CN111375347B - 一种上流式反应器及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种上流式反应器及其应用，所述上流式反应器包括反应器壳体，反应器壳体内沿物料流动方向依次设置催化剂床层支撑格栅、催化剂床层、浮动格栅压层；所述反应器壳体底部设置反应物料入口，反应器壳体顶部设置反应物料出口。本发明所述上流式反应器内设置浮动格栅压层，所述浮动格栅压层可以随催化剂床层的波动而上下浮动，防止催化剂在浮动过程中造成的颗粒磨损，保护催化剂的同时减少粉尘的产生，维持床层压降长周期稳定。

Description

一种上流式反应器及其应用
技术领域
本发明属于石油化工设备领域，涉及一种上流式反应器及其应用。
背景技术
在石油化工领域中，加氢工艺是一种重要的处理馏分油及二次加工油的技术手段，通过加氢可以实现油品中的硫、氮、金属、胶质、残炭等杂质的有效脱除以及将不饱和烃加氢转化为饱和烃。根据反应器类型可以将加氢工艺分为固定床加氢工艺、悬浮床加氢工艺、沸腾床加氢工艺，其中以固定床加氢工艺的应用最为广泛。
根据固定床反应器的进料方式，可以分为上流式即下进料和下流式即上进料固定床反应器两种方式，其中的上流式固定床反应器能够处理多种类型的油品，在油品加氢过程中显示出了独特的优势，如劣质油品渣油、煤液化油中由于杂质含量高，容易造成加氢催化剂中毒或者催化剂孔道堵塞而快速失活，并且杂质可能堵塞床层使压降快速升高导致反应器工况变差，甚至无法正常操作，若采用上流式加氢反应过程使气液并流向上运动造成催化剂床层的膨胀，可以增加床层的空隙率，避免催化剂床层的堵塞。
CN200810117101.1提出了一种上流式反应器及其应用，上流式反应器包括位于反应器底部的初始分布器和初始分布器上方的中间分布器，初始分布器由一个锥形折流板和一个位于其上方的筛板组成；中间分布器由开孔筛板和筛板板串结构组成，该发明所提供的上流式反应器的目的是实现气体均匀分布，从而提高催化剂的利用率。CN201110353672.7提出了一种上流式反应器气液分布器及应用，包括分布盘塔板和帽罩式集气分配器组成，该发明目的是使气相的均匀分布，提高气液两相的传质效率。CN201510697566.9提出了一种上流式分配器和上流式反应器，该发明的目的是通过本技术方案，流体通过上流式分配器后能够均匀地分配和均匀混合。CN201110156274.6公开了一种渣油加氢处理工艺，是在渣油加氢处理装置的脱金属剂床层之前增加一个进料口，渣油和氢气通过渣油加氢装置原料进料口进入装置反应，催化裂化回炼油通过增设的进料口处进入装置反应，渣油加氢装置采用催化剂级配装填，依次为保护剂、脱金属剂、脱硫剂在内的三类或三类以上催化剂，采用上流式反应器或固定床反应器。该方法的目的是提高渣油加氢处理杂质脱除率，延长渣油加氢处理装置操作周期，该发明方法中主要是渣油加氢工艺流程的优化。
上流式加氢反应器中，原料和氢气混合后由反应器底部进入反应器，经折流板和分布器及床层支撑进入催化剂床层，气相被分散成气泡与液相连续相并流向上运动，由于流体流动使得床层产生了膨胀，少量催化剂颗粒会被流体携带继续向上运动，这部分颗粒会到达相邻的催化剂床层的分布器或者床层支撑。由于床层支撑缝隙很小催化剂颗粒无法通过，因此这些颗粒很有可能就此堵塞分布器或者床层支撑，导致流体、特别是气体分布不均匀，从而影响到反应器内流体的分布，对反应过程产生不利影响。而且也会同时伴随催化剂颗粒间的磨损及粉化，产生大量的催化剂粉尘，这些粉尘随着反应物料向上运动，在丝网或格栅表面发生堵塞现象，导致床层压降迅速升高，影响了反应的开工周期。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供了一种上流式反应器及其应用，所述反应器内设置浮动格栅压层，所述浮动格栅压层可以随催化剂床层的波动而上下浮动，防止催化剂在浮动过程中造成的颗粒磨损，保护催化剂的同时减少粉尘的产生。在浮动格栅压层上部设置催化剂粉尘过滤层，可以实现催化剂粉尘的均匀拦截集存，维持床层压降长周期稳定。
本发明提供一种上流式反应器，所述反应器包括反应器壳体，反应器壳体内沿物料流动方向设置催化剂床层支撑格栅、催化剂床层、浮动格栅压层；所述反应器壳体底部设置反应物料入口，反应器壳体顶部设置反应物料出口。
本发明所述的上流式反应器中，所述的浮动格栅压层设置在催化剂床层上方，所述浮动格栅压层随催化剂床层的膨胀\收缩而上下浮动，其位置主要与催化剂床层的压降大小有关；当催化剂床层压降小时，浮动格栅压层位置靠近反应器下方，当催化剂床层压降大时，浮动格栅压层位置靠近反应器上方。
本发明所述的上流式反应器中，所述浮动格栅压层包括滑道、可浮动压层和密封构件；其中可浮动压层包括第一格栅压板、第二格栅压板、第一格栅压板和第二格栅压板之间的固定夹层，第一格栅压板与第二格栅压板通过若干组轴向筋板进行固定连接，形成“笼式”框架结构；所述的固定夹层内可以装填惰性材料，优选装填惰性氧化铝瓷球；所述密封构件的一端固定在可浮动压层的外边缘上，另一端活动搭接在滑道表面，使可浮动压层在滑道表面上下浮动时保持高度密封，防止物料、催化剂颗粒及粉尘的漏出，所述密封构件可以为密封圈和/或密封条。所述滑道沿反应器轴向位置固定在反应器内表面，滑道下边缘紧邻催化剂床层，所述可浮动压层在滑道上浮动时为整体浮动。
本发明所述的上流式反应器中，所述的滑道长度为10mm～800mm，优选为50mm～300mm。滑道长度过小会使得催化剂颗粒由于浮动空间小而发生堵塞，进而导致开工周期短；滑道长度过大会使催化剂浮动空间变大，而对催化剂造成严重磨损，从而引发催化剂粉尘过多和催化剂活性金属组分脱落等问题。
本发明所述的上流式反应器中，所述的第一格栅压板和第二格栅压板的结构形式相同或不相同，可以采用平行的金属栅条或约翰逊网；当采用平行的金属栅条时，栅条宽度一般为20～60mm，栅条间条缝宽度可以根据催化剂颗粒直径和固定夹层内惰性材料的直径进行确定，要求条缝宽度小于固定夹层内的惰性材料的直径和固定夹层外的催化剂颗粒直径，防止惰性材料漏出和催化剂漏进，一般为1mm～30mm；当采用约翰逊网时，网丝之间的间距一般为1mm～10mm，防止催化剂颗粒正好卡在网丝上即可。
本发明所述的上流式反应器中，所述的固定夹层内可以填装惰性填充材料，所述惰性填充材料可以是惰性氧化铝瓷球、多孔陶瓷等中的一种或几种。在使用过程中，惰性填充材料在固定夹层内具有适宜的活动空间，惰性填充材料之间可以相对运动，防止催化剂粉尘的粘附和积存。当固定夹层内填装惰性氧化铝瓷球时，一般惰性氧化铝瓷球的直径为3mm～30mm。
本发明所述的上流式反应器中，所述的催化剂床层填装本领域人员熟知的具有催化功能的催化剂，催化剂床层的填装高度由催化剂的使用最佳空速确定。
本发明所述的上流式反应器中，所述的催化剂床层支撑格栅为平行金属栅条结构，用于支撑其上部催化剂床层的重量。所述催化剂床层支撑格栅为本领域技术人员公知内容，可以根据实际需要进行选择和变换。一般情况下，所述催化剂支撑格栅包括大梁、栅条和筛网，大梁两侧固定搭接在反应器内壁的凸台上，栅条位于大梁和凸台上，筛网平铺于栅条上表面，筛网目数一般为5～30目，优选为10～20目。
本发明所述的上流式反应器中，反应器壳体还设置保护剂床层和/或瓷球层，按照物料流动方向，保护剂床层、瓷球层设置于催化剂床层支撑格栅和催化剂床层之间，当同时包括保护剂床层和瓷球层时，保护剂床层设置有瓷球层下方。
本发明所述的上流式反应器中，所述的保护剂床层装填保护剂，所述的保护剂主要是用于脱除原料中金属杂质、固体颗粒物，同时使原料中易结焦的物质适度加氢，以减缓催化剂中的中毒结焦，延长主催化剂的使用寿命，所述保护剂可以采用市售商品或者根据现有方法进行制备选择，这些选择都是为本领域人员熟知的。
本发明所述的上流式反应器中，所述的保护剂床层与催化剂床层的高度比为1:1～1:50，优选1:2～1:5。
本发明所述的上流式反应器中，所述的瓷球层装填惰性瓷球，瓷球层的高度一般为50～500mm，优选100～300mm；瓷球层的上方还可以进一步铺设丝网，优选为铺设不锈钢丝网。
本发明所述的上流式反应器中，所述浮动格栅压层上方设置有催化剂粉尘过滤层，所述浮动格栅压层与催化剂粉尘过滤层之间留有一定的空间，用于浮动格栅压层的上下浮动。
本发明所述的上流式反应器中，所述催化剂粉尘过滤层包括上格栅板、中格栅板、下格栅板和集尘网块，其中，下格栅板和中格栅板之间形成一级过滤层，上格栅板和中格栅板之间形成二级过滤层；所述一级过滤层和二级过滤层内均匀布置集尘网块，一级过滤层和二级过滤层的集尘网块交错布置。所述上格栅板、中格栅板、下格栅板表面为交错封堵，使物料穿过催化剂粉尘过滤层时呈“Z”型运动轨迹，有利于粉尘的拦截沉降；
本发明所述的上流式反应器中，所述集尘网块外表面采用不锈钢丝网或约翰逊网进行包裹，内部装填惰性多孔材料。其中，一级过滤层中的集尘网块内优选装填φ10～φ30的惰性氧化铝瓷球，用来拦截和捕集大颗粒催化剂粉尘；二级过滤层中的集尘网块内优选装填φ3～φ13的惰性氧化铝瓷球，用来拦截和捕集微小颗粒的催化剂粉尘。
本发明所述的上流式反应器中，所述的集尘网块的外形可以为圆柱形、正方体、菱形体、长方体、多边形体等中的任意一种，一般为圆柱形；集尘网块的单元高度一般为10～1000mm，优选50～200mm。
本发明第二方面提供一种本发明上流式反应器的应用，将所述上流式反应器用于烃油加氢反应，特别适用于烃油液相加氢反应。
本发明上流式反应器的应用中，所述烃油是馏程在130～550℃范围内任意馏分的烃类原料，可以选自但不限于石脑油、重整生成油、航煤、柴油、蜡油、润滑油、渣油、脱沥青油、生物柴油、动物油或植物油等中的一种或多种。
本发明上流式反应器的应用中，所述上流式反应器的加氢反应条件为：温度为40～360℃；压力为0.5～20.0MPa，优选为1.0～8.0MPa；液时体积空速为0.5～15h-1；氢气的给量可以远大于加氢过程中的化学氢耗，一般为氢油质量比为0.001%～15%，优选0.01%～5%。
本发明上流式反应器的应用中，当用于烃油液相加氢反应时，首先将原料油与氢气进行混合溶解，得到一种含有氢气的物流；然后将形成的物流作为反应进料自上流式反应器的底部引入，经过反应后自反应器顶部离开。其中，所述的原料油与氢气的混合溶解，可以采用常规的壳体式氢油混合组件，外壳内含有SWN型、SMX型、SMK型、SML型、SMH型、螺旋板片、波纹板片、旋转叶片、平叶片、弯曲叶片或多孔板片等任意强化流体扰动的组件中的任意一种或几种；也可以利用膜管微分散器、微孔板、微孔材料等对原料油和氢气进行溶解分散，优选利用膜管微分散器，预分散的氢气的气泡尺寸为10nm～1000nm，一般为50～500nm。所述的混合溶解过程中，氢油质量比为0.001%～15%；氢油混合溶解条件为：40～360℃，0.5～20.0MPa，停留时间为0.5～30分钟；氢油混合后形成的反应器进料混合物可以为气液两相，也可以为溶解分散了氢气的纯液相。
与现有技术相比，本发明所述上流式反应器具有如下优点：
1、本发明所述上流式反应器中设有浮动格栅压层，与传统的上流式反应器相比，反应器内设置浮动格栅压层，一方面防止上流式反应器在进液后催化剂下沉而造成的催化剂颗粒运动磨损粉化，保护催化剂并减少粉尘的产生，另一方面可以随着催化剂床层的压降逐渐升高，浮动格栅压层可以向上浮动，保证反应器长周期运行。
2、本发明所述上流式反应器中，浮动格栅压层的第一格栅板和第二格栅板组成的框架为一体式固定结构，在反应器内浮动时为整体上下浮动，但中间夹层内的惰性填充材料具有适当的活动空间，惰性填充材料（如惰性氧化铝瓷球）之间可以相对运动，可以防止催化剂粉尘的粘附和积存。
3、本发明所述上流式反应器中，所述浮动格栅压层上方还设有催化剂粉尘过滤层，因为催化剂使用过程中由于浮力作用和生产波动，避免不了颗粒之间的碰撞磨损而产生一定的粉尘，通过设置催化剂粉尘过滤层，可以将透过浮动格栅夹层的催化剂粉尘过滤除掉，防止粉尘进入其它部位如顶部出口管线造成堵塞。且所述催化剂粉尘过滤层采用层级过滤、级配填装的方式，依次按粉尘颗粒度进行拦截过滤，使过滤层实现均匀的拦截粉尘，防止局部出现堵塞的现象；催化剂粉尘过滤层内流动的流动方式为“Z”型折流运动轨迹，有利于粉尘的拦截沉降。
4、本发明的上流式反应器，可以使浮动格栅压层随催化剂床层的膨胀而上下浮动，防止催化剂在上浮过程中造成的颗粒磨损，保护催化剂的同时减少粉尘的产生，另外，在浮动格栅压层上部设置催化剂粉尘过滤层，可以实现催化剂粉尘的均匀拦截集存，维持床层压降长周期稳定。
附图说明
图1是本发明上流式加氢反应器的结构示意图。
图2是本发明浮动格栅压层的结构示意图。
图3是本发明催化剂粉尘过滤层的结构示意图
图4是本发明催化剂粉尘过滤层上\中\下上格栅板的俯视图。
图5是采用本发明上流式反应器的液相加氢工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明进行详细说明，但不因此限制本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“置于”、“相连”、“连接”、“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图4所示，本发明提供一种上流式反应器，所述上流式反应器包括反应器壳体5，反应器壳体5内沿物料流动方向设置催化剂床层支撑格栅10、保护剂层23、瓷球层24、催化剂床层9、浮动格栅压层8和催化剂粉尘过滤层7；所述反应器壳体底部设置反应物料入口4，反应器壳体顶部设置反应物料出口6。
其中，所述浮动格栅压层8包括滑道18、可浮动压层21，密封构件22；其中可浮动压层21包括第一格栅压板19、第二格栅压板20、第一格栅压板19和第二格栅压板20之间的固定夹层，第一格栅压板19与第二格栅压板20通过若干组轴向筋板进行固定连接，形成“笼式”框架结构；所述的固定夹层内可以装填惰性材料，优选为装填惰性氧化铝瓷球；所述滑道18沿反应器轴向位置固定在反应器内壁，优选滑道沿反应器轴向位置固定在反应器内壁一周，滑道下边缘紧邻催化剂床层9，所述压层结构在滑道上浮动时为整体浮动，所述密封构件22的一端固定在可浮动压层21的外边缘处上，另一面活动搭接在滑道18表面，使可浮动压层21在滑道18表面上下浮动时保持高度密封，防止物料、催化剂颗粒及粉尘的漏出，所述密封构件22可以为密封圈和/或密封条。
所述催化剂粉尘过滤层7包括上格栅板12、中格栅板13、下格栅板14和集尘网块17，其中，下格栅板14和中格栅板13之间形成一级过滤层16，上格栅板12和中格栅板13之间形成二级过滤层15；所述一级过滤层16和二级过滤层15内均匀布置集尘网块17，一级过滤层16和二级过滤层15的集尘网块17交错布置。所述上格栅板12、中格栅板13、下格栅板14表面为交错封堵，使物料穿过催化剂粉尘过滤层时呈“Z”型运动轨迹，有利于粉尘的拦截沉降；所述集尘网块17外表面采用不锈钢丝网或约翰逊网进行包裹，内部装填惰性多孔材料。其中，一级过滤层中的集尘网块内装填φ10～φ30的惰性氧化铝瓷球，用来拦截和捕集大颗粒催化剂粉尘；二级过滤层中的集尘网块内优选装填φ3～φ13的惰性氧化铝瓷球，用来拦截和捕集微小颗粒的催化剂粉尘。
如图5所述，以油品液相加氢工艺为例，进行说明其具体反应过程：氢气1与原料油2经由氢油混合设备3进行溶解混合，形成一种气液混合物或溶解了氢气的液相物料，作为上流式加氢反应器进料经反应物料入口4引入上流式加氢反应器，依次经过催化剂支撑格栅10、保护剂层23、瓷球层24、催化剂床层9、浮动格栅压层8、催化剂粉尘过滤层7、出口收集器13后，作为上流式加氢反应器出料经反应物料出口6离开反应器。在正常运行过程中，由于该反应过程的特殊性，由于浮力的作用，使催化剂床层9在进料后处于膨胀状态，并随着进料的波动而处于上下浮动状态，而浮动格栅压层8随着催化剂床层9的上下浮动而浮动，减少催化剂颗粒的磨损和产生粉尘；经过浮动格栅压层8后的物料进入催化剂粉尘过滤层7，并依次经过下格栅板14、一级过滤层16、中格栅板13、二级过滤层15、上格栅板12，将物料中夹带的粉尘进行逐级过滤拦截和集存。
本发明实施例及对比例中采用的原料油为来自某厂常减压装置的常一线，具体性质见表1。实施例及对比例加氢反应中采用的保护剂/催化剂为抚顺石油化工研究院的FBN-03B01/FH-40A。
表1 原料性质
项目 原料油
密度，g/cm<sup>3</sup> 0.812
馏程（ASTM D86），℃
IBP/10% 156/178
20%/50% 182/205
90%/FBP 241/273
硫醇硫，μg/g 46
硫，μg/g 347
氮含量，μg/g 16
芳烃含量，% 11.8
实施例1
采用本发明所述的上流式反应器，将原料油与氢气采用常规的静态混合器（型号为SX2.3/25-6.4-500）进行混合，然后将该混合物作为反应器进料引入上流式反应器（反应器直径为100），反应器内沿物料流动方向依次填装催化剂支撑格栅、保护剂层120mm、φ13mm氧化铝瓷球层80mm（瓷球层的上方铺设10目不锈钢丝网）、催化剂床层300mm、浮动格栅压层120mm；其中，催化剂支撑格栅包括大梁、栅条和筛网，大梁两侧固定搭接在反应器内壁的凸台上，栅条位于大梁和凸台上，筛网平铺于栅条上表面，筛网目数为12目。浮动格栅压层包括滑道、可浮动压层和密封构件，可浮动压层包括第一格栅压板、第二格栅压板、第一格栅压板和第二格栅压板之间的固定夹层，固定夹层内装填φ13的惰性氧化铝瓷球；第一格栅压板和第二格栅压板的结构形式不相同，第一格栅压板采用平行的金属栅条，栅条宽度为30mm，栅条间条缝宽度为10mm，第二格栅压板采用约翰逊网，网丝之间的间距为2mm；填装过程中，各床层之间压紧填装；其中各床层之间不填装任何不锈钢丝网，反应结果见表2。
实施例2
采用本发明所述的上流式反应器，将原料油与氢气采用无机膜管分散器进行混合，首先将氢气分散为50nm尺寸的微气泡后渗透至管外，与壳体内通入的液体形成反应器进料混合物，然后将该混合物作为反应器进料引入上流式反应器（反应器直径为150mm）；反应器内沿物料流动方向以此填装支撑格栅、保护剂层100mm、φ13mm氧化铝瓷球层80mm（瓷球层的上方铺设10目不锈钢丝网）、催化剂床层450mm、浮动格栅压层150mm、粉尘过滤层（一级过滤层60mm，内部填装由φ13mm氧化铝瓷球和约翰逊网组成的集尘网块，二级过滤层60mm，内部填装由φ3-φ6mm氧化铝瓷球和约翰逊网组成的集尘网块60mm）；其中，催化剂支撑格栅包括大梁、栅条和筛网，大梁两侧固定搭接在反应器内壁的凸台上，栅条位于大梁和凸台上，筛网平铺于栅条上表面，筛网目数为12目。浮动格栅压层包括滑道、可浮动压层和密封构件，可浮动压层包括第一格栅压板、第二格栅压板、第一格栅压板和第二格栅压板之间的固定夹层，固定夹层内装填φ10的多孔陶瓷颗粒；第一格栅压板和第二格栅压板的结构形式相同，均采用约翰逊网，网丝之间的间距为2mm；填装过程中，各床层之间压紧填装；其中各床层之间不填装任何不锈钢丝网。反应结果见表2。
实施例3
采用本发明所述的上流式反应器，将原料油与氢气采用常规的静态混合器（型号为SX2.3/25-6.4-500）进行混合，然后将该混合物作为进料引入上流式反应器（反应器直径为300mm）；反应器内沿物料流动方向依次填装催化剂支撑格栅、保护剂层60mm、φ13mm氧化铝瓷球层40mm、催化剂床层500mm、浮动格栅压层200mm、粉尘过滤层（一级过滤层60mm，内部填装由φ13mm氧化铝瓷球和约翰逊网组成的集尘网块，二级过滤层60mm，内部填装由φ3-φ6mm氧化铝瓷球和约翰逊网组成的集尘网块60mm）；其中，催化剂支撑格栅包括大梁、栅条和筛网，大梁两侧固定搭接在反应器内壁的凸台上，栅条位于大梁和凸台上，筛网平铺于栅条上表面，筛网目数为12目。浮动格栅压层包括滑道、可浮动压层和密封构件，可浮动压层包括第一格栅压板、第二格栅压板、第一格栅压板和第二格栅压板之间的固定夹层，固定夹层内装填φ10的多孔陶瓷颗粒；第一格栅压板和第二格栅压板的结构形式相同，均采用约翰逊网，网丝之间的间距为2mm；填装过程中，各床层之间压紧填装；其中各床层之间不填装任何不锈钢丝网。反应结果见表2。
对比例1
与实施例1相比，不同之处在于反应器内没有设置浮动格栅压层，而是设置两层瓷球层代替。
将原料油与氢气采用常规的静态混合器（型号为SX2.3/25-6.4-500）进行混合，然后将该混合物作为反应器进料引入常规上流式反应器（反应器直径为100mm；）反应器内沿物料流动方向依次填装催化剂支撑格栅、保护剂层120mm、φ13mm氧化铝瓷球层80mm、催化剂床层300mm、φ3-φ6mm氧化铝瓷球层60mm、φ13mm氧化铝瓷球层60mm；填装过程中，各床层之间压紧填装；其中保护剂层与催化剂床层之间填装12目不锈钢丝网，催化剂床层和φ3-φ6mm氧化铝瓷球层之间也填装12目不锈钢丝网，防止跑剂。反应结果见表2。
对比例2
与实施例2相比，不同之处在于反应器内没有设置浮动格栅压层，而是设置两层瓷球层代替。
采用本发明所述的上流式反应器，将原料油与氢气采用无机膜管分散器进行混合，首先将氢气分散为50nm尺寸的微气泡后渗透至管外，与壳体内通入的液体形成反应器进料混合物，然后将该混合物作为反应器进料引入上流式反应器（反应器直径为150mm）；反应器内沿物料流动方向以此填装支撑格栅、保护剂层100mm、φ13mm氧化铝瓷球层80mm、催化剂床层450mm、φ3-φ6mm氧化铝瓷球层130mm、φ13mm氧化铝瓷球层130mm；填装过程中，各床层之间压紧填装；其中各床层之间不填装任何不锈钢丝网。反应结果见表2。
表2反应结果
Figure DEST_PATH_IMAGE001
注：液体表观流速指的是在反应器不考虑装入任何构件，按空塔计算流体通过塔的平均流速，用液体的进料流量除以反应器的截面积而得到的数值。
本领域技术人员熟知，采用常规的加氢反应器进行上流式加氢反应时，为了保证反应效果及长周期运行，对催化剂高径比有一定的要求，反应器直径不宜过大或过小，这就影响上流式反应器内的液体表观流速，若液体表观流速较大，对催化剂床层、保护剂床层的冲击力大，造成催化剂磨损较为严重，那么催化剂磨损产生的粉尘就容易堵塞格栅条缝而导致反应器床层压降升高速率较快，反之，若液体表观流速较小，对催化剂床层、保护剂床层的冲击力小，造成催化剂磨损少，那么反应器床层压降升高的就比较缓慢，为此，本实施例及对比例对于上流式反应器使用效果的测定方法为：同一处理量条件下，采用常规上流式反应器与本发明的上流式反应器进行对比，对比过程中通过改变液体表观流速的方法来测试反应器床层的压降上升速率。到达一定运行时间时，催化剂床层压降越低，表示使用效果越好。为减少实验带来的误差，实验过程中液体表观流速采取多次测量求平均值的方法。
由本实施例及对比例的反应器压降上升速率可以看出，采用本发明的上流式反应器及上流式反应方法后，反应器压降上升速率较为缓慢，装置运行时间大幅度延长，说明通过本发明的浮动格栅后催化剂床层得到了有效固定，催化剂颗粒的磨损情况得到了显著改善。此外，从本发明上流式反应器压降的上升速率十分缓慢可以看出，催化剂粉尘过滤层能够几乎将全部粉尘拦截下来而实现均匀集尘。

Claims (18)

1.一种上流式反应器，其特征在于：所述反应器包括反应器壳体，反应器壳体内沿物料流动方向设置催化剂床层支撑格栅、催化剂床层、浮动格栅压层；所述反应器壳体底部设置反应物料入口，反应器壳体顶部设置反应物料出口；
所述浮动格栅压层包括滑道、可浮动压层和密封构件；其中可浮动压层包括第一格栅压板、第二格栅压板、第一格栅压板和第二格栅压板之间的固定夹层，第一格栅压板与第二格栅压板通过若干组轴向筋板进行固定连接，形成“笼式”框架结构；所述密封构件的一端固定在可浮动压层的外边缘上，另一端活动搭接在滑道表面；所述滑道沿反应器轴向位置固定在反应器内表面，滑道下边缘紧邻催化剂床层，所述可浮动压层在滑道上浮动时为整体浮动。
2.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于：所述的第一格栅压板和第二格栅压板的结构形式相同或不相同，采用平行的金属栅条或约翰逊网。
3.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于：所述的固定夹层内填装惰性填充材料，所述惰性填充材料是惰性氧化铝瓷球、多孔陶瓷中的一种或几种。
4.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于：所述的滑道长度为10mm～800mm。
5.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于：所述的催化剂床层支撑格栅为平行金属栅条结构。
6.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于：反应器壳体设置保护剂床层和/或瓷球层，按照物料流动方向，保护剂床层、瓷球层设置于催化剂床层支撑格栅和催化剂床层之间，当同时包括保护剂床层和瓷球层时，保护剂床层设置有瓷球层下方。
7.按照权利要求6所述的上流式反应器，其特征在于：所述的保护剂床层与催化剂床层的高度比为1:1～1:50。
8.按照权利要求6所述的上流式反应器，其特征在于：所述的瓷球层装填惰性瓷球，瓷球层的高度为50～500mm；瓷球层的上方铺设丝网。
9.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于：所述浮动格栅压层上方设置有催化剂粉尘过滤层，所述浮动格栅压层与催化剂粉尘过滤层之间留有一定的空间，用于浮动格栅压层的上下浮动。
10.按照权利要求9所述的上流式反应器，其特征在于：所述催化剂粉尘过滤层包括上格栅板、中格栅板、下格栅板和集尘网块，其中，下格栅板和中格栅板之间形成一级过滤层，上格栅板和中格栅板之间形成二级过滤层；所述一级过滤层和二级过滤层内均匀布置集尘网块，一级过滤层和二级过滤层的集尘网块交错布置，所述上格栅板、中格栅板、下格栅板表面为交错封堵，使物料穿过催化剂粉尘过滤层时呈“Z”型运动轨迹。
11.按照权利要求10所述的上流式反应器，其特征在于：所述集尘网块外表面采用不锈钢丝网或约翰逊网进行包裹，内部装填惰性多孔材料。
12.按照权利要求10所述的上流式反应器，其特征在于：一级过滤层中的集尘网块内装填φ10～φ30的惰性氧化铝瓷球，二级过滤层中的集尘网块内装填φ3～φ13的惰性氧化铝瓷球。
13.按照权利要求10所述的上流式反应器，其特征在于：所述的集尘网块的外形为圆柱形、正方体、菱形体、长方体、多边形体中的任意一种；集尘网块的单元高度为10～1000mm。
14.权利要求1-13中任一权利要求所述上流式反应器的应用，其特征在于：将所述上流式反应器用于烃油加氢反应。
15.按照权利要求14所述的应用，其特征在于：所述烃油是馏程在130～550℃范围内任意馏分的烃类原料，为石脑油、重整生成油、航煤、柴油、蜡油、润滑油、渣油、脱沥青油、动物油或植物油中的一种或多种。
16.按照权利要求14所述的应用，其特征在于：所述上流式反应器的加氢反应条件为：温度为40～360℃；压力为0.5～20.0MPa；液时体积空速为0.5～15h-1；氢油质量比为0.001%～15%。
17.按照权利要求14所述的应用，其特征在于：当用于烃油液相加氢反应时，首先将原料油与氢气进行混合溶解，得到一种含有氢气的物流；然后将形成的物流作为反应进料自上流式反应器的底部引入，经过反应后自反应器顶部离开。
18.按照权利要求17所述的应用，其特征在于：所述的混合溶解过程中，氢油质量比为0.001%～15%；氢油混合溶解条件为：40～360℃，0.5～20.0MPa，停留时间为0.5～30分钟。
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