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CN109937086B - 包括混合设备的多床催化反应器 - Google Patents

包括混合设备的多床催化反应器 Download PDF

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CN109937086B CN201780070989.5A CN201780070989A CN109937086B CN 109937086 B CN109937086 B CN 109937086B CN 201780070989 A CN201780070989 A CN 201780070989A CN 109937086 B CN109937086 B CN 109937086B
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Abstract

本发明涉及一种具有圆柱形形状的多床催化反应器，其包括安装在所述反应器中的两个催化剂床之间的混合设备，所述混合设备具有对应于所述反应器的内壁的圆形外边沿，所述混合设备包括：收集装置，其安置在收集区段中用于从上游催化床收集流体；混合装置，其安置在混合区段中用于混合所收集的流体，所述混合装置包括引导叶片和引导斜坡；以及排放装置，其安置在排放区段中用于将经混合的流体排放到下游催化床；其中所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段安置在所述反应器的圆形横截面的中心之外，本发明还涉及用于混合的相关联方法以及此混合设备在催化反应器中的用途。

Description

包括混合设备的多床催化反应器
技术领域
本发明涉及一种包括混合设备的反应器，具体来说是一种多床加氢处理反应器。具体来说，所述混合设备用于下流式催化反应器中，所述下流式催化反应器包括颗粒状催化材料的竖直叠加的填充床，其中当液体、液体和气体混合物或蒸汽向下流过所述填充床时，在所述填充床中对其进行处理。此类反应器在石油和化学加工工业中使用，用于进行各种催化反应，例如硫和氮转化(HDS/HDN)、烯烃(HYD)和芳烃（加氢脱芳烃 - HDA）的加氢反应、金属去除（加氢脱金属 - HDM）、氧气转化（加氢脱氧 - HDO）和加氢裂化(HC)。
背景技术
加氢裂化是用于将重油馏分转化为轻油馏分的过程。加氢处理发生在加氢处理催化反应器中，加氢处理催化反应器是加氢处理单元的关键元件。加氢处理催化反应器可以具有单个或多个催化剂床。将针对特定反应器选择哪一选项取决于将进料转化为具有所期望性质的产物所需的催化剂的量。大多数加氢处理反应是放热的，并且当进料通过催化剂床时产生热。为了不使催化剂暴露至比所需温度更高的温度、并且因此加速催化剂的失活，将所需体积的催化剂分隔成多个床，其中冷却区（骤冷区段）安装在所述床之间。由通过“骤冷管（quench pipe）”引入冷氢气来实现冷却。除冷却之外，骤冷区还必须实现离开所述区段到达下部床的液相的种类/温度的空间均匀性。为此目的，将混合室安装在所述区段中。
在冷却和混合阶段之后，流体必须均匀分布在下方床的催化剂上。为此目的，将分布托盘安装在混合室下方和下部床的催化剂上方。为了实现最高分布质量，必须确保分布器托盘在自身的灵敏度极限内操作。只要托盘上的液体深度与托盘的端到端距离的差别不超过10 mm，分布器托盘便可以根据需要操作。因此，通常通过不同方式改变离开混合室的流体的流动参数，并且使其到达分布器托盘的最佳性能所需的值。
如从以上描述可见，骤冷区段的当前组织由以下组成：骤冷管、混合室、挡溅板、粗切托盘（可选）和分布器托盘。在一些方法中，保持较高床的催化剂的催化剂支撑栅格以及催化剂栅格支撑梁被认为是骤冷区段的一部分。
这些元件通过自身的体积以及出于安装、拆卸、维护和清洁所述元件的目的提供对所述元件中的每一者的接近所需的自由元件间体积占据大量反应器空间。
骤冷区段的高度是从下部床的催化剂到上方床的催化剂的距离。骤冷区段占据的体积是“非活动”反应器体积，并且如果要实现活动反应器体积的增加，则减小此体积是最重要的。通过骤冷区段高度的减小节省的空间可用于额外催化剂的装载（改进）或总反应器高度的减小（新反应器）。
已知技术混合器提出混合器的有效混合和空间要求问题的解决方案。US 8017095公开用于在催化反应器的高度受限夹层空间中提供气体和流体的混合、而不增加压降的装置。特别地，所述设备改善现有混合体积在混合两相系统的气相和液相时的有效性。根据US8017095，所述混合设备帮助进入的流出物形成高度弓形流以及催化反应器的受限夹层空间内一定程度的混合。
由于安装、拆卸和维护需求以及骤冷区段的所有元件的清洁，提供足够空间以便完全接近任何元件是至关重要的。为了最小化反应器中的工作的复杂度，必需实现所述区段的所有元件的所有人孔的方便和快速打开/关闭。
US2015328610公开一种安装在具有圆柱形形状的多床催化反应器中的两个催化剂床之间的混合设备。所述混合设备具有对应于反应器的内壁的圆形外边沿，并且包括用于从上游催化床收集流体的收集区段、用于混合所收集流体的混合区段以及用于将经混合流体排放到下游催化床的排放区段。所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段安置在所述反应器的圆形横截面的中心之外。
然而，需要一种甚至更有效的混合设备，尤其是在因离心力和重力的影响而对混合提出挑战的流体包括液相和气相两者的情况下。
因此，需要提供一种经改进的高效混合器，其仍比已知混合器占据更少反应器空间、尤其是竖直地，并且其以有限压降有效地进行混合。
发明内容
本发明提供高效率混合和重新分布，同时占据最小反应器体积并导致有限压力损失，并且进一步满足与安装、维护和清洁有关的所有其它较早列举的要求。
根据本发明的权利要求1所述的具有圆柱形形状的新型多床反应器包括用于混合流体的混合设备，所述混合设备安装在所述多床催化反应器中的两个催化剂床之间。所述混合设备具有对应于反应器的内壁的圆形外边沿。所述混合设备的外边沿可以是反应器壁的整体部分、使得所述反应器壁提供混合器的外壁，或者其可以是连接到反应器或放置成邻近反应器壁的内侧的独立于反应器的壁。所述混合设备包括：收集装置，其安置在收集区段中用于从上游催化床收集流体；混合装置，其安置在混合区段中用于混合所收集流体；以及排放装置，其安置在排放区段中用于将经混合流体排放到下游催化床。特别地，所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段安置在所述反应器的圆形横截面的中心之外。以此方式，混合器的中心是自由空间，其可以用于反应器内部构件和混合器自身的维修和维护，但是即使如此，也确保有效混合的大面积和距离，因为反应器的横截面的最大面积和圆周距离是反应器、并且因此混合器的横截面区域（圆）的中心之外的区域。因此，所述混合设备具有环形（donut）形状，并且所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段安置在所述环形环的外部部分中，而中心部分是自由空间。此外，所述混合装置不仅包括用于混合流体的延长的通路，而且还包括引导叶片和引导斜坡。所述引导叶片以及引导斜坡各自具有第一端部和第二端部，并且至少安装在混合区段内用于流体的彻底和更高效混合、尤其是液态流体与气态流体的混合。在不具有引导斜坡和引导叶片的情况下，液态流体和气态流体可能因离心力而难以混合均匀，所述离心力往往迫使最重的液态流体到达圆弧形混合区段的径向外部部分。引导叶片和斜坡迫使液态流体抵抗离心力和重力在混合区段中向内和向上行进。
在本发明的实施例中，混合区段的底板（即，混合区段的在混合区段的竖直下部部分中的壁）包括引导叶片。
在本发明的另外的实施例中，混合区段的径向外壁包括引导斜坡。
因离心力和重力，圆弧形混合区段的下部和外部部分是相对重的液态流体倾向于去往的地方。因此，当位于混合区段的底板和外壁上时，所述引导叶片和引导斜坡将对混合设备中的流体具有最大的混合效应。
在本发明的另外的实施例中，顶板（即，混合室的竖直上部壁）包括引导叶片。
在本发明的实施例中，在沿从所述收集区段到所述排放区段的流动方向看时，所述引导叶片具有向内渐进部。因此，当流体以圆形移动从收集区段流过混合区段、并且流到排放区段上时，引导叶片将向内朝向反应器的中心以螺旋移动引导流体的一部分、尤其是相对重的液体部分，并且从而抵消液体朝向圆形混合器的外周界移动的趋势。相应地，在本发明的实施例中，在沿从收集区段到排放区段的流动方向看时，引导斜坡具有向上渐进部，其尤其在混合设备中向上以螺旋移动引导流体的相对重的液体部分，从而抵消重力并引起湍流和增强的混合。增强的混合是损失混合设备中的增加的压降的折衷。为避免过多压降，所述向内和向上渐进部相对于引导叶片的长度小于1至2。这意味着当引导叶片或斜坡为例如2米长时，其向内或向上渐进部将小于1米。在本发明的另外的实施例中，压力损失也被认为是引导叶片的高度小于混合区段的横截面高度的三分之一，并且引导斜坡的高度小于混合区段的横截面宽度的三分之一。
在本发明的实施例中，考虑重量和材料成本并使其与混合设备的结构强度相平衡，因为所述引导叶片和引导斜坡由板材料制成并且所述板的厚度在0.25 mm和4 mm之间。还考虑以轻微曲线成形叶片和斜坡，其相对于具有直线形状的叶片和斜坡更强且更坚硬。为增强引导叶片的混合功能，当沿流体的流动方向看时，这些引导叶片的第一端部可以布置成邻近或接触混合区段的外壁，而这些引导叶片的第二端部可以布置成邻近或接触混合区段的内壁。同样地，引导斜坡的第一端部可以布置成邻近混合区段的底板，而引导叶片的第二端部可以布置成邻近混合区段的顶板。引导叶片和引导斜坡的数目可以从2到200，通过增强的混合来平衡生产、材料成本和压力损失。考虑工艺参数和流体组成，通常，更多数目的叶片提供更高效混合，但是增加压降。
在本发明的实施例中，收集区段、混合区段和排放区段安置在反应器的圆形横截面区域的中心三分之一之外、优选地安置在反应器的圆形横截面区域的中心二分之一之外。因此，针对混合器相对于其高度安置大面积和大距离，但是还确保大自由中心空间用于维修和维护。
在上述发明的实施例中，混合设备被构造成使得收集装置、混合装置和排放装置包括通道，所述通道包括将一个区段与另一区段水平分隔开或者将一个区段与反应器的圆形横截面的中心分隔开的圆弧分隔壁。混合器主体为环形形状并且由圆弧分隔壁分隔，圆弧分隔壁基本上形成螺旋件（向内成螺旋），其将混合器分隔为三个连接的区段：收集、混合和排放区段。来自混合器上方的催化剂床的气体和液体流出物收集在混合器的顶部处，并且被引导到置于最大反应器/混合器直径处的收集通道。所收集的液体和气体被引导朝向连接收集和混合室的开口。在气体和液体进入混合通道之后，其在进入排放通道之前以圆弧移动在混合器中行进/旋转。所述液体和气体通过为此目的设计的开口从混合器排放出来。气相和液相的排放方向朝向反应器中心。由离开混合器的气体和液体的受控流型实现的分布器托盘上方的均匀压力分布有助于分布器托盘上的液体的均匀活力，因此所述托盘下方的床中的催化剂具有均匀气体和液体分布。
在本发明的实施例中，混合设备的收集装置具有一个入口，用于从上游催化床收集流体。并且，在另外的实施例中，所述混合设备进一步包括用于将骤冷流体添加到所收集流体的骤冷入口，所述骤冷入口安置在收集区段中。在实施例中，骤冷入口可以是气体管件，其位于距收集通道的开口约180°处。骤冷气体管件可以插入到收集通道中，并且例如冷氢气壳体直接引入到混合器。不需要骤冷环。
在本发明的此第一方面的另外的实施例中，收集区段相对于混合区段安置在反应器的外部大体圆形横截面区域中，并且混合区段相对于排放区段安置在反应器的外部大体圆形横截面区域中。如上所述，混合器的活动区域（收集、混合和排放）放置在圆形区域的圆周距离最大的外部部分中，从而确保长流动路径，因此即使在低压力损失的情况下高效混合、并且甚至排放也是可能的，并且同时使混合器的中心部分免于检查和维修活动，这些都是发明的主要目的和优点。
在本发明的特定实施例中，收集区段、混合区段和排放区段各自安置在反应器的大体圆形横截面区域的至少120°扇区中。至少120°确保三个过程中的每一者在长路径中有效地实施。这三个路径未必具有相等长度，尤其是混合区段可以有利地安置在大于120°扇区中以保证具有少量压力损失的有效混合，并且排放区段可以有利地安置在约360°中以确保流体沿混合器的整个圆的均匀排放。
反应器和混合器的流体可以包括气相、液相和汽相两者。在本发明的实施例中，通过将混合器构造成使得排放装置包括为流体的液相提供溢出边缘的内部圆弧分隔壁来进一步改善均匀混合。这具有如下效果：气相和液相两者沿着混合器的整个圆和反应器的整个横截面区域均匀分布。在本发明的另一实施例中，可以替代地存在外部溢出边缘，或者如在本发明的另外的实施例中，存在内部和外部溢出边缘两者，用于流体的液相的均匀分布。
为优化反应器以及其内的一个或更多个混合器的构造，所述一个或更多个混合设备可以形成反应器的催化剂床支撑件的整体部分。这具有如下优点：与混合器和支撑件的单独构造相比，整个构造的构建高度可以减小。而且，所述构造的材料成本可以减少。因此，在本发明的实施例中，混合设备相对于反应器的轴向方向具有小于1 m、优选地小于0.5 m的高度。
本发明的另外的实施例是一种混合在催化反应器内部在所述反应器的上部催化剂床和下部催化剂床之间流动的流体的方法。在所述过程的第一步骤中，来自上部催化剂床的流体的流动的横截面区域被收缩到在反应器的大体圆形横截面区域的120° - 360°扇区的径向外部三分之一中安置在反应器的横截面区域中的收集区段中以收集流体。这是通过例如通过放置在横截面区域的中心中的板防止流体在横截面区域的中心中向下流动来完成的。
然后，在混合区段中通过混合设备引导所收集流体在圆形混合器的外部部分中沿切向方向流动。在本发明的另外的实施例中，流体可以被引导成沿两个切向方向流动，并且流体可以开始从混合器的一个入口或者从混合器的多个入口沿一个或两个切向方向流动。
流体以圆形移动在混合区段中流动，并且在这样做的同时，流体被混合成变成关于内容、蒸汽、温度和速度的均匀流体。实现高效混合，因为流体在混合器的圆形横截面的混合距离（圆周）最长的外部部分中流动。此外，混合通过如上所述包括在混合设备中的引导叶片或引导斜坡或者引导叶片和引导斜坡两者增强。在混合设备的中心部分中无混合（即，安置在反应器的圆形横截面的中心之外），其保持敞开作为自由空间。
在流体已经混合之后，其进一步流到混合设备的排放区段上，在所述排放区段处，其被排放到下部催化剂床，同时其至少一部分沿至少一个切向方向流动。而且，排放区段安置在反应器的圆形横截面的中心之外，由此，由于排放在长圆周距离上实施，因此排放还可以像塞状流（plug flow）一样均匀实施。
当流体的排放流以圆形移动切向地移动时，其还径向向内、径向向外或者径向向内和向外移动两者地移动，同时从排放区段朝向下方的催化剂床流动。排放区段可以包括至少一个溢出边缘，其形成如下边缘部：液相可以流动/溢出越过其，从而形成与从混合设备排放的气相混合的液滴，并且形成塞状流。溢出边缘帮助确保液相从混合设备的均匀排放。
在使得在催化反应器内部流动的流体混合的上述方法中，所述流体可以包括气相和液相、以及可能汽相。
在使得在催化反应器内部流动的流体混合的方法的实施例中，所述流体在从收集区段流到排放区段时相对于反应器沿轴向向下方向移动。因此，流体在从收集区段流到混合区段、并且进一步流到排放区段时向下实施螺旋移动。
在使得在催化反应器内部流动的流体混合的方法的另一实施例中，流体在从收集区段流到排放区段时相对于反应器沿径向向内方向移动。因此，流体在从收集区段流到混合区段、并且进一步流到排放区段时圆形向内实施螺旋移动。
在所述方法的仍另外的实施例中，流体可以以两个上述移动的组合流动，即，在从收集区段流到混合区段、并且进一步流到混合设备的排放区段时，以圆形向内和向下螺旋移动。
在本发明的另外的实施例中，根据如上所述实施例中的任一者的具有圆柱形形状并且包括混合设备的多床催化反应器用于硫和氮转化(HDS/HDN)、烯烃和芳烃的加氢反应、金属去除、氧气转化和加氢裂化。
本发明的特征
1.一种具有圆柱形形状的多床催化反应器，包括安装在所述反应器中的两个催化剂床之间的混合设备，所述混合设备具有适于装配在所述反应器的内壁内的圆形外边沿，所述混合设备包括：
收集装置，所述收集装置安置在收集区段中，用于从上游催化床收集流体，
混合装置，所述混合装置安置在包括底板、顶板以及内壁和外壁的混合区段中，用于混合所收集的流体，以及
排放装置，所述排放装置安置在排放区段中，用于将经混合的流体排放到下游催化床；
其中，所述混合设备具有环形形状，并且所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段安置在所述反应器的圆形横截面的中心之外，并且其中，所述混合装置包括具有第一端部和第二端部的引导叶片、具有第一端部和第二端部的引导斜坡或者包括所述引导叶片和所述引导斜坡。
2.根据特征1所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合区段的所述底板包括引导叶片。
3.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合区段的所述外壁包括引导斜坡。
4.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合区段的所述顶板包括引导叶片。
5.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，在沿从所述收集区段到所述排放区段的流动方向看时，所述引导叶片具有向内渐进部，并且所述向内渐进部相对于所述引导叶片的长度小于1至2。
6.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，在沿从所述收集区段到所述排放区段的流动方向看时，所述引导斜坡具有向上渐进部，并且所述向上渐进部相对于所述引导叶片的长度小于1至2。
7.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述引导叶片具有小于所述混合区段的横截面宽度的三分之一的高度。
8.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述引导斜坡具有小于所述混合区段的横截面高度的三分之一的高度。
9.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述引导叶片和引导斜坡由厚度在0.25 mm和4 mm之间的板制成。
10.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，每一引导叶片的第一端部布置成邻近所述混合区段的所述外壁，并且每一引导叶片的第二端部布置成邻近所述混合区段的所述内壁。
11.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，每一引导斜坡的第一端部布置成邻近所述混合区段的所述底板，并且每一引导斜坡的第二端部布置成邻近所述混合区段的所述顶板。
12.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，引导叶片的数目在2和200之间。
13.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，引导斜坡的数目在2和200之间。
14.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合设备的所述外边沿是所述反应器壁的整体部分。
15.根据特征1所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段安置在所述反应器的所述圆形横截面区域的中心三分之一之外、优选地安置在所述反应器的所述圆形横截面区域的中心二分之一之外。
16.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集装置、所述混合装置和所述排放装置包括通道，所述通道包括将一个区段与另一区段水平分隔开或者将一个区段与所述反应器的圆形横截面的中心分隔开的圆弧分隔壁。
17.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合设备进一步包括用于将骤冷流体添加到所收集的流体的骤冷入口，所述骤冷入口安置在所述收集区段中。
18.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集区段相对于所述排放区段安置在所述反应器的上游轴向水平中。
19.根据特征1至17中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集区段相对于所述混合区段安置在所述反应器的外部大体圆形横截面区域中，并且所述混合区段相对于所述排放区段安置在所述反应器的外部大体圆形横截面区域中。
20.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段各自安置在所述反应器的大体圆形横截面区域的至少120°扇区中。
21.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述排放装置包括为所述流体的液相提供溢出边缘的内部圆弧分隔壁。
22.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合设备形成所述反应器的催化剂床支撑件的整体部分。
23.根据前述特征中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合设备相对于所述反应器的轴向方向具有小于1 m、优选地小于0.5 m的高度。
24.一种混合流体的方法，所述流体包括气相和液相、以及可能的汽相并且在具有圆柱形形状的多床催化反应器内部在其上部催化剂床和下部催化剂床之间流动，所述方法在所述反应器内的环形形状的混合设备中实施，所述混合设备具有适于装配在所述反应器的内壁内的圆形外边沿，所述方法包括如下步骤：
·将来自所述上部催化剂床的流体的流动的横截面区域收缩到安置在所述反应器的横截面区域中的收集区段以收集所述流体，所述收集区段安置在所述反应器的大体圆形横截面区域的120° - 360°扇区的径向外部三分之一中，
·使所收集的流体沿至少一个切向方向流动，
·当所述流体沿至少一个切向方向流动时，通过混合装置在安置在所述反应器的圆形横截面的中心之外的混合区段中混合所述流体，所述混合装置包括引导叶片、引导斜坡或者包括引导叶片和引导斜坡，以及
·当所述流体沿至少一个切向方向流动时，在安置在所述反应器的圆形横截面的中心之外的排放区段中将所述流体排放到所述下部催化剂床。
25.一种根据特征1 – 23中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器的用途，用于硫和氮转化(HDS/HDN)、烯烃和芳烃的加氢反应、金属去除、氧气转化和加氢裂化。
附图说明
通过示出本发明的实施例的示例的附图进一步示出本发明。
图1示出根据本发明的实施例的多床催化反应器（未示出）中的混合设备的等轴顶视图，
图2示出根据本发明的实施例的多床催化反应器（未示出）中的混合设备的一部分的直径剖视图，并且
图3示出根据本发明的实施例的多床催化反应器（未示出）中的混合设备的直径顶部开口等轴剖视图。
附图标记
01. 混合设备
02. 圆形外边沿
03. 混合区段
04. 排放区段
05. 反应器的圆形横截面的中心
06. 通道
07. 圆弧分隔壁
08. 溢出边缘
09. 引导叶片
10. 引导斜坡。
具体实施方式
下文将参考附图更详细地解释本发明的多个实施例。
图1中呈现的等轴视图示出包括在多床催化反应器（未示出）中的催化床之间的混合设备01的顶视图/侧视图。所述混合设备具有圆形形状以对应其中将安装所述混合设备的圆柱形反应器的内部圆形壁。特别地，混合设备的外边沿02是圆形的。所述外边沿匹配反应器的内壁。反应器壁可以形成混合设备的外壁，或者如在图1中所示的实施例中，混合设备以其外壁为特征。外边沿和反应器壁之间的微小间隙可以例如通过焊接密封。收集区段形成在混合设备的外壁和圆弧分隔壁07之间。在此处收集从上方的催化剂床（未示出）流动的流体。所述流体可以仅经由入口流到下一个下方催化剂床、并且当横截面区域的其余部分例如被中心板（未示出）阻挡时，进一步流到收集区段。在本发明的实施例中，骤冷入口（未示出）可以放置在收集区段中用于将冷却骤冷流体添加到所述流体流。
混合区段03形成在与收集区段相同的水平面和范围内。因此，流体直接从收集区段流动、并且进一步流到相同圆形通道06中的混合区段中。气体、并且可能液体和蒸汽的混合在其通过壁中的狭槽开口进入排放区段04之前沿混合设备的几乎最大直径以圆弧行进时发生在混合通道中。如图所示，借助于引导叶片09和引导斜坡10增强混合区段中的混合。这些叶片对抵抗否则会抵消均匀混合的重力和离心力而提升和引导流体的相对重的液体部分尤其高效。在排放区段中，混合气体、以及可能液体和蒸汽以均匀流动离开混合器。溢出边缘08在排放区段中并且通过蒸汽提升原理保持均匀液体水平；气体提升液体的液滴并朝向混合设备的开口空间中心部分（其也是反应器05的圆形横截面的中心）、并且进一步朝向下方的催化剂床（未示出）将其从收集区段中带出。排放区段还可以被构造成允许流体朝向混合设备的外直径（未示出）的排放。为进一步使流体到下方的催化剂床的分布均匀，如本领域中已知的分布托盘（未示出）可以安装在混合设备下方、下游催化剂床上方。
在图2和图3中，可以更详细地看到引导叶片和引导斜坡。如图可见，其由相对薄的板材料制成。在考虑必要的结构强度的同时使板的厚度被制成尽可能薄。叶片的稍微弯曲的形状提供额外的结构强度。引导叶片具有向内渐进部（progression），因为引导叶片的第一端部布置成邻近混合区段的外壁，而引导叶片的第二端部进一步向内定位。引导叶片的此向内渐进部抵消尤其是工艺流体的相对重的液体部分去往圆形混合设备的周边的趋势。同样地，引导斜坡具有向上渐进部，因为引导斜坡的第一端部布置成邻近混合设备的底板，而引导斜坡的第二端部朝向混合设备的顶板进一步向上布置，从而尤其给予流体的相对重的液体部分向上运动，从而抵消重力以增强流体的均匀混合。如图可见，所述斜坡和叶片始终仅阻挡混合通道横截面的一小部分，从而仅对通道中的压力损失产生微小影响。
示例
在用于多床催化反应器的混合设备中，螺旋件（引导叶片和引导斜坡）沿着混合设备的混合区段的外壁和底板的内侧布置。全部高度为25 mm的沿着外壁的24个引导斜坡和沿着底板的12个引导叶片布置在混合设备中。
观察结果为：
·在混合区段通道的入口处，因“散乱”入口流而观察到流体的液相的散布；
·进一步，在混合区段内，液体很快开始分布在混合区段的顶板附近和底板附近这两者；
· 朝向混合区段的端部，围绕混合区段的圆大约220°，同样，很大一部分液相沿着混合区段的整个横截面区域分布，从而指示良好散布；
·结果：以90-100%浓度捕获的所述液体部分已经从不具有引导叶片和引导斜坡的混合器中的35.8%下降到具有24个引导斜坡和12个引导叶片的本情况中的6.8%。

Claims (24)

1.一种具有圆柱形形状的多床催化反应器，包括安装在所述反应器中的两个催化剂床之间的混合设备，所述混合设备具有适于装配在所述反应器的内壁内的圆形外边沿，所述混合设备包括：
收集装置，所述收集装置安置在收集区段中，用于从上游催化床收集流体，
混合装置，所述混合装置安置在包括底板、顶板以及内壁和外壁的混合区段中，用于混合所收集的流体，以及
排放装置，所述排放装置安置在排放区段中，用于将经混合的流体排放到下游催化床；
其中，所述混合设备具有环形形状，并且所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段安置在所述反应器的圆形横截面的中心之外，并且其中，所述混合装置包括具有第一端部和第二端部的引导叶片、以及具有第一端部和第二端部的引导斜坡，
其中，所述混合区段的所述底板和/或所述顶板包括引导叶片，并且其中，所述混合区段的所述外壁包括引导斜坡。
2.根据权利要求1所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，在沿从所述收集区段到所述排放区段的流动方向看时，所述引导叶片具有向内渐进部，并且所述向内渐进部相对于所述引导叶片的长度小于1至2。
3.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，在沿从所述收集区段到所述排放区段的流动方向看时，所述引导斜坡具有向上渐进部，并且所述向上渐进部相对于所述引导叶片的长度小于1至2。
4.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述引导叶片具有小于所述混合区段的横截面宽度的三分之一的高度。
5.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述引导斜坡具有小于所述混合区段的横截面高度的三分之一的高度。
6.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述引导叶片和引导斜坡由厚度在0.25 mm和4 mm之间的板制成。
7.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，每一引导叶片的第一端部布置成邻近所述混合区段的所述外壁，并且每一引导叶片的第二端部布置成邻近所述混合区段的所述内壁。
8.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，每一引导斜坡的第一端部布置成邻近所述混合区段的所述底板，并且每一引导斜坡的第二端部布置成邻近所述混合区段的所述顶板。
9.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，引导叶片的数目在2和200之间。
10.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，引导斜坡的数目在2和200之间。
11.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合设备的所述外边沿是反应器壁的整体部分。
12.根据权利要求1所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段安置在所述反应器的所述圆形横截面区域的中心三分之一之外。
13.根据权利要求1所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段安置在所述反应器的所述圆形横截面区域的中心二分之一之外。
14.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集装置、所述混合装置和所述排放装置包括通道，所述通道包括将一个区段与另一区段水平分隔开或者将一个区段与所述反应器的圆形横截面的中心分隔开的圆弧分隔壁。
15.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合设备进一步包括用于将骤冷流体添加到所收集的流体的骤冷入口，所述骤冷入口安置在所述收集区段中。
16.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集区段相对于所述排放区段安置在所述反应器的上游轴向水平中。
17.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集区段相对于所述混合区段安置在所述反应器的外部大体圆形横截面区域中，并且所述混合区段相对于所述排放区段安置在所述反应器的外部大体圆形横截面区域中。
18.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述收集区段、所述混合区段和所述排放区段各自安置在所述反应器的大体圆形横截面区域的至少120°扇区中。
19.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述排放装置包括为所述流体的液相提供溢出边缘的内部圆弧分隔壁。
20.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合设备形成所述反应器的催化剂床支撑件的整体部分。
21.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合设备相对于所述反应器的轴向方向具有小于1 m的高度。
22.根据权利要求1或2所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器，其中，所述混合设备相对于所述反应器的轴向方向具有小于0.5 m的高度。
23.一种混合流体的方法，所述流体包括气相和液相、以及可能的汽相并且在具有圆柱形形状的多床催化反应器内部在其上部催化剂床和下部催化剂床之间流动，所述方法在所述反应器内的环形形状的混合设备中实施，所述混合设备具有适于装配在所述反应器的内壁内的圆形外边沿，所述方法包括如下步骤：
●将来自所述上部催化剂床的流体的流动的横截面区域收缩到安置在所述反应器的横截面区域中的收集区段以收集所述流体，所述收集区段安置在所述反应器的大体圆形横截面区域的120° - 360°扇区的径向外部三分之一中，
●使所收集的流体沿至少一个切向方向流动，
●当所述流体沿至少一个切向方向流动时，通过混合装置在安置在所述反应器的圆形横截面的中心之外的混合区段中混合所述流体，所述混合装置包括引导叶片和引导斜坡，以及
●当所述流体沿至少一个切向方向流动时，在安置在所述反应器的圆形横截面的中心之外的排放区段中将所述流体排放到所述下部催化剂床，
其中，所述混合区段的底板和/或顶板包括引导叶片，并且其中，所述混合区段的外壁包括引导斜坡。
24.一种使用根据权利要求1 – 22中的任一项所述的包括混合设备的具有圆柱形形状的多床催化反应器的方法，用于硫和氮转化(HDS/HDN)、烯烃和芳烃的加氢反应、金属去除、氧气转化和加氢裂化。
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