CN103834440A - 一种上行式反应汽提分离器及加氢方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上行式反应汽提分离器及加氢方法。反应汽提分离器包括反应区和传质分离区，反应区和传质分离区置于同一容器壳体内，反应区设在下部，传质分离区设在上部，反应区和传质分离区之间设置有环形的中间分隔板和人孔通道，中间分隔板、人孔通道和容器壳体组成下端封闭上端开口的环形空间，传质分离区在所述环形空间内。方法包括：原料油与部分氢气从上行式反应汽提分离器底部进入，另一部分氢气从反应区催化剂床层间注入，在反应区内进行加氢反应，顶部采出气相产物，侧壁采出液相产物。本发明减少了设备投资与占地面积，又减少了两个独立设备之间用管线连接而产生的泄漏点多的问题，提高了装置安全性。

Description

一种上行式反应汽提分离器及加氢方法

技术领域

本发明涉及加氢反应领域，更进一步说，涉及一种上行式反应汽提分离器及加氢方法。

背景技术

石油化工加氢领域中常见设置独立的固定床反应器与汽提塔传质分离器，固定床反应器通常采用下行式，即原料从反应器的顶部进入，反应产物从反应器的底部流出。反应产物再进入单独设置的汽提塔进行气相产物与液相产物的汽提传质分离。

当采用上行式反应器的方案时，原料由反应器的底部进入，反应产物从反应器的顶部流出。由于上行式反应器内气体的流动方向与气体的扩散方向一致，减少了气体在反应器内局部累积的可能性，有助于提高气相与液相在固定床催化剂床层流动的均匀性，减少催化剂床层局部热点的形成，尤其适用于气相负荷较小的工况。同时，上行式反应器内的介质流动方向与重力方向相反，有助于减少催化剂床层的摩擦压力降，延长催化剂的操作周期。

但是，目前上行式反应器和汽提塔传质分离器是两个独立设备，设备投资和占地面积大，并且，设备之间用管线连接而产生泄露点多，容易造成安全隐患。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种上行式反应汽提分离器及加氢方法。将上行式固定床反应器与传质分离器整合在同一容器的壳体内，即减少了设备投资与占地面积，又减少了两个独立设备之间用管线连接而产生的泄漏点多的问题，提高了装置安全性。

本发明的目的之一是提供一种上行式反应汽提分离器。

包括：反应区和传质分离区，

所述反应区和传质分离区置于同一容器壳体内，反应区设在下部，传质分离区设在上部，反应区和传质分离区之间设置有环形的中间分隔板和人孔通道，中间分隔板、人孔通道和容器壳体组成下端封闭上端开口的环形空间，传质分离区在所述环形空间内；

所述反应区内装填上行式固定床催化剂床层，所述传质分离区内装填环形塔盘；

容器底部设有反应原料入口，容器顶部设置有气相产物出口；反应区容器侧壁设置有氢气入口；传质分离区底部容器侧壁设置有液相产物出口；传质分离区环形塔盘的下部容器侧壁设置有汽提氢气入口；

所述反应区内的上行式固定床催化剂床层的底部设有分布板，分布板上设置有孔，分布板下固定连接垂直布置的分布管，分布管与分布板的孔连通；使分布管下端的反应物料与分布板上端的物料连通；

所述反应区内的上行式固定床催化剂床层的顶部设有催化剂格栅压板。

所述反应区内的上行式固定床催化剂床层按1～6床层分段装填，优选按2～3床层分段装填。

所述环形塔盘的顶部设置有液体分配盘；

所述环形塔盘的数量大于等于3；优选为4~6；

所述环形塔盘可采用现有技术中通常的结构，可优选为：浮阀、泡罩、筛板或折流板；

所述液体分配盘可采用现有技术中通常的结构，可优选为：烟囱管、泡罩、筛板或溢流槽。

所述人孔通道的直径范围是DN500mm～DN1000mm。

所述人孔通道与容器上切线的距离范围优选0～1.0倍容器半径，更优选为0.5倍容器半径。

所述中间分隔板与最上部的催化剂格栅压板的距离优选0.3~1.0倍容器半径，更优选为0.5倍容器半径。

具体可采用以下技术方案：

所述反应区和传质分离区置于同一容器壳体内，反应区设在容器的下部，传质分离区设在容器的上部，采用中间分隔板和内置的人孔通道将传质分离区的液相空间与反应区的催化剂床层空间隔离，下部的反应区的反应产物通过人孔通道上行进入上部的传质分离区；所述反应区内装填上行式固定床催化剂床层，底部设有反应原料入口，顶部设置有分隔板及人孔通道，反应产物通过人孔通道的顶部出口进入传质分离区；所述传质分离区处在容器壳体、中间分隔板、人孔通道围成的环形空间内；所述传质分离区内装填多层环形塔盘，容器顶部设有气相产物出口，传质分离区环形塔盘的下部容器侧壁设置有汽提氢气入口，传质分离区底部容器侧壁设置有液相产物出口。

本发明的目的之二是提供一种加氢方法。

包括：

原料油与部分氢气从上行式反应汽提分离器底部进入，另一部分氢气从反应区催化剂床层间注入，在反应区内进行加氢反应，反应产物经人孔通道进入传质分离区，在汽提氢气及塔盘的作用下进行气液传质、分离，顶部采出气相产物，侧壁采出液相产物。

在实际操作过程中，气液两相混合物料由反应区底部的原料入口进入所述的反应汽提分离器，由下向上流动，经分布管与分布板进入催化剂床层。在分布管与分布板的作用下将气、液混合物均匀的分布在催化剂床层的横截面上，继而发生一系列的催化反应。每催化剂床层的顶部设有催化剂格栅压板，该压板的格栅开口尺寸小于催化剂的颗粒，从而保证气、液反应产物顺利通过该压板，但限制催化剂颗粒离开床层向上扰动。在两个催化剂床层之间设有氢气入口，用以补充化学反应消耗掉的氢气。气、液反应产物离开反应区最上层的催化剂床层后，由于受到中间分隔板的阻隔，只能沿着内置的人孔通道向上流动，在人孔通道的顶部出口进入传质分离区。人孔通道在本发明中的主要作用为：a.检修容器内构件、装卸催化剂时人员进出通道；b.与中间分隔板、容器器壁围成环形的传质分离空间；c.反应区气液反应产物向上流动的通道。

在传质分离区内，反应区的气相与液相反应产物经闪蒸分离后，气相产物继续向上流动，经容器顶部的气相产物出口流出；液相反应产物在重力的作用下向下流入分配盘，在分配盘的作用下将液相反应产物均匀的分配到下部的环形塔盘上。汽提氢通过容器侧壁的汽提氢入口进入传质分离区的下部，向上流动与反应区向下流动的液相产物逆流接触，在环形塔盘上发生传质、传热、分离过程。由于氢气的分子量小，少量的汽提氢就可以有效降低轻组分的分压，从而促进轻、重反应产物传质分离的过程。反应生成的轻组分逐渐向上部的环形塔盘富集，最终以气相形式与反应区闪蒸出的气相组分一起由气相产物出口流出；而反应生成的重组分逐渐向下部的环形塔盘富集，然后进入传质分离区下部环形的液相缓冲空间，通过传质分离区底部容器侧壁的液相产物出口流出。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

1）结构简单，加工制造便利，节省投资；

2）占地面积小；

3）本质安全性高。

附图说明

图1是本发明所述的上行式反应汽提分离器的结构示意图

图2图1的A-A向视图

附图标记说明：

1-容器壳体；2-中间分隔板；3-人孔通道；4-原料入口；5-分布管；6-分布板；7-催化剂床层；8-催化剂格栅压板；9-液相产物出口；10-气相产物出口；11-氢气入口；12-汽提氢气入口；13-液体分配盘；14-环形塔盘

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

如图1所示，一种上行式反应汽提分离器。包括：反应区和传质分离区，

所述反应区和传质分离区置于同一容器壳体1内，反应区设在下部，传质分离区设在上部，反应区和传质分离区之间设置有环形的中间分隔板2和人孔通道3，中间分隔板2、人孔通道3和容器壳体1组成下端封闭上端开口的环形空间，传质分离区在所述环形空间内；

所述反应区内装填上行式固定床催化剂床层7，所述传质分离区内装填环形塔盘14；

容器底部设有反应原料入口4，容器顶部设置有气相产物出口10；；传质分离区底部容器侧壁设置有液相产物出口9；

所述反应区内的上行式固定床催化剂床层7的底部设有分布板6，分布板6上设置有孔，分布板6下固定连接垂直布置的分布管5，分布管5与分布板6的孔连通；使分布管5下端的反应物料与分布板6上端的物料连通；

所述反应区内的上行式固定床催化剂床层7的顶部设有催化剂格栅压板8。

所述反应区内的上行式固定床催化剂床层按2床层分段装填；两个床层之间的反应区容器侧壁设置有氢气入口11；

传质分离区内装填5层环形筛板塔盘14，第1层（从顶部向下数）环形塔盘顶部设置有烟囱管型液体分配盘13，第5层（从顶部向下数）环形塔盘下部设置有汽提氢气入口12。

所述人孔通道的直径范围是DN600mm；

所述人孔通道与容器上切线的距离为0.5倍容器半径；所述中间分隔板与最上部的催化剂格栅压板的距离为0.5倍容器半径。

气液两相混合物料由反应区底部的原料入口进入所述的反应汽提分离器，由下向上流动，经分布管与分布板进入催化剂床层。在分布管与分布板的作用下将气、液混合物均匀的分布在催化剂床层的横截面上，继而发生一系列的催化反应。每催化剂床层的顶部设有催化剂格栅压板，该压板的格栅开口尺寸小于催化剂的颗粒，从而保证气、液反应产物顺利通过该压板，但限制催化剂颗粒离开床层向上扰动。在两个催化剂床层之间设有氢气入口，用以补充化学反应消耗掉的氢气。气、液反应产物离开反应区最上层的催化剂床层后，由于受到中间分隔板的阻隔，只能沿着内置的人孔通道向上流动，在人孔通道的顶部出口进入传质分离区。

在传质分离区内，反应区的气相与液相反应产物经闪蒸分离后，气相产物继续向上流动，经容器顶部的气相产物出口流出；液相反应产物在重力的作用下向下流入液体分配盘，在液体分配盘的作用下将液相反应产物均匀的分配到下部的环形塔盘上。汽提氢通过容器侧壁的汽提氢入口进入传质分离区的下部，向上流动与反应区向下流动的液相产物逆流接触，在环形塔盘上发生传质、传热、分离过程。由于氢气的分子量小，少量的汽提氢就可以有效降低轻组分的分压，从而促进轻、重反应产物传质分离的过程。反应生成的轻组分逐渐向上部的环形塔盘富集，最终以气相形式与反应区闪蒸出的气相组分一起由气相产物出口流出；而反应生成的重组分逐渐向下部的环形塔盘富集，然后进入传质分离区下部环形的液相缓冲空间，通过传质分离区底部容器侧壁的液相产物出口流出。

Claims (13)

1.一种上行式反应汽提分离器，包括反应区和传质分离区，其特征在于：

所述反应区和传质分离区置于同一容器壳体内，反应区设在下部，传质分离区设在上部，反应区和传质分离区之间设置有环形的中间分隔板和人孔通道，中间分隔板、人孔通道和容器壳体组成下端封闭上端开口的环形空间，传质分离区在所述环形空间内；

所述反应区内装填上行式固定床催化剂床层，所述传质分离区内装填环形塔盘；

容器底部设有反应原料入口，容器顶部设置有气相产物出口；反应区容器侧壁设置有氢气入口；传质分离区底部容器侧壁设置有液相产物出口；传质分离区环形塔盘的下部容器侧壁设置有汽提氢气入口。

2.如权利要求1所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于：

所述反应区内的上行式固定床催化剂床层的底部设有分布板，分布板上设置有孔，分布板下固定连接垂直布置的分布管，分布管与分布板的孔连通；

所述反应区内的上行式固定床催化剂床层的顶部设有催化剂格栅压板。

3.如权利要求2所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于：

所述反应区内的上行式固定床催化剂床层按1～6床层分段装填。

4.如权利要求3所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于：

所述反应区内的上行式固定床催化剂床层按2～3床层分段装填。

5.如权利要求1所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于：

所述环形塔盘的顶部设置有液体分配盘；

所述环形塔盘的数量大于等于3。

6.如权利要求5所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于：

所述环形塔盘的数量为4~6。

7.如权利要求5所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于： 

所述环形塔盘为：浮阀、泡罩、筛板或折流板；

所述液体分配盘为：烟囱管、泡罩、筛板或溢流槽。

8.如权利要求1所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于：

所述人孔通道的直径范围是DN500mm～DN1000mm。

9.如权利要求1所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于：

所述人孔通道与容器上切线的距离范围是0～1.0倍容器半径。

10.如权利要求9所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于：

所述人孔通道与容器上切线的距离是0.5倍容器半径。

11.如权利要求2所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于：

所述中间分隔板与最上部的催化剂格栅压板的距离是0.3~1.0倍容器半径。

12.如权利要求11所述的上行式反应汽提分离器，其特征在于：

所述中间分隔板与最上部的催化剂格栅压板的距离是0.5倍容器半径。

13.一种采用如权利要求1~12之一所述的上行式反应分离器的加氢方法，其特征在于所述方法包括：

原料油与部分氢气从上行式反应汽提分离器底部进入，另一部分氢气从反应区催化剂床层间注入，在反应区内进行加氢反应，反应产物经人孔通道进入传质分离区，在汽提氢气及塔盘的作用下进行气液传质、分离，顶部采出气相产物，侧壁采出液相产物。