帶有防堵塞隔柵的上流式加氫反應器的製作方法

2023-05-29 18:15:51

專利名稱：帶有防堵塞隔柵的上流式加氫反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種上流式反應器，更具體地說，涉及一種適用於重質油加氫過 程中氣液兩相向上流動的膨脹床反應器。
背景技術：
加氫是一種重要的劣質原料處理的技術路線，通過加氫，重質油品中的金屬、膠 質、殘炭、硫、氮等雜質均可以被有效脫除。目前加氫處理過程中最常用的是下流式固定床 反應器，即滴流床反應器，但是重質油品如渣油、煤液化油由於雜質含量高，容易造成加氫 催化劑中毒或者催化劑孔道堵塞而快速失活，並且雜質可能堵塞床層使壓降快速升高導致 反應器工況變差，甚至無法正常操作。而採用氣液並流向上運動的上流式膨脹床反應器是 進行重質油品加氫較佳的選擇。在氣液兩相併流向上流動通過催化劑床層的過程中，油品 做為連續相，而氫氣做為分散相，兩相向上流動造成了催化劑床層的膨脹，可以增加床層的 空隙率，避免催化劑床層的堵塞。CN1349554A公開了一種加氫處理重質原料用帶層狀催化劑床層的上流式反應器 系統，上流式膨脹床反應器含有至少兩個不同加氫活性的催化劑層，將上流式反應器做為 加氫主反應器的保護反應器，用於脫除油品中的大部分金屬與固體顆粒雜質和部分硫、氮， 以延長主反應器中加氫催化劑的使用壽命。在上述的上流式反應器中，每一催化劑層底部 設有流體分布設備，該流體分布設備可採用許多中形式，例如篩、柵、孔板等。流體分布設備 具有使向上通過反應器的流體均勻通過催化劑層的水平面和確保大氣泡破碎和流體混合 的作用。一般上流式重質油品加氫反應器在軸向具有多個催化劑床層，氫氣與重質油品混 合物由反應器底部進入反應器，經折流板和分布器及床層支撐進入催化劑床層。氣相被分 散成氣泡與液相連續相併流向上運動，由於流體流動使得床層產生了膨脹。少量催化劑顆 粒會被流體攜帶繼續向上運動，這部分顆粒會到達相鄰的催化劑床層的分布器或者床層支 撐。由於床層支撐縫隙很小催化劑顆粒無法通過，因此這些顆粒很有可能就此堵塞分布器 或者床層支撐，導致流體、特別是氣體分布不均勻，從而影響到反應器內流體的分布，對反 應過程產生不利影響。

實用新型內容本實用新型要解決的技術問題是提供一種帶有防堵塞隔柵的上流式重質油品加 氫反應器，以有效避免該隔柵被隨流體運動的催化劑顆粒或者其它固體雜質堵塞。本實用新型提供的帶有防堵塞隔柵的上流式加氫反應器，包括位於反應器底部的 分布器、兩個以上催化劑床層、催化劑床層支撐和床層間隔柵，所述的床層間隔柵分為上下 兩部分，上部分小流道組件，為流道尺寸小於催化劑顆粒粒度的篩板、孔板、柵或者網結構， 下部分截留組件，為具有傾斜或曲折流道的流道組件。本實用新型提供的反應器中，所述的床層間隔柵的上部分組件的流道尺寸小於催
3化劑顆粒粒度，以防止催化劑顆粒被流體攜帶離開床層；下部分組件為具有傾斜或曲折流 道的流道組件，包括具有傾斜流道的規整填料、交叉排列的斜板或者堆積起來的散堆填料， 當催化劑顆粒通過時，上述組件中的傾斜或曲折流道結構會阻礙催化劑顆粒繼續向上運動 而被截住返回催化劑床層。本實用新型提供的上流式加氫反應器中，沿反應器軸向分布兩個以上催化劑床 層，所述的防堵塞隔柵的位置在每個床層的上方。由於催化劑床層的膨脹率被控制在5 %以 內，因此隔柵與靜止床層頂部的距離應該大於或者等於靜止床層的5%的高度。本實用新型提供的帶有防堵塞隔柵的上流式加氫反應器的有益效果為原料和氫氣並流向上流動通過催化劑床層，具有較低的壓降和更大的抗壓降增加 能力，可以裝填不同的催化劑床層，不同催化劑不會返混，所述的防堵塞床層間隔柵可以有 效的抑制被流體攜帶的催化劑顆粒堵塞分布器或者隔柵的流道，為流體的均勻分配創造有 利條件。

圖1為上流式反應器簡圖。圖2為採用規整填料的防堵塞隔柵組件示意圖。圖3為採用交叉放置斜板的防堵塞隔柵組件示意圖。圖4為採用散堆填料構成的防堵塞隔柵組件示意圖其中1_氫氣入口 ；2-油品入口 ；3-反應器出口 ；4-錐形折流板；5-反應器筒體； 6-分布器；7-催化劑床層支撐；8-催化劑床層隔柵；9-催化劑床層；10-規整填料；11-交 叉放置的斜板結構；12-散堆填料。
具體實施方式
本實用新型提供的上流式加氫反應器是這樣具體實施的如圖1所示，所述的上流式加氫反應器包括反應器底部的分布器6、軸向分布的兩 個催化劑床層9、催化劑床層底部的床層支撐7和床層間防堵塞隔柵8。經管線1的氫氣與 流經管線2的重質油品混合，由反應器底部進入反應器，經折流板4、分布器6和床層支撐7 進入催化劑床層9。在催化劑床層的上方設有防堵塞隔柵8。所述的隔柵8分為上下兩個 部分，上部分為流道尺寸小於催化劑顆粒平均粒度的篩板、孔板、柵或者網結構，起到分配 流體的作用，流道尺寸小於催化劑顆粒平均粒度，防止催化劑顆粒被流體攜帶流出床層；下 部分為具有傾斜或曲折流道的流道組件，包括規整填料、交叉排列的斜板，或者是粒度較大 的散堆填料，具有截留催化劑顆粒的作用，最大程度的限制催化劑顆粒到達隔柵上部，防止 催化劑顆粒堵塞流道。流體依次經過各個催化劑床層9，在每個床層的上方均設有隔柵8。 在反應器內充分反應的流體，最終由出口 3流出反應器。防堵塞隔柵下部分的截留組件可以採用規整填料的形式，如圖2所示，採用了規 整填料10。規整填料本身結構即為流道彼此交叉的波紋絲網或者波紋板，因此當催化劑顆 粒流至規整填料的流道時，會由於流動方向改變而與傾斜的流道邊壁碰撞減速，受到流道 的阻礙作用之後，催化劑顆粒被截留返回床層。規整填料的流道與水平方向的夾角應大於 催化劑顆粒的休止角，以保證催化劑顆粒向上運動受阻後，返回床層，不會在傾斜流道內堆積堵塞流道。規整填料的流道尺寸應大於催化劑顆粒的粒徑，防止顆粒被截留後堵塞流道。 由於規整填料的空隙率在90%以上，因此採用規整填料做為隔柵組件，反應器壓降不會會 顯著增加。或者如圖3所示採用交叉放置的斜板11提供的傾斜流道結構，實現截留催化劑顆 粒的目的。彼此交叉放置的斜板，在斜板之間形成了傾斜的流道，類似於規整填料提供的傾 斜流道結構。利用傾斜流道，因此當催化劑顆粒流至規整填料的流道時，會由於流動方向改 變而與傾斜的流道邊壁碰撞減速，受到流道的阻礙作用之後，催化劑顆粒被截留返回床層。斜板與水平方向的夾角應大於催化劑顆粒的休止角，以保證催化劑顆粒向上運動 受阻後，返回床層，不會在傾斜流道內堆積堵塞流道。傾斜流道的尺寸應大於催化劑顆粒的 粒徑，防止顆粒被截留後堵塞流道。在同一傾斜方向上的斜板可以是一排或者多排。由於 交叉斜板結構空隙率較大，因此交叉斜板做為隔柵組件，反應器壓降不會會顯著增加。也可以採用如圖4所示的散堆填料形式，堆積的散堆填料提供的曲折流道可以有 效截留被流體攜帶的催化劑顆粒，防止其堵塞隔柵或流出床層。散堆填料的堆積應保證在 流體經過之後不會產生膨脹，即流體經過散堆填料層之後，其堆積高度不大於靜止的散堆 填料堆積高度。在散堆填料層中形成的曲折的流道結構，可以有效的截留催化劑顆粒。顆 粒在流道中運動與散堆填料頻繁發生碰撞接觸，能量損失大因而被截留，返回床層。散堆填料可以選用各種形狀，為簡單起見，圖4選用了球形顆粒。優選的散堆填料 堆積之後，堆積層應該具有較大的空隙率，使得反應器壓降不會明顯增加。本實用新型提供的反應器中，所述的床層隔柵下部的截留組件可以為傾斜的流道 設計或者為曲折的流道設計。藉助特殊的流道形式可以實現截留催化劑顆粒的作用。如圖4所示，本實用新型提供了利用散堆填料堆積形成的曲折流道截留催化劑顆 粒。本實用新型提供的帶有防堵塞隔柵的上流式加氫反應器的有益效果為具有防堵塞流道設計同時具有流體分布作用，可以有效的抑制被流體攜帶的催化 劑顆粒堵塞分布器或者隔柵的流道，為流體的均勻分配創造有利條件。藉助特殊的隔柵流 道設計，如傾斜流道或者曲折流道，可以使得催化劑顆粒與流道邊壁碰撞接觸，阻礙其繼續 向上運動堵塞流道，催化劑顆粒運動的能量在與流道邊壁碰撞接觸後衰減，受到重力等因 素的作用，最終向下返回到催化劑床層。
權利要求1.一種帶有防堵塞隔柵的上流式加氫反應器，包括位於反應器底部的分布器、至少兩 個催化劑床層、催化劑床層支撐和床層間隔柵，所述的床層間隔柵分為上下兩部分，上部分 小流道組件，為流道尺寸小於催化劑顆粒粒度的篩板、孔板、柵或者網結構，下部分截留組 件，為具有傾斜或曲折流道的流道組件。
2.按照權利要求1的反應器，其特徵在於所述的床層間隔柵的截留組件包括具有傾斜 流道的規整填料、交叉排列的斜板或者堆積起來的散堆填料。
3.按照權利要求1或2的反應器，其特徵在於所述的床層間隔柵與靜止床層頂部的距 離大於或者等於靜止床層的5%的高度。
專利摘要帶有防堵塞隔柵的上流式加氫反應器，包括位於反應器底部的分布器、至少兩個催化劑床層、催化劑床層支撐和床層間隔柵，所述的床層間隔柵分為上下兩部分，上部分小流道組件，為流道尺寸小於催化劑顆粒粒度的篩板、孔板、柵或者網結構，下部分截留組件，為具有傾斜或曲折流道的流道組件。原料和氫氣並流向上流動通過催化劑床層，具有較低的壓降和更大的抗壓降增加能力，可以裝填不同的催化劑床層，不同催化劑不會返混，所述的防堵塞床層間隔柵可以有效的抑制被流體攜帶的催化劑顆粒堵塞分布器或者隔柵的流道，為流體的均勻分配創造有利條件。
文檔編號C10G49/00GK201776132SQ201020235680
公開日2011年3月30日 申請日期2010年6月24日 優先權日2010年6月24日
發明者唐曉津, 張佔柱 申請人:中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院