CN107694483A - 一种新型结构加氢反应器及其设计方法与用途 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型结构加氢反应器及其设计方法与用途，结合两个反应器于一个整体，使得反应物料在两个反应器内多次反应，反应的同时将轻组分与重组分分离开，在进料分布器的作用下，反应物料流处于充分返混状态，反应器内物料流处于湍流状态，避免了物料沉积和结焦。物料流的轴向温差＜10℃，径向温差＜0.5℃，使反应器内物料的温度均匀，设备材料不易疲劳损坏。反应器的内反应进料分布分离器与外反应器筒体通过滑套连接，内反应进料分布分离器可根据轻组分的生成速率调节上下位置，避免反应物料中的颗粒粘结在外反应器筒体顶部。反应器还设置有冷氢入口和冷油入口，可控制反应器内的温度。反应器还设有放空管道，能及时处理反应器飞温情况。

Description

一种新型结构加氢反应器及其设计方法与用途

技术领域

本发明涉及一种新型结构加氢反应器及其设计方法与用途，属于石油炼制、化工和煤化工领域。

背景技术

随着原油重质化、劣质化的日益严重和人们对成品油轻质化、清洁化要求的不断升高，重质油加氢工艺和油煤混合加氢工艺越来越受到重视，随之而来的重质油加氢反应设备和反应工艺也层出不穷。现有反应器多为单反应器，或多反映器串联使用，这就导致反应器本身结构庞大，且反应物料在反应器内反应不充分。物料在反应器内的流动状态难以控制，易产生物料沉积和结焦现象。反应器内物料的温度也难以控制，物料径向、轴向温差大，使设备内温度分布不均匀，极易产生飞温情况，长期的温度分布不均还导致反应器本身易疲劳损坏。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型结构加氢反应器，该反应器将内反应器置于外反应器内构成双反应室，物料可在两个反应室内多次反应，该反应器结构设计巧妙、独特，工作稳定。

本发明的技术方案如下：

一种新型结构加氢反应器，其特征在于包括外反应器筒体、内反应器筒体；所述内反应器筒体在外反应器筒体内部；

所述外反应器筒体与内反应器筒体之间构成外反应室；所述内反应器筒体内部为内反应室；

所述外反应器筒体底部具有外反应器进料分布器，所述内反应器筒体顶部具有内反应器进料分布器，

所述外反应器筒体顶部设有轻组分出口，底部设有新鲜进料口、升压进料口，所述新鲜进料口和升压进料口均通向外反应器进料分布器；

所述内反应器筒体底部设有内反应器出口，所述内反应器出口末端与升压泵相连后再连接升压进料口。

优选的所述外反应器进料分布器为盘状圆孔和上升管结合。

优选的所述内反应器进料分布器与外反应器筒体通过滑套连接，底面连接内反应室上端。

优选的所述内反应器进料分布分离器的外周与外反应器筒体间隙为0～100mm。

优选的所述外反应器进料分布器使进料的物料流处于高速返混状态，物料流的雷诺系数达到2000以上。

优选的所述升压泵的输送量为新鲜料进料量的1～10倍。

优选的反应器的操作温度为320～550℃，反应器的操作压力为12～29Mpa。

优选的工作时反应器内部轴向温差＜10℃，径向温差＜0.5℃。

优选的外反应器周身设置冷氢入口和冷油入口，反应器内温度≥455℃时，冷氢入口打开；

反应器温度≥460℃时，冷油入口打开；

反应器内温度＜460℃时，冷油入口关闭；

反应器内温度＜450℃时，冷氢入口关闭。

优选的外反应器底部和/或顶部设置放空线，当反应温度≥465℃时，启动放空线。

还包括上述加氢反应器的用途，用于重油加氢工艺、煤直接液化工艺或油煤混炼工艺，所述重油包括原油、渣油、催化油浆、脱油沥青、煤焦油的一种或者多种；所述煤包括褐煤、烟煤、不粘煤中的一种或者多种，油与煤的质量比范围为97:3-40:60。

还包括上述新型结构加氢反应器的设计方法。

本发明的有益技术效果：

本发明的一种新型结构加氢反应器采用外反应器包裹内反应器的结构，使得整个反应器具有双重反应室。反应物料在升压泵的作用下在两个反应室内多次反应。新鲜进料经外反应器进料分布器进入反应器，分布器将进料流速多次变换，使之处于高度返混状态，雷诺系数优选的控制在2000以上。进料在外反应器内自下而上流动，在流动过程中发生加氢反应。反应产物经兼具分离功能的内反应器进料分布器分开，轻组分从外反应器轻组分出口流出，重组分经内反应器进料分布器进入内反应器向下流动。内反应器重物料从内反应器出口进入升压泵进行升压，再经外反应器分布器与新鲜进料一起进入外反应器向上流动。

本发明的一种新型结构加氢反应器，集合两个反应器为一体，在内反应器的进料分布器处轻重组分分离轻组分从上面分离出去，减少副反应发生，重组分进入内反应器。内外反应器之间通过升压泵将反应物料连续流动，通过升压泵和内外反应器入口分布器的设计，将介质流动状态处于充分返混状态，介质轴向温差＜10℃，径向温差＜0.5℃。该反应器使得轻重组分的反应时间得到合理分配，使反应器内物料的温度和反应深度均匀，设备材料不易疲劳，经久耐用。反应器内介质始终处于湍流状态，避免了物料的沉积、结焦状况发生。

内反应器分布器与外反应器筒体可通过滑套连接，根据轻组分的生成速率调节上下位置，避免固体颗粒粘结在外反应器内顶上。

进一步的沿外反应器周身设置冷氢、冷油注入口，及时控制反应器超温。反应器底部和顶部设置放空线，以及时处理反应器飞温情况的发生。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标号：

1-新鲜进料口；2-外反应器筒体；3-内反应器筒体；4-外反应器进料分布器；5-内反应器进料分布器；6-轻组分出口；7-升压泵；8-放空线；9-冷氢入口；10-冷油入口；11-升压进料口；12-内反应器出口。

具体实施方式

为了更清楚的理解本发明的内容，将结合附图和实施例详细说明。

实施例

如图1所示为本发明实施例的一种新型结构加氢反应器，包括外反应器筒体2、内反应器筒体3；所述内反应器筒体3在外反应器筒体2内部；所述外反应器筒体2与内反应器筒体3之间构成外反应室；所述内反应器筒体3内部为内反应室；所述外反应器筒体2底部具有外反应器进料分布器4，为盘状圆孔和上升管结合；所述内反应器筒体3顶部具有内反应器进料分布器5，所述内反应器进料分布器5与外反应器筒体2通过滑套连接(未示出)，根据轻组分的生成速率调节上下位置，避免固体颗粒粘结在外反应器内顶上，底面连接内反应器筒体3上端。

所述外反应器筒体2顶部设有轻组分出口6，底部设有新鲜进料口1、升压进料口11，所述新鲜进料口1和升压进料口11均通向外反应器进料分布器4；所述内反应器筒体3底部设有内反应器出口12，所述内反应器出口12与升压泵7相连后再连接升压进料口11；在所述内反应器进料分布器5处，轻组分上升，与重组分分离，重组分下降进入内反应器。

原料渣油性质如表1，原料煤粉性质如表2。

混有催化剂的渣油和煤粉混合物与氢气混合，氢气占60vol％，经新鲜进料口1进入反应器经外反应器进料分布器4分散均匀，且雷诺系数在5000以上。反应物从反应器底部进入外反应器并向上边流动边反应，轻组分从外反应器轻组分出料口6流出，重组分经内反应器进料分布器5进入内反应器，轻重组分分开。重组分沿内反应器从上向下流动进一步反应，生成的轻组分上升，剩下的重组分从内反应器下端的内反应器出口12进入升压泵，所述升压泵的输送量为新鲜料进料量的5-8倍，经升压后再次通过外反应器进料分布器4和新鲜进料一起进入外反应器，再次反应。如此，轻组分不断地从反应器流出，重组分得到较长时间的反应，通过本发明，轻重组分的反应时间得到合理分配，且由于反应器内介质处于返混状态，轴向温差＜10℃，径向温差＜0.5℃，反应物料的总反应深度和温度处于均匀状态，反应器的使用寿命得到保证。

在外反应器顶部设置放空线8，外反应器周身设置冷氢入口9和冷油入口10，当反应器内温度超过455℃，冷氢自动喷入进行降温，当反应温度超过460℃时，冷油自动喷入进行降温，当反应器内温度急剧上升，超过465℃时，放空线8自动打开，升压泵流量逐渐下降，反应器内热量被带出，压力下降反应强度下降，温度下降至450℃，放空线关闭。

反应器主要尺寸为：内反应器内径为3.5m，轴向高度为20m，壁厚0.3m，外反应器内径 5m，轴向高度为25m，壁厚0.35m。

反应器基本工艺参数表见表3，反应器内渣油与煤粉的比例为1.2:1、反应温度为445-455℃、反应压力为19Mpa、升压泵流量为新鲜进料量的3倍、氢油比1000:1时，反应器运行2000小时未发生沉积、结焦、堵塞情况，小于370℃馏分油收率超过76％。

表1原料渣油性质

表2原料煤粉性质

表3反应器基本工艺参数表

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种新型结构加氢反应器，其特征在于包括外反应器筒体、内反应器筒体；

所述内反应器筒体在外反应器筒体内部；

所述外反应器筒体与内反应器筒体之间构成外反应室；

所述内反应器筒体内部为内反应室；

所述外反应器筒体底部具有外反应器进料分布器，

所述内反应器筒体顶部具有内反应器进料分布器，

所述外反应器筒体顶部设有轻组分出口，底部设有新鲜进料口、升压进料口，所述新鲜进料口和升压进料口均通向外反应器进料分布器；

所述内反应器筒体底部设有内反应器出口，所述内反应器出口末端与升压泵相连后再连接升压进料口。

2.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于所述外反应器进料分布器为盘状圆孔和上升管结合。

3.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于所述内反应器进料分布器与外反应器筒体通过滑套连接，底面连接内反应器筒体上端。

4.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于所述内反应器进料分布分离器的外周与外反应器筒体间隙为0～100mm。

5.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于所述外反应器进料分布器使进料的物料流处于高速返混状态，物料流的雷诺系数达到2000以上。

6.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于所述升压泵的输送量为新鲜料进料量的1～10倍。

7.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于外反应器周身设置冷氢入口和冷油入口，反应器内温度≥455℃时，冷氢入口打开；

反应器温度≥460℃时，冷油入口打开；

反应器内温度＜460℃时，冷油入口关闭；

反应器内温度＜450℃时，冷氢入口关闭。

8.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于反应器底部和/或顶部设置放空线，当反应温度≥465℃时，启动放空线。

9.权利要求1-8任一所述的一种加氢反应器的用途，其特征在于用于重油加氢工艺、煤直接液化工艺或油煤混炼工艺，所述重油包括原油、渣油、催化油浆、脱油沥青、煤焦油的一种或者多种；所述煤包括褐煤、烟煤、不粘煤中的一种或者多种，油与煤的质量比范围为97:3-40:60。

10.一种新型结构加氢反应器的设计方法，其特征在于设计加氢反应器包括外反应器筒体、内反应器筒体；

所述内反应器筒体在外反应器筒体内部；

所述外反应器筒体与内反应器筒体之间构成外反应室；

所述内反应器筒体内部为内反应室；

所述外反应器筒体底部具有外反应器进料分布器，

所述内反应器筒体顶部具有内反应器进料分布器，

所述外反应器筒体顶部设有轻组分出口，底部设有新鲜进料口、升压进料口，所述新鲜进料口和升压进料口均通向外反应器进料分布器；

所述内反应器筒体底部设有内反应器出口，所述内反应器出口末端与升压泵相连后再连接升压进料口。