CN103100349A - 用于固定床加氢反应器内的扰动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于固定床加氢反应器内的扰动器，包括：密封弹性盒，所述密封弹性盒包括底架和安装在底架上的弹性片，并且在所述密封弹性盒内密封了一定压力的气体；联动杆，其一端连接于所述弹性片上；其中，密封于所述密封弹性盒内的气体响应于所述固定床加氢反应器内的环境气压的变化而使所述弹性片朝向所述密封弹性盒外膨胀或朝向所述密封弹性盒内收缩，从而带动所述联动杆伸出或缩回，进而扰动形成于固定床加氢反应器内由灰垢、FeS和/或积炭所形成的壳层。本发明用于缓解固定床加氢反应器内压力降上升的难题，进而延长催化剂使用寿命。本发明所述的扰动器具有结构简单、安装方便、所需空间小、运行可靠等优点。

Description

用于固定床加氢反应器内的扰动器

技术领域

本发明属于气动设备领域，具体涉及一种用于固定床加氢反应器内催化剂床层处的扰动器。 

背景技术

在固定床加氢反应器运行后期，经常会因反应器的压力降逐渐升高而影响装置的正常运转。对此的处理方法一般是装置停工并对反应器进行撇头，然后重新开工；但撇头无法从根本上解决问题，装置开工后压力降升高的情况还会发生。如何控制好固定床加氢反应器内的压力降，对于加氢工艺来说是极为重要的。 

固定床加氢反应器内压力降最常发生在催化剂床层顶部，产生压力降的原因一般有以下几种：第一，从上游装置设备带来的灰垢在流经催化剂床层时，沉积在催化剂床层空隙中，使催化剂床层空隙减小，直到床层空隙被灰垢充满，并导致流体在床层中分布不均；而灰垢又能与反应过程产生的积炭结合形成垢层。第二，反应进料中的有机铁与反应器中的H2S反应生成的FeS沉积在催化剂床层表面。第三，裂化原料中的烯烃和双烯烃发生聚合反应或其与进料中的溶解氧发生氧化反应，生成以胶质形态出现的积炭先导物，进而形成积炭沉积在催化剂床层顶部。 

上述三种物质如果在催化剂床层表面累积，会迅速堵塞流通通道，造成原料分布不均匀；且其在催化剂顶层积累形成壳层，则会使反应器的压降升高，严重时会压垮塔盘，造成非计划停工，降低催化剂的使用效率。同时，由于加氢反应是放热反应，在催化剂床层径向截面上，由于反应程度的不同而产生温度差异，甚至出现局部过热，损害催化剂的性能，从而大大降低催化剂的使用周期。 

为了解决上述问题，一般会视原料性质及装置工况的不同在固定床加氢反应器内设置若干个捕垢篮来拦截、过滤和沉积这些污物；且所设置的捕垢篮能增加流通面积，便于流体通过。常见的捕垢篮如图3所示，为筒式结构，外裹筛网，通常将其置于瓷球床层内。而实践证明，捕垢篮经过一段时间运转后，也常常导致其周围的催化剂床层发生堵塞，使液相流动路径长短不一，影响液相在催化剂 床层上的均匀分布；严重时也会生成壳层，造成压力降升高等问题。 

通过检索国内外多个数据库所知，目前并无相关文献报导可以很好地解决固定床加氢反应器内压力降的问题。 

发明内容

本发明人从一个全新的思路来考虑解决固定床加氢反应器内压力降的问题，在灰垢、FeS或/和积炭在催化剂床层顶部或/和捕垢篮表面形成壳层的过程中或形成壳层后，实时地将壳层破坏，使反应气体从破坏的壳层空隙流过，从而使固定床反应器内压力降降低且流体的流动恢复正常，进而延长催化剂的运行时间。 

本发明提供一种用于固定床加氢反应器内的扰动器，包括：密封弹性盒，所述密封弹性盒包括底架和安装在底架上的弹性片，并且在所述密封弹性盒内密封了一定压力的气体；联动杆，其一端连接于所述弹性片上；其中，密封于所述密封弹性盒内的气体响应于所述固定床加氢反应器内的环境气压的变化而使所述弹性片朝向所述密封弹性盒外膨胀或朝向所述密封弹性盒内收缩，从而带动所述联动杆伸出或缩回，进而扰动形成于固定床加氢反应器内的壳层。 

优选在所述密封弹性盒的弹性片一侧上安装了框架，所述联动杆的另一端即自由端穿过所述框架中的通孔而伸出。更优选在所述框架的外表面上设有筛网，所述筛网具有100-200目的筛眼，用于防止外来异物进入所述框架内。也优选在所述框架内安装有挡板，用于控制所述弹性片的向外伸出的运动。 

优选在所述密封弹性盒的与弹性片相对的底板上安装了凸起，用于控制所述弹性片的向内收缩的运动。 

优选在所述密封弹性盒的弹性片和与弹性片相对的底板之间安装了弹簧，用于控制所述弹性片的向内收缩的运动和向外伸出的运动。 

优选本发明中所述弹性片带有一个或多个环状凹槽，以增强所述弹性片的弹性和韧性。优选本发明中所述联动杆的自由端包括：截头圆锥部分，其从所述联动杆中以直径渐增的方式向外延伸；以及圆锥部分，所述圆锥部分从所述截头圆锥部分的外端开始以直径渐缩的方式向外延伸，所述圆锥部分的顶点形成了所述自由端的最外侧点。 

本发明所述的扰动器应用于固定床加氢反应器内，具体应用在反应器内的催化剂床层顶部或捕垢篮表面。该扰动器作用于由灰垢、FeS和/或积炭所形成的壳 层，从而缓解固定床加氢反应器内压力降上升的难题。 

本发明适用于物流为气、液两相共存的反应器，用于缓解反应原料中杂质或烯烃造成的反应器压力降升高的难题。该扰动器具有结构简单、安装方便、所需空间小、运行可靠等优点。 

附图说明

图1为本发明中扰动器未工作时的剖面结构示意图； 

图2为本发明中扰动器的一种安装位置示意图； 

图3为本发明中扰动器的另一种安装位置示意图； 

图4为本发明中扰动器联动杆前伸的工作示意图； 

图5为本发明中扰动器联动杆后缩的工作示意图。 

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细描述。以下仅为本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明公开的技术范围内，可很容易进行的改变或变化都涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。 

本发明中用于固定床加氢反应器内的扰动器剖面结构示意图如图1，其包括密封弹性盒1、联动杆5、框架6和筛网7，其中，密封弹性盒1内有弹性片2、弹簧3、底架4和凸起8。 

密封弹性盒1的一面为弹性片2，另一面为安装有弹簧3的底架4，而凸起8连接在密封弹性盒1内的弹簧3和底架4之间。密封弹性盒内密封有一定压力的气体；该压力为根据扰动器所处的固定床加氢反应器内环境的正常压力而定；在固定床加氢反应器内压力正常时，密封弹性盒不动作，即既不膨胀也不收缩。联动杆5的一端与弹性片2固定连接；而其另一端即其自由端9包括从所述联动杆中以直径渐增的方式向外延伸的截头圆锥部分9b，以及从所述截头圆锥部分的外端开始以直径渐缩的方式向外延伸的圆锥部分9a，所述圆锥部分9a的顶点形成了所述自由端的最外侧点，联动杆5的自由端9用于扰动形成于固定床加氢反应器内的壳层20，自由端9如上的形状设置有利于减少联动杆的运动阻力和增大联动杆的扰动程度。框架6用于固定密封弹性盒1(包括弹性片2)和联动杆5，使联动杆5在密封弹性盒的轴向方向作前后运动；另外，框架6上的挡板 6a可以控制弹性片2的外凸程度，当弹性片2的外凸行程达到最大时，可顶到扰动器的挡板6a，从而避免弹密封弹性盒胀裂。筛网7覆盖于框架6的外表面，其具有100-200目的网眼，用于防止催化剂等颗粒物进入框架内而影响联动杆的运动。当扰动器所处的环境压力在一定数值内变化时，因环境压力小于或大于密封弹性盒内气体压力，使得密封弹性盒膨胀或收缩，其弹性片的外凸或内凹会带动联动杆前伸或后缩，进而达到扰动催化剂床层处壳层的目的。本实施例中的弹性片2上具有多个环状凹槽，可增加其弹性和韧性。其中，弹簧3起缓冲作用，使弹性片2的内凹或外凸程度不致于太剧烈而损坏扰动器。另外，凸起8可以控制弹性片2的内凹程度，从而避免弹性片2的内凹程度过大使得密封弹性盒破裂。 

扰动器工作时的联动杆5前伸和后缩两个状态的示意图见图4和图5；这两幅图显示了扰动器工作中弹性片2、弹簧3和联动杆5的不同位置示图。其中，如前所述，弹性片2外凸极限程度由弹簧3和挡板6a控制，而内凹极限程度由弹簧3和凸起8控制。 

本发明的扰动器可安装于固定床加氢反应器内的催化剂床层顶部，如图2所示；亦可安装于固定床加氢反应器内的捕垢篮50表面处，如图3所示。并可根据反应器内的实际需要，安装一个或多个扰动器。图2中的固定床加氢反应器内从下至上依次填充有催化剂床层40和瓷球层30，在两层之间有由灰垢、FeS或积炭所形成的壳层20，扰动器10安装在壳层20附近。图3中催化剂床层40和瓷球层30位置与图2相同，壳层20位于捕垢篮50内外表面处，扰动器10安装在壳层20附近。 

在固定床加氢反应器内正常的反应压力下，本发明中扰动器10不运作或运作幅度很小。但加氢反应过程中在固定床催化剂床层顶部或捕垢篮表面形成壳层时，反应原料流通不畅，从而引起固定床催化剂床层顶部压力上升，当反应压力高出正常反应压力(密封弹性盒内的气体压力)时，扰动器的密封弹性盒会随之收缩，从而带动联动杆后缩，将壳层锉开带散，使反应原料从破坏的壳层空隙流过，反应原料的流通重新通畅。在这种情况下，固定床加氢反应器内的压力降低，扰动器的密封弹性盒会随之恢复到原始水平，带动联动杆前伸。这样就可使加氢反应器内的压降保持在可控的范围内，进而延长催化剂寿命。 

在本发明中，也可以通过人为地降低或升高固定床催化剂床层的环境压力， 使之低出或高于正常反应压力，从而造成扰动器密封弹性盒的膨胀或收缩，带动联动杆前伸或后缩，将壳层锉开刺散，达到延长催化剂寿命的目的。 

需要强调的是，以上描述的各项特征均能够以单个的或任意组合的方式实施，所有这些变化均属于本发明的范围内。 

Claims (9)

1.一种用于固定床加氢反应器内的扰动器(10)，包括：

密封弹性盒(1)，所述密封弹性盒(1)包括底架(4)和安装在底架(4)上的弹性片(2)，并且在所述密封弹性盒(1)内密封了一定压力的气体；

联动杆(5)，其一端连接于所述弹性片(2)上；

其中，密封于所述密封弹性盒(1)内的气体响应于所述固定床加氢反应器内的环境气压的变化而使所述弹性片(2)朝向所述密封弹性盒(1)外膨胀或朝向所述密封弹性盒(1)内收缩，从而带动所述联动杆(5)伸出或缩回，进而扰动形成于固定床加氢反应器内的壳层(20)。

2.根据权利要求1所述的扰动器，其特征在于：在所述密封弹性盒(1)的弹性片(2)一侧上安装了框架(6)，所述联动杆(5)的另一端即自由端穿过所述框架(6)中的通孔而伸出。

3.根据权利要求2所述的扰动器，其特征在于：在所述框架(6)的外表面上设有筛网(7)，所述筛网(7)具有100-200目的筛眼，用于防止外来异物进入所述框架(6)内。

4.根据权利要求2所述的扰动器，其特征在于：在所述框架(6)内安装了挡板(6a)，用于控制所述弹性片(2)的向外伸出的运动。

5.根据权利要求1到4中任意一项所述的扰动器，其特征在于：在所述密封弹性盒(1)的与弹性片(2)相对的底板上安装了凸起(8)，用于控制所述弹性片(2)的向内收缩的运动。

6.根据权利要求1到4中任意一项所述的扰动器，其特征在于：在所述密封弹性盒(1)的弹性片(2)和与弹性片(2)相对的底板之间安装了弹簧(3)，用于控制所述弹性片(2)的向内收缩的运动和向外伸出的运动。

7.根据权利要求1至4中任意一项所述的扰动器，其特征在于：所述弹性片(2)带有一个或多个环状凹槽，以增强所述弹性片(2)的弹性和韧性。

8.根据权利要求1至4中任意一项所述的扰动器，其特征在于：所述联动杆(5)的自由端包括：截头圆锥部分(9b)，其从所述联动杆(5)中以直径渐增的方式向外延伸；以及圆锥部分(9a)，所述圆锥部分(9a)从所述截头圆锥部分(9b)的外端开始以直径渐缩的方式向外延伸，所述圆锥部分(9a)的顶点形成了所述自由端(9)的最外侧点。

9.根据权利要求1至4中任意一项所述的扰动器，其特征在于：所述壳层(20)形成于所述固定床加氢反应器内的催化剂床层的顶部和/或捕垢篮的表面。

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