CN108554330A - 一种加氢反应器内导流工艺及其设计方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种加氢反应器内导流工艺及其设计方法和用途，所述加氢反应器包括反应器筒体；所述反应器筒体包括反应器头部、反应器体部；所述反应器体部内壁上部安装有导流环；所述反应器筒体内部居中从上至下依次安装有反应器出料管、导流管分配器、导流管；所述导流管分配器为漏斗状；所述导流环为一端与反应器筒体内壁相贴合，另一端向反应器筒体中心凸起的环状结构。本发明将在反应器内做上升运动的反应物料通过导流环引导至导流管分配器，规整介质流动方向，减少无效流动，提高流动效率，降低能耗，减少轻组分裂解率；降低重组分在导流管壁和轻组分出口结焦的概率；提高反应器筒体内介质流程长度，缩短反应器筒体上端的气垫层，使反应器筒体内温度更加均匀，提高运行效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种内导流加氢反应器的相关工艺，属于炼油化工和煤化工领域。
背景技术
气液或气液固三相加氢反应器由于能够处理高硫氮、高重金属和高沥青质含量的重质油，还能够处理油煤混合物，以轻油收率高和环保清洁的特点深受人们青睐，近些年逐渐成为重油加工、煤直接液化和油煤共炼工艺的重点研究对象，也必将成最重要的炼油加氢工艺反应器。
目前在处理重劣质油或油煤混合物时，为使反应原料深度加氢，往往采用较高的温度和压力，并选择较低的空速，配备内部循环结构，但加氢反应稍不及时，往往造成严重的结焦后果，致使反应器堵塞，乃至停工。为了将重组分较多地进入循环通道，通常将循环通道分配器设置在较低位置，但这样设置致使反应器上部气垫层较厚，大量轻组分不能够及时流出反应器，大量裂解成气体，并且反应器上下段温差较大，反应器壁易疲劳，使用寿命缩短。
发明内容
为了克服现有加氢反应器气垫层过厚、重组分结焦和反应器上下温差大的问题，本发明提出一种加氢反应器内导流工艺及其设计方法和用途。
本发明的技术方案如下：
一种加氢反应器内导流工艺，其特征在于：所述加氢反应器包括反应器筒体；
所述反应器筒体包括反应器头部、反应器体部；
所述反应器体部内壁上部安装有导流环；
所述反应器筒体内部居中从上至下依次安装有反应器出料管、导流管分配器、导流管；
所述导流管分配器为漏斗状，顶端不高于所述导流环最下端；所述反应器出料管顶端穿过所述反应器头部的顶端出口，底端不高于所述导流管分配器的顶端平面；所述导流管顶端连接所述导流管分配器底端；所述导流环为一端与反应器筒体内壁相贴合，另一端向反应器筒体中心凸起的环状结构。
优选的所述导流环的纵向剖面的外边缘为向反应器筒体内部突出的平滑曲线，且上下侧的曲线均为内凹形状。
进一步优选的所述导流环的纵向剖面的外边缘为由上下各两段圆弧首尾连接形成的弧形凸起。例如剖面左侧从下往上，从贴近反应器内壁往筒体中心方向延伸，曲线的切线斜率逐渐减小，到达极小值后转而增加，在导流环横向最宽处曲线的切线斜率达到极大值，这一段切线斜率均为正值；曲线的切线斜率从极大值开始逐渐减小，到达极小值后转而增加，在曲线与反应器内壁交汇处达到极大值，这一段切线斜率均为负值；反之亦然。
最优选的，从上至下四段圆弧的弧度依次为55°、60°、60°、60°。
进一步优选的所述弧形凸起的下端起点与导流管分配器的上端面平齐。
优选的所述导流环的水平方向的最大宽度为导流管分配器与反应器体部间距的±20mm之间；竖直方向的高度为15mm‐50mm。
优选的所述反应器出料管底端插入所述导流管分配器内0‐15cm。
优选的所述导流管分配器上部开口端内径为500mm‐5m。
优选的所述反应器筒体内径为800mm‐6m。
前述内导流工艺的用途，用于重油加氢、煤直接液化和油煤混炼工艺中，所述煤直接液化工艺以煤为原料，以煤液化的循环油为供氢溶剂进行加工；所述油煤混炼工艺以重质原油、常压渣油、减压渣油、催化油浆、脱油沥青和煤焦油中的一种或者多种组合与褐煤、烟煤中的一种或者多种组合为原料进行加工，油与煤的质量分数比例范围为97‐30:3‐70。
还包括一种加氢反应器内导流工艺的设计方法，其特征在于设计所述加氢反应器为上述结构。
本发明的有益效果：
本发明工艺所采用的一种内导流加氢反应器，根据反应物料性质和流动状态，在反应器内设置一个导流装置,将物料按照预设方向进行流动，同时解决气垫层过厚、重组分结焦和反应器上下温差大的问题。本发明一种内导流加氢反应器设置的导流环将在反应器内做上升运动的反应物料引导至分配器流动入口，规整介质流动方向，减少无效流动，提高流动效率，降低能耗，减少轻组分裂解率；降低重组分在导流管壁和轻组分出口结焦的概率；提高反应器筒体内介质流程长度，缩短反应器筒体上端的无效区，使反应器筒体内温度更加均匀，提高反应器的运行效率。本发明的导流环替代反应器头部的导流作用，导流环外表面设计为平滑曲面，不影响介质流动速率，不形成结焦点。导流环的设置可以将导流管分配器的高度提升，减少气垫层的厚度，降低裂解区，反应器筒体内介质流程更长，温度分布更加均匀，反应器筒体壁不易疲劳，能够延长使用寿命，气垫层缩短为导流环安装前的30％到50％，反应器筒体内部气垫层温度与反应器筒体的温差降低3‐8℃。反应物料在重力作用下，轻、重组分进入导流管分配器之后在水平方向上分层流动，重组分距反应器出料管最远，降低了其接触轻组分出口的概率，不易在轻组分出口形成结焦物，从而降低了结焦物脱落堵塞导流管。
附图说明
图1为本发明加氢反应器纵向剖面图；
图2为本发明加氢反应器导流环处横截面示意图；
附图标号：1‐反应器筒体；2‐导流环；3‐反应器体部；4‐导流管分配器；5‐反应室；6‐导流管；7‐轻组分出口；8‐反应器出料管；9‐反应器头部。
具体实施方式
为了更清楚的理解该发明的内容，将结合附图和实施例详细说明。
实施例1
如图1所示，本实施例的工艺所采用的一种内导流加氢反应器，包括反应器筒体1，反应器筒体1包括反应器头部9、反应器体部3，反应器体部3内壁上部安装有一周导流环2，反应器筒体1内部居中从上至下依次安装有反应器出料管8、导流管分配器4、导流管6，导流管分配器4为漏斗状，上表面与导流环2最下端平齐或略低，反应器出料管8顶端穿过反应器筒体1的顶端出口，底端位于导流环2下方插入所述导流管分配器4有10mm，所述导流管6顶端连接所述导流管分配器4的底端。导流环2为一端与反应器筒体1内壁相贴合，另一端向反应器筒体1中心凸起的环状结构；导流环2的纵向剖面为由四段圆弧a、b、c、d首尾连接形成的向筒体中心突出的弧形凸起，从上至下四段圆弧a、b、c、d的弧度依次为55°、60°、60°、60°，且曲线d从贴近反应器内壁往筒体中心方向延伸，曲线的切线斜率逐渐减小，到达极小值后即变为c，斜率转而增加，在导流环横向最宽处曲线的切线斜率达到极大值，这一段切线斜率均为正值；转为b曲线后切线斜率从极大值开始逐渐减小，到达极小值后变为a，斜率转而增加，在曲线与反应器内壁交汇处达到极大值，这一段切线斜率均为负值；对侧反之亦然。弧形凸起的竖直方向的高度为40mm，水平方向凸起最大宽度为15mm。反应器出料管8为下插式反应器出料管。反应器出料管8由反应器头部9自上而下插入，使位于反应器出料管8一端的轻组分出口7插入导流管分配器4上端。导流管分配器4呈圆形漏斗状，其上部开口端内径为4500mm，反应器体部3内径为4520mm。
当油煤浆态床加氢工艺中反应物向上流到导流管分配器4时，经导流环2导流后进入导流管分配器4中，反应物在重力作用下，轻、重组分进入导流管分配器4后在水平方向上分层流动，重组分距反应器出料管8最远，降低了其接触轻组分出口的概率，不易在轻组分出口形成结焦物，轻组分经反应器出口管4出去，重组分沿导流管分配器4经导流管6流入反应器筒体1的底部，再次循环反应。由于导流环2的设置，导流管分配器4与反应器头部9的切线平面距离由安装前的500mm缩短为本实施例的200mm，即反应器筒体1的内部气垫层缩短为原来的20％，反应器筒体1内部气垫层温度与反应器筒体1的温差由10℃降为3℃。反应器运行1年后在导流管6、轻组分出口7、反应器出料管8、反应器头部9上均未发现结焦物，大大降低了反应器运行风险。
实施例2
本实施例为在渣油浆态床加氢工艺中使用的浆态床加氢反应器，总体结构类似实施例1，反应器筒体1内径为800mm，导流管分配器4上部开口端内径为500mm，导流环2的竖直高度为15mm，水平方向凸起最大宽度为150mm，重组分由反应器筒体1的底部向上流动，经导流环2导流后进入导流管分配器4中，反应物在重力作用下，轻、重组分进入导流管分配器4后在水平方向上分层流动，重组分距反应器出料管8最远，降低了其接触轻组分出口的概率，不易在轻组分出口形成结焦物，轻组分经反应器出口管4出去，重组分沿导流管分配器4经导流管6流入反应器筒体1的底部，再次反应。由于导流环2的设置，导流管分配器4与反应器头部9的切线平面距离由150mm缩短为50mm，即反应器筒体1的内部气垫层缩短为三分之一，反应器筒体1内部气垫层温度与反应器筒体1的温差由8℃降为4℃。反应器运行1年后在导流管6、轻组分出口7、反应器出料管8、反应器头部9上均未发现结焦物，大大降低了反应器运行风险。
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)
1.一种加氢反应器内导流工艺，其特征在于：所述加氢反应器包括反应器筒体；
所述反应器筒体包括反应器头部、反应器体部；
所述反应器体部内壁上部安装有导流环；
所述反应器筒体内部居中从上至下依次安装有反应器出料管、导流管分配器、导流管；
所述导流管分配器为漏斗状，顶端不高于所述导流环最下端；所述反应器出料管顶端穿过所述反应器头部的顶端出口，底端不高于所述导流管分配器的顶端平面；所述导流管顶端连接所述导流管分配器底端；所述导流环为一端与反应器筒体内壁相贴合，另一端向反应器筒体中心凸起的环状结构。
2.根据权利要求1所述的一种内导流工艺，其特征在于：所述导流环的纵向剖面的外边缘为向反应器筒体内部突出的平滑曲线，且上下侧的曲线均为内凹形状。
3.根据权利要求2所述的一种内导流工艺，其特征在于：所述导流环的纵向剖面的外边缘为由上下各两段圆弧首尾连接形成的弧形凸起。
4.根据权利要求3所述的一种内导流工艺，其特征在于：从上至下四段圆弧的弧度依次为55°、60°、60°、60°。
5.根据权利要求1所述的一种内导流工艺，其特征在于：所述导流环的水平方向的最大宽度为导流管分配器与反应器体部间距的±20mm之间；竖直方向的高度为15mm‐50mm。
6.根据权利要求1所述的一种内导流工艺，其特征在于：所述反应器出料管底端插入所述导流管分配器内0‐15cm。
7.根据权利要求1所述的一种内导流工艺，其特征在于：所述导流管分配器上部开口端内径为500mm‐5m。
8.根据权利要求7所述的一种内导流工艺，其特征在于：所述反应器筒体内径为800mm‐6m。
9.权利要求1‐8任一所述的一种内导流工艺的用途，其特征在于用于重油加氢、煤直接液化和油煤混炼工艺中，所述煤直接液化工艺以煤为原料，以煤液化的循环油为供氢溶剂进行加工；所述油煤混炼工艺以重质原油、常压渣油、减压渣油、催化油浆、脱油沥青和煤焦油中的一种或者多种组合与褐煤、烟煤中的一种或者多种组合为原料进行加工，油与煤的质量分数比例范围为97‐30:3‐70。
10.一种加氢反应器内导流工艺的设计方法，其特征在于设计所述加氢反应器为以下结构：
包括反应器筒体；
所述反应器筒体包括反应器头部、反应器体部；
所述反应器体部内壁上部安装有导流环；
所述反应器筒体内部居中从上至下依次安装有反应器出料管、导流管分配器、导流管；
所述导流管分配器为漏斗状，顶端不高于所述导流环最下端；所述反应器出料管顶端穿过所述反应器头部的顶端出口，底端不高于所述导流管分配器的顶端平面；所述导流管顶端连接所述导流管分配器底端；所述导流环为一端与反应器筒体内壁相贴合，另一端向反应器筒体中心凸起的环状结构。
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2018
- 2018-05-25 CN CN201810513074.3A patent/CN108554330B/zh active Active
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