CN111375352B - 一种固定床上流式反应器及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固定床上流式反应器，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下滑动格栅、第一催化剂床层、联动式过滤积尘层、第二催化剂床层、上滑动格栅；所述过滤积尘层通过支撑杆分别与上滑动格栅和下滑动格栅固定连接，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。所述反应器内设置联动式过滤积尘层，能够有效减少催化剂颗粒之间的运动磨损，提高催化剂使用寿命，将催化剂粉尘在反应过程中连续脱除，改善反应均匀性，大幅度减缓催化剂床层压降升高，维持反应器的长周期稳定运行。
Description
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
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种固定床上流式反应器及其应用，所述反应器内设置联动式过滤积尘层，能够有效减少催化剂颗粒之间的运动磨损，提高催化剂使用寿命，将催化剂粉尘在反应过程中连续脱除，改善反应均匀性，大幅度减缓催化剂床层压降升高，维持反应器的长周期稳定运行。
本发明提供一种固定床上流式反应器，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下滑动格栅、第一催化剂床层、联动式过滤积尘层、第二催化剂床层、上滑动格栅；所述过滤积尘层通过支撑杆分别与上滑动格栅和下滑动格栅固定连接，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。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述第二催化剂床层的高度大于或等于第一催化剂床层的高度，这是由于沿反应器内物流方向反应进料对催化剂床层的冲击力和催化剂浮力均逐渐减小，且在联动式过滤积尘层的缓冲作用下，使得反应进料对第二催化剂床层的冲击力和浮力迅速降低，催化剂颗粒之间的磨损大幅度减轻，粉尘产生量减少，所以第二催化剂床层高度可以大于或等于第一催化剂床层的高度，通常情况下，所述第二催化剂床层与第一催化剂床层的高度比例为1:1～50:1，优选2:1～8:1。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述下滑动格栅包括滑道和格栅板，所述滑道为钢结构，沿反应器轴向位置固定（可以采用焊接固定）在反应器内壁，优选沿反应器内壁设置一周；所述格栅板边缘活动搭接在滑道上，二者搭接面上靠密封构件进行密封；所述密封构件的一端固定在格栅板的外边缘处上，另一端活动搭接在滑道表面，使格栅板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；滑道长度一般为10mm～500mm，优选30mm～300mm，过小的长度会由于浮动空间小而容易堵塞，导致开工周期短；过大的长度会使催化剂浮动空间较大而对催化剂造成严重磨损，从而引发催化剂粉尘过多的问题。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述上滑动格栅包括滑道和格栅板，所述滑道为钢结构，沿反应器轴向位置固定（可以采用焊接固定）在反应器内壁，优选沿反应器内壁设置一周；所述格栅板边缘活动搭接在滑道上，二者搭接面上靠密封构件进行密封；所述密封构件的一端固定在格栅板的外边缘处上，另一端活动搭接在滑道表面，使格栅板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；滑道长度一般为10mm～500mm，优选30mm～300mm，过小的长度会由于浮动空间小而容易堵塞，导致开工周期短；过大的长度会使催化剂浮动空间较大而对催化剂造成严重磨损，从而引发催化剂粉尘过多的问题。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述联动式过滤积尘层包括上联动层、过滤积尘层、下联动层；其中：
所述上联动层包括上滑道组，上联动层第一固定板、上联动层第二固定板，上联动层与反应器内壁之间通过密封构件进行密封；上联动层第一固定板和上联动层第二固定板水平放置于上联动层的上部和下部，上滑道组均匀布置并轴向穿过上联动层第一固定板和上联动层第二固定板；
所述下联动层包括下滑道组、下联动层第一固定板、下联动层第二固定板，下联动层与反应器内壁之间通过密封构件进行密封；下联动层第一固定板和下联动层第二固定板水平放置于下联动层的上部和下部，下滑道组均匀布置并轴向穿过下联动层第一固定板和下联动层第二固定板；
所述上联动层第二固定板和下联动层第一固定板之间为过滤积尘层，所述过滤积尘层内设置有若干积尘篮筐，相邻积尘篮筐之间设置有塑性弹性体。
本发明所述的固定床上流式反应器中，当过滤积尘层内粉尘沉积量增加导致床层压降增加时，积尘篮筐发生径向变形挤压塑性弹性体，从而增加过滤积尘层内的物料流通量，增大过滤积尘层的粉尘沉积量，减缓床层压降的升高。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述积尘篮筐外表面采用不锈钢丝网或约翰逊网进行包裹，内部装填惰性填充材料，用来拦截和捕集催化剂粉尘；所述惰性填充材料可以是惰性氧化铝瓷球、多孔陶瓷颗粒、多孔金属材料中的一种或几种，优选装填惰性氧化铝瓷球，进一步优选装填φ3～φ30的惰性氧化铝瓷球；所述积尘篮筐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，优选为圆柱形；积尘篮筐的高度一般为10～1000mm，优选30～200mm。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述上联动层第一固定板、上联动层第二固定板的结构形式相同或不相同，可以采用平行的金属栅条拼接而成或约翰逊网；当采用平行金属栅条时，栅条宽度一般为20～60mm，栅条间条缝宽度是根据催化剂颗粒直径和固定夹层内惰性材料直径确定的，要求条缝宽度小于固定夹层的惰性材料直径和催化剂颗粒直径，防止惰性材料漏出和催化剂漏入，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。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述下联动层第一固定板、下联动层第二固定板的结构形式相同或不相同，可以采用平行的金属栅条拼接而成或约翰逊网；当采用平行金属栅条时，栅条宽度一般为20～60mm，栅条间条缝宽度是根据催化剂颗粒直径和固定夹层内惰性材料直径确定的，要求条缝宽度小于固定夹层的惰性材料直径和催化剂颗粒直径，防止惰性材料漏出和催化剂漏入，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。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述塑性弹性体是由弹性材料制备成的颗粒体，其中的颗粒体可以为球形、条形、多边形、齿球型、块状等任意一种或多种形状，所述弹性材料可以为耐高温橡胶材料，具体可以为硅橡胶、硼硅橡胶、氟硅橡胶中的一种或几种。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述第二催化剂床层上方设置压盖，所述的压盖为一种由多条工字钢构成的大梁，固定于上滑动格栅的上部位置；如可以采用焊接进行固定。压盖的作用在于通过其自身重量来固定整个反应器内的组件，防止催化剂床层膨胀带来的组件变形而发生跑剂现象。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述的第一催化剂床层上部紧邻联动式过滤积尘层，第一催化剂床层在膨胀时，下滑动格栅和下联动层同时动作，下滑动格栅向下浮动，下联动层向上浮动；第一催化剂床层在收缩时，下滑动格栅和下联动层同时动作，下滑动格栅向上浮动，下联动层向下浮动，从而使床层内催化剂沿轴向均匀浮动，减少局部阻力，均化催化剂床层压降。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述的第二催化剂床层下部紧邻联动式过滤积尘层，第二催化剂床层在膨胀时，上滑动格栅和上联动层同时动作，上滑动格栅向上浮动，上联动层向下浮动；第二催化剂床层在收缩时，上滑动格栅和上联动层同时动作，上滑动格栅向下浮动，上联动层向上浮动，从而使床层内催化剂沿轴向均匀浮动，减少局部阻力，均化催化剂床层压降。
本发明所述的固定床上流式反应器中，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，催化剂床层的总填装高度一般由催化剂的使用最佳空速和反应器高径比确定，而单个催化剂床层的高度一般为30mm～5000mm，优选300mm～2000mm。
本发明所述的固定床上流式反应器中，所述第一催化剂床层下部还可以设置催化剂床层支撑格栅和/或保护剂床层，当同时设置催化剂床层支撑格栅和保护剂床层时，保护剂床层位于催化剂支撑格栅上部。所述的催化剂床层支撑格栅为平行的金属栅条拼接而成，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。所述保护剂床层装填保护剂，所述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；所述保护剂床层与催化剂床层的总高度比为1:1～1:50，优选1:2～1:5。
本发明第二方面提供一种本发明固定床上流式反应器的应用，将所述固定床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。
本发明固定床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。
本发明固定床上流式反应器的应用中，所述固定床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%。
本发明固定床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，本发明所述固定床上流式反应器具有如下优点：
1、本发明所述固定床上流式反应器中，通过设置联动式过滤积尘层，将催化剂床层分隔为第一催化剂床层和第二催化剂床层，联动式过滤积尘层中的上联动层和下联动层分别与上滑动格栅和下滑动格栅相连接，并进行联动式浮动，上滑动格栅和下滑动格栅可以上下浮动，联动式过滤积尘层本身固定不动。
2、本发明所述固定床上流式反应器中，联动式过滤积尘层与上滑动格栅、下滑动格栅一起联动，当第二催化剂床层在膨胀时，上滑动格栅和上联动层同时动作，上滑动格栅向上浮动，上联动层向下浮动；当第二催化剂床层在收缩时，上滑动格栅和上联动层同时动作，上滑动格栅向下浮动，上联动层向上浮动，从而使床层内催化剂沿轴向均匀浮动，减少局部阻力，均化催化剂床层压降。
3、本发明所述固定床上流式反应器中，由于联动式过滤积尘层的设置，一方面使反应进料对第二催化剂床层的冲击力得到缓冲而迅速降低，催化剂颗粒之间的磨损大幅度减轻、粉尘产生量大幅度减少，将第二催化剂床层的压降控制到较低水平，而第一催化剂床层产生的少量粉尘通过联动式过滤积尘层进行过滤沉积，就能够有效控制第一催化剂床层压降。
4、本发明所述固定床上流式反应器中，联动式过滤积尘层中设置有积尘篮筐，积尘篮筐之间设置塑性弹性体，从而使过滤积尘层内的粉尘沉积量随着压降的升高而均匀缓慢的增加的同时，能够在有限的过滤积尘层空间内大幅度增加粉尘沉积量，而过滤积尘层的压降却较低。
附图说明
图1是本发明的一种固定床上流式反应器的示意图。
图2是本发明的联动式过滤积尘层示意图。
图3是采用本发明固定床上流式反应器的加氢工艺流程图。
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和图2所示，本发明提供一种固定床上流式反应器5，所述上流式反应器5包括反应器壳体6，反应器壳体6内沿物料流动方向设置下滑动格栅8、第一催化剂床层10、联动式过滤积尘层12、第二催化剂床层13、上滑动格栅15、压盖17；所述联动式过滤积尘层12通过支撑杆11和支撑杆14分别与下滑动格栅8和上滑动格栅15固定连接，所述反应器壳体6底部设置反应物料入口4，反应器壳体6顶部设置反应物料出口7。
其中，下滑动格栅8包括格栅板和滑道9，格栅板边缘活动搭接在滑道9上，二者搭接面上靠密封构件进行密封；所述密封构件的一端固定在格栅板的外边缘处上，另一端活动搭接在滑道9表面，使格栅板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；
所述上滑动格栅15包括格栅板和滑道16，格栅板边缘活动搭接在滑道16上，二者搭接面上靠密封构件进行密封；所述密封构件的一端固定在格栅板的外边缘处上，另一端活动搭接在滑道16表面，使格栅板在滑道16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逸出，所述密封构件可以为密封圈和/或密封条。
所述联动式过滤积尘层12包括上联动层19、过滤积尘层20、下联动层21；其中：上联动层19包括上滑道组22，上联动层第一固定板27、上联动层第二固定板28，上联动层19与反应器内壁之间通过密封圈进行密封；上联动层第一固定板27和上联动层第二固定板28水平放置于上联动层22的上部和下部，上滑道组22均匀布置并轴向穿过上联动层第一固定板27和上联动层第二固定板28；
所述下联动层21包括下滑道组24、下联动层第一固定板29、下联动层第二固定板30，下联动层21与反应器内壁之间通过密封构件26进行密封；下联动层第一固定板29和下联动层第二固定板30水平放置于下联动层21的上部和下部，下滑道组24均匀布置并轴向穿过下联动层第一固定板29和上联动层第二固定板30；
所述上联动层第二固定板28和下联动层第一固定板27之间为过滤积尘层20，所述过滤积尘层20内设置有若干过滤积尘篮筐23，相邻过滤积尘篮筐23之间设置有塑性弹性体25。
如图3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进料经反应物料入口4引入固定床上流式反应器5，依次经过下滑动格栅8、第一催化剂床层10、联动式过滤积尘层12、第二催化剂床层13、上滑动格栅15、压盖17后，作为上流式加氢反应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，使第一催化剂床层10、第二催化剂床层13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，而通过设置联动式过滤积尘层12，使联动式过滤积尘层12与下滑动格栅8、上滑动格栅15一起联动，当第二催化剂床层13在膨胀时，上滑动格栅8和上联动层22同时动作，上滑动格栅8向上浮动，上联动层22向下浮动；当第二催化剂床层13在收缩时，上滑动格栅8和上联动层22同时动作，上滑动格栅8向下浮动，上联动层22向上浮动；当第一催化剂床层10在膨胀或收缩时，下滑动格栅15和下联动层21同时动作，下滑动格栅15向下或向上浮动，下联动层21向上浮动或向下浮动，从而使床层内催化剂沿轴向均匀浮动，减少局部阻力，均化催化剂床层压降。
本发明实施例及对比例中采用的原料油为来自某厂连续重整装置的重整生成油，将重整生成油引入本发明的上流式加氢反应器发生加氢脱烯烃反应，原料油具体组成见表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/FHDO-18。
表1 原料油组成
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SV2.3/25-6.4-500）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100mm），反应器内沿物料流动方向依次为下滑动格栅80mm、第一催化剂床层400mm、联动式过滤积尘层260mm、第二催化剂床层800mm、上滑动格栅60mm；下滑动格栅包括滑道和格栅板，下滑道长度为80mm；上滑动格栅包括滑道和格栅板，上滑道长度为60mm；联动式过滤积尘层包括上联动层、过滤积尘层、下联动层；上联动层包括上滑道组，上联动层第一固定板、上联动层第二固定板，下联动层包括下滑道组，下联动层第一固定板、下联动层第二固定板，上联动层第二固定板和下联动层第一固定板之间为过滤积尘层，过滤积尘层内设置有积尘篮筐，相邻积尘篮筐之间为塑性弹性体；积尘篮筐外表面约翰逊网包裹，内部装填φ3～φ6惰性氧化铝瓷球，积尘篮筐外形为圆柱形，积尘篮筐高度为120mm；上联动层第一固定板、上联动层第二固定板的结构形式相同，采用平行金属栅条拼接而成，栅条宽度为40mm，栅条间条缝宽度2mm；下联动层第一固定板、下联动层第二固定板的结构形式相同，采用约翰逊网，网丝间距为2mm；塑性弹性体是由硅橡胶制备而成的弹性球形颗粒。压盖为一种工字钢构成的支撑大梁结构。填装过程中，各床层之间压紧填装；测定结果见表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200）；反应器内沿物料流动方向依次为催化剂床层支撑格栅、保护剂层200mm、下滑动格栅100mm、第一催化剂床层800mm、联动式过滤积尘层300mm、第二催化剂床层600mm、上滑动格栅80mm、压盖100mm；催化剂床层支撑格栅是由平行金属栅条拼接而成，栅条上表面平铺10目不锈钢；下滑动格栅包括滑道和格栅板，下滑道长度为100mm；上滑动格栅包括滑道和格栅板，上滑道长度为80mm；联动式过滤积尘层包括上联动层、过滤积尘层、下联动层；上联动层包括上滑道组，上联动层第一固定板、上联动层第二固定板，下联动层包括下滑道组，下联动层第一固定板、下联动层第二固定板，上联动层第二固定板和下联动层第一固定板之间为过滤积尘层，过滤积尘层内设置有积尘篮筐，相邻积尘篮筐之间为塑性弹性体；积尘篮筐外表面约翰逊网包裹，内部装填φ3～φ6惰性氧化铝瓷球，积尘篮筐外形为圆柱形，积尘篮筐高度为120mm；上联动层第一固定板、上联动层第二固定板的结构形式相同，采用平行金属栅条拼接而成，栅条宽度为40mm，栅条间条缝宽度2mm；下联动层第一固定板、下联动层第二固定板的结构形式相同，采用约翰逊网，网丝间距为2mm；塑性弹性体是由硼硅橡胶制备而成的弹性条形体。压盖为一种工字钢构成的支撑大梁结构。填装过程中，各床层之间压紧填装；测定结果见表2。
表2测定结果
注：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，常规上流式加氢反应过程采用常规的加氢反应器，为了保证反应效果及长周期运行，对催化剂高径比具有一定的要求，使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，即反应器压降的上升得到了有效控制，使装置运行时间大幅度延长，说明通过本发明方法设置的联动式过滤积尘层，能够有效减少催化剂颗粒之间的运动磨损，提高催化剂使用寿命，将催化剂粉尘在反应过程中连续脱除，改善反应均匀性，大幅度减缓催化剂床层压降升高，维持反应器的长周期稳定运行。
Claims (28)
1.一种固定床上流式反应器，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下滑动格栅、第一催化剂床层、联动式过滤积尘层、第二催化剂床层、上滑动格栅；所述过滤积尘层通过支撑杆分别与上滑动格栅和下滑动格栅固定连接，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；
所述联动式过滤积尘层包括上联动层、过滤积尘层、下联动层；其中：所述上联动层包括上滑道组，上联动层第一固定板、上联动层第二固定板，上联动层与反应器内壁之间通过密封圈进行密封；上联动层第一固定板和上联动层第二固定板水平放置于上联动层的上部和下部，上滑道组均匀布置并轴向穿过上联动层第一固定板和上联动层第二固定板；所述下联动层包括下滑道组、下联动层第一固定板、下联动层第二固定板，下联动层与反应器内壁之间通过密封圈进行密封；下联动层第一固定板和下联动层第二固定板水平放置于下联动层的上部和下部，下滑道组均匀布置并轴向穿过下联动层第一固定板和下联动层第二固定板；所述上联动层第二固定板和下联动层第一固定板之间为过滤积尘层，所述过滤积尘层内设置有若干积尘篮筐，相邻积尘篮筐之间设置有塑性弹性体。
2.按照权利要求1所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述第二催化剂床层的高度大于或等于第一催化剂床层的高度，第二催化剂床层与第一催化剂床层的高度比例为1:1～50:1。
3.按照权利要求1或2所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述第二催化剂床层的高度大于或等于第一催化剂床层的高度，第二催化剂床层与第一催化剂床层的高度比例为2:1～8:1。
4.按照权利要求1所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述下滑动格栅包括格栅板和滑道，所述滑道沿反应器轴向位置固定在反应器内壁；格栅板边缘活动搭接在滑道上，二者搭接面上靠密封构件进行密封。
5.按照权利要求4所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述密封构件的一端固定在格栅板的外边缘处上，另一端活动搭接在滑道表面。
6.按照权利要求4所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述滑道沿反应器内壁设置一周，滑道长度为10mm～500mm。
7.按照权利要求4或6所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述滑道沿反应器内壁设置一周，滑道长度为30mm～300mm。
8.按照权利要求1所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述上滑动格栅包括格栅板和滑道，所述滑道沿反应器轴向位置固定在反应器内壁，格栅板边缘活动搭接在滑道上，二者搭接面上靠密封构件进行密封。
9.按照权利要求8所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述密封构件的一端固定在格栅板的外边缘处上，另一端活动搭接在滑道表面。
10.按照权利要求8所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述滑道沿反应器内壁设置一周，滑道长度为10mm～500mm。
11.按照权利要求8或10所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述滑道沿反应器内壁设置一周，滑道长度为30mm～300mm。
12.按照权利要求1所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述积尘篮筐外表面采用不锈钢丝网或约翰逊网进行包裹，内部装填惰性填充材料，所述惰性填充材料是惰性氧化铝瓷球、多孔陶瓷颗粒、多孔金属材料中的一种或几种。
13.按照权利要求1或12所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述积尘篮筐外表面采用不锈钢丝网或约翰逊网进行包裹，内部装填惰性填充材料，所述惰性填充材料是惰性氧化铝瓷球。
14.按照权利要求1或12所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述积尘篮筐外表面采用不锈钢丝网或约翰逊网进行包裹，内部装填惰性填充材料，所述惰性填充材料是φ3～φ30的惰性氧化铝瓷球。
15.按照权利要求1所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述积尘篮筐的外形为圆柱形、多边形体中的任意一种，积尘篮筐的高度为10～1000mm。
16.按照权利要求1或15所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述积尘篮筐的外形为圆柱形，积尘篮筐的高度为30～200mm。
17.按照权利要求1所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述上联动层第一固定板、上联动层第二固定板的结构形式相同或不相同，采用平行的金属栅条拼接而成或约翰逊网。
18.按照权利要求1所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述下联动层第一固定板、下联动层第二固定板的结构形式相同或不相同，采用平行的金属栅条拼接而成或约翰逊网。
19.按照权利要求1所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述塑性弹性体是由弹性材料制备成的颗粒体，其中的颗粒体为球形、多边形中的一种或多种，所述弹性材料为耐高温橡胶材料。
20.按照权利要求19所述的固定床上流式反应器，其特征在于：耐高温橡胶材料为硅橡胶。
21.按照权利要求1所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述第二催化剂床层上方设置压盖，所述压盖为一种由多条工字钢构成的大梁，固定在上滑动格栅的上部。
22.按照权利要求1所述的固定床上流式反应器，其特征在于：所述第一催化剂床层下部设置催化剂床层支撑格栅和/或保护剂床层，当同时设置催化剂床层支撑格栅和保护剂床层时，保护剂床层位于催化剂支撑格栅上部。
23.权利要求1-22中任一权利要求所述固定床上流式反应器的应用，将所述固定床上流式反应器用于烃油加氢反应。
24.按照权利要求23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，所述烃类原料选自石脑油、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。
25.按照权利要求23所述的应用，其特征在于：所述加氢反应条件为：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%。
26.按照权利要求23所述的应用，其特征在于：所述加氢反应条件为：温度为40～360℃；压力为1.0～8.0MPa；液时体积空速为0.5～15h-1；氢油质量比为0.01%～5%。
27.按照权利要求23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。
28.按照权利要求23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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