包括混合装置的多层床下流式反应器、所述反应器的使用方法、以及混合方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及包括混合装置的多层床下流式反应器、在烃加工过程中使用这种反应 器的方法、以及用于混合多层床下流式反应器中的液体和气体的方法。
【背景技术】
[0002] 在化工和石油炼制工业中使用包括多个叠置反应床的多层床下流式反应器，用于 实现各种过程，例如催化脱蜡、氢化处理和氢化裂解。在这些过程中，液相流体通常与气相 流体混合，这两种相态的流体穿过保持在反应床中的微粒催化剂。当流体同时穿过反应床 时，反应床中的液体和气体分布倾向于不均匀，带来一些与反应程度以及温度分布方面相 关的不利结果。为了让气液分布均匀、让进入邻近的下层反应床中的流体温度均匀，通常将 流体混合装置布置在反应床之间，所述流体混合装置具有许多不同的类型。
[0003] 例如欧洲专利文献第EP-A-716881号中公开了这种流体混合装置。该文献公开了 一种使用在多层床下流式反应器的反应床之间的流体混合装置。该公知的装置包括：大体 上水平的收集盘，该收集盘配置有中央气体通道和环绕该中央气体通道的液体通道；旋流 器，该旋流器位于收集盘上方，环绕中央气体通道，并配置有叶片，所述叶片界定旋动方向， 被布置成将旋涡运动传递给流经中央气体通道的气体，使得旋涡在环绕竖直轴线的所述旋 动方向上旋动时，气体离开中央气体通道；圆形管，该圆形管具有位于收集盘上方的喷嘴， 喷嘴被布置成在喷射方向上将流体喷射成气液相态，之后所述气液相态流体进入旋流器 中。
[0004] 正常操作期间，从上层反应床落下的液体聚集在收集盘上，它们在收集盘上聚集 成一层液体，覆盖住液体通道，从而阻止气体穿过液体通道。进入反应器下部分中的气流穿 过位于收集盘上的旋流器，流到中央气体通道上方包围该中央气体通道，随后进入中央通 道中。一进入旋流器中，叶片就将旋涡运动传递给仅能向下穿过中央气体通道而进入收集 盘下方的混合腔中的气体。气体的旋涡运动方向由旋流器的叶片界定，环绕大体上竖直的 旋涡轴线。气体的旋涡运动促使气体与气体之间相互作用，从而达到气相平衡。聚集在收 集盘上的液体穿过液体通道，进入导管中。导管具有喷嘴，喷嘴将液体喷射到从中央气体通 道流出的气体旋涡中。
[0005] 为了均匀分布液体和气体、使进入邻近的下层反应床中的流体温度均匀，流体 混合装置（例如，欧洲专利文献第EP-A-716881号中的装置）通常配置有成圈的喷嘴， 喷嘴将流体喷射成气液相态，然后气液相态流体进入旋流器中。因此，欧洲专利文献第 EP-A-716881号的一个实施例具有布置在收集盘上方的所谓的激冷环。这种激冷环的内侧 配置有多个喷嘴。使用过程中，将激冷流体喷射到从上层床流入旋流器的气体中。欧洲专 利文献第EP-A-716881号中未提到喷嘴的喷射方向。仅能在附图中看出，这些喷嘴布置在 激冷环内侧上，面向激冷环的朝内方向。但是，从实践上来说，公知的是，这些喷嘴朝向水平 面，喷射方向相对于在激冷喷嘴和反应器中心之间延伸的径向线形成的角度大致为20°， 喷射方向局部上是与旋流器产生的旋涡运动方向相同的方向。
[0006] 欧洲专利文献第EP-A-716881号中的每个激冷喷嘴的喷射方向一以及本发明的 每个喷嘴的喷射方向一在各喷嘴位置处可采用数学方法用称之为喷射矢量的箭头表示。进 而，欧洲专利文献第EP-A-716881号中的每个喷射矢量一以及本发明的每个喷射矢量一可 用由三个矢量分量构成的正交系表示，这三个矢量分量为：垂直于竖向轴线延伸的径向喷 射矢量、平行于竖向轴线延伸的轴向喷射矢量、以及相对于竖向轴线切向延伸的切向喷射 矢量。鉴于这种表示法，欧洲专利文献第EP-A-716881号中的喷射方向（其在实践上是公 知的）一如前面段落所述一可用如下方式表示：当在水平方向上喷射时，轴向喷射矢量长 度为零（意为，无此矢量）；从相关联的喷嘴观察，径向喷射矢量指向反应器中央（其对应 于上述竖向轴线）；从相关联的喷嘴观察，切向喷射矢量方向与旋涡运动方向相同。
[0007] 在具有欧洲专利文献第EP-A-716881号中公开的上述混合装置的反应器中一在 此称之为a类型反应器一，混合装置主要具有水平收集盘和旋流器，收集盘具有中央气体 通道，旋流器位于收集盘上方并环绕所述中央气体通道。这种混合装置视情况还可配置有 所谓的激冷环，激冷环配置有朝内的激冷喷嘴。但是，现有技术也公开了一些多层床下流式 反应器一在此称之为b类型反应器一其具有一种混合装置，该混合装置实质上仅由带有朝 内的喷嘴的管状环组成，并不具有另外的混合元件（例如，欧洲专利文献EP-A-716881号中 公开的具有中央通道的收集盘和旋流器）；现有技术还公开了一些多层床下流式反应器一 在此称之为c类型反应器一其具有包括管状环（管状环具有朝内的喷嘴）的混合装置，以 及与欧洲专利文献EP-A-716881号中公开的不同的其他混合元件。
[0008] 请注意，本发明涉及a类型、b类型、c类型、以及其他类型的多层床下流式反应器。
[0009] 欧洲专利文献第EP-1，477, 221号中公开了具有喷嘴的激冷环。激冷环可位于各 种位置上，只要在喷射位置产生的激冷流体成旋涡流动即可（见该文献第9栏第57行一第 10栏第1行）。另外，根据该文献第8栏第50-52行，喷射的激冷流体被设置成在收集盘上 引起旋转流。
[0010] 美国专利第US 4, 960, 571号在图4中示出了喷嘴圈（47)作为替代实施例，但没 有进行文字解释。该专利表明，喷嘴圈（47)具有面向径向朝外方向的喷嘴和面向径向朝内 方向的喷嘴。这同样适用于英国专利第GB-1，276, 457号及其图4。
[0011] 美国专利申请第US2007/0248510号公开了一种用于催化处理单元的双气液喷 洒装置。根据该文献的图4,该喷洒装置具有内喷洒环（36)和外喷洒环（38)，内喷洒环 配置有朝内的激冷喷嘴(62)，外喷洒环配置有朝外的激冷喷嘴64。根据美国专利申请第 US2007/0248510号一参看第[0046]段一其公开了 "喷嘴(62)和(64)应该在水平面上产 生相同方向的旋转，从而能有助于有效地混合"。
【发明内容】
[0012] 本发明的目的是提供一种具有改进的混合装置的多层床下流式反应器，混合装置 布置在相邻的竖向间隔的固体接触材料床之间的床间空间中。
[0013] 根据本发明的第一方面，通过提供一种多层床下流式反应器能实现该目的，该多 层床下流式反应器包括竖向间隔的固体接触材料床和混合装置，混合装置布置在相邻床之 间的床间空间中，其中，该混合装置包括：
[0014] ?成圈的第一喷嘴，它们环绕竖向轴线分布，被布置成用于在第一喷射方向上将流 体喷射到所述床间空间中；
[0015] ?成圈的第二喷嘴，它们环绕竖向轴线分布，被布置成用于在第二喷射方向上将流 体喷射到所述床间空间中；其中，对于每个第一喷嘴而言，在由三个第一喷射矢量构成的局 部正交系中表示第一喷射方向，所述的三个第一喷射矢量包括垂直于竖向轴线延伸的第一 径向喷射矢量、平行于竖向轴线延伸的第一轴向喷射矢量、以及相对于竖向轴线切向延伸 的第一切向喷射矢量；其中，对于每个第二喷嘴而言，在由三个第二喷射矢量构成的局部正 交系中表示第二喷射方向，所述的三个第二喷射矢量包括垂直于竖向轴线延伸的第二径向 喷射矢量、平行于竖向轴线延伸的第二轴向喷射矢量、以及相对于竖向轴线切向延伸的第 二切向喷射矢量；
[0016] 其中，第一径向喷射矢量指向竖向轴线，而第二径向喷射矢量背离竖向轴线；
[0017] 其中，第一切向喷射矢量界定环绕竖向轴线的第一周向方向，第二切向喷射矢量 界定环绕竖向轴线的第二周向方向；其中，第