)選平行于流體流出或進入(稱作輸入格柵)的格柵，如果這種情況存在的話。
為了能設于流體運動的主通道上，中間壁(或多個壁)的高度優(yōu)選基本等于格柵或多個格柵的高度。壁可和其他的格柵是相同性質的，顯然可按本領域普通技術人員所知的方法將壁設于適當位置且必須能提供適當的阻力。
為了減少顆粒堵塞現(xiàn)象的出現(xiàn)，中間壁與顆粒的摩擦系數介于0.1-0.7間，優(yōu)選0.3-0.5。中間格柵(或多個)(或多個壁)的上端即是固體分配區(qū)間且其上端對于兩區(qū)間的固體顆粒有規(guī)律地分配在該壁相應兩側上不會有任何阻礙。同樣，中間格柵的下部可在同反應器的底部接觸前放入這樣使固體顆粒順利地通過為此目的而設置的口(或多個口)。然而，如果優(yōu)選為每一區(qū)間獨立地待輸入和/或排出固體，該壁也可從專為固體所用空間的頂部延伸至底部，或向下到底部，或直達頂部。也可以使用在頂部或底部的部分口或通道，因為它們不會對固體顆粒的分配或定期除去有干擾。
如果有多個中間壁，兩壁之間的間隔至少為顆粒平均直徑的30倍。
可通過非限制性的說明從略

圖1中更好地了解本發(fā)明中間壁的效果。
圖1是設于有軸D和壁1的圓柱形反應器中、移動床一半的縱剖面圖。固體顆粒移動床2是由格柵3(流體輸入格柵)和4(流體輸出格柵)兩個限定的。把流體F送入格柵3和壁1限定的環(huán)形區(qū)5。然后收集于格柵4(圓柱形的)限定的環(huán)形區(qū)6。圖中示出了流體的循環(huán)。固體一般在平行于反應器軸的方向上流動。
示出的單中間格柵7把移動床的環(huán)形區(qū)分成了兩個區(qū)按流體循環(huán)方向確定的第1區(qū)A中，中間格柵的上流面帶有進入反應器的流體對第一區(qū)的顆粒所施的推力，但該力并不傳遞給下流處理的顆粒。因此該推力僅僅局限于顆粒床的一部分。
按流體循環(huán)方向確定的第2區(qū)B中，就上流區(qū)A中的顆粒來說，和沒有中間格柵相反，流體所遇的第1區(qū)的顆粒將不受到任何力。至于在第2區(qū)中流體運動路徑的終端所遇到的顆粒僅僅受到相當于減少床厚度的力，因此，這是一個減少了的要比沒有設置中間格柵所施加的力小得多的橫向力。
在每一區(qū)中，不僅相當大的受到流體而且也受到流體所施加的推力的顆粒是與流體(或多種)輸出的格柵接觸的那些顆粒。按所提議的布置，無論是與中間格柵接觸還是與慣常輸出格柵接觸，這些力均會減少到相同的工作容量(iso-Capacity)。對較高的流體流速，其結果是相反，得到了堵塞極限。因此一方面，可提高現(xiàn)有裝置的工作容量，而無堵塞危險；另一方面，待構建的裝置可獲得本發(fā)明改進之處的優(yōu)點，對于給定工作容量的裝置而言，反應器會更加緊湊，更易于操作，使運行的可伸縮性提高了，用途增加了。
顯然，中間壁數多少的選擇，取決于反應器的幾何形狀，床的厚度，固體顆粒和主要流體的流速。
中間壁其每一面上必須具有和慣常用于限定顆粒介質所留空間用的壁一樣的特性。中間壁除具有特別有利于顆?；瑒拥谋砻鏃l件外，而對固體顆粒而言，還必須是不能穿過的，但又須是以能促進流體以好的分配方式流動。
在特別優(yōu)選的實施方案中，中間壁(或多個)(多個格柵)也可用以提供改變反器中的操作條件；可用于定期對供給的流體進行分配。
此時，中間壁或格柵包括由通過輸入設備把稱作補充流體的流體送入由一個空間隔開的兩平行面。
這種布置稱作“雙面”布置。用機械計算來選定兩面間的空間。一般大于0.2cm。該流體優(yōu)選和輸入反應器外殼的主流體或和從反應器外殼中排出的經處理的流體是相同流體，但也可是漸漸輸入的且控制在反應器內通過濃度或分壓或通過溫度來促進反應的一種反應試劑。
輸入補充流體的任何設備均可使用，如可為把流體擴散到格柵整個長度上的擴散管。
這種布置令人們感興趣之處在于可以低的流速、同主流體以并流關系或逆流關系來注入補充流體。可以相應的方式和本領域技術人員按規(guī)則計算的流速來布置注入補充流體的開口。在大多數情形下，流速優(yōu)選等于主流體流速的一半。
另一令人們感興趣之處是補充流體同主流體可就地混合，這種布置也有利于已經穿過反應器第一區(qū)的主流體的各種物流相互混合。也可能把這種“雙面”布置用作浸于反應器中而不妨礙顆粒介質或流體循環(huán)的有一種或多種流體的熱變換器。把如熱交換流體在其中循環(huán)的管或板等設于該雙面之間的空間。
也可把此“雙面”布置用于提供一完整系列的傳感器以便能更好地了解或監(jiān)測流體的狀態(tài)或顆粒的運動。
下面將結合附圖(上面已介紹過圖1)來對本發(fā)明及其優(yōu)異的雙面實施方案進行介紹圖2示出了有兩個格柵的圓柱形反應器的一種實施方案的形式；示出了一種非限制性說明的典型的催化重整移動床反應器；圖3為一有兩個格柵的平行六面體反應室的一種實施方案形式；圖4為雙面格柵實施方案；和圖5為帶隔板的實施方案。
如圖2所示，所說反應器包括圓柱形壁1、底10、頂11、沿反應器軸的外圓柱形格柵3和同格柵3同心的但直徑較小的內圓柱形格柵4。
位于反應器頂部的至少一個口12，引入固體顆粒S，經從反應器外殼底部的至少一個開口13排出，移動床顆粒在此兩格柵間循環(huán)。經反應器頂部的至少一個口14把流體F輸入、通過該床收集于格柵4限定的內容積中、然后經反應器下部的至少一個口15從反應器中排出。流體以不同于匯集的顆粒流動的方向穿過移動床。
所設置的同格柵3和4是同心的圓柱形中間格柵7超過移動床的整個高度，優(yōu)選距流體輸入格柵3三分之一以上厚度處。
在此圖中配置的用以輸入和排放流體的一個或多個口使流體從由反應器外殼壁和直徑較大的外格柵限定的環(huán)形空間向由直徑較小的格柵限定的內容積循環(huán)，從內容積中排出。流體反方向循環(huán)也是適合的。
為了提高移動床的機械強度，優(yōu)選方式為可用一個或多個堅固的壁(隔板)或多個格柵(特別是雙面形的)把顆粒床分為幾部分。
這些連續(xù)壁(隔板)固定于內、外和中格柵上，這會涉及到組件的機械強度。布置這些壁時使之平行于固體顆粒的流動方向，但不會阻礙主流體的流動。將其輻射狀布置于圓柱形反應容器中則是其例子。
很明顯，這些壁(隔板)必須具有必要的表面特性以便固體顆粒能滑動。
如必要的話，每一部分均可單獨供料而不依賴于其他部分。
選擇的這些壁(隔板)應對流體(或多種)和固體是不能穿過的，或對固體是不能穿過而對流體(或多種)則是能穿過的。
圖5是一說明隔板16的圓柱形反應器(如圖2所示)的部分平面圖。
圖3是稱作平行六面體的室25的視圖，設有兩個壁26和27，包括兩個平行的板形格柵3和4，移動床的固體顆粒S在其間垂直方向循環(huán)；在由壁26和格柵3限定的空間28中同S垂直供入的流體F穿過床S并收集在壁27和從其中出去的格柵4間的空間29中。
所設計的反應器可是一個有圓柱形或平行六面體的套筒或殼的包括一個或多個平行六面體室的反應器。
一般而言，圖3示出的反應器是由包括至少一個平行六面體室的反應器所形成的，該室包括兩個壁、設于限定固體顆粒移動床的所說兩壁間的兩平行板狀格柵及每一壁和格柵間的空間，其中的一個壁和格柵間形成的空間用以把流體送入所說室，其兩者形成的另一空間用于排放其流體，在反應器中，至少一個平行六面體室至少包括一個設于移動床中的、同其他格柵互為平行的中間壁。
如前所述，在移動床中作限定部分的至少一個壁(隔板)可設置于基本平行于流體流動的方向上及基本平行于整個顆粒流動的方向上。
圖4示出了稱作雙面結構的實施方案。兩個隔開的格柵30和31(或壁)分別形成了中間格柵的上流和下流。在此特定實施方案中，這兩個格柵允許主流體從區(qū)A向區(qū)B流動，但不允許固體顆粒按此方向流動。
于兩格柵之間空間中的部件是用以輸入補充流體FA的，在圖中所示的是一如帶孔33的孔管的擴散器32構成的，這些孔可方便地面向上流面，這樣，可與主流體成逆流方式注入補充流體。
權利要求
1.一種至少由一個壁(1)限定的反應器外殼，該反應器外殼包括至少一個引入相同性質的固體顆粒的孔(12)，至少一個格柵(3，4)限定所說顆粒移動床，該移動床在所說反應器外殼中在基本上平行于格柵方向上循環(huán)。至少一個口(14)，該口用以輸入至少一種在所說顆粒床中在不同于匯集的顆粒方向上循環(huán)的且經至少一個格柵(4)從所述床排出的流體；至少一個用以從反應器外殼中排出所說流體的口(15)；至少一個用以從反應器外殼中排出所說顆粒的口(13)；其特征在于所說反應器外殼還包括至少一個稱作中間壁的設置于顆粒床中的壁(7)，該壁可讓流體通過但固體顆粒不能通過，該壁基本上設于顆粒流動方向上，位于距流體從中排出的格柵0.1-0.75e處，e是床的總厚度，以這樣的方式使堵塞顆粒向所說壁流動的最大流速在每一分開的區(qū)相同，所說中間壁同顆粒間的摩擦系數為0.1-0.7。
2.根據權利要求1的反應器外殼，其特征在于所說床的循環(huán)是在由反應器外殼的壁和格柵限定的容積內進行的。
3.根據權利要求1的反應器外殼，其特征在于所說床的循環(huán)是在由至少兩格柵(3，4)限定的容積內進行的。
4.根據上述任一項權利要求的反應器外殼，其特征在于所說中間壁(7)(或多個)是由格柵形成的。
5.根據上述任一項權利要求的反應器外殼，其特征在于所說中間壁(7)(或多個)位于距流體從中排出的格柵(4)1/3-2/3床的總厚度處。
6.根據上述任一項權利要求的反應器外殼，其特征在于所說中間壁(7)(或多個)平行于至少一個格柵。
7.根據上述任一項權利要求的反應器外殼，該反應器外殼包括有圓柱形的壁(1)、底(10)和頂(11)、沿反應器的軸的為同心的且在反應器中限定固體顆粒移動床的兩格柵(3、4)、在頂部(11)用于輸入固體顆粒的至少一個口(12)和在反應器底部用以排放固體顆粒的至少一個口(13)、在反應器上部用以輸入流體的至少一個口(14)和在反應器下部用以排放流體的至少一個口(15)，該流體以不同于匯集的顆粒的流動方向穿過移動床，其特征在于所說反應器外殼還包括至少一個設于該移動床中的與其他格柵同心的中間格柵(7)。
8.根據權利要求7的反應器外殼，其特征在于用以輸入和排放流體的口或多個口的布置應使流體從由反應器外殼的壁(1)和直徑較大的外格柵(3)限定的環(huán)形空間向直徑較小的并從其中排出的格柵(4)限定的內空間循環(huán)。
9.根據權利要求8的反應器外殼，其特征在于用以輸入和排放流體的口或多個口的布置應使流體從由直徑較小的格柵(4)限定的內空間向由反應器的壁(1)和直徑較大的外格柵(3)限定的環(huán)形空間循環(huán)。
10.根據上述任一項權利要求的反應器外殼，該反應器外殼由反應器形成，該反應器包括至少一個平行六面體反應室(25)，該室包括(26，27)兩個壁、設于所說兩壁間的限定固體顆粒移動床的兩平行板狀格柵(3，4)和每一壁和格柵形成的空間，其中的一個空間用以將流體送入所說室，另一空間用于收集排放其流體，所說反應器外殼其特征在于至少一個平行六面體的室，該室包括設置于移動床中的同其他格柵平行的至少一個中間壁(7)。
11.根據上述任一項權利要求的反應器外殼，其特征在于所說中間壁包括由輸送設備(32)把補充流體送入一空間，由該空間隔開，流體能通過但固體不能通過的兩平行面(30，31)。
12.根據上述任一項權利要求的反應器外殼，其特征在于該反應器外殼包括至少一個把移動床分成一部分或幾部分的壁(隔板)。
13.根據上述任一項權利要求的反應器外殼，其特征在于該反應器外殼是由包含一催化劑顆粒移動床的反應器所形成的。
14.根據權利要求13的反應器外殼，其特征在于該反應器外殼包括催化重整反應器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一其中有固體顆粒移動床循環(huán)(如重整反應器一類移動床催化反應器)的反應器外殼，該床在反應器外殼中被至少一個格柵所界定，在該反應器外殼中，流體以不同于匯集的顆粒流動方向穿過所說床并經至少一個格柵從此床中排出。根據本發(fā)明按床的厚度設置的中間壁應把流體產生的推力分配在按上述方法限定的區(qū)中的顆粒上。顆粒對格柵或多個格柵的堵塞大大減少了，所允許的流體流速則會提高。
文檔編號B01J8/12GK1127159SQ9511508
公開日1996年7月24日 申請日期1995年7月22日 優(yōu)先權日1994年7月22日
發(fā)明者J·P·厄伊森, M·貝特林, J·迪邦尼維爾, R·胡因, D·沃利莫特 申請人:法國石油公司