CN107626266A - 加氢反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加氢反应器，包括反应器筒体，反应器筒体内装有催化剂填料，反应器筒体设置有进液口、第一进气口和出液口；反应器筒体内设置有第一储氢合金容器，第一储氢合金容器内装有储氢合金；第一储氢合金容器设置有第二进气口和第一出气口，第二进气口和第一出气口均延伸至反应器筒体外。利用储氢合金储氢放热，放氢吸热的原理为加氢反应器加热，除加氢反应器本体外，只需从加氢装置高压气源引气即可为加氢反应器加热和制冷，简化加氢反应设备，且所需设备少，能源消耗大幅降低，进而降低加氢反应成本。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工技术领域，尤其涉及一种加氢反应器。
背景技术
加氢反应器是各类加氢工艺的关键设备，加氢是在催化剂存在的条件下，从外界补入氢气以提高油品和其他有机材料的氢碳比，进而提高油品和其他有机材料的质量。
含苯环的液体有机材料在高温和催化剂作用下，能够和氢气发生加成反应，该加成反应为放热反应。反应开始前，需要将氢气和液体有机材料在加氢反应器中加热到一定温度，反应开始后，产生的热量可以帮助维持反应器温度，此外，为维持反应温度恒定，一般需要根据反应放热速率和反应器自然散热的速度对加氢反应器进行加热或制冷，传统的加氢反应器需要同时配备电或蒸汽加热器以及制冷机，通过包裹在加氢反应器器身外部的导热油夹套来完成温度控制。
但是，上述传统加氢反应器结构复杂，生产制造该类加氢反应器难度大，此外，该类加氢反应器的能源消耗量大，导致加氢反应成本较高。
发明内容
本发明提供了一种加氢反应器，已解决加氢反应器结构复杂，生产制造该类加氢反应器难度大，以及该类加氢反应器的能源消耗量大，加氢反应成本较高的问题。
本发明提供的一种加氢反应器，包括：反应器筒体，所述反应器筒体内装有催化剂填料，所述反应器筒体设置有进液口、第一进气口和出液口；
所述反应器筒体内设置有第一储氢合金容器，所述第一储氢合金容器内装有储氢合金；
所述第一储氢合金容器设置有第二进气口和第一出气口，所述第二进气口和第一出气口均延伸至所述反应器筒体外。
根据本发明的一个实施例，还包括第二储氢合金容器，所述第二储氢合金容器套设于所述反应器筒体外；
所述进液口、第一进气口、出液口、第二进气口和第一出气口延伸至所述第二储氢合金容器外；
所述第二储氢合金容器设置有第三进气口和第二出气口，所述第二储氢合金容器内装有储氢合金。
根据本发明的一个实施例，所述第三进气口和第二出气口设置有流量调节阀门。
根据本发明的一个实施例，所述反应器筒体内设置有多个第一储氢合金容器，多个所述第一储氢合金容器沿所述反应器筒体纵向并列设置。
根据本发明的一个实施例，所述反应器筒体内设置有多个第一储氢合金容器，多个所述第一储氢合金容器沿所述反应器筒体横向并列设置。
根据本发明的一个实施例，多个所述第一储氢合金容器相互连通。
根据本发明的一个实施例，所述第二进气口和第一出气口设置有流量调节阀门。
根据本发明的一个实施例，所述储氢合金为钒基固溶体系储氢合金、LaNi5系储氢合金或TiFe系储氢合金中的一种或多种的混合物。
本发明提供的一种加氢反应器可以包括以下有益效果：本发明提供的一种加氢反应器包括反应器筒体，所述反应器筒体内装有催化剂填料，所述反应器筒体设置有进液口、第一进气口和出液口；所述反应器筒体内设置有第一储氢合金容器，所述第一储氢合金容器内装有储氢合金；所述第一储氢合金容器设置有第二进气口和第一出气口，所述第二进气口和第一出气口均延伸至所述反应器筒体外。利用储氢合金储氢放热，放氢吸热的原理为加氢反应器加热，除加氢反应器本体外，只需从加氢装置高压气源引气即可为加氢反应器加热和制冷，简化加氢反应设备，且所需设备少，能源消耗大幅降低，进而降低加氢反应成本。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的一种加氢反应器的纵向剖面结构图；
图2是本发明实施例2提供的一种加氢反应器的纵向剖面结构图；
图3是本发明实施例3提供的一种加氢反应器的纵向剖面结构图；
图4是本发明实施例4提供的一种加氢反应器的纵向剖面结构图。
图1-4中，符号表示：
1-反应器筒体，101-进液口，102-第一进气口，103-出液口，2-第一储氢合金容器，201-第二进气口，202-第一出气口，3-储氢合金，4-催化剂填料，5-流量调节阀门，6-阀门，7-第二储氢合金容器，701-第三进气口，702-第二出气口。
具体实施方式
实施例1
参见图1，为本发明实施例1提供的一种加氢反应器的纵向剖面结构图，包括反应器筒体1，反应器筒体1设置为截面是圆形的封闭容器，反应器筒体内装有催化剂填料4，反应器筒体1设置有进液口101、第一进气口102和出液口103，进液口101用于加入需要进行加氢的液体有机材料，第一进气口102用于通入作为反应物的氢气，出液口103用于放出加氢反应后的液体有机材料，在进液口101、第一进气口102和出液口103处均设置有阀门6，用于控制气体和液体的流量，催化剂填料4可根据液体有机材料的不同而进行选择。
液体有机材料在高温和催化剂的作用下，能够和氢气发生加成反应，该加成反应为放热反应，反应开始前，需要将氢气和液体有机材料加热到一定温度，反应开始后产生的热量可以帮助维持反应器温度，为维持反应温度恒定，一般需要根据反应放热速率和反应器自然散热的速度，对反应器进行加热或制冷。
反应器筒体1内设置有第一储氢合金容器2，第一储氢合金容器2也可以设置为截面是圆形的封闭容器，第一储氢合金容器2内装有储氢合金3，储氢合金3是一类可以在一定条件下吸收和释放气态氢气的金属合金，在氢气压力高于一定值时，储氢合金3能够发生吸氢反应并在反应过程中放出大量热量，当氢气压力低于一定值时，储氢合金3能够发生放氢反应释放氢气并在反应过程中从外部吸收热量。
储氢合金3可以选择钒基固溶体系储氢合金、LaNi5系储氢合金或TiFe系储氢合金中的一种或多种的混合物。
第一储氢合金容器2设置有第二进气口201和第一出气口202，第二进气口201和第一出气口202均延伸至反应器筒体1外，第二进气口201用于通入与储氢合金3接触的氢气，以加热反应器筒体1，第一出气口202用于放出被储氢合金3储存的氢气，为反应器筒体1降温。特别地，第一出气口202与增压压缩机的输入端连通，增压压缩机的输出端与储存氢气的氢源，如钢瓶，相连通，用于回收氢气并循环利用。
为了方便控制第一储氢合金容器2对反应器筒体1加热和降温的幅度，在第二进气口(201)和第一出气口(202)设置有流量调节阀门(5)。
实施例2
为了使反应器筒体1内的温度控制更加精准和迅速，本实施例提供的一种加氢反应器在实施例1提供的加氢反应器的基础上还包括第二储氢合金容器7，参见图2，为本发明实施例2提供的一种加氢反应器的纵向剖面结构图，第二储氢合金容器7套设与反应器筒体1外，进液口101、第一进气口102、出液口103、第二进气口201和第一出气口202延伸至第二储氢合金容器7外，第二储氢合金容器7内也装有储氢合金3，同时，第二储氢合金容器7也设置有用于通入与储氢合金3接触的氢气的第三进气口701和用于放出被储氢合金3储存的氢气的第二出气口702。
实施例3
参见图3，为本发明实施例3提供的一种加氢反应器的纵向剖面结构图，本实施例提供的一种加氢反应器与实施例1不同之处在于，反应器筒体1内设置有多个第一储氢合金容器2，多个第一储氢合金容器2沿反应器筒体1纵向并列设置，且多个第一储氢合金容器2相互连通，在相互连通的管道上分别设置有阀门，同时，多个第一储氢合金容器2的第二进气口201和第一出气口202分别设置有流量调节阀门5，使得多个第一储氢合金容器2即能同时对反应器筒体1整体进行加热和降温，又能对反应器筒体1内部的不同环节分别加热和降温。
实施例4
参见图4，为本发明实施例4提供的一种加氢反应器的纵向剖面结构图，本实施例提供的一种加氢反应器与实施例3不同之处在于，反应器筒体1内设置的多个第一储氢合金容器2沿反应器筒体1横向并列设置，同时，多个第一储氢合金容器2之间均装有催化剂填料4，在其他与实施例3相同，在此不再赘述。
下面结合实际应用对本发明实施例提供的加氢反应器的使用作出说明。
将本发明实施例提供的加氢反应器用于完成乙基咔唑的加氢反应时，第一储氢合金容器2采用内径为10mm的纯铜管制作，储氢合金3采用钒基固溶体储氢合金V40Ti28Cr24Fe8，储氢合金3在储氢合金容器2中填充的体积比率为80％，催化剂填料选用负载1-3wt％Pt/C催化剂的Al2O3球，第一储氢合金容器2可以设置为多个，使其占用反应器筒体1内部50-60％的体积。进行加氢反应前，向加氢反应器筒体1内部注入占储氢合金V40Ti28Cr24Fe8质量17-20％的乙基咔唑，调节第一储氢合金容器2的氢气压力为6-8MPa，通过吸氢放热使反应器筒体1内部的温度控制在150-220℃。当温度超过150℃，则向反应器筒体1内注入压力不低于6MPa的氢气，使氢气加成反应开始，当反应器筒体1的温度超过220℃时，打开第一储氢合金容器2的第一出气口202的流向调节阀门5释放氢气，降低第一储氢合金容器2的压力至放氢平台压以下，储氢合金3释放氢气并从反应器筒体1中吸收热量，降低反应器筒体1的温度。反之若反应器筒体1温度过低，则向第一储氢合金容器2内充入高压氢气，使储氢合金4吸氢放热，提高反应器筒体1内的温度。
综上所述，本发明提供的一种加氢反应器利用储氢合金储氢放热，放氢吸热的原理为加氢反应器加热，除加氢反应器本体外，只需从加氢装置高压氢源引气即可为加氢反应器加热和制冷，简化加氢反应设备，且所需设备少，能源消耗大幅降低，进而降低加氢反应成本。
以上所述的本发明实施方式并不构成对本发明保护范围的限定。
Claims (8)
1.一种加氢反应器，其特征在于，包括：反应器筒体(1)，所述反应器筒体(1)内装有催化剂填料(4)，所述反应器筒体(1)设置有进液口(101)、第一进气口(102)和出液口(103)；
所述反应器筒体(1)内设置有第一储氢合金容器(2)，所述第一储氢合金容器(2)内装有储氢合金(3)；
所述第一储氢合金容器(2)设置有第二进气口(201)和第一出气口(202)，所述第二进气口(201)和第一出气口(202)均延伸至所述反应器筒体(1)外。
2.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于，还包括第二储氢合金容器(7)，所述第二储氢合金容器(7)套设于所述反应器筒体(1)外；
所述进液口(101)、第一进气口(102)、出液口(103)、第二进气口(201)和第一出气口(202)延伸至所述第二储氢合金容器(7)外；
所述第二储氢合金容器(7)设置有第三进气口(701)和第二出气口(702)，所述第二储氢合金容器(7)内装有储氢合金(3)。
3.根据权利要求2所述的加氢反应器，其特征在于，所述第三进气口(701)和第二出气口(702)设置有流量调节阀门(5)。
4.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于，所述反应器筒体(1)内设置有多个第一储氢合金容器(2)，多个所述第一储氢合金容器(2)沿所述反应器筒体(1)纵向并列设置。
5.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于，所述反应器筒体(1)内设置有多个第一储氢合金容器(2)，多个所述第一储氢合金容器(2)沿所述反应器筒体(1)横向并列设置。
6.根据权利要求4或5所述的加氢反应器，其特征在于，多个所述第一储氢合金容器(2)相互连通。
7.根据权利要求1、4或5任意一项所述的加氢反应器，其特征在于，所述第二进气口(201)和第一出气口(202)设置有流量调节阀门(5)。
8.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于，所述储氢合金(3)为钒基固溶体系储氢合金、LaNi5系储氢合金或TiFe系储氢合金中的一种或多种的混合物。
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