CN103100355A

CN103100355A - 一种沸腾床反应器及应用

Info

Publication number: CN103100355A
Application number: CN2011103538489A
Authority: CN
Inventors: 王喜彬; 贾丽
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: CN103100355B

Abstract

本发明提供一种沸腾床反应器及应用，包括反应器筒体和反应器筒体内上部的循环杯，循环杯下部设置连通至反应器筒体下部的循环管路，循环杯外沿垂直水平方向设置具有条栅状开口的溢流围堰，溢流围堰外侧套装底沿带有浮子的帽罩。帽罩中心部位设置气相引流管，气相引流管向下延伸至循环管路底部。穿过循环杯锥形的杯壁设置气相引出管，循环杯内的气相引出管末端向上高于溢流围堰，循环杯外侧的气相引出管通向反应器外。本发明可以有效提高气液两相的传质效率，促进沸腾床加氢反应器循环油中的氢气溶解量，提高加氢和裂化反应深度。

Description

一种沸腾床反应器及应用

技术领域

本发明涉及一种沸腾床反应器及应用，特别是提高传质效率的沸腾床加氢反应器及应用，属于石油化工领域。

背景技术

渣油加氢处理及裂化是解决重油深加工的最合理、有效的方法。现有的渣油加氢技术分为固定床加氢、移动床加氢、悬浮床加氢和沸腾床加氢四种类型。固定床加氢处理技术相对最为成熟，但其对原料选择性较差的局限性日渐突出；移动床加氢技术也已成熟，由于催化剂可实现在线加排，对原料的适应性有所增强，仍不能适应重质和超重质原油的加工；悬浮床加氢也是国内外各大石油公司和研究机构积极开发的一种重油加工技术，但由于工程技术的难度较大，至今大都处于工业示范装置阶段，未见工业应用的报道；沸腾床加氢技术近年来发展迅速，工艺技术和过程控制都已比较成熟，是劣质重渣油加氢处理的理想技术。

在渣油沸腾床加氢工艺中，原料与氢气混合后从反应器底部进入，在反应器中催化剂颗粒借助于液体提升和气体搅动使其处于沸腾状态。其具有如下工艺特点：(1)原料适应性强；(2)反应器内温度均匀，传质和传热效果好；(3)催化剂可在线加排、能够保证恒定的产品质量；(4)床层压降小、无堵塞、运转周期长；(5)装置操作灵活。

沸腾床加氢反应器内液相为连续相，气固为分散相，形成了气-液-固三相共存的反应体系，反应效率的高低取决于气-液-固三相的相间传质速度。由于气相需要溶解到液相中，才能和固相（催化剂）接触反应，所以气相分布方式对反应器的传质效率和氢气的使用效率有重要影响。目前，沸腾床加氢工艺中，一般的操作流程为：原料油与氢气在管线中混合，进入反应器底部的高压室内，高压室中没有催化剂，气、液混合物流经过分布盘（反应区与高压室隔离设备）进入反应区与催化剂接触反应。反应后液相的一部分和气相引出反应器。另一部分液相作为循环油，经反应器上部的循环杯回流至反应器底部的高压室内，与新鲜进料、氢气简单混合后进入反应区。由于氢气在反应器的上部流出，所以进入循环杯的循环油处于氢气溶解较少的状态，进入高压室与新鲜进料、氢气只是简单混合，所以氢气的溶解不能达到最佳状态，使得加氢反应效率降低。

现有的沸腾床加氢反应器中，一般需要设置液相循环操作，以使得催化剂达到沸腾状态。液相循环的典型方式是在反应器内设置收集液体的循环杯，循环杯上端开口，收集液相物料，通过与循环杯下部相连的循环管路循环至反应器下部。

US4753721描述了采用原料分布盘的渣油加氢处理过程，新鲜渣油原料和氢气混合后进入沸腾床反应器高压室，高压室内设置环状向下开口的倒U形汇集分布器，新鲜渣油原料和氢气的混合物料进入汇集分布器后，气体汇集以溢流方式形成较小气泡与液相混合，主要目的促进气液两相的混合。该方法虽然可以实现气液的初步分布，但是循环油无法实现较好的分布，同时也无法实现循环油和氢气的更好混合。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种沸腾床反应器及应用，可以进一步提高传质效率。本发明可以提高氢气的利用效率，促进沸腾床加氢反应器循环油中的氢气溶解量，进而提高加氢和裂化反应深度。

本发明一种沸腾床反应器，包括反应器筒体和反应器筒体内上部设置的循环杯，循环杯下部设置连通至反应器筒体下部的循环管路，循环杯外沿垂直方向上设置具有条栅状开口的溢流围堰，溢流围堰外侧套装底沿带有浮子的帽罩；帽罩中心部位固定设置气相引流管，气相引流管穿过帽罩顶部开口设置在帽罩之上，气相引流管向下延伸至循环管路内；穿过循环杯锥形的杯壁设置气相引出管，循环杯内的气相引出管末端向上高于溢流围堰，循环杯外侧的气相引出管通向反应器外。

本发明中帽罩为上端封闭的圆筒形，底沿外侧设置浮子。底沿带有浮子的帽罩套装在循环杯溢流围堰上，随着液位的高低可以上下滑动。能够实现使液相通过溢流围堰上条栅状开口进入循环杯，气相向上聚集在反应器顶部，通过帽罩中心部位的气相引流管进入循环油循环管路的内。气相引流管末端流出的气相以气泡的形式分散于循环油中，向上流动，经过与循环油的气液传质，汇集于帽罩内部，通过气相引出管引出反应器。

本发明中循环杯溢流围堰高度为10～50cm，优选为20～40cm；溢流围堰上条栅状开口的长度为8～48cm，优选为18～38cm，宽度为1～5cm，优选为1～3cm；条栅状开口的具体数量根据循环油量计算，一般情况下，帽罩升至最高时，所有条栅状开口的流通截面积应为循环油循环管径流通截面积的2～5倍，优选为2～3倍。

本发明中帽罩的内径略大于循环杯溢流围堰外径，在保证帽罩可以自由上下滑动的前提下，二者之间的间隙越小越好。帽罩的高度应大于循环杯溢流围堰的高度。

本发明中帽罩的底沿带有浮子，浮子可以采用空心金属圆环筒状，也可以采用其他形状。由于帽罩、气相引流管及浮子连接在一起，所以浮子在油中产生的浮力应大于上述三者重力之和的1.5倍，优选大于2.0倍。

本发明中气相引流管的一端连接在帽罩中间部位，另一端向下深入到循环油的循环管路中。气相引流管深入循环管路的一端可以设置气相分配装置，使得气相可以形成较小的气泡，提高气液传质效果。气相引出管一端位于循环杯内侧，高出循环杯溢流围堰，另一端连接反应器外，可以保证气相引出反应器。

本发明反应器应用于渣油或重油原料的沸腾床加氢反应过程中。

本发明中新鲜原料与氢气在反应器入口管线中混合后进入沸腾床加氢反应器底部的高压室，与循环杯返回的循环油一同向上通过含有催化剂的反应区。在循环杯处，气液两相分离，气相在沸腾床反应器顶部聚集，通过帽罩中心部位的气相引流管进入循环油循环管路的底部。气相引流管末端流出的气相以气泡的形式分散于循环油中，向上流动，经过与循环油的气液传质，汇集于帽罩内部，通过气相引出管引出反应器。一部分液相作为生成油流出反应器，一部分液相通过溢流围堰上条栅状开口进入循环杯，与气相进行气液逆流接触传质后，返回沸腾床加氢反应器高压室。底沿带有浮子的帽罩套装在循环杯溢流围堰上，随着液位的高低可以上下滑动，使得帽罩能够在不同液位状况下进行自动调整。

本发明的优点是：

1、在常规的沸腾床反应器中，经过反应区的气相应直接流出反应器。本发明可以充分利用已经经过反应区的气相，提高气、液的相间传质，促进气相在液相中的溶解度。

2、随着传质效率的提高，循环油中氢气的溶解度增加，可以促进加氢和裂化反应，使原料油的转化率提高，增加轻质油品的收率，同时提高了产品质量。

3、本发明中的设备安装方便，体积小巧，空间利用率高，不破坏现有反应器结构。只需要做简单的改动即可实现，改造费用很低。

附图说明

图1是本发明沸腾床反应器剖面结构示意图。

其中：1-沸腾床反应器筒体，2-反应器原料入口，3-高压室，4-反应区，5-循环杯，6-气相引出管，7-浮子，8-帽罩，9-溢流围堰，10-气相引流管，11-循环氢管路，12-循环泵，13-生成油排出管路。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种提高沸腾床加氢反应器及应用予以进一步说明。

如图1所示，新鲜原料与氢气经反应器原料入口2进入沸腾床加氢反应器高压室3，与循环杯5返回的循环油一同向上通过含有催化剂的反应区4。在循环杯5处气液两相分离，气相在沸腾床反应器顶部聚集，通过帽罩中心部位的气相引流管10进入循环油循环管路的底部。气相引流管10末端流出的气相以气泡的形式分散于循环油中，向上流动，经过与循环油的气液传质，汇集于帽罩8内部，通过气相引出管6引出反应器。一部分液相作为生成油流出反应器，一部分液相通过溢流围堰9上条栅状开口进入循环杯5，与气相进行气液逆流接触传质后，返回沸腾床加氢反应器高压室3。底沿带有浮子的帽罩8套装在循环杯溢流围堰9上，随着液位的高低可以上下滑动，使得帽罩8能够在不同液位状况下进行自动调整。

为进一步说明本发明的方案，列举以下实施例。

实施例1

如图1所示，本实施例中，循环杯溢流围堰高度为25cm；溢流围堰上条栅状开口的长度为23cm，宽度为2cm，条栅状开口的数量为64个。气相引流管深入循环管路的末端设置气相破碎网，进一步将气相破碎成微小气泡。新鲜原料与氢气经反应器原料入口2进入沸腾床加氢反应器高压室3，与循环杯5返回的循环油一同向上通过含有催化剂的反应区4。在循环杯5处气液两相分离，气相在沸腾床反应器顶部聚集，通过帽罩中心部位的气相引流管10进入循环油循环管路的底部。气相引流管10末端流出的气相被破碎网破碎后，以微小气泡的形式分散于循环油中，向上流动，经过与循环油的气液传质，汇集于帽罩8内部，通过气相引出管6引出反应器。一部分液相作为生成油流出反应器，一部分液相通过溢流围堰9上条栅状开口进入循环杯5，与气相进行气液逆流接触传质后，返回沸腾床加氢反应器高压室3。底沿带有浮子的帽罩8套装在循环杯溢流围堰9上，随着液位的高低可以上下滑动，使得帽罩8能够在不同液位状况下进行自动调整。

Claims

1.一种沸腾床反应器，包括反应器筒体和反应器筒体内上部设置的循环杯，循环杯下部设置连通至反应器筒体下部的循环管路，其特征在于：循环杯外沿垂直方向上设置具有条栅状开口的溢流围堰，溢流围堰外侧套装底沿带有浮子的帽罩；帽罩中心部位固定设置气相引流管，气相引流管穿过帽罩顶部开口设置在帽罩之上，气相引流管向下延伸至循环管路内；穿过循环杯锥形的杯壁设置气相引出管，循环杯内的气相引出管末端向上高于溢流围堰，循环杯外侧的气相引出管通向反应器外。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：帽罩为上端封闭的圆筒形，底沿外侧设置浮子，底沿带有浮子的帽罩套装在循环杯溢流围堰上，随着液位的高低可以上下滑动。

3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：循环杯溢流围堰高度为10～50cm，溢流围堰上条栅状开口的长度为8～48cm，宽度为1～5cm。

4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：循环杯溢流围堰高度为20～40cm；溢流围堰上条栅状开口的长度为18～38cm，宽度为1～3cm。

5.根据权利要求1、3或4所述的反应器，其特征在于：帽罩升至最高时，所有条栅状开口的流通截面积应为循环油循环管径流通截面积的2～5倍，优选为2～3倍。

6.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：帽罩的底沿带有浮子，浮子采用空心金属圆环筒状，帽罩、气相引流管及浮子连接在一起。

7.根据权利要求1或6所述的反应器，其特征在于：浮子在油中产生的浮力大于帽罩、气相引流管和浮子重力之和的1.5倍。

8.根据权利要求7所述的反应器，其特征在于：浮子在油中产生的浮力大于帽罩、气相引流管和浮子重力之和的2.0倍。

9.权利要求1所述反应器应用于渣油或重油原料的沸腾床加氢反应过程中。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：新鲜原料与氢气在反应器入口管线中混合后进入沸腾床加氢反应器底部的高压室，与循环杯返回的循环油一同向上通过含有催化剂的反应区；在循环杯处，气液两相分离，气相在沸腾床反应器顶部聚集，通过帽罩中心部位的气相引流管进入循环油循环管路的底部；气相引流管末端流出的气相以气泡的形式分散于循环油中，向上流动，经过与循环油的气液传质，汇集于帽罩内部，通过气相引出管引出反应器；一部分液相作为生成油流出反应器，一部分液相通过溢流围堰上条栅状开口进入循环杯，与气相进行气液逆流接触传质后，返回沸腾床加氢反应器高压室；底沿带有浮子的帽罩套装在循环杯溢流围堰上，随着液位的高低可以上下滑动，使得帽罩能够在不同液位状况下进行自动调整。