专利名称:气体、液体和固体颗粒接触的方法及设备的制作方法
本发明是关于在反应器内使气体、液体和固体颗粒相接触的方法，它包括将气体和液体加入到反应器下部，固体颗粒则加到反应器的上部，使气体和液体由下往上流通，而固体颗粒则由上往下流通，气体和液体从反应器上部流出，固体颗粒从反应器下部取走。
在这一过程中，气体、液体和固体颗粒三相一起流经反应器，其中液体形成连续相。一般情况下，每个移动相体积单元(Volume element)的滞留时间分布很宽，以致三相体积单元在滞留时间内，彼此保持接触的时间分布变化也很大。如果该方法用于气相或液相进行化学转化，或者气液间发生反应，而用具有催化活性的物质在固体颗粒上进行催化，那么这将导致每个体积单元颗粒的转化或反应或者进行得不完全，或者甚至进行得太过头。此外，如果在转化或反应期间，将沉积在固体颗粒上的产物取出，那么有些颗粒几乎没有被复盖，因此仍保持活性，而另外有一些颗粒由于过载，则不得不进行再生。
此外，液体会含有气泡，而气泡上升时其大小可能增大很快，这种大的气泡会影响移动相之间的接触，而且对各相滞留时间的分布也会起到不利的影响。
本发明的一个目的是为每个移动相以活塞式流动(plug flow)流经反应器提供一种方法。相的活塞式流动就是指该相流经空间，致使该相的体积单元在空间的滞留时间基本上相等。
本发明的另一个目的是提供一种方法，使气泡在通过液体上升时不至于变大。
为此目的，按照本发明的方法，为使气体、液体和固体颗粒在反应器中保持接触，具体办法包括a)把气体和液体加入到反应器下部，固体颗粒加到反应器上部;
b)将气体和液体由下往上通过一层层依次排列的接触区，该接触区厚度为0.5厘米至20厘米，层间用筛网彼此隔开，筛网上有许许多多的孔洞，每个孔洞的面积为0.05厘米2至5厘米2，孔洞的面积之和与筛网总面积之比为0.4至0.8，并使固体颗粒可以由上往下通过接触区;
c)气体和液体从反应器上部排出，而固体颗粒从反应器下部取走。
本发明进一步涉及使气体、液体和固体颗粒保持接触的设备。按照本发明，该设备有一个反应器，反应器下部装有气体和液体的入口装置，反应器的上部有气体和液体的出口装置，而固体颗粒的进料口安装在反应器的上部，出料口装在反应器的下部。同时在反应器内一层层地依次排列着许多接触区，其厚度介于0.5厘米至20厘米之间，层间用筛网彼此隔开，筛网上有许多孔洞，每个孔洞的面积为0.05厘米2至5厘米2，所有孔洞面积的和与筛网总面积之比介于0.4与0.8之间。
“自由面积”(free area)这个词将用来表示孔洞面积的和与筛网总面积之比。通过适当选择接触区厚度，孔洞面积和自由面积，使它们在上述规定值范围内，便可以减小每个移动相体积单元之间的速度差，从而接近活塞式流动。同时也抑制了气泡的增大，而物质及热量的横向交换却不受影响。
接触区的最小厚度主要取决于可以排布在反应器内的筛网数目。如果厚度大于20厘米，那么两个筛网之间的距离就如此之大，以至筛网对移动相的作用太小，达不到活塞式流动的目的，尤其当自由面积大约为0.8时更是如此。
筛网上的孔洞形状可以是圆形、矩形、正方形，或者是菱形。为了不阻碍固体颗粒流经孔洞，孔洞的最小尺寸应大于颗粒直径(或等效直径)的两倍左右。孔洞的面积可以是不同的，筛网上的大部分孔洞不是一个尺寸，而该筛网其它部分的孔洞又具有另外一个尺寸。
虽然每个筛网上的孔洞数目可以简单地由筛网总面积、自由面积和每个孔洞的面积所规定，但是对于该数值却没有限制。
通常固体颗粒是比较大的，其直径(或等效直径)介于0.02厘米至0.5厘米之间。
如果筛网的自由面积小于0.4，那么即使流体以很低的速度流经反应器，流体流过筛网孔洞的速度也将是如此之快，即使在颗粒直径约为0.02厘米情况下，颗粒也可能被向上喷出。然而，如果筛网的自由面积太大，即大于0.8，那么筛网对流动相将不起作用，而达不到活塞式流动的目的。
在适合于本发明的具体设备中，接触区的厚度为0.5厘米至20厘米，每个孔洞的面积为0.05厘米2至5厘米2，自由面积介于0.6至0.8之间。选择较大的孔洞和较大的自由面积是为了防止固体颗粒阻滞在筛网上。
虽然在反应器内的筛网装置可以用更厚的接触区加以简化，但是为了获得活塞式流动，这便需要较小的自由面积。因此，对于本发明更适宜的设备，其接触区厚度为5厘米至20厘米，每个孔洞的面积为1.5厘米2至5厘米2，自由面积介于0.5至0.65之间。
通常筛网厚度相对于接触区厚度是要小得多，例如，它是接触区厚度的0.1至0.2倍。
为了通过实例更详细地讨论本发明，请参阅附图。
图1是反应器装置的剖面图;
图2表示筛网顶视图的两个实例。
使气体、液体和固体颗粒保持接触的设备包括反应器1，在反应器1的下部装有气、液入口装置，气体从入口2进入，液体从入口3进入，固体颗粒从入口4装入反应器1的上部，颗粒出口5安装在反应器1的下部，气体出口7和液体出口8安装在反应器1的上部。气体入口2的设计，应考虑到在正常操作期间，进入反应器的气体应均匀地分散在整个反应器1的横截面上。
许多接触区10一层层地依次排列在反应器1内，它们之间由筛网11彼此隔开，筛网上有许许多多的孔洞12。为了清楚起见，图中没有把所有的接触区、筛网和孔洞用数字标出。
反应器还有一个底部筛网15，在底部筛网15与反应器1底部之间有一个液体收集室16。
图2A表示筛网11′的平面正视图，它上面有许多矩形孔洞12′;图2B也是筛网11′的平面正视图，它上面有许多菱形孔洞12′。
为了使气体、液体和固体颗粒在反应器1内保持接触，气体由气体入口2进入反应器1，液体由液体入口3经液体收集室16进入反应器1。此外，固体颗粒在反应器上部由入口4加入。液体和气体流过一层层依次排列着的接触区10，这些接触区用筛网11彼此隔开，筛网上有许多孔洞12。固体颗粒从顶部向底部移动，它们穿过接触区10，经底部筛网15，由颗粒出口5流出反应器1，气体和液体从反应器上部分别经气体出口7和液体出口8放出。
节流阀在图中没有标出，它们是安装在进出口处的，目的是为了控制气体、液体和固体颗粒的进出流量的。
一般情况下，反应器的高度应为2米至25米，其内经为1米至3米。
单位时间内进入反应器的气体总体积应满足，在反应器通常温度和压力下，单位时间内，流过反应器单位截面积的气体体积介于0.1×10-2米3/米2/秒与20×10-2米3/米2/秒之间，最好是介于0.5×10-2米3/米2/秒与10×10-2米3/米2/秒之间。
单位时间进入反应器的液体总量应满足，在单位时间内，流过反应器单位截面积的液体的体积为0.05×10-2米3/米2/秒至5×10-2米3/米2/秒。
本发明适用于用氢处理含烃液体，例如裂解，脱硫，或者含烃液体脱金属。本发明还适用于由含一氧化碳和氢气的气体合成液体烃类。在这些方法中，含催化活性物质的颗粒本身用来催化这些反应。
通常温度在200℃至500℃，压力在2兆帕至30兆帕下进行上述反应。
由于在接触区不影响横向热交换，因此在这些反应中释放出的热量，或者需要加入的热量，可以通过安装在反应器内垂直管道(图中没有画出)中的流动介质，将热量移除或加入。为了冷却也可以将冷液体或气体直接引入到一个或多个接触区。
为了使整个反应器1内的反应尽可能均匀，在正常操作期间，可以再从气体入口17(参看图1)加入补充气体，或从入口18加入补充液体至反应器1内，或者同时从入口17和入口18分别加入补充气体和补充液体。气体入口17和液体入口18可以设置在反应器1的不同高度，介数字于2和10之间。入口17和18应设计为使加入反应器内气体和液体均匀地分布在反应器的横截面上。
在上述操作过程中，液体和固体颗粒是连续地加入到反应器内的，同时连续地从反应器内排出。液体或固体颗粒(或者液体和固体颗粒)也可以间断地加入到反应器内，并间断地从反应器内排出。
权利要求
1.一种使气体、液体和固体颗粒在反应器内接触的方法，包括a)将气体和液体加入到反应器的下部，而将固体颗粒加入到反应器的上部；b)气体和液体向上流动通过许多一层层依次排列到接触区，接触区的厚度为0.5厘米至20厘米，它们之间用筛网彼此隔开，筛网上有许多多的孔洞，每个孔洞的面积为0.05厘米2至5厘米2，孔洞面积的和与筛网总面积之比介于0.4与0.8之间，而且孔洞允许固体颗粒往下通过接触区；c)气体和液体从反应器的上部流出，而固体颗粒从反应器的下部取出。
2.按照权利要求
1的方法，其特征在于所述的补充气体或补充液体(或者是补充气体和液体)，从不同高度加入到反应器内。
3.按照权利要求
1或2的方法，其特征在于所述的单位时间内加入到反应器内的气体总体积应满足，单位时间内流过反应器单位截面积的气体体积为0.1×10-2米3/米2/秒至20×10-2米3/米2/秒。
4.按照权利要求
1的方法，其特征在于所述的单位时间内加入到反应器内的气体总体积应满足，在单位时间内流过反应器单位截面积的气体体积为0.1×10-2米3/米2/秒至10×10-2米3/米2/秒。
5.按照权利要求
1至4中任一项的方法，其特征在于所述的单位时间内加入到反应器内的气体总体积应满足，在单位时间内流过反应器单位截面积的气体体积为0.05×10-2米3/米2/秒至5×10-2米3/米2/秒。
6.按照权利要求
1-5中任一项的方法，其特征在于所述的气体含游离氢气，液体含烃类化合物，而固体颗粒则含有能处理或生产含烃液体的催化活性物质。
7.使气体、液体和固体颗粒相接触的设备，包括一个反应器，反应器的下部安装有气体和液体的入口装置，反应器的上部安装有气体和液体的出口装置，固体颗粒的入口装置在反应器的上部，固体颗粒的出口设置在反应器的下部。在反应器内一层层地依次排列着许多接触区，这些接触区的厚度为0.5厘米至20厘米，它们用筛网彼此隔开，筛网上有许多多的孔洞，每个孔洞的面积为0.05厘米2至5厘米2，孔洞面积的和与筛网总面积之比介于0.4和0.8之间。
8.按照权利要求
7的设备，其特征在于所述的接触区厚度为0.5厘米至20厘米，每个孔洞的面积为1.5厘米2至5厘米2，孔洞面积的和与筛网总面积之比介于0.5和0.8之间。
9.按照权利要求
7的设备，其特征在于所述的接触区厚度为5厘米至20厘米，每个孔洞的面积为1.5厘米2至5厘米2，孔洞面积的和与筛网总面积之比介于0.5和0.65之间。
10.按照权利要求
6-9中任一项的设备，其特征在于所述的设备还包括加入补充气体或补充液体，或者同时加入补充气体和液体的入口装置，这些入口处设置在反应器的不同高度上。
专利摘要
使气体、液体和固体颗粒在反应器中接触的方法包括a)将气体通过入口2，液体通过入口3加入到反应器1下部，固体颗粒经入口4加入到反应器1上部；b)气体和液体向上流经一层层依次排列0.5～20厘米厚的接触区10，其间用筛网11以0.5～20厘米厚隔开，筛网上有许多面积为0.5～20厘米的孔洞，其面积与筛网11总面积之比在0.4与0.8之间，孔洞应使颗粒向下穿过接触区10；c)气体和液体从反应器1上部经出口7和8流出，固体颗粒从反应器1下部经出口5取出。
文档编号B01J8/22GK87100736SQ87100736
公开日1987年8月26日 申请日期1987年2月18日
发明者弗朗希库斯·亨里库斯·约瑟普斯·布克姆斯, 彼特鲁斯·马思亚斯·马里·布拉霍夫, 阿里·科尼利斯·万·特·霍格 申请人:国际壳牌研究有限公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan