一種內流式漿態床反應器的製作方法

2023-05-20 13:26:41

專利名稱：一種內流式漿態床反應器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及內流式漿態床反應器。
背景技術：
加氫處理是一種重要的處理劣質原料的方法。通過加氫處理，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。進行重質油品加氫處理時，採用氣液並流向上運動的反應器(上流式反應器)是較佳的選擇。此類反應器包括內流式漿態床反應器。在內流式漿態床反應器中，在氣液兩相(氣液固混合物)並流向上流動的過程中，油品形成為連續相，而氫氣形成為分散相，從而可以加氫處理雜質含量高的重質油品。但是，現有的內流式漿態床反應器中，由於漿液長時間在反應器內停留，因而容易導致氣漿混合物中的固體顆粒(反應產生的結焦固體顆粒)附著在反應器內壁上，嚴重時會造成反應器堵塞，並影響床層分布和反應的進行。

實用新型內容本實用新型的目的是提供一種內流式漿態床反應器，該內流式漿態床反應器能夠避免因長時間使用而在反應器的內壁上附著結焦固體顆粒，從而避免反應器堵塞。本實用新型的內流式漿態床反應器包括反應器主體，該反應器主體包括自上而下固定連接的氣漿分離段、反應段和液固分離段；導流筒，該導流筒設置在所述反應器主體內並從所述液固分離段延伸到所述氣漿分離段；流體分布器，該流體分布器設置在所述液固分離段內並位於所述導流筒的下方；其中，所述導流筒沿軸向設置有至少一對通孔，所述反應段具有與所述至少一對通孔對應的至少一個內徑擴大部分和沿軸向與所述內徑擴大部分連續接合的圓筒部分，所述通孔中的每一個對應於所述圓筒部分和所述內徑擴大部分接合的部位。優選地，所述通孔為沿所述導流筒的周向延伸的狹縫。更優選地，沿所述導流筒的軸向形成有由多對所述狹縫形成的列，沿所述導流筒的周向設置有多個所述列。優選地，所述內徑擴大部分的軸向截面形狀為不大於半圓的圓弧形。優選地，所述氣漿分離段的橫截面尺寸大於所述反應段的橫截面尺寸，所述反應段的橫截面尺寸小於所述液固分離段的橫截面尺寸。優選地，所述氣漿分離段、所述反應段和所述液固分離段總體為圓筒形並同軸設置。更優選地，所述反應段和所述液固分離段的圓筒形橫截面的內徑比為1 (1.1 5)。所述反應段和所述氣漿分離段的圓筒形橫截面的內徑比為1 (1.1 4)。 優選地，所述氣漿分離段和所述反應段通過第一錐筒部連接，所述反應段和所述液固分離段通過第二錐筒部連接。 優選地，所述氣漿分離段的頂部設置有氣體排放口，所述第一錐筒部的側壁設置有液體排放口。優選地，所述液固分離段的底部設置有排料口。優選地，所述流體分布器與所述導流筒的下端之間的距離為0 lm。優選地，所述流體分布器的流體分布板的外徑小於所述導流筒的內徑。優選地，所述內流式漿態床反應器包括用於向所述反應器主體內供應物料的供料管，該供料管與所述流體分布器的進料管相連。氣漿混合物在導流筒內反應，並在外加氣相的推動下經導流筒從反應段向上流動到氣漿分離段以進行氣漿分離。在氣漿分離段中，氣體和漿液基本上完全分離，一部分漿液排出作為產品，另一部分漿液沿導流筒的外部向下流動到液固分離段並重新流入導流筒內部，從而形成環流。其中，由於氣體主要存在於導流筒內並且氣漿混合物中的氣體基本上全部從氣漿分離段排放，因而從氣漿分離段沿導流筒的外部向下流動的漿液中基本不含有氣體。但是，通過上述技術方案，導流筒內的少量氣漿混合物可以通過一對通孔中的一個流動到導流筒和反應段之間的空間並與向下流動的漿液混合，內徑擴大部分使得向下流動的漿液因通流面積增大而流速下降，從而使至少一部分漿液或氣漿混合物繼而通過該對通孔中的另一個回到導流筒內，即形成局部環流。該局部環流中包括氣漿混合物中的氫氣，從而在導流筒和反應段之間的空間引入了少量氫氣。引入的氫氣可以抑制焦化反應，從而抑制結焦固體顆粒的形成，以從根本上減少結焦固體顆粒附著的可能性。另外，局部環流還可以起到對反應段的內壁和導流筒的外壁進行衝刷的作用，進一步避免了在反應段的內壁和導流筒的外壁附著固體顆粒。本實用新型的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式
部分予以詳細說明。
附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式
一起用於解釋本實用新型，但並不構成對本實用新型的限制。在附圖中圖1是說明本實用新型的一種實施方式的內流式漿態床反應器的結構示意圖。附圖標記說明1 氣漿分離段2 反應段3 液固分離段4 導流筒5 流體分布器8a 第一錐筒部9:氣體排放口12 局部環流
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式
僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。在本實用新型中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如「上、下、左、右」通常
加圓筒部分
4a 通孑L 6 排料口 8b 第二錐筒部 10 液體排放口
內徑擴大部分
7 氣泡 11 供料管是指參考附圖所示的上、下、左、右；「內、外」是指相對於各部件本身的輪廓的內、外。本實用新型的內流式漿態床反應器(以下簡稱漿態床反應器)包括反應器主體， 該反應器主體包括自上而下固定連接的氣漿分離段1、反應段2和液固分離段3 ；導流筒4， 該導流筒4設置在所述反應器主體內並從所述液固分離段3延伸到所述氣漿分離段1 ；流體分布器5，該流體分布器5設置在所述液固分離段3內並位於所述導流筒4的下方；其中， 所述導流筒4沿軸向設置有至少一對通孔如，所述反應段2具有與所述至少一對通孔如對應的至少一個內徑擴大部分2b和沿軸向與所述內徑擴大部分2b連續接合的圓筒部分2a， 所述通孔如中的每一個對應於所述圓筒部分加和所述內徑擴大部分2b接合的部位。其中，圓筒部分加具有相同的內徑，內徑擴大部分2b的內徑大於圓筒部分加並可以形成為各種適當的形狀。換言之，內徑擴大部分2b可以以各種適當的方式相對於圓筒部分加擴大內徑。優選地，內徑擴大部分2b以內徑逐漸擴大的方式擴大內徑，從而與圓筒部分加平滑過渡地接合。使用時，將氣漿混合物(例如重質油品、催化劑顆粒和氫氣的混合物)提供到本實用新型的漿態床反應器中。氣漿混合物在流體分布器5的分布作用下流入導流筒4並沿導流筒4向上流動。氣漿混合物從導流筒4流出並進入氣漿分離段1，以在氣漿分離段1中完成氣體和漿液的分離。如上所述，分離後的氣體和一部分漿液排出所述漿態床反應器，另一部分漿液沿導流筒4的外部向下流動到液固分離段3，並在液固分離段3重新回到導流筒4 內，從而形成大環流(為與下文的局部環流12區別，以下將此處描述的環流稱為大環流)。加氫處理反應主要在導流筒4內部進行，且導流筒4內的氣漿混合物中含有大量氣泡7，從而帶動氣漿混合物在導流筒4內向上流動。氣漿混合物在流動到氣漿分離段1時因漿液的流速顯著降低，能夠基本上實現氣體和漿液的分離。排出漿態床反應器的所述一部分漿液可以用於進行後續加工，所述另一部分漿液中含有少量氣泡。通過在氣漿分離段 1中進行的氣漿分離，使得導流筒4內外流體之間密度不同而產生壓差，從而維持大環流的進行。如上所述，導流筒4內的少量氣漿混合物(含有大量氣泡7)可以通過一對通孔如中的一個流動到導流筒4和反應段2之間的空間並與向下流動的漿液混合。由於內徑擴大部分2b的內徑大於圓筒部分加的內徑，因而使得向下流動的漿液因通流面積增大而流速下降，從而使至少一部分漿液或氣漿混合物繼而通過該對通孔如中的另一個回到導流筒內，即形成局部環流12。該局部環流12中包括氣漿混合物中的氫氣氣泡，從而在導流筒4 和反應段2之間的空間引入了少量氫氣，從而一方面抑制結焦固體顆粒的形成以從根本上減少結焦固體顆粒附著的可能性，另一方面起到對反應段2的內壁和導流筒4的外壁進行衝刷的作用，進一步避免了在反應段2的內壁和導流筒4的外壁附著結焦固體顆粒。優選地，所述通孔如為沿所述導流筒4的狹縫。其中，「周向延伸」表示所述狹縫的沿導流筒4的周向的尺寸(即所述狹縫的長度)大於所述狹縫的沿導流筒4的軸向的尺寸(即所述狹縫的寬度)。這種狹縫結構有利於局部環流12通過所述狹縫在導流筒4和反應段2之間流動並能夠以預定的幅度(相應於狹縫的長度)衝刷反應段2的內壁和導流筒 4的外壁。本領域技術人員可以理解的是，在不影響本實用新型的漿態床反應器的正常工作的情況下，可以設置適當尺寸和數量的通孔如以形成局部環流12。換言之，通孔如的尺寸和數量應當使得大部分氣漿混合物進行大環流，而只有少量氣漿混合物用於形成局部環流 12。例如，通孔如所佔區域佔導流筒4的整個側壁的1/10 1/8。更優選地，沿所述導流筒4的軸向形成有由多對所述狹縫形成的列，沿所述導流筒4的周向設置有多個所述列。另外，優選地，各列具有數量相同的所述狹縫，每列中的各所述狹縫與其它列中相應的所述狹縫位於所述導流筒4的同一橫截面。通過這種結構可以沿軸向和周向均勻地形成多股局部環流12，以均勻抑制固體顆粒的產生並對反應段2的內壁和導流筒4的外壁進行強度均勻的衝刷。具體地，通過沿所述導流筒4的長度形成有由多對所述狹縫形成的列可以沿導流筒4的長度(即軸向)抑制結焦固體顆粒的形成並通過多股局部環流12沿軸向對反應段的內壁和導流筒4的外壁進行衝刷。另外，通過沿所述導流筒4的周向設置有多個所述列可以全方位地在反應段2和導流筒4之間抑制固體顆粒的形成並基本上對反應段2的整個內壁和導流筒4的整個外壁進行衝刷。此外，在沿所述導流筒4的長度形成有由多對所述通孔如形成的列的情況下，如圖1所示，也相應沿軸向設置多個所述內徑擴大部分2b，使得每個內徑擴大部分2b與一對通孔如對應，即一對通孔如的位置對應於與該對通孔如對應的內徑擴大部分2b和與該內徑擴大部分2b相鄰的圓筒部分加接合的部位。通過這種優選結構，可以通過每個內徑擴大部分2b和與該內徑擴大部分2b對應的一對通孔如提供單獨的局部環流12，從而避免各對通孔如之間的局部環流12相互幹涉。更優選地，所述內徑擴大部分2b的軸向截面形狀為不大於半圓的圓弧形。換言之，內徑擴大部分2b的軸向橫截面的弧形可以為半圓形，也可以為小於半圓的圓缺形，從而便於局部環流12對內徑擴大部分2b的內壁進行衝刷並避免出現衝刷不到的死角。可選擇地，所述弧形也可以是不大於半個橢圓的弧形。此外，也可以使內徑擴大部分2b的軸向截面形成為其它平滑過渡且朝嚮導流筒4 張開的形狀，例如弓形等。只要能夠避免形成死角且便於通過局部環流12衝刷即可。在本實用新型的一種優選實施方式中，如圖1所示，所述氣漿分離段1的橫截面尺寸大於所述反應段2的橫截面尺寸，所述反應段2的橫截面尺寸小於所述液固分離段3的橫截面尺寸。通過這種布置，在氣漿混合物從導流筒4流到氣漿分離段1時，以及在漿液從反應段2和導流筒之間的空間流向液固分離段3和導流筒4之間的空間時，氣漿混合物或漿液中的連續相(即液相)的流速會因通流面積增大或減小而顯著地降低或增大。因此，一方面可以在氣漿分離段1減緩漿液的流速，從而允許氣體充分分離，另一方面在液固分離段3 有利於結焦固體顆粒沉積，以便於排出部分結焦固體顆粒。如上所述，在氣漿分離段1中進行氣漿分離後的漿液分為兩部分，一部分漿液可以排出漿態床反應器並作為加氫處理的產品進行後續加工，另一部分部分漿液沿導流筒4 的外部向下流動以形成大環流。通過上述結構，當所述另一部分漿液沿導流筒4的外部向下流動時，由於所述氣漿分離段1的橫截面尺寸大於所述反應段2的橫截面尺寸，所述反應段2的橫截面尺寸小於所述液固分離段3的橫截面尺寸，因而所述另一部分漿液在流經反應段2和導流筒4之間的空間時流速加快，從而對反應段2的內壁和導流筒4的外壁產生衝刷，進一步避免了固體顆粒在反應段2的內壁和導流筒4的外壁上附著。優選地，所述氣漿分離段1、所述反應段2和所述液固分離段3總體為圓筒形並同軸設置。另外，所述內徑擴大部分2b可以為環狀擴大部分。其中，氣漿分離段1和液固分離段3分別具有頂壁和底壁，反應段2和導流筒4均為僅具有側壁的圓筒形。通過具有圓筒形結構可以使氣漿混合物或漿液更加均勻地流動，並且避免了產生漿液衝刷不到的死角。通過使所述氣漿分離段1、所述反應段2、所述液固分離段3和所述導流筒4同軸設置可以在漿液沿導流筒4外部向下流動的過程中使漿液均勻分布並流動。另外，通過採用環狀的內徑擴大部分2b可以使反應段2具有沿周向均勻增大的橫截面，從而便於局部環流12的順暢流動。此外，由於所述氣漿分離段1的橫截面尺寸大於所述反應段2的橫截面尺寸，因而使得氣漿混合物在氣漿分離段1能夠停留充足的時間，以便氣體能夠基本上與漿液分離。另外，由於所述反應段2的橫截面尺寸小於所述液固分離段3的橫截面尺寸，因而漿液中的液相在反應段2和導流筒4之間的空間的流速大於在液固分離段3和導流筒4之間的空間的流速，因而能夠使得結焦固體顆粒迅速沉降到液固分離段3的底部並且不再隨漿液進行環流。換言之，通過這種布置可以提高在液固分離段3的固液分離。優選地，所述反應段2和所述液固分離段3的圓筒形橫截面的內徑比為 1 (1.1 5)。其中，反應段2的橫截面內徑的最大值為內徑擴大部分2b的內徑的最大值，反應段2的橫截面內徑的最小值為反應段2的圓筒部分加的內徑。通過這種優選結構一方面可以通過內徑擴大部分2b提供適當的環流空間，另一方面可以使漿液以所需的速度流過反應段2和導流筒4之間並對反應段2的內壁和導流筒4的外壁進行所需強度的衝刷，並獲得較為理想的固液分離效果。更優選地，內徑擴大部分2b的內徑的最大值小於所述液固分離段3的內徑。另外，優選地，所述反應段2和所述氣漿分離段1的圓筒形橫截面的內徑比為 1 (1.1 4)，從而使漿液以所需的速度流過反應段2和導流筒4之間並對反應段2的內壁和導流筒4的外壁進行所需強度的衝刷，並獲得較為理想的氣漿分離效果。更優選地，內徑擴大部分2b的內徑的最大值小於所述氣漿分離段1的內徑。此外，如圖1所示，所述氣漿分離段1和所述反應段2通過第一錐筒部8a連接，所述反應段2和所述液固分離段3通過第二錐筒部8b連接。通過這種方式，可以使氣漿分離段1和反應段2以及反應段2和液固分離段3之間實現平緩過渡，避免橫截面的突然變化和因此產生的死角。其中，第一錐筒部8a和第二錐筒部8b可以是單獨的部件，也可以與相關的部件一體形成。例如，第一錐筒部8a可以與氣漿分離段1 一體形成，第二錐筒部8b可以與液固分離段3 —體形成。可選擇地，第一錐筒部8a和/或第二錐筒部8b也可以與反應段2—體形成。優選地，如圖1所示，所述氣漿分離段1的頂部設置有氣體排放口 9，所述第一錐筒部8a的側壁設置有液體排放口 10。一方面可以使氣漿分離後的氣體排出所述漿態床反應器以保證所述漿態床反應器的內部壓差，從而使大環流持續進行；另一方面可以使一部分漿液作為加氫處理後的產品排出並用於後續加工，以使所述漿態床反應器能夠進行連續操作。另外，所述液固分離段3的底部設置有排料口 6，通過在液固分離段3的底部設置排料口 6可以將從漿液分離並沉積在液固分離段3的底部的結焦固體顆粒排放到所述漿態床反應器外部，以防止因沉積的結焦固體顆粒堆積影響加氫處理的正常進行。本領域技術人員可以理解的是，可以在排料口 6設置可控制操作的閥，以根據固體顆粒堆積的程度控制排料口 6打開並排放固體顆粒。換言之，當反應器穩定運轉時，可以使所述閥關閉。當沉積的結焦固體顆粒過多時，可以使排料口 6打開，以排放出部分結焦固體顆粒。另外，也可以通過排料口補充部分新鮮的催化劑顆粒。此外，所述漿態床反應器可以包括用於向所述反應器主體內供應物料的供料管 11。其中，加氫處理時的物料包括漿液和氫氣。在本實用新型的一種實施方式中，如圖1所示，可以將漿液和氫氣預先均勻混合併以氣漿混合物的形式通過同一個供料管11 一起輸送到反應器主體內。可選擇地，所述供料管11可以包括漿液供應管和氫氣供應管，從而分別將漿液和氫氣供應到反應器主體內。優選地，所述供料管11可以與所述流體分布器5的進料管相連，從而物料一旦輸送到液固分離段3中就可以在流體分布器5的作用下均勻分布。其中，流體分布器5可以是各種適當類型或型號的流體分布器，只要能夠使氣漿混合物以均勻分布的狀態進入導流筒4即可。本領域技術人員可以根據使用參數(例如氣漿混合物的流速、流量等)選擇適當型號的流體分布器5，在此不做詳細說明。此外，所述流體分布器5優選靠近所述導流筒4的下端設置，即流體分布器5與導流筒4的下端之間存在較小的軸向間隙，從而在流體分布器5的作用下均勻分布的氣漿混合物可以在均勻分布後立即進入導流筒4，使得氣漿混合物以最為均布的狀態進入導流筒 4，從而促進導流筒4內的反應均勻、迅速。優選地，所述流體分布器5與所述導流筒4的下端之間的距離為0 lm。另外，流體分布器5具有流體分布板，通過使供料管11提供的氣漿混合物流經該流體分布板實現氣漿混合物的均勻分布。優選地，所述流體分布器5的流體分布板的外徑小於所述導流筒4的內徑，從而使流體分布器5與導流筒4之間還具有徑向間隙。通過這種布置，在液固分離段3進行液固分離後的漿液能夠通過所述徑向間隙進入導流筒4，並與均勻分布的氣漿混合物一起沿導流筒4流動進行反應，從而能夠繼續大環流。以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本實用新型的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
權利要求1.一種內流式漿態床反應器，該內流式漿態床反應器包括反應器主體，該反應器主體包括自上而下固定連接的氣漿分離段(1)、反應段(2)和液固分離段⑶；導流筒，該導流筒(4)設置在所述反應器主體內並從所述液固分離段(3)延伸到所述氣漿分離段(1)；流體分布器(5)，該流體分布器(5)設置在所述液固分離段(3)內並位於所述導流筒的下方；其特徵在於，所述導流筒(4)沿軸向設置有至少一對通孔( )，所述反應段( 具有與所述至少一對通孔Ga)對應的至少一個內徑擴大部分Ob)和沿軸向與所述內徑擴大部分 (2b)連續接合的圓筒部分( )，所述通孔Ga)中的每一個對應於所述圓筒部分Oa)和所述內徑擴大部分Ob)接合的部位。
2.根據權利要求1所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述通孔Ga)為沿所述導流筒⑷的周向延伸的狹縫。
3.根據權利要求2所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，沿所述導流筒(4)的軸向形成有由多對所述狹縫形成的列，沿所述導流筒的周向設置有多個所述列。
4.根據權利要求1所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述內徑擴大部分Ob) 的軸向截面形狀為不大於半圓的圓弧形。
5.根據權利要求1所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述氣漿分離段(1)的橫截面尺寸大於所述反應段的橫截面尺寸，所述反應段的橫截面尺寸小於所述液固分離段(3)的橫截面尺寸。
6.根據權利要求1所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述氣漿分離段(1)、所述反應段(2)和所述液固分離段(3)總體為圓筒形並同軸設置。
7.根據權利要求6所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述反應段(2)和所述液固分離段(3)的圓筒形橫截面的內徑比為1 (1. 1 5)。
8.根據權利要求6所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述反應段(2)和所述氣漿分離段(1)的圓筒形橫截面的內徑比為1 (1.1 4)。
9.根據權利要求6所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述氣漿分離段(1)和所述反應段( 通過第一錐筒部(8a)連接，所述反應段( 和所述液固分離段C3)通過第二錐筒部(8b)連接。
10.根據權利要求9所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述氣漿分離段(1)的頂部設置有氣體排放口(9)，所述第一錐筒部(8a)的側壁設置有液體排放口(10)。
11.根據權利要求1-10中任意一項所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述液固分離段(3)的底部設置有排料口(6)。
12.根據權利要求1-10中任意一項所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述流體分布器(5)與所述導流筒的下端之間的距離為O lm。
13.根據權利要求1-10中任意一項所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述流體分布器(5)的流體分布板的外徑小於所述導流筒⑷的內徑。
14.根據權利要求1-10中任意一項所述的內流式漿態床反應器，其特徵在於，所述內流式漿態床反應器包括用於向所述反應器主體內供應物料的供料管(11)，該供料管(11)與所述流體分布器(5)的進料管相連。
專利摘要本實用新型提供一種內流式漿態床反應器，包括反應器主體，該反應器主體包括自上而下固定連接的氣漿分離段(1)、反應段(2)和液固分離段(3)；導流筒(4)，該導流筒設置在反應器主體內並從液固分離段延伸到氣漿分離段；流體分布器(5)，該流體分布器設置在液固分離段內並位於導流筒的下方；其中，導流筒沿軸向設置有至少一對通孔(4a)，反應段具有與一對通孔對應的內徑擴大部分(2b)和沿軸向與內徑擴大部分連續接合的圓筒部分(2a)，通孔中的每一個對應於圓筒部分和內徑擴大部分接合的部位。通過上述技術方案，導流筒內的少量氣漿混合物可以通過一對通孔形成局部環流，從而抑制焦化反應並起到對反應段的內壁和導流筒的外壁衝刷的作用。
文檔編號C10G45/04GK201971790SQ20112002330
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月24日 優先權日2011年1月24日
發明者侯栓弟, 唐曉津, 張佔柱, 渠紅亮, 王子軍 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