CN111744437A - 有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统 - Google Patents

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Abstract

有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统，可用于重油加氢热裂化、煤浆加氢直接液化等反应过程，反应器内设置顶部集液杯和自反应器底部排料的中心降液管，将中心管及集液杯直接支撑在反应器底部承台上，反应器底部设置进料分布管如环管分布器，其特征在于取消底部分配盘，避免分配盘结焦问题，同时强化进料气液相的混合，该反应器具有液相循环反应器、鼓泡床反应器的双重特征：液相循环可以将部分反应热带回进料中回收提高反应热回收率、增加液相体积比率提高液相反应时间，鼓泡床反应器具有延长重质组分停留时间、提高重质组分转化率的优点。

Description

有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统
技术领域
本发明涉及有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统，可用于重油加氢热裂化反应过程、煤浆加氢直接液化反应过程，反应器内设置顶部集液杯和自反应器底部排料的中心降液管，将中心管及集液杯直接支撑在反应器底部承台上，反应器底部设置进料分布管如环管分布器，其特征在于取消底部分配盘，避免分配盘结焦问题，同时强化进料气液相的混合，该反应器具有液相循环反应器、鼓泡床反应器的双重特征：液相循环可以将部分反应热带回进料中回收提高反应热回收率、增加液相体积比率提高液相反应时间，鼓泡床反应器具有延长重质组分停留时间、提高重质组分转化率的优点；同时简化了反应器结构，节省投资，减少检修工作量。
背景技术
本发明所述碳氢料，包括碳氢粉料如煤、碳氢液料如劣质重油。
本发明所述碳氢料加氢反应过程，可以是劣质重油加氢反应过程、煤油共加氢反应过程、煤加氢直接液化反应过程。
本发明所述碳氢料加氢反应，指的是在氢气存在和加压条件下，含碳、氢元素的液体和或固体如油和或煤发生的加氢反应，对于烃油加氢过程其原料油发生加氢精制和或加氢热裂化反应生成至少一部分更低分子量的产物，对于煤制油加氢过程其原料煤发生热溶胀、一次热解、中间产物二次热裂化、自由基加氢稳定、热缩合等反应生成至少一部分常规沸点低于450℃的烃产物。
本发明所述碳氢料加氢反应过程，典型例子是高温煤焦油悬浮床加氢深度精制反应过程、中低温煤焦油悬浮床加氢热裂化反应过程、煤加氢直接液化反应过程、油煤共炼加氢反应过程、石油基重油悬浮床或沸腾床加氢裂化反应过程。
本发明所述碳氢料加氢反应，其反应产物BASE-ARP，属于气、液、固三相物流。本发明所述加氢反应流出物ARP-X用于排出加氢反应产物BASE-ARP，以1路或2路或多路物料的形式出现，为气相或液相或气液混相或气液固三相物流。
本方法名所述气液固三相悬浮床反应器即浆态床反应器，至少部分催化剂固体颗粒悬浮在液相中进行流动，主反应区物料流向为上流式。
本发明涉及碳氢料加氢反应过程用悬浮床反应器，主要涉及重油悬浮床加氢反应过程。
本发明所述液体循环悬浮床反应器，指的是使用悬浮床反应器的反应区或主反应区的操作方式存在液体产物的循环物料或者说存在循环液；循环液，指的是流程点K处的中间产物XK或最终产物XK中的至少一部分液相XK-L作为循环液流XK-LR返回物流XK上游反应区，循环液流XK-LR的反应产物流过K点并存在于XK之中，形成液体产物循环的方式可以是任意合适的方式，但是必须在反应器内的顶部空间设置气液分离区，得到循环液和其它产物，即设置内置式集液杯+导流管+循环增压器，循环增压器通常是循环泵，可以布置在反应器内部或外部。如本发明所述“内置式集液杯+导流管+循环泵”方式。
本发明所述反应器内设置的集液杯或集液器，指的是布置于反应器内的用于收集液体的容器，通常上部或上部侧面开口，底部或下部侧面安装导流管用于输送或排出收集液；悬浮床反应器的顶部集液器，通常安装在气液物料的脱液区，得到含有少量气泡的液体和气液混相物流或得到液体和气体，至少部分液相产物经过循环泵加压后返回反应空间循环加工。类似的典型的例子是H-OIL工艺使用的重油沸腾床加氢反应器、煤加氢直接液化反应器中的集液杯。
意大利埃尼公司的EST渣油悬浮床加氢热裂化工艺使用的渣油悬浮床加氢反应器，不使用下部分配盘S，因此结构简单，同时，不使用液体产物循环系统，因此存在以下特点：
①缺点1，不能充分利用反应热加热原料渣油；
②缺点2，反应器内部的液相流动行为难以人为控制，不确定性很大，不利于防止杂质沉积；
③优点1，不设置分配盘而设置氢气环形分布管时形成鼓泡床反应器，具有延长重质组分停留时间、提高重质组分转化率的优点。
煤加氢直接液化装置使用的有液体产物循环有下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统，带有底部分配盘的悬浮床反应器，因此存在以下特点：
①优点1，能充分利用反应热加热原料渣油，降低原料油预热温度，抑制结焦；
②优点2，提高液相体积分率降低反应器体积；
③优点3，提高液相流速，物料流动更接近于平推流，利于防止颗粒物沉积；
④缺点1，不具备延长重质组分停留时间、提高重质组分转化率的优点。
对于渣油悬浮床加氢反应过程，上述2种反应器系统均存在明显缺点，因此，需要结构上的优化组合，在使用细粉颗粒催化剂的条件下，本发明目的在于，将液体产物循环悬浮床反应器系统的“回收反应热加热原料油、提高液相体积分率降低反应器体积、提高液相流速防止杂质沉积”的优点，与鼓泡床悬浮床反应系统的“重组分选择性深度转化反应”的优点集合在一体，同时简化反应器结构。
对于渣油悬浮床加氢反应器而言，使用的催化剂固体颗粒直径很小(催化剂固体颗粒直径通常低于10微米甚至0.1微米)，而渣油粘度很大，催化剂颗粒沉积发生的概率极低，对于使用高分散度加氢催化剂的条件下的渣油加氢悬浮床反应器系统，反应器底部分配盘是不必要的部件，可以省去。对于渣油悬浮床加氢反应器而言，一旦使用底部分配盘，存在分配盘结焦风险，结焦后的分配盘必然出现物料分布不均匀的情况，这时的操作状态远不如不设置分配盘而设置环形分布管的情况。
对于使用颗粒很小的加氢催化剂的渣油悬浮床加氢反应过程的进料的混合与径向分配，可以将其视为气液两相的混合与径向分布过程，将液相看做连续相，将氢气分散在液相中，这样，将液相连续地注入反应器底部使其径向自然均匀分布或通过分布器均匀分布，设置含氢气的物料在液相中的均匀分布即可，例如进行氢气多层式进料分布，强化气液混合。
本发明的基本设想是：有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统，可用于重油加氢热裂化反应过程、煤浆加氢直接液化反应过程，反应器内设置顶部集液杯和自反应器底部排料的中心降液管，将中心管及集液杯直接支撑在反应器底部承台上，反应器底部设置进料分布管如环管分布器，其特征在于取消底部分配盘，避免分配盘结焦问题，同时强化进料气液相的混合，该反应器具有液相循环反应器、鼓泡床反应器的双重特征：液相循环可以将部分反应热带回进料中回收提高反应热回收率、增加液相体积比率提高液相反应时间，鼓泡床反应器具有延长重质组分停留时间、提高重质组分转化率的优点；同时大大简化了反应器结构，节省投资，减少检修工作量。
本发明所述方法未见报道。
因此，本发明的目的是提出有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统。
发明内容
本发明有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统，其特征在于：
碳氢料加氢反应过程RU，使用悬浮床反应器RE系统，在颗粒加氢催化剂存在、氢气存在的条件下，加工含催化剂颗粒的碳氢料浆液F1，进行至少一部分加氢热裂化反应；
碳氢料加氢反应过程RU，使用1一台或串联操作的2台或多台悬浮床反应器，第一悬浮床反应器为有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器RE；
碳氢料浆液F1含有碳氢料F0；碳氢料F0，含有常规沸点高于450℃的烃类且含有常规沸点高于530℃的烃类，可能含有固体碳氢料颗粒；
悬浮床反应器RE，包含壳体，底部碳氢料浆液F1进料口、底部含氢气物料进料口、顶部排料口，在壳体内的顶部区域设置集液杯JYB进行气液分离收集部分液体作为循环液，集液杯锥形底部连接中心降液管输送循环液，循环液进入循环器，循环器排出料返回悬浮床反应器RE内的底部空间；
反应器内底部物料的分配混合区的内件特征在于：设置至少2层含氢气物料的分布器；循环液返液分布器喷出料分布在中心降液管四周；
反应器内底部物料的分配混合区的内件特征还在于：不设置分配盘；分配盘指的是将悬浮床反应器RE分割为主反应空间和底部物料混合分配空间的分配隔板，分配盘上布置有使底部物料混合分配空间物流穿过分配盘进入主反应空间的通道；
碳氢料浆液F1进入反应器内底部空间，碳氢料浆液F1导入管与碳氢料浆液分布器连通，碳氢料浆液分布器喷出料分布在中心降液管四周；
碳氢料浆液F1，可能与循环液混合后进入反应器内底部空间；
悬浮床反应器RE系统，具有液相循环反应器、鼓泡床反应器的双重特征。
本发明，通常，悬浮床反应器RE的底部，设置至少3层含氢气物料的分布器，各层含氢气物料分布器均为水平布置的环管式分布器；
相邻两层氢气分布器之间的高度差为0.5～1.5米；
氢气环管分布器的环形轴心与悬浮床反应器RE轴心重合。
本发明，通常，悬浮床反应器RE的底部，设置至少3层含氢气物料的分布器，各层含氢气物料的分布器均为水平布置的环管式分布器；
随着氢气分布器所在高度的增加，氢气环管分布器的直径逐步变大；
氢气环管分布器的环形轴心与悬浮床反应器RE轴心重合。
本发明，通常，悬浮床反应器RE的底部，至少一个含氢气物料分布器位于反应器底部半球形封头内。
本发明，悬浮床反应器RE的底部，至少一个含氢气物料的分布器，可以位于循环液返液分布器之下。
本发明，在悬浮床反应器RE中部以上的空间，可以布置含氢气物料分布器作为补充氢气分布器；补充氢气分布器补入的氢气量，通常占悬浮床反应器RE总体氢气进料量的5～35％。
本发明，悬浮床反应器RE，中心降液管布置在反应器底部的承台上，承台与反应器底部固定，布置方式可以选自下列之一：
①中心降液管支撑在反应器底部的承台上，承台与反应器底部固定，中心降液管底部插入承台凹槽中，中心降液管与承台凹槽之间设置垂直方向可以滑动的填料密封；
②承台上部插入中心降液管底部的凹槽中，承台与中心降液管凹槽之间设置垂直方向可以滑动的填料密封。
本发明，通常，悬浮床反应器RE，循环器为无轴封电动离心泵，布置在悬浮床反应器RE的内部或外部。
本发明，悬浮床反应器RE系统，壳体内顶部区域设置的集液杯JYB与反应器内壁之间的关系，可以选自下列之一：
①悬浮床反应器RE，集液杯JYB与反应器RE壳体之间有环形间隙供物料上行通过，集液杯与反应器RE壳体之间用定位螺钉定位，多个定位螺钉沿集液杯圆筒形段的壁面周向分布，定位螺钉、集液杯相对于反应器内壁为自由体不连接；
集液杯下部的锥段的底部开口管段的外壁面，插入中心降液管顶段的内侧凹槽中，二者之间通过连接件固定；
②悬浮床反应器RE，集液杯JYB壁面与反应器RE壳体之间固定密闭可拆卸连接或焊接为一体，集液杯下部的锥段的底部开口管段的内壁面，与中心降液管顶段的外侧面之间为滑动插入组合；
集液杯JYB的内部，布置物料上升管，上升管内可能布置螺旋叶片；
反应器从冷态逐步升温至工作状态的过程中，集液杯下部的锥段的底部开口管段的内壁面与中心降液管顶段的外侧面之间会产生滑动，因为中心降液管受热膨胀后伸长。
本发明，通常，悬浮床反应器RE，操作条件为：反应温度为350～485℃，反应器压力为6～30MPa。
本发明，悬浮床反应器RE，循环液的重量流率与悬浮床反应器RE进料液相的重量流率之比，可以选自下列之一：
①为0.5～2.5；
②为2.5～5.0。
本发明，通常，悬浮床反应器RE的底部，设置防冲刷衬板。
本发明，循环液循环方式，可以选自下列之一：
①循环液自反应器底部循环液排出口流出，经管道进入循环器；
②循环液自中心降液管进入内置循环器，循环器布置在反应器RE内的底部。
本发明，通常，悬浮床反应器RE，用于重油加氢热裂化反应过程或煤浆加氢直接液化反应过程或油煤共炼过程。
本发明，通常，碳氢料加氢反应过程RU，使用的加氢催化剂是氧化铁和/或黄铁矿和/或赤铁矿和/或氧化钼和/或硫化钼和/或钼酸铵和/或纳米超细颗粒水合氧化铁催化剂。
附图说明
图1是煤加氢直接液化装置使用的有液体产物循环有下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统的功能结构图和系统流程示意图。
如图1所示，在反应器ARE系统中，经管道1输送的可能含有氢气的油煤浆物料AF1，与经管道9输送的循环液相ARL1(可能含有气相)混合为下部混合进料ATF，经管道2输送进入反应器ARE的底部，底部总体原料ATF经反应器ARE底部进料口上部安装的进料分配器ATFS(图中未示出)进行预分配使进料尽可能平均分布到分配盘S的整个水平进料截面上；ATFS进料分配器可以是任意的合适结构，如开孔或开缝的分配管，开孔或开缝的分配罩；分配盘S，可以是任意的合适结构，通常使用多个分配单元ATSK，每个分配单元ATSK设置分配盘S下部进料管(图中未示出)和分配盘S上部泡罩(图中未示出)，来自分配盘S下部的气、液、固体颗粒混相物料，经过分配盘S下部进料管穿过分配盘S后进入分配盘S上部泡罩中，然后经过分配盘S上部泡罩与进料管的穿过分配盘S的上段管段之间的缝隙喷向分布器上端面，然后分散、碰撞、混合、转向后向上流动，在反应器ARE主反应空间的上行过程中进行煤加氢直接液化反应ARE-R转化为反应器ARE的主反应区产物ARE-P，并上行通过反应器ARE上部内壁与液体收集杯AV外壁之间的环形间隙后进入反应器ARE上部的由反应器顶部器壁和液体收集杯AV组成的部分脱液式气液分离空间，并进行气液分离。
如图1所示，主反应区产物ARE-P分离为循环液相ARL和净产物ARTP，净产物ARTP为气、液、固体颗粒混相物料，在反应器ARE顶部气相压力的作用下，经过插入液体收集杯AV液面之下的产物导流管7上行排出反应器ARE，经管道进入下游加工流程中。
如图1所示，主反应区产物ARE-P中的液体，在重力作用下优先沉降进入收集杯AV中，并在收集杯AV内部的下降过程中逐步脱出气泡，脱出气泡的循环液相ARL进入收集杯AV底部的导管AVP中向下流动排出反应器ARE，经过管道8进入循环加压泵APUMP中，加压后的循环液相ARL1经过管道9输送，与经管道1输送的油煤浆物料1AF混合后，作为底部总体原料ATF经底部进料口进入反应器ARE中循环加工。
基于图1所示系统，可以将含氢气的油煤浆物料AF1单独送入反应器ARE底部，然后用布置有多个小圆孔的环管分布器P100进行均匀分布，通常环管分布器P100布置在分配盘S之下的空间，且不与分配单元ATSK接触，环管分布器P100喷出的物料通常向下或斜向下。
基于图1所示系统，可以将收集杯AV与反应器ARE器壁连接(比如焊接)为一个整体，在收集杯AV内部布置多个升气管AVS将反应产物导入收集杯AV上部的空间中，升气管AVS内部可以布置旋流叶片进行气液预分离。
基于图1所示系统，在收集杯AV器壁与反应器ARE器壁之间存在间隙的条件下，可以同时在收集杯AV内部布置多个升气管AVS将反应产物导入收集杯AV上部的空间中，升气管AVS内部可以布置旋流叶片进行气液预分离。
在图1所示的反应器ARE的底部，分配盘S充当了导管AVP(或导管AVP与收集杯AV)荷载的支撑件。
图1所示煤加氢直接液化装置使用的有液体产物循环有下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统，使用分布器的原因是：煤粉或未液化煤粉或煤沥青大量存在，需要尽可能均匀分布，以保证反应空间的反应均匀性，防止局部过热或局部缺氢，其本质是首先保证液固相的均匀混合，然后尽可能实现气液均匀混合。
以下结合附图2至附图5来描述本发明有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统的结构和系统功能，但是，它不能限定本发明的内容和应用领域。
图2是本发明有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统的第1种功能结构图和流程示意图。
如图2所示，在反应器NRE系统中，经管道101输送的可能含有氢气的油浆物料NF1，与经管道109输送的循环液相NRL1(可能含有气相)混合为下部混合进料NTF，经管道102输送进入反应器NRE的底部，底部总体原料NTF经反应器NRE底部进料口上部安装的进料分配器NTFS(环管分布器)进行分配，使进料尽可能平均分布到整个水平截面上；NTFS进料分配器可以是任意的合适结构，如开孔或开缝的分配环管，至少一部分开孔或开缝喷出物料的流向向下或斜向下，可以同时有一部分开孔或开缝喷出物料的流向水平，甚至可以有少部分开孔或开缝喷出物料的流向向上或斜向上，但是通常不设置喷出物料的流向向上或斜向上的开孔或开缝。
如图2所示，在反应器NRE底部，为了防止物料冲蚀反应器内壁，可以在反应器NRE底部的内壁布置防冲衬板PLAN。
如图2所示，经管道121输送的可能含有液料的氢气物料H1，经氢气导管H1P进入反应器NRE内部，经导管上安装的进料分配器H1S(环管分布器)进行分配，使进料尽可能平均分布到整个水平截面上；进料分配器H1S可以是任意的合适结构，如开孔或开缝的分配环管，至少一部分开孔或开缝喷出物料的流向向下或斜向下，可以同时有一部分开孔或开缝喷出物料的流向水平，甚至可以有少部分开孔或开缝喷出物料的流向向上或斜向上，但是通常不设置喷出物料的流向向上或斜向上的开孔或开缝。
如图2所示，氢气进料分配器H1S包含2个高度不等的环管分布器，使氢进料在不同高度的位置尽可能平均分布到整个水平截面上，上支进料分配器H1S1(环管分布器)的直径大于下支进料分配器H1S2(环管分布器)的直径。
如图2所示，氢气进料分配器H1S包含2个高度不等的环管分布器，上支进料分配器H1S1(环管分布器)的直径大约为反应器直径的2/3，下支进料分配器H1S2(环管分布器)的直径大约为反应器直径的1/3。
如图2所示，在反应器NRE系统中，在反应器ARE主反应空间的上行过程中进行加氢热裂化反应NRE-R转化为反应器NRE的主反应区产物NRE-P，并上行通过反应器NRE上部内壁与液体收集杯NV外壁之间的环形间隙后进入反应器NRE上部的由反应器顶部器壁和液体收集杯NV组成的部分脱液式气液分离空间，并进行气液分离。
如图2所示，主反应区产物NRE-P分离为循环液相NRL和净产物NRTP，净产物NRTP为气、液、固体颗粒混相物料，在反应器NRE顶部气相压力的作用下，经过插入液体收集杯NV液面之下的产物导流管107上行排出反应器NRE，经管道进入下游加工流程中。
如图2所示，主反应区产物NRE-P中的液体，在重力作用下优先沉降进入收集杯NV中，并在收集杯NV内部的下降过程中逐步脱出气泡，脱出气泡的循环液相NRL进入收集杯NV底部的导管NVP中向下流动排出反应器NRE，经过管道108进入循环加压泵NPUMP中，加压后的循环液相NRL1经过管道109输送，与经管道101输送的油煤浆物料NF1混合后，作为底部总体原料NTF，沿管道102经底部进料口进入反应器NRE中循环加工。
基于图2所示，可以将含氢气的物料NF1单独送入反应器NRE底部，然后用布置有多个小圆孔的环管分布器NP100进行均匀分布，环管分布器P100喷出的物料通常向下或斜向下。
基于图2所示系统，可以将收集杯NV与反应器NRE器壁连接(比如焊接)为一个整体，在收集杯NV内部布置多个升气管NVS将反应产物导入收集杯NV上部的空间中，升气管NVS内部可以布置旋流叶片进行气液预分离。
基于图2所示系统，在收集杯NV器壁与反应器NRE器壁之间存在间隙的条件下，可以同时在收集杯NV内部布置多个升气管NVS将反应产物导入收集杯NV上部的空间中，升气管NVS内部可以布置旋流叶片进行气液预分离。
在图2所示的反应器ARE的底部，收集杯NV、导管NVP的荷载，作用在反应器的底部壁面上。
图3是本发明有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统的第2种功能结构图和流程示意图。
如图3所示本发明有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统的第2种功能结构，与如图2所示本发明有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统的第1种功能结构的不同之处在于：
①在反应器NRE底部，在进料分配器NTFS(环管分布器)的下方，布置底部氢气分配器；如图3所示，经管道122输送的可能含有液料的氢气物料H2，经氢气导管H2P进入反应器NRE内部，经导管上部安装的进料分配器H2S(环管分布器)进行分配，使进料尽可能平均分布到整个水平截面上；进料分配器H2S可以是任意的合适结构，如开孔或开缝的分配环管，开孔或开缝喷出物料的流向可以是向下和/或斜向下和/或水平和/或向上和/或斜向上；
氢气进料分配器H2S，可以增加反应器NRE底部氢气浓度，防止局部缺氢，同时也有增加液料湍流程度的作用，利于防止固体沉积；
②在反应器NRE中部或中上部，布置中部氢气分配器；如图3所示，经管道123输送的可能含有液料的氢气物料H3，经氢气导管H3P进入反应器NRE内部，经导管上部安装的进料分配器H3S(环管分布器)进行分配，使进料尽可能平均分布到整个水平截面上；进料分配器H3S可以是任意的合适结构，如开孔或开缝的分配环管，开孔或开缝喷出物料的流向可以是向下和/或斜向下和/或水平和/或向上和/或斜向上。
布置中部氢气分配器HPS3，可以实现分步补氢，即适当降低反应器NRE下部的氢气量，提高反应器NRE下部的液相体积分率，降低反应器体积。
图2、图3所示反应器NRE系统，导液管NVP或收集杯NV的荷载，最终将施加在反应器NRE的底部，为了防止荷载集中在反应器NRE底部的与导液管连通的开口N70上，最好设置导液管承台或承接槽，与导液管下端连接，将导液管NVP或收集杯NV的荷载分散在承台或承接槽上；承台或承接槽，可以与反应器NRE底部壁面焊接或有效固定。
图4是图3中上部含氢气物料分配器H3S的一种结构形式的详图。
如图4所示，通常为纯气相的含氢气物料H3，经管道123进入反应器NRE内的上部含氢气物料分配器H3S，经导流管1231进入环管1232(图中示出了3圈)，环管1232可以是任意的合适分布结构，如开孔或开缝的分配环管，孔或缝喷出物料的流向可以是向下和/或斜向下和/或水平和/或向上和/或斜向上。
如图4所示，1000表示反应器NRE器壁，NVP是中心降液管横截面，1235是连接分配器H3S与反应器NRE内壁凸台的连接件，比如1235是水平布置的连接板。
如图4所示，连接板1235，一端与分配器H3S的分配环管1232焊接为一个整体，一端放置在反应器NRE内壁的对应凸台上并加以固定，比如可以使用螺栓紧固方式。
如图4所示，使用上部含氢气物料分配器H3S，环管1232的开孔或开缝，孔或缝喷出物料的流向是斜向下时，具有强化液料内返混的作用。
图5是图2中的中心降液管与底部循环液排出口之间的一种连接或组合方式的详图。
如图5所示，图5-1是中心降液管、反应器底部循环液排出口的承台(或承槽)之间安装在一起的状态，图5-2是中心降液管、反应器底部循环液排出口的承台(或承槽)分离开来的状态。
如图5-2所示，中心降液管NVP的下段包括环形底座NVP-B2、段管NVP-B1，段管NVP-B1的横截面小于环形底座NVP-B2上端面，环形底座NVP-B2下端面(环带)面积大于环形底座NVP-B2上端面(环带)面积；环形底座NVP-B2、段管NVP-B1焊接为一个整体。
如图5-1所示，中心降液管NVP的下段安放在承台(或承槽)1300的凹槽内，承台(或承槽)1300与循环液排口1200之间焊接为一个整体；1100为反应器NRE底部半球形封头区域，与循环液排口1200焊接为一个整体。
图6是循环液循环泵置于反应器NRE内部的一种反应器内件布置方案的示意图。
如图6所示，循环液循环泵安装在反应器NRE内部的底部，中心降液管NVP的底部连接循环泵的叶轮室进口，循环液经过叶轮室后被施加能量增加压力，自循环泵的叶轮室排出的循环液进入反应器底部的空间，循环泵的叶轮室的排料口可以是对称分布的多个排口，便于周向均匀分布循环液。
如图6所示，在反应器NRE系统中，经管道101输送的可能含有氢气的油浆物料NF1，进入反应器NRE的底部，经反应器NRE底部进料口上部安装的进料分配器NF1S(环管分布器)进行分配，使进料尽可能平均分布到整个水平截面上；NF1S进料分配器可以是任意的合适结构，如开孔或开缝的分配环管，至少一部分开孔或开缝喷出物料的流向向下或斜向下，可以同时有一部分开孔或开缝喷出物料的流向水平，甚至可以有少部分开孔或开缝喷出物料的流向向上或斜向上，但是通常不设置喷出物料的流向向上或斜向上的开孔或开缝。
如图6所示反应器NRE系统的其它部分，与图2所示反应器NRE系统的相同部分的工作方式相同。
物料分布器上的孔或缝隙的过流速度，通常为0.5～30米/秒、一般为1.0～15米/秒、宜为2.0～10米/秒。喷口的散射角，通常为0.0～30°、一般为0.0～20°、宜为0.0～15°。
分布器，除进料口、氢气喷口外，底部可以设置少量泪孔用于停工排液，泪孔面积通常小于分布器开孔面积的1％。
分布器管壁面上的开孔率，以靠近入口管位置少、远离入口管位置多的原则分布，以尽可能平均分布物料。
分布器在反应器内的固定方式，可以为任意合适方式，比如使用反应器壁面凸台连接支撑、凸台拉杆吊挂支撑等方式。
根据需要，反应器NRE可以设置温度计、压力计、核密度计等仪表，可能设置底部固体颗粒排放口等，其形式和安装方式不受限制，根据需要选择。
具体实施方式
以下详细描述本发明。
本发明所述的压力，指的是绝对压力。
本发明所述的常规沸点指的是物质在一个大气压力下的汽、液平衡温度。
本发明所述的常规沸程指的是馏分的常规沸点范围。
本发明所述的比重，除非特别说明，指的是常压、15.6℃条件下液体密度与常压、15.6℃条件下水密度的比值。
本发明所述的组分的组成或浓度或含量或收率值，除非特别说明，均为重量基准值。
本发明所述的常规气体烃，指的是常规条件下呈气态的烃类，包括甲烷、乙烷、丙烷、丁烷。
本发明所述的常规液体烃，指的是常规条件下呈液态的烃类，包括戊烷及其沸点更高的烃类。
本发明所述气液固三相悬浮床反应器，基本部件通常有：
①反应器壳体；
②反应器壳体上的开口(或称为接管)；
③布置于反应器壳体内的上流式加氢主反应空间，工作状态时通常使用催化剂，通常使用进料分布元件用于均匀分布进料；
④布置于反应器壳体内底部的进料分布器；
⑤布置于反应器壳体内上段或中上段的液体收集杯和液体导管；
⑥反应器中间进料分布器(或分配器)；
⑦出口整流部件，如上部混相产品引出管的起始段，可以是开缝的管段；
⑧可能安装的测量仪表：测试催化剂床层温度的测温部件如热电偶，测量反应器系统特定位置压力的压力表，测量液位的液位仪表比如玻璃板、浮筒、双法兰差压计、导波雷达、射线料位计等。
本发明所述气液固三相悬浮床反应器，辅助部件为外部保温材料、支撑件(裙座或支耳)、基础、梯子、操作平台及可能存在的消防配件如蒸汽消防环。
关于碳氢料加氢技术，对已有技术均可以合理选择使用或配合使用。
本发明，特别适合的芳炭率高的重油加氢热裂化反应过程的前期反应过程。
以下描述本发明的特征部分。
本发明有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统，其特征在于：
碳氢料加氢反应过程RU，使用悬浮床反应器RE系统，在颗粒加氢催化剂存在、氢气存在的条件下，加工含催化剂颗粒的碳氢料浆液F1，进行至少一部分加氢热裂化反应；
碳氢料加氢反应过程RU，使用1一台或串联操作的2台或多台悬浮床反应器，第一悬浮床反应器为有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器RE；
碳氢料浆液F1含有碳氢料F0；碳氢料F0，含有常规沸点高于450℃的烃类且含有常规沸点高于530℃的烃类，可能含有固体碳氢料颗粒；
悬浮床反应器RE，包含壳体，底部碳氢料浆液F1进料口、底部含氢气物料进料口、顶部排料口，在壳体内的顶部区域设置集液杯JYB进行气液分离收集部分液体作为循环液，集液杯锥形底部连接中心降液管输送循环液，循环液进入循环器，循环器排出料返回悬浮床反应器RE内的底部空间；
反应器内底部物料的分配混合区的内件特征在于：设置至少2层含氢气物料的分布器；循环液返液分布器喷出料分布在中心降液管四周；
反应器内底部物料的分配混合区的内件特征还在于：不设置分配盘；分配盘指的是将悬浮床反应器RE分割为主反应空间和底部物料混合分配空间的分配隔板，分配盘上布置有使底部物料混合分配空间物流穿过分配盘进入主反应空间的通道；
碳氢料浆液F1进入反应器内底部空间，碳氢料浆液F1导入管与碳氢料浆液分布器连通，碳氢料浆液分布器喷出料分布在中心降液管四周；
碳氢料浆液F1，可能与循环液混合后进入反应器内底部空间；
悬浮床反应器RE系统，具有液相循环反应器、鼓泡床反应器的双重特征。
本发明，通常，悬浮床反应器RE的底部，设置至少3层含氢气物料的分布器，各层含氢气物料分布器均为水平布置的环管式分布器；
相邻两层氢气分布器之间的高度差为0.5～1.5米；
氢气环管分布器的环形轴心与悬浮床反应器RE轴心重合。
本发明，通常，悬浮床反应器RE的底部，设置至少3层含氢气物料的分布器，各层含氢气物料的分布器均为水平布置的环管式分布器；
随着氢气分布器所在高度的增加，氢气环管分布器的直径逐步变大；
氢气环管分布器的环形轴心与悬浮床反应器RE轴心重合。
本发明，通常，悬浮床反应器RE的底部，至少一个含氢气物料分布器位于反应器底部半球形封头内。
本发明，悬浮床反应器RE的底部，至少一个含氢气物料的分布器，可以位于循环液返液分布器之下。
本发明，在悬浮床反应器RE中部以上的空间，可以布置含氢气物料分布器作为补充氢气分布器；补充氢气分布器补入的氢气量，通常占悬浮床反应器RE总体氢气进料量的5～35％。
本发明，悬浮床反应器RE，中心降液管布置在反应器底部的承台上，承台与反应器底部固定，布置方式可以选自下列之一：
①中心降液管支撑在反应器底部的承台上，承台与反应器底部固定，中心降液管底部插入承台凹槽中，中心降液管与承台凹槽之间设置垂直方向可以滑动的填料密封；
②承台上部插入中心降液管底部的凹槽中，承台与中心降液管凹槽之间设置垂直方向可以滑动的填料密封。
本发明，通常，悬浮床反应器RE，循环器为无轴封电动离心泵，布置在悬浮床反应器RE的内部或外部。
本发明，悬浮床反应器RE系统，壳体内顶部区域设置的集液杯JYB与反应器内壁之间的关系，可以选自下列之一：
①悬浮床反应器RE，集液杯JYB与反应器RE壳体之间有环形间隙供物料上行通过，集液杯与反应器RE壳体之间用定位螺钉定位，多个定位螺钉沿集液杯圆筒形段的壁面周向分布，定位螺钉、集液杯相对于反应器内壁为自由体不连接；
集液杯下部的锥段的底部开口管段的外壁面，插入中心降液管顶段的内侧凹槽中，二者之间通过连接件固定；
②悬浮床反应器RE，集液杯JYB壁面与反应器RE壳体之间固定密闭可拆卸连接或焊接为一体，集液杯下部的锥段的底部开口管段的内壁面，与中心降液管顶段的外侧面之间为滑动插入组合；
集液杯JYB的内部，布置物料上升管，上升管内可能布置螺旋叶片；
反应器从冷态逐步升温至工作状态的过程中，集液杯下部的锥段的底部开口管段的内壁面与中心降液管顶段的外侧面之间会产生滑动，因为中心降液管受热膨胀后伸长。
本发明，通常，悬浮床反应器RE，操作条件为：反应温度为350～485℃，反应器压力为6～30MPa。
本发明，悬浮床反应器RE，循环液的重量流率与悬浮床反应器RE进料液相的重量流率之比，可以选自下列之一：
①为0.5～2.5；
②为2.5～5.0。
本发明，通常，悬浮床反应器RE的底部，设置防冲刷衬板。
本发明，循环液循环方式，可以选自下列之一：
①循环液自反应器底部循环液排出口流出，经管道进入循环器；
②循环液自中心降液管进入内置循环器，循环器布置在反应器RE内的底部。
本发明，通常，悬浮床反应器RE，用于重油加氢热裂化反应过程或煤浆加氢直接液化反应过程或油煤共炼过程。
本发明，通常，碳氢料加氢反应过程RU，使用的加氢催化剂是氧化铁和/或黄铁矿和/或赤铁矿和/或氧化钼和/或硫化钼和/或钼酸铵和/或纳米超细颗粒水合氧化铁催化剂。

Claims (16)

1.有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器系统，其特征在于：
碳氢料加氢反应过程RU，使用悬浮床反应器RE系统，在颗粒加氢催化剂存在、氢气存在的条件下，加工含催化剂颗粒的碳氢料浆液F1，进行至少一部分加氢热裂化反应；
碳氢料加氢反应过程RU，使用1一台或串联操作的2台或多台悬浮床反应器，第一悬浮床反应器为有液体循环无下部分配盘的气液固三相悬浮床反应器RE；
碳氢料浆液F1含有碳氢料F0；碳氢料F0，含有常规沸点高于450℃的烃类且含有常规沸点高于530℃的烃类，可能含有固体碳氢料颗粒；
悬浮床反应器RE，包含壳体，底部碳氢料浆液F1进料口、底部含氢气物料进料口、顶部排料口，在壳体内的顶部区域设置集液杯JYB进行气液分离收集部分液体作为循环液，集液杯锥形底部连接中心降液管输送循环液，循环液进入循环器，循环器排出料返回悬浮床反应器RE内的底部空间；
反应器内底部物料的分配混合区的内件特征在于：设置至少2层含氢气物料的分布器；循环液返液分布器喷出料分布在中心降液管四周；
反应器内底部物料的分配混合区的内件特征还在于：不设置分配盘；分配盘指的是将悬浮床反应器RE分割为主反应空间和底部物料混合分配空间的分配隔板，分配盘上布置有使底部物料混合分配空间物流穿过分配盘进入主反应空间的通道；
碳氢料浆液F1进入反应器内底部空间，碳氢料浆液F1导入管与碳氢料浆液分布器连通，碳氢料浆液分布器喷出料分布在中心降液管四周；
碳氢料浆液F1，可能与循环液混合后进入反应器内底部空间；
悬浮床反应器RE系统，具有液相循环反应器、鼓泡床反应器的双重特征。
2.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE的底部，设置至少3层含氢气物料的分布器，各层含氢气物料分布器均为水平布置的环管式分布器；
相邻两层氢气分布器之间的高度差为0.5～1.5米；
氢气环管分布器的环形轴心与悬浮床反应器RE轴心重合。
3.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE的底部，设置至少3层含氢气物料的分布器，各层含氢气物料的分布器均为水平布置的环管式分布器；
随着氢气分布器所在高度的增加，氢气环管分布器的直径逐步变大；
氢气环管分布器的环形轴心与悬浮床反应器RE轴心重合。
4.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE的底部，至少一个含氢气物料分布器位于反应器底部半球形封头内。
5.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE的底部，至少一个含氢气物料的分布器，位于循环液返液分布器之下。
6.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
在悬浮床反应器RE中部以上的空间，布置含氢气物料分布器作为补充氢气分布器。
7.根据权利要求6所述的反应器系统，其特征在于：
补充氢气分布器补入的氢气量，占悬浮床反应器RE总体氢气进料量的5～35％。
8.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE，中心降液管布置在反应器底部的承台上，承台与反应器底部固定，布置方式选自下列之一：
①中心降液管支撑在反应器底部的承台上，承台与反应器底部固定，中心降液管底部插入承台凹槽中，中心降液管与承台凹槽之间设置垂直方向可以滑动的填料密封；
②承台上部插入中心降液管底部的凹槽中，承台与中心降液管凹槽之间设置垂直方向可以滑动的填料密封。
9.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE，循环器为无轴封电动离心泵，布置在悬浮床反应器RE的内部或外部。
10.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE系统，壳体内顶部区域设置的集液杯JYB与反应器内壁之间的关系，选自下列之一：
①悬浮床反应器RE，集液杯JYB与反应器RE壳体之间有环形间隙供物料上行通过，集液杯与反应器RE壳体之间用定位螺钉定位，多个定位螺钉沿集液杯圆筒形段的壁面周向分布，定位螺钉、集液杯相对于反应器内壁为自由体不连接；
集液杯下部的锥段的底部开口管段的外壁面，插入中心降液管顶段的内侧凹槽中，二者之间通过连接件固定；
②悬浮床反应器RE，集液杯JYB壁面与反应器RE壳体之间固定密闭可拆卸连接或焊接为一体，集液杯下部的锥段的底部开口管段的内壁面，与中心降液管顶段的外侧面之间为滑动插入组合；
集液杯JYB的内部，布置物料上升管，上升管内可能布置螺旋叶片；
反应器从冷态逐步升温至工作状态的过程中，集液杯下部的锥段的底部开口管段的内壁面与中心降液管顶段的外侧面之间会产生滑动，因为中心降液管受热膨胀后伸长。
11.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE，操作条件为：反应温度为350～485℃，反应器压力为6～30MPa。
12.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE，循环液的重量流率与悬浮床反应器RE进料液相的重量流率之比，选自下列之一：
①为0.5～2.5；
②为2.5～5.0。
13.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE的底部，设置防冲刷衬板。
14.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
循环液循环方式，选自下列之一：
①循环液自反应器底部循环液排出口流出，经管道进入循环器；
②循环液自中心降液管进入内置循环器，循环器布置在反应器RE内的底部。
15.根据权利要求1所述的反应器系统，其特征在于：
悬浮床反应器RE，用于重油加氢热裂化反应过程或煤浆加氢直接液化反应过程或油煤共炼过程。
16.根据权利要求15所述的反应器系统，其特征在于：
碳氢料加氢反应过程RU，使用的加氢催化剂是氧化铁和/或黄铁矿和/或赤铁矿和/或氧化钼和/或硫化钼和/或钼酸铵和/或纳米超细颗粒水合氧化铁催化剂。
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