CN103506055B - 一种逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置及方法。装置包括：上部料斗、反应器和下部料斗，上部料斗通过上催化剂料腿连接反应器，下部料斗通过下催化剂料腿与反应器连接。方法包括：反应进料从反应物料进料入口进入反应器，催化剂从上部料斗进入反应器，外部的氢气/氮气进入上部料斗并通过上催化剂料腿随催化剂进入反应器，催化剂从反应器通过下催化剂料腿进入下部料斗，外部的氢气/氮气进入下部料斗并通过下催化剂料腿进入反应器，使上部料斗和下部料斗的压力分别比反应器高1～15kPa。本发明对连续重整反应器的催化剂输送系统进行有效的密封，使得反应物料不能进入催化剂循环输送系统，满足正常操作和安全生产的要求。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工的连续重整反应器领域，更进一步说，涉及一种逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置及方法。
背景技术
石油化工行业的连续重整反应器中进行的反应是在催化剂的作用下进行的，反应物料连续的通过催化剂床层，并且催化剂床层在反应器内是从上向下连续移动的，催化剂要连续的进入和离开反应器。为了安全，反应器内的反应物料不允许沿催化剂进料管进入催化剂上游输送系统，也不允许沿催化剂出料管进入催化剂下游输送系统，要保证在催化剂提升和输送系统没有烃类反应物料，因此，要对进出反应器的催化剂输送管进行气体密封，一般都采用氢气或氮气做为密封气体。
现有的连续重整技术都是采用氢气（或氮气）将催化剂从压力较高的反应器（或再生器）向压力较低的反应器（或再生器）提升和输送，因此反应物料不会返回到上游输送系统。进入反应器的催化剂输送系统没有密封措施，仅对离开反应器的催化剂输送系统进行密封。
逆流移动床连续重整的催化剂是从压力较低的反应器向压力高的反应器输送，如果不对进入反应器的催化剂输送系统采用特殊的密封方法就会使得反应物料倒窜回催化剂输送系统，同时为防止反应物料随催化剂进入下游的输送系统，也要对离开反应器的催化剂输送系统进行密封。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置及方法。对进入/离开连续重整反应器的催化剂输送系统进行有效的密封，使得反应物料不能进入催化剂循环输送系统，满足正常操作和安全生产的要求。
本发明的目的之一是提供一种逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置。
包括：上部料斗、反应器和下部料斗，上部料斗设置在反应器上方，通过上催化剂料腿连接反应器，下部料斗设置在反应器下方，通过下催化剂料腿与反应器连接；
所述上部料斗设置有催化剂进料口和上部氢气/氮气进口，催化剂进料口设置在上部料斗的顶部，上部氢气/氮气入口设置在上部料斗的顶部或侧面，上部料斗底部设置有上催化剂接口，所述上部氢气/氮气进口底部高于催化剂进料口的底部；
所述下部料斗顶部设置有下部氢气/氮气入口和下催化剂接口，下部氢气/氮气进口位于下部料斗顶盖的中央并深入到顶盖所连接的套筒内，下部料斗底部设置催化剂出口；
所述下催化剂料腿的长度大于2米，优选2~4米。
反应器可采用现有技术中通常的结构，本发明中，可优选以下结构：
所述反应器包括：筒体、上部封头和下部封头，上部封头和下部封头分别设置在筒体的两端，与筒体固定连接形成密封的结构；
所述上部封头为球形或椭球形，顶部设置有反应物料进料口和上部催化剂下料管，上部催化剂下料管通过上催化剂料腿与上部料斗底部的上催化剂接口连接；
所述下部封头为球形或椭球形，底部设置有反应产物出口和下部催化剂下料管，下部催化剂下料管通过下催化剂料腿与下部料斗的下催化剂接口连接；
所述反应器筒体与上部封头之间设置有挡板，所述上部催化剂下料管穿过挡板伸入反应器内的催化剂床层中。
所述反应器为径向结构，反应器内设置有分配器、集气道、分气道和催化剂床层；
分配器连接反应物料进料口；
所述集气道为反应器的中心管内的空间，所述中心管上端封闭，下端与反应产物出口连接，中心管壁上设置有孔；
中心管上端的封闭结构，此结构既用来密封中心管上端又作为挡板的支撑，并且可以用设在此封闭结构上不同高度的螺栓位置来调节挡板的高度，这样可以在一定范围内改变催化剂床层的高度调整反应器中催化剂的装填量。
所述分气道上端敞开，下端封闭；
所述催化剂床层为环形，设置在集气道和分气道之间。
所述的分气道是外筛网与反应器内壁之间形成的环形流通通道，
所述的外筛网是与反应器筒体同心的筒状结构，套在中心管外。
所述的分气道也可以为多个带开孔的扇形筒形成的内部空间流道，所述扇形筒紧贴反应器内壁沿周向连续排布，
所述的扇形筒其贴在反应器内壁侧为不开孔的弧形板，在催化剂床层侧为开孔的弧形板。
以上所述的外筛网和扇形筒是环形支撑方式，所述的环形支撑是在最下部的反应器筒壁上固定一周环形支撑板，外筛网和扇形筒至于此环形支撑板上，这种环形支撑方式比较牢固，因为在外筛网和扇形筒环形支撑板下面还有催化剂，为了充分利用这部分催化剂不使之形成死区，在环形支撑板上开小孔形成气体通道，使分气道中的部分反应物料通过此气体通道进入环形支撑板下面的催化剂区，这样就减少了催化剂的死区，提高催化剂的利用率。
所述上催化剂接口为多个，沿周向均匀分布，上催化剂料腿与上催化剂接口数量相同；
所述下催化剂接口为多个，沿周向均匀分布，下催化剂料腿与下催化剂接口数量相同。
所述上催化剂接口、下催化剂接口的数量优选为8、12、16、20或24，更优选的数量为12；
所述的上部料斗下封头催化剂接口、下部料斗顶部催化剂接口、上催化剂料腿、下催化剂料腿的直径可采用现有技术中常用的，如：DN40、DN80、DN100、DN150；
所述的上部料斗下封头催化剂接口、下部料斗顶部催化剂接口、上催化剂料腿、下催化剂料腿的规格可采用现有技术中常用的，如：Sch.80或Sch.160
以上所述的外筛网、中心管、扇形筒优选用约翰逊网制造。
本发明的目的之二是提供一种逆流移动床连续重整反应器反应物料密封方法。
包括：
反应进料从反应物料进料入口进入反应器，催化剂从上部料斗通过上催化剂料腿进入反应器，外部的氢气/氮气进入上部料斗并通过上催化剂料腿随催化剂进入反应器，随反应产物一同离开反应器；
反应物料通过分配器进入分气道，再径向流经环形催化剂床层后进入集气道，最后从反应产物出口离开反应器；
在反应器内催化剂床层连续向下移动并通过下部催化剂下料管和下催化剂料腿进入下部料斗，最后从催化剂出口离开；
外部的部分氢气（或氮气）进入下部料斗并经下催化剂料腿和下部催化剂下料管逆向通过催化剂料腿中的催化剂进入反应器，也随反应产物一同离开反应器；
控制氢气（或氮气）的流量使上部料斗和下部料斗的压力分别比反应器高1～15kPa。
具体地，
反应物料从进料入口进入反应器，通过分配器进入分气道，再径向流经环形催化剂床层后进入集气道，最后从反应产物出口离开反应器。
催化剂从上游进入上部料斗，通过连接上部料斗和反应器催化剂床层的上催化剂料腿进入反应器，在反应器内催化剂床层连续向下移动并通过下部催化剂下料管和下催化剂料腿进入下部料斗，最后从催化剂出口离开。
氢气（或氮气）从上部氢气/氮气进口进入上部料斗，控制氢气（或氮气）的流量使上部料斗的压力比反应器高1～15kPa，部分氢气（或氮气）随上催化剂料腿（4）中的催化剂一同进入反应器，而反应器内的反应物料无法进入上部料斗，实现了对进入反应器的催化剂输送系统的密封，所使用的氢气纯度为90～100%，也可以使用氮气，氮气的纯度应＞99.9%,并且CO+CO2的含量＜20ppm。
氢气（或氮气）从下部氢气/氮气进口进入下部料斗，控制氢气（或氮气）的流量使下部料斗的压力比反应器高1～15kPa，部分氢气（或氮气）从下催化剂料腿进入反应器，而反应器内的反应物料无法进入下部料斗，实现了对离开反应器的催化剂输送系统的密封，所使用的氢气纯度为90～100%，也可以使用氮气，氮气的纯度应＞99.9%,并且CO+CO2的含量＜20ppm。
所使用的催化剂为连续重整催化剂，含铂（Pt）、锡（Sn）、铼（Rn）、铝（AL）、硅（Si）等物质，为球型颗粒状，直径1.0～2.5mm，堆积密度450～850kg/m3。
下催化剂料腿应有足够的长度以产生反应器与下部料斗之间的逆压差。
本发明的技术要点在于：
1)采用上部料斗、反应器和下部料斗的设备组合方式：这种组合方式缺一不可，向上部料斗充入氢气（或氮气）以阻止反应物进入上游的催化剂输送系统；向下部料斗充入氢气（或氮气）以阻止反应物进入下游的催化剂输送系统。
2)进入上部料斗的氢气（或氮气）流量的严格控制：上部料斗与反应器之间的压差大小是由进入上部料斗的氢气（或氮气）量所决定的，氢气（或氮气）的流量要严格控制，使压差稳定，其压差值控制在1～15kPa，优选为5kPa。
3)进入下部料斗的氢气（或氮气）流量的严格控制：反应器与下部料斗之间的逆压差大小是由进入下部料斗的氢气（或氮气）量所决定的，氢气（或氮气）的流量要严格控制，使压差稳定，其压差值控制在1～15kPa，正常值为5kPa。
4)严格控制下催化剂料腿的长度：下催化剂料腿的长度与反应器和下部料斗之间的逆压差有对应关系，此逆差压是靠料封实现的，料腿的长度必须满足设计的逆差压值。下催化剂料腿的长度大于2米，优选2~4米。
本发明的效果在于：采用上部料斗、反应器、下部料斗的组合气体密封方式，通过分别严格控制进入上部料斗和下部料斗的氢气（或氮气）流量，使得上部料斗和下部料斗的压力均高于反应器的压力，实现反应器中的反应物料即不能进入上游催化剂输送系统，也不能进入下游催化剂输送系统。
附图说明
附图1本发明的密封装置结构示意图
附图2反应器结构示意图
附图3是分气道为外筛网型式反应器横截面示意图
附图4是分气道为多个扇形筒反应器横截面示意图
附图5是侧面进氢气/氮气的上部料斗结构示意图
附图6是顶部进氢气/氮气的上部料斗结构示意图
附图7是下部料斗结构示意图
附图标记说明：
1反应器；2上部料斗；3下部料斗；4上催化剂料腿；5下催化剂料腿；
6集气道；7分气道；8反应物料进料入口；9上部催化剂下料管；
10下部催化剂下料管；11挡板；12产物出口；13催化剂进料口；
14上部氢气/氮气进口；15上催化剂接口；16下部氢气/氮气进口；
17套筒；18下催化剂接口；19催化剂出口；20外筛网；21中心管；
22扇形筒；23筒体；24上部封头；25下部封头；26催化剂床层；
物料编号：
31催化剂；32氢气/氮气；33反应进料；34反应产物
具体实施方式
下面结合实施例，进一步说明本发明。
实施例1：
如图1~2所示，一种逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置。
包括：上部料斗2、反应器1和下部料斗3，上部料斗2设置在反应器1上方，通过上催化剂料腿4连接反应器1，下部料斗3设置在反应器1下方，通过下催化剂料腿5与反应器1连接；三组设备安装于同一个框架上，并且三组设备的中心线位于同一垂直线上。
所述上部料斗2设置有催化剂进料口13和上部氢气/氮气进口14，催化剂进料口13设置在上部料斗2的顶部，上部氢气/氮气入口14设置在上部料斗2的顶部，上部料斗2底部设置有上催化剂接口15，上部氢气/氮气进口14底部高于催化剂进料口的底部；
所述下部料斗3顶部设置有下部氢气/氮气入口16和下催化剂接口18，下部氢气/氮气进口16位于下部料斗3顶盖的中央并深入到顶盖所连接的套筒17内，下部料斗3底部设置催化剂出口19；
下催化剂料腿的长度为2.5米；
所述反应器1包括：筒体23、上部封头24和下部封头25，上部封头24和下部封头25分别设置在筒体23的两端，与筒体23固定连接形成密封的结构；
所述上部封头24为球形，顶部设置有反应物料进料口8和上部催化剂下料管9，上部催化剂下料管9通过上催化剂料腿4与上部料斗2底部的上催化剂接口15连接；
所述下部封头25为球形，底部设置有反应产物出口12和下部催化剂下料管10，下部催化剂下料管10通过下催化剂料腿5与下部料斗的下催化剂接口18连接；
所述反应器筒体23与上部封头24之间设置有挡板11，所述上部催化剂下料管9穿过挡板11伸入反应器内的催化剂床层26中。
所述反应器1为径向结构，反应器内设置有分配器、集气道6、分气道7和催化剂床层26；
分配器连接反应物料进料口8，
所述集气道6为反应器的中心管21内的空间，所述中心管21上端封闭，下端与反应产物出口12连接，中心管21壁上设置有孔；所述分气道上端敞开，下端封闭；
所述催化剂床层26为环形，设置在集气道6和分气道7之间。
所述的分气道7是外筛网20与反应器1内壁之间形成的环形流通通道，如图3所示，
所述的外筛网20与反应器筒体同心的筒状结构，套在中心管21外。
外筛网及中心管采用约翰逊网制造。
进行反应时：
反应进料从反应物料进料入口进入反应器，催化剂从上部料斗通过上催化剂料腿进入反应器，外部的氢气/氮气进入上部料斗并通过上催化剂料腿随催化剂进入反应器，并随反应产物一同离开反应器；
反应物料通过分配器进入分气道，再径向流经环形催化剂床层后进入集气道，最后从反应产物出口离开反应器；
在反应器内催化剂床层连续向下移动并通过下部催化剂下料管和下催化剂料腿进入下部料斗，最后从催化剂出口离开；
外部的部分氢气（或氮气）进入下部料斗并经下催化剂料腿和下部催化剂下料管逆向通过催化剂料腿中的催化剂进入反应器，也随反应产物一同离开反应器。
进入上部料斗的氢气/氮气管线上安装有自动控制阀，由上部料斗与反应器之间的差压进行自动控制，通过控制进入上部料斗的氢气(或氮气)的流量使上部料斗的压力比反应器高5kPa，使反应器内的反应物料无法进入上部料斗，实现对进入反应器的催化剂输送系统的密封，所使用的氢气纯度为99.0%,氮气的纯度＞99.9%,并且CO+CO2的含量＜20ppm。
进入下部料斗的氢气/氮气管线上安装有自动控制阀，由下部料斗与反应器之间的差压进行自动控制，通过控制进入下部料斗的氢气(或氮气)的流量使下部料斗的压力比反应器高5kPa，使反应器内的反应物料无法进入下部料斗，实现对离开反应器的催化剂输送系统的密封，所使用的氢气纯度为99.0%，氮气的纯度＞99.9%,并且CO+CO2的含量＜20ppm。
所使用的催化剂为工业用PS-Ⅵ连续重整催化剂，含铂（Pt）、锡（Sn）、铝（AL）等物质，为球型颗粒状，直径1.4～2.0mm，堆积密度560kg/m3。
上部、下部催化剂接口以及上、下催化剂料腿和下催化剂料腿的数量为均为12个，沿周向均匀分布，规格为DN80、Sch.80。
实施例2：
同实施例1，区别仅在于分气道7为多个带开孔的扇形筒22形成的内部空间流道，所述扇形筒22紧贴反应器内壁沿周向连续排布，
所述的扇形筒22其贴在反应器内壁侧为不开孔的弧形板，在催化剂床层侧为开孔的弧形板。扇形筒采用约翰逊网制造。
Claims (10)
1.一种逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置，其特征在于：
所述密封装置包括：上部料斗、反应器和下部料斗，上部料斗设置在反应器上方，通过上催化剂料腿连接反应器，下部料斗设置在反应器下方，通过下催化剂料腿与反应器连接；
所述上部料斗设置有催化剂进料口和上部氢气/氮气进口，催化剂进料口设置在上部料斗的顶部，上部氢气/氮气进口设置在上部料斗的顶部或侧面，上部料斗底部设置有上催化剂接口，所述上部氢气/氮气进口底部高于催化剂进料口的底部；
所述下部料斗顶部设置有下部氢气/氮气进口和下催化剂接口，下部氢气/氮气进口位于下部料斗顶盖的中央并深入到顶盖所连接的套筒内，下部料斗底部设置催化剂出口；
所述下催化剂料腿的长度大于2米。
2.如权利要求1所述的逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置，其特征在于：
所述反应器包括：筒体、上部封头和下部封头，上部封头和下部封头分别设置在筒体的两端，与筒体固定连接形成密封的结构；
所述上部封头为球形或椭球形，顶部设置有反应物料进料入口和上部催化剂下料管，上部催化剂下料管通过上催化剂料腿与上部料斗底部的上催化剂接口连接；
所述下部封头为球形或椭球形，底部设置有反应产物出口和下部催化剂下料管，下部催化剂下料管通过下催化剂料腿与下部料斗的下催化剂接口连接；
所述反应器筒体与上部封头之间设置有挡板，所述上部催化剂下料管穿过挡板伸入反应器内的催化剂床层中。
3.如权利要求2所述的逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置，其特 征在于：
所述反应器为径向结构，反应器内设置有分配器、集气道、分气道和催化剂床层；
分配器连接反应物料进料入口，
所述集气道为反应器的中心管内的空间，所述中心管上端封闭，下端与反应产物出口连接，中心管壁上设置有孔；
所述分气道上端敞开，下端封闭；
所述催化剂床层为环形，设置在集气道和分气道之间。
4.如权利要求3所述的逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置，其特征在于：
所述的分气道是外筛网与反应器内壁之间形成的环形流通通道，
所述的外筛网是与反应器筒体同心的筒状结构，套在中心管外。
5.如权利要求3所述的逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置，其特征在于：
所述的分气道为多个带开孔的扇形筒形成的内部空间流道，所述扇形筒紧贴反应器内壁沿周向连续排布，
所述的扇形筒其贴在反应器内壁侧为不开孔的弧形板，在催化剂床层侧为开孔的弧形板。
6.如权利要求1所述的逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置，其特征在于：
所述上催化剂接口为多个，沿周向均匀分布，上催化剂料腿与上催化剂接口数量相同；
所述下催化剂接口为多个，沿周向均匀分布，下催化剂料腿与下催化剂接口数量相同。
7.如权利要求6所述的逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置，其特征在于：
所述上催化剂接口、下催化剂接口的数量为8、12、16、20或24。
8.如权利要求1所述的逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置，其特征在于：
所述下催化剂料腿的长度为2～4米。
9.一种采用如权利要求1～8之一所述的逆流移动床连续重整反应器反应物料密封装置的密封方法，其特征在于所述方法包括：
反应进料从反应物料进料入口进入反应器，催化剂从上部料斗通过上催化剂料腿进入反应器，外部的氢气/氮气进入上部料斗并通过上催化剂料腿随催化剂进入反应器，随反应产物一同离开反应器；
反应物料通过分配器进入分气道，再径向流经环形催化剂床层后进入集气道，最后从反应产物出口离开反应器；
在反应器内催化剂床层连续向下移动并通过下部催化剂下料管和下催化剂料腿进入下部料斗，最后从催化剂出口离开；
外部的部分氢气或氮气进入下部料斗并经下催化剂料腿和下部催化剂下料管逆向通过下催化剂料腿中的催化剂进入反应器，也随反应产物一同离开反应器；
控制氢气或氮气的流量使上部料斗和下部料斗的压力分别比反应器高1～15kPa。
10.如权利要求9所述的逆流移动床连续重整反应器反应物料密封方法，其特征在于：
所述氢气纯度为90～100％，
所述氮气的纯度应＞99.9％,并且CO+CO2的含量＜20ppm。
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