CN104549054B - 一种气液分布器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气液分布器，该气液分布器，包括分配盘、泡帽和下降管，分配盘采用不锈钢板材，泡帽和下降管采用催化剂制备而成。气液分布器中泡帽和下降管的制备方法如下：将催化剂与粘结剂混合，捏压成可塑体，然后浇筑到泡帽和下降管的模具中，焙烧，得到催化剂组成的泡帽和下降管。该气液分布器结构简单，操作容易，操作弹性大，能够满足长周期稳定运转的需要。

Description

一种气液分布器
技术领域
本发明涉及一种气液分布器。
背景技术
炼油或化工过程所利用的反应器，是加工过程的核心，发展趋势是尽可能利用反应器的空间，来多装填催化剂，实现炼油或化工过程的效率最大化。气液分布器使物料在反应器内均匀分布，反应物与催化剂良好接触，充分发挥催化剂性能以及装置平稳运行的重要因素。物料分布不均匀时会导致径向截面上特别是在反应器尺寸大型化后的温度差异，甚至会出现局部过热，损害催化剂的性能，从而大大降低催化剂的使用寿命和运转周期。另外，由于原料中含有少量的杂质以及流经系统时冲击管道及设备而夹带的锈垢和污物，如果在催化剂床层表面积累，会迅速堵塞流通通道，造成原料分布不均匀，大幅度影响催化剂效果甚至增加反应器压降。所以，效果好的气液分布器是反应器运行和工业过程平稳操作重要因素。
CN1765479A、CN2928215A、CN201088910A和CN101940897A等专利中，均是对现有的反应器内的气液分布器的设备和结构上的改进或变更，没有从炼油或化工过程的根本要求出发来高效地综合利用反应器的空间。特别是当今很多反应器内都是采用密相装填催化剂来代替之前的常规催化剂装填，目的就是尽可能装填更多的催化剂，实现反应器的空间利用率的提升。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种气液分布器，该气液分布器结构简单，操作容易，操作弹性大，能够满足长周期稳定运转的需要。
本发明的气液分布器，包括分配盘、泡帽和下降管，分配盘采用不锈钢板材，泡帽和下降管采用催化剂制备而成。
本发明气液分布器中，泡帽的圆柱面上均匀地开有数个平行于母线的齿，
其上端与泡帽之间留有适当空间，下降管置于泡帽里面间隙，下降管下端周围设置2~16个中心孔，优选4~8个，中心穿孔与分配盘之间用螺栓相连，便于安装拆卸清理更换。泡帽与下降管通过连接进行连接，连接处分别有2~16个中心孔，优选4~8个，中心孔内用螺栓相连。
本发明气液分布器中，所述的催化剂为加氢反应中的保护剂，可以为粉体或成型产品，可以为市售产品，也可以按照本领域常规方法进行制备，如抚顺石油化工研究院的FZC-11、FZC-13、FZC-16、FZC-10U、FZC-11U、FZC-10A～FZC-14A等加氢保护剂中的一种，石油化工科学研究院的RG系列加氢保护剂中的一种， Akzo Nobel（阿克苏诺贝尔）公司的KG50、KG-1、5B、542等加氢保护剂中的一种，CRITERION公司的514-SH、544-SH、814HC、824-HC、855MD等加氢保护剂中的一种，或上述加氢保护剂的几种组合。
本发明气液分布器中，泡帽和下降管的制备方法，包括如下内容：将催化剂与粘结剂混合，捏压成可塑体，然后浇筑到泡帽和下降管的模具中，焙烧，得到催化剂组成的泡帽和下降管。
其中，所述的粘结剂为氧化铝、硅溶胶、纤维素或聚乙烯醇等中的一种或几种。催化剂和粘结剂混合，可以添加适当溶剂，如水或者催化剂制备过程的母液或浸渍液。其中所述的焙烧条件为：焙烧温度400-800℃，焙烧时间为5-15小时。
本发明气液分布器可以用于在固定床反应器中的泡帽分布器、盘槽式气液分布器等多种类型的分布器，适用于石油烃类加氢过程，特别适用于重、渣油加氢反应。
本发明气液分布器应用于渣油加氢反应中，催化剂级配方式一般分为以下两种：（1）脱金属剂、脱硫剂和脱氮剂的级配方式，以催化剂总体积计，脱金属剂2%-50%，优选10-30%，脱硫剂5%-50%，优选30-50%，脱氮剂5%-48%，优选20-40%；（2）脱硫剂、脱氮剂的级配方式，以催化剂总体积计，脱硫剂5%-95%，优选20-80%，脱氮剂5%-95%，优选20-80%。还可以根据实际需要加入保护剂，加入量为催化剂总体积的1%~10%，优选5~8%，催化剂各级配的体积百分比之和为100%。
本发明气液分布器 应用于渣油加氢反应的工作过程如下：从泡帽的齿缝进入的高速气流（氢气）在泡帽与下降管之间的环形空间内产生强烈的抽吸作用，致使液体（渣油）被冲碎成液滴并为上升气流所携带而进入下降管，进行气液分配；同时，反应物料与催化剂组成的泡帽和下降管进行化学反应，催化剂中的大孔可以容纳金属等杂质沉积，起到积垢和拦截杂质的作用，含Ni和V的金属有机化合物通过加氢降解、氢解，最终以金属硫化物（Ni3S2和V3S4）的形式沉积在催化剂上，而将其脱除。
与现有技术相比，本发明的气液分布器的优点是：
本发明气液分布器，泡帽和下降管采用催化剂的形式，可以代替常规催化剂级配中的保护剂甚至是脱金属剂等，更多的利用反应空间，多装脱硫剂，脱氮剂等脱杂质和转化催化剂，提高反应器利用率和反应效果，提高反应器处理能力，延长催化剂运转周期；本发明气液分布器集积垢、反应和气液分布功能于一体，并且随着积垢的进行反应压降不明显升高，积垢功能不影响气液分布效果。
附图说明
图1为本发明气液分布器的结构示意图。
1-泡帽，2-下降管，3-分配盘，4-连接，5-中心孔。
具体实施方式
为进一步阐述本发明的具体特征，将结合附图加以说明，但并不因此限制本发明。
本发明气液分布器的工作过程如下：在分配盘3上均布的若干泡帽1分布，泡帽的圆柱面上均匀地开有数个平行于母线的齿，下降管2置于泡帽里面间隙，下降管2下端与分配盘3相连，从齿缝进入的高速气流在泡帽与下降管之间的环形空间内产生强烈的抽吸作用，致使液体被冲碎成液滴并为上升气流所携带而进入下降管2，进行气液分配，物料在气液分配的同时，还与泡帽1和下降管2进行化学反应，起到积垢和拦截杂质的作用。
以下结合具体实施例进一步对本发明气液分布器的结构及使用效果进行描述。
实施例-1
将FZC-102A的催化剂粉与氧化铝并添加溶剂水于混捏机中混合、捏压成可塑体，然后浇筑到泡帽和下降管的模具中，在500℃焙烧10小时，拆除模具得到催化剂组成的泡帽和下降管。将泡帽和下降管组装到分配盘上，得到气液分布器。
实施例2
采用本发明气液分布器进行固定床渣油加氢反应，反应条件为：反应温度385℃，反应压力15MPa，氢油比500:1，体积空速0.3 h-1。渣油的性质见表1，催化剂的级配方式及评价结果见表2。保护剂、脱金属剂、脱硫剂和脱氮剂分别为抚顺石油化工研究院生产的FZC-102A、FZC-24、FZC-34和FZC-41。
实施例3
同实施例2，只是催化剂级配方式不同。
实施例4
同实施例2，只是催化剂级配方式不同。
实施例5
同实施例2，只是催化剂级配方式不同。
比较例-1
渣油加氢反应条件同实施例1，采用常规的泡帽分布器和常规渣油加氢的催化剂级配方式，催化剂级配及评价结果见表2。
项目 数据
987.8
残炭值，% 11.3
376.7
凝点，℃ 32
元素分析，wt%
C/H 86.3/10.7
S/N 2.5/0.4
Fe/Ni/V 2.9/28.6/87.4
表2 级配方式及评价结果
实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 比较例-1
保护催化剂，v% 6 无 无 无 13
脱金属剂，v% 25 28 27 无 30
脱硫剂，v% 42 45 44 55 27
脱氮剂，v% 25 27 29 45 30
转化率，% 32 35 36 38 29
压降，MPa 0.25 0.20 0.18 0.16 0.35
运行周期 22月 24月 25月 27月 18月

Claims (9)

1.一种气液分布器，包括分配盘、泡帽和下降管，分配盘采用不锈钢板材，其特征在于：泡帽和下降管采用催化剂制备而成；泡帽的圆柱面上均匀地开有多个平行于母线的齿，下降管置于泡帽里面间隙，下降管下端与分配盘相连；
其中，气液分布器应用于渣油加氢反应中，催化剂级配方式分为以下两种：（1）脱金属剂、脱硫剂和脱氮剂的级配方式，以催化剂总体积计，脱金属剂2%-50%，脱硫剂5%-50%，脱氮剂5%-48%；（2）脱硫剂、脱氮剂的级配方式，以催化剂总体积计，脱硫剂5%-95%，脱氮剂5%-95%。
2.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于：所述的催化剂为加氢反应中的保护剂，为粉体或成型产品。
3.按照权利要求1或2所述的气液分布器，其特征在于：所述的催化剂选自抚顺石油化工研究院的FZC-11、FZC-13、FZC-16、FZC-10U、FZC-11U或FZC-10A～FZC-14A加氢保护剂中的一种，石油化工科学研究院的RG系列加氢保护剂中的一种，Akzo Nobel公司的KG50、KG-1、5B或542加氢保护剂中的一种，CRITERION公司的514-SH、544-SH、814HC、824-HC或855MD加氢保护剂中的一种，或上述加氢保护剂中的几种组合。
4.按照权利要求1所述的气液分布器，其特征在于：泡帽和下降管的制备方法，包括如下内容：将催化剂与粘结剂混合，捏压成可塑体，然后浇筑到泡帽和下降管的模具中，焙烧，得到催化剂组成的泡帽和下降管。
5.按照权利要求4所述的气液分布器，其特征在于：所述的粘结剂为氧化铝、硅溶胶、纤维素或聚乙烯醇中的一种或几种。
6.按照权利要求4所述的气液分布器，其特征在于：催化剂和粘结剂混合过程加入水或者催化剂制备过程的母液或浸渍液。
7.按照权利要求4所述的气液分布器，其特征在于：所述的焙烧条件为：焙烧温度400-800℃，焙烧时间为5-15小时。
8.一种权利要求1所述的气液分布器应用于在固定床反应器的石油烃类加氢过程，包括重、渣油加氢反应过程。
9.按照权利要求8所述的应用，其特征在于：催化剂级配中加入保护剂，加入量为催化剂总体积的1%~10%。
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