CN114432971A - 催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔 - Google Patents
催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114432971A CN114432971A CN202011133000.0A CN202011133000A CN114432971A CN 114432971 A CN114432971 A CN 114432971A CN 202011133000 A CN202011133000 A CN 202011133000A CN 114432971 A CN114432971 A CN 114432971A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gas
- catalyst bed
- layer
- phase
- distribution pipe
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004821 distillation Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 title claims abstract description 56
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 156
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 122
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims abstract description 73
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000000047 product Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000005192 partition Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000011949 solid catalyst Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 11
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000010574 gas phase reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 116
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 14
- 238000004517 catalytic hydrocracking Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N octane Chemical compound CCCCCCCC TVMXDCGIABBOFY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 5
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002283 diesel fuel Substances 0.000 description 4
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 208000012839 conversion disease Diseases 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
- B01J8/0461—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds
- B01J8/0465—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical in two or more cylindrical annular shaped beds the beds being concentric
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D3/00—Distillation or related exchange processes in which liquids are contacted with gaseous media, e.g. stripping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
- B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
- B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
- B01J8/0492—Feeding reactive fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
- B01J2208/00796—Details of the reactor or of the particulate material
- B01J2208/00893—Feeding means for the reactants
- B01J2208/00911—Sparger-type feeding elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Abstract
本发明公开了一种催化反应器和应用该反应器的蒸馏塔，该反应器包括：催化剂床层、液相分配管以及气相分配管；催化剂床层填充固体催化剂，在每个催化剂床层上部设有伞形隔板；液相分配管设置在每层的伞形隔板上方，通过该伞形隔板每层的液相进料被引流至相应的催化剂床层；气相分配管设置在每层催化剂床层的下方，每层的气相进料向上进入催化剂床层；还包括与气相分配管隔离设置的气相通道，气相进料和液相进料在催化剂床层进行反应后生成的气相产品直接进入该气相通道。本发明克服现有技术中不能有效解决气相反应产物及时从反应区分离的缺点，特别对于气相产物能发生二次反应的情况，仍然可以进行高效的分离。
Description
技术领域
本发明涉及石油化工领域，特别涉及一种催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔。
背景技术
催化蒸馏设备是将催化反应与分离两个过程耦合在同一设备中进行的装置，在反应进行的同时使反应物与生成物分离，以破坏反应的平衡使反应完全，进而达到更高的反应转化率。由于反应放出的热量用于产物分离，既简化了工艺流程，又达到了降低能耗的效果。鉴于催化蒸馏技术带来的优势，现已在化工领域有了比较成熟的应用。
鉴于产物中气相组分的存在，为了使气体能够更加容易的通过催化剂床层，业内提出了气体通道的概念。例如可以在催化蒸馏设备的中间嵌有一个气体通道。此气体通道能够使下床层的气相能够不经过催化剂床层的阻挡直接通向上层蒸馏塔板层进行传质。在催化蒸馏设备中也可以设置多个气体通道。催化蒸馏塔为上下封口的圆柱型外筒，内置有垂直于横截面的多个圆柱形气体通道，气体通道内嵌于反应区，通道终端连通精馏段和提馏段的开放区域或段内的媒介，反应区的外筒中填有密度较高的催化剂，内筒壁可以开孔使其与催化剂紧密接触。
中国专利CN203609903U涉及一种有利于气相溢出催化剂床层的催化蒸馏设备。包括上部的精馏段、中部的反应段和下部的提馏段，反应段包括催化剂床层，催化剂床层的周围或者内部设置气相通道，催化剂床层上方设置上分馏构件，催化剂床层下方设置下分馏构件，催化剂床层上设置气相排出口。该现有技术通过在催化蒸馏设备的催化剂床层上设置气相排出口，使反应过程产生的气相物料如反应生成的气相产物或因反应放热气化的气相物料及时溢出催化剂床层，进入气相通道，使得催化剂床层的液相物料流通顺畅，操作稳定，从而保证反应转化率和产品质量稳定合格。该方案并不能将反应生成的气相产物与气相物料较为充分地隔离，反应效率仍较低。
现有的催化蒸馏技术本身提高了反应效率和产物的分离。在催化蒸馏技术应用中反应器及其内构件也已形成多种形式，但目前的反应器和内构件的效率有待于进一步提高，特别是现有技术还不能有效解决气相反应产物及时从反应区分离的问题。因此，亟需一种催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔，从而解决现有技术中的分离效率问题。对于气相产物能发生二次反应的情况，仍然可以进行高效的分离。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔，从而克服现有技术中不能有效解决气相反应产物及时从反应区分离的缺点，特别对于气相产物能发生二次反应的情况，仍然可以进行高效的分离。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种催化反应器，包括：催化剂床层、液相分配管以及气相分配管；催化剂床层填充固体催化剂，在每个催化剂床层上部设有伞形隔板；液相分配管设置在每层的伞形隔板上方，通过该伞形隔板每层的液相进料被引流至相应的催化剂床层；气相分配管设置在每层催化剂床层的下方，每层的气相进料向上进入催化剂床层；还包括与气相分配管隔离设置的气相通道，气相进料和液相进料在催化剂床层进行反应后生成的气相产品直接进入该气相通道。
进一步，上述技术方案中，伞形隔板末端设有降液管，该降液管底部与催化剂床层的底部间隔一段距离，使得液相进料沿径向方向引流至催化剂床层。
进一步，上述技术方案中，催化剂床层设有溢流堰和液封挡板，该溢流堰设置在靠近气相通道一侧；该液封挡板设置在该溢流堰上部，用于将气相进料与气相产品进行隔离。
进一步，上述技术方案中，液封挡板包括水平部和竖直部，该水平部呈环形平板状并位于溢流堰上方；该竖直部呈圆筒形，且与该水平部一体成型，该竖直部的下端与催化剂床层底部间隔一段距离。
进一步，上述技术方案中，液相分配管呈环形并与液相进料管正交或切向相交，该液相分配管的管壁设有多个孔道，用于将液相进料均匀分布至降液管的各个方向。
进一步，上述技术方案中，气相分配管呈环形或多层同心环形，该气相分配管与气相进料管正交或切向相交，该气相分配管的壁面上设有多个孔道，用于将气相进料均匀分布至催化剂床层底部的各个方向。
进一步，上述技术方案中，气相通道位于催化反应器的中部，且从下到上贯通所有催化剂床层。
进一步，上述技术方案中，溢流堰上沿高出本床层催化剂上表面10至100mm。
进一步，上述技术方案中，气相分配管可设置在催化剂床层下方或催化剂床层内。
为实现上述目的，根据本发明的第二方面，本发明提供了一种蒸馏塔，其应用前述催化反应器，蒸馏塔为多层板塔结构。蒸馏塔内的催化剂床层数量可以为两层或两层以上。蒸馏塔适用于至少一种液相进料和至少一种气相进料在固体催化剂上进行化学反应、且反应生成物中至少有一种气相产品的反应体系。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1）本发明使用的反应物在催化剂床层内进行化学反应后生成的气相产品会及时离开反应区，不会再次进入上面的催化剂床层，避免目的产物的二次反应，提高了反应的选择性；
2）由于反应区内气相产物的及时离开，既增加了反应的推动力，又提高了平衡转化率；
3）伞形隔板一方面可以隔开相邻床层间的气相进料与产品气，另一方面起到液相和气相的导流作用；
4）液封挡板可将气相进料与气相产品进行有效隔离；
5）在每层催化剂床层均设有液相分配管，即每层均有液相进料，可有效改善各催化剂床层的液相分布，提高催化剂利用率；
6）多层同心环形的气相分配管的设置可使气相进料的分配最大限度内地保持均匀；
7）本发明的催化反应器适用于至少一种液相进料和至少一种气相进料在固体催化剂上进行化学反应、且反应生成物中至少有一种气相产品的反应体系。
上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。
附图说明
图1是本发明催化反应器以及蒸馏塔的结构示意图。
图2是本发明催化反应器中液相分配管的俯视图。
图3是本发明催化反应器中气相进料管和气相分配管的俯视图（示出气相进料管与环形气相分配管正交设置的情况）。
图4是本发明催化反应器中气相进料管和气相分配管的另一俯视图（示出气相进料管与环形气相分配管切向相交设置的情况）。
图5是本发明气相分配管采用同心双环分配管的俯视图。
主要附图标记说明：
1-蒸馏塔，10-固体催化剂，11-伞形隔板，12-外侧降液管，13-气相通道，14-溢流堰，15-降液折板，16-受液盘，17-液封挡板，18-内侧降液管；
21-液相进料管，22-液相分配管，220-液相分配管管体，221-液相孔道；
31-气相进料管，32-气相分配管，320-气相分配管管体，321-气相孔道。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其他明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其他元件或其他组成部分。
在本文中，为了描述的方便，可以使用空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。例如，如果在图中的物件被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“下”的元件将取向在所述元件或特征的“上方”。因此，示范性术语“下方”可以包含下方和上方两个方向。物件也可以有其他取向（旋转90度或其他取向）且应对本文使用的空间相对术语作出相应的解释。
在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。
如图1所示，本发明的催化反应器为蒸馏塔1的内部构件，包括催化剂床层、液相分配管22、气相分配管32以及气相通道13。其中，催化剂床层用于填充固体催化剂10，在每个催化剂床层填充的固体催化剂10的上部伞形隔板11，一方面可以隔开相邻床层间的气相进料与产品气，另一方面起到液相和气相的导流作用，优选而非限制性地，伞面可以是弧形，也可以是折伞形。液相分配管22设置在每层的催化剂床层的伞形隔板11之上，保证各层均有液体进料，可有效改善各催化剂床层的液相分布，提高催化剂利用率。通过伞形隔板11的倾斜表面液相进料被引流至该层的催化剂床层与固体催化剂10接触，具体地，伞形隔板11末端设有环形的外侧降液管12（即图1中的降液折板15与蒸馏塔1的内壁面之间的环形空间），该外侧降液管12底部与催化剂床层的底部间隔一段距离，使得液相进料沿蒸馏塔1的径向方向进入催化剂床层。气相分配管32在每个催化剂床层均设置，具体设置在每层所述催化剂床层的下方，每层的气相进料向上进入催化剂床层。气液相进料与固体催化剂10在催化剂床层充分反应后，每层的气相产品沿伞形隔板11的下部导流至气相通道13。气相通道13与气相分配管32处于相对隔离状态，即气相进料和液相进料在催化剂床层进行反应后生成的气相产品直接进入该气相通道13。优选而非限制性地，气相通道位于蒸馏塔1的中部，且从下到上贯通所有催化剂床层。
进一步如图1、2所示，液相进料管21沿催化反应器的径向方向延伸，液相分配管22呈环形，液相进料管21与液相分配管22的管体220正交或切向相交，该液相分配管22的管壁设有多个孔道221，用于将液相进料均匀分布至环形的外侧降液管12的各个方向。孔道221的开孔可以在管体的上面、下面以及侧部面的各个方向。液相进料经过液相进料管21进入蒸馏塔1内，通过环形液相分配管22分配到塔内，经过伞形隔板11向周边流入外侧降液管12，通过外侧降液管12后横向进入催化剂床层与固体催化剂10接触。液相进料管21的进料方向为蒸馏塔的径向，与环形液相分配管22的径向正交或切线方向相交，环形液相分配管22的环形直径大于气相通道13的外径，小于蒸馏塔1的内径，环形液相分配管22管壁的若干孔道便于液相进料均匀的分布于外侧降液管12的各个方向。降液折板15的高度一般小于本层催化剂装填高度，降液折板15与蒸馏塔1内壁的距离依据本层液相反应物流量大小而定。
进一步如图1所示，蒸馏塔1内每个催化剂床层的高度可以是相同的，也可以是不同的，需要根据不同的化学反应体系而定，催化剂床层上方用筛网固定，保持床层相对稳定，床层高度设置为10mm至1000mm。催化剂床层设有溢流堰14和液封挡板17，溢流堰14设置在靠近气相通道13一侧。液封挡板17设置在溢流堰14上部，用于将气相进料与气相产品进行隔离。进一步地，液封挡板17包括水平部和竖直部，水平部呈环形平板状并位于溢流堰14上方；竖直部呈圆筒形，该竖直部与水平部一体成型，也可采用其他无缝连接的方式，该竖直部的下端与催化剂床层底部间隔一段距离，可保证液相产物的流出。在催化剂床层内未反应的液相进料和已反应但保持液相的物料，经过溢流堰14，通过内侧降液管18（即溢流堰14与气相通道13外壁之间的环形空间），顺着伞形隔板11，通过下一层的外侧降液管12进入下一催化剂床层。溢流堰14的高度高于本床层催化剂上平面，优选高出10至100mm。溢流堰14与气相通道13的外壁间形成的环形内侧降液管18，间距的大小依据液相负荷的大小而定，每个床层降液管的尺寸可以相同，也可有所不同。
进一步如图1、3至5所示，气相进料管31沿蒸馏塔1的径向方向延伸。气相分配管32呈环形（参见图3、4）或多层同心环形（参见图5的两层同心环），该气相进料管31与气相分配管32的管体320正交（参见图3）或切向相交（参见图4），气相分配管32的壁面上设有多个孔道321，用于将气相进料均匀分布至催化剂床层底部的各个方向。优选而非限制性地，气相分配管32可设置在催化剂床层下方，也可以设置在催化剂床层内。催化剂床层底部还可设置气相分配盘（图中未示出），气相分配盘整体呈盘状，该气相分配盘上均匀密布多个孔眼。气相进料经过各层的气相进料管31进入蒸馏塔1内，通过环形气相分配管32分配到蒸馏塔1内，通过催化剂支撑盘下部的气相分配盘向上进入催化剂床层。气相进料管31以径向进入蒸馏塔1，与环形气相分配管32正交或切向相交，环形气相分配管32的环形直径小于催化剂床层外环直径，内径大于催化剂床层内环直径，环形气相分配管32管壁的若干孔道321便于气体均匀的分布于气相分配盘的各个位置。催化剂支撑盘的作用主要是支撑催化剂床层，保证催化剂床层在蒸馏塔的轴向方向保持稳定。气相分配盘的作用是保证气相进料的均匀分布，同时尽量避免液相进料在催化剂床层上直接泄漏（采用本发明中的气相分配盘，液体泄漏量<15%）。在同一平面上，当设置不止一个同心不同直径的环形气相分配管32，可使气相进料的分配更趋于均匀。图1中的实施例将环形气相分配管32设置在催化剂床层下方，而当环形气相分配管32安装在催化剂床层内时，催化剂支撑盘可以将格栅结构改为支撑板结构，同时取消气相分配盘。
本发明的催化反应器在催化剂床层内，液相进料、气相进料进行催化反应，气相产物及未反应的气相进料上升通过气相通道13脱离反应体系，反应物在催化剂床层内进行化学反应后生成的气相产品会及时离开反应区，不会再次进入上面的催化剂床层（被伞形隔板隔离），避免目的产物的二次反应，提高了反应的选择性。同时由于反应区内产物的离开，既增加了反应的推动力，又提高了平衡转化率。
本发明的蒸馏塔应用以上的催化反应器，蒸馏塔1可以为多层板塔结构。蒸馏塔内的催化剂床层数量为两层或两层以上。本发明的蒸馏塔1适用于至少一种液相进料和至少一种气相进料在固体催化剂上进行化学反应、且反应生成物中至少有一种气相产品的反应体系。例如，石油馏分和化工合成油的加氢裂化，柴油和润滑油馏分的临氢脱蜡，各种石油馏分的加氢处理过程等。
本发明的蒸馏塔1每层塔盘上除了包括降液管、溢流堰和受液盘16以外，在塔盘上还设有液封挡板，液封挡板与气相通道相连接，相邻塔盘间通过伞形隔板隔开，每层塔盘为环形结构，环形内缘与气相通道相连接，外缘与蒸馏塔内壁相连接。气相通道是每层塔盘上进行化学反应生成的气相产物移出的共用通道。本发明的实施例液体进料在每层塔盘上都有液体进料，气相进料每层下部也都有进料。每层塔盘上方为催化剂装填区，液相进料径向流动穿过催化剂床层，气相进料从塔盘下方进入，并在催化剂作用下进行反应，反应后生成的气相物料直接脱离反应体系进入中部的气相通道，液相离开本床层后通过降液管进入下一床层。由于反应与分离同时进行，可破坏反应平衡，有效提高反应物的转化率和目的产物的选择性。
实施例1
将本发明的催化反应器用于催化柴油加氢裂化过程的加氢裂化反应器中，裂化反应器流程上游串联一台预精制反应器，用于脱除原料油中的杂质。催化剂使用工业装置应用的同类催化剂。裂化产品汽油馏分收率50.1%，汽油辛烷值RON为88.2，液体收率为91.1%（具体操作条件及指标请参见表1）。
表1
| 操作条件 | 指标 |
| 催化柴油密度 | 0.9464g•cm<sup>-3</sup> |
| 馏程 | 168-370℃ |
| 氢气纯度 | 99.9% |
| 精制油氮含量 | 70-100mg.kg<sup>-3</sup> |
| 催化蒸馏塔操作压力 | 4.0Mpa |
| 催化蒸馏塔催化剂床层数 | 1层 |
| 裂化液时空速LHSV | 1.5h<sup>-1</sup> |
| 氢油体积比 | 700：1 |
| 平均反应温度 | 350-360℃ |
| 结果 | 汽油馏分收率50.1%；汽油辛烷值RON为88.2；液体收率为91.1% |
实施例2
将本发明的催化反应器用于催化柴油加氢裂化过程的加氢裂化反应器中，裂化反应器流程上游串联一台预精制反应器，用于脱除原料油中的杂质。催化剂使用工业装置应用的同类催化剂，用不锈钢网固定于床层上。裂化产品汽油馏分收率54.1%，汽油辛烷值RON为93.3，液体收率为98.2%（具体操作条件及指标请参见表2）。
表2
| 操作条件 | 指标 |
| 催化柴油密度 | 0.9464g•cm<sup>-3</sup> |
| 馏程 | 168-370℃ |
| 氢气纯度 | 99.9% |
| 精制油氮含量 | 70-100mg.kg<sup>-3</sup> |
| 催化蒸馏塔操作压力 | 4.0Mpa |
| 催化蒸馏塔催化剂床层数 | 10层 |
| 液相进料分配 | 首层进料100%（其它层无新鲜进料） |
| 裂化液时空速LHSV | 1.5h<sup>-1</sup> |
| 首层降液管负荷 | 依据进料量设计60%-130%操作弹性 |
| 每一层气相进料负荷 | 相同（也可以根据每层液相负荷控制气相流量） |
| 气相通道直径 | 上下相同（也可以设置成上大下小） |
| 氢油体积比 | 700：1 |
| 平均反应温度 | 350-360℃ |
| 结果 | 汽油馏分收率54.1%；汽油辛烷值RON为93.3；液体收率为98.2%。相比于实施例1的单层床层，催化剂床层的数量为10层时，发明效果更为明显。 |
实施例3
将本发明的催化反应器用于催化柴油加氢裂化过程的加氢裂化反应器中，裂化反应器流程上游串联一台预精制反应器，用于脱除原料油中的杂质。催化剂使用工业装置应用的同类催化剂，用不锈钢网固定于床层上。汽油馏分收率54.8%，汽油辛烷值RON为93.9，液体收率为98.8%。
表3
| 操作条件 | 指标 |
| 催化柴油密度 | 0.9464g•cm<sup>-3</sup> |
| 馏程 | 168-370℃ |
| 氢气纯度 | 99.9% |
| 精制油氮含量 | 70-100mg.kg<sup>-3</sup> |
| 催化蒸馏塔操作压力 | 4.0Mpa |
| 催化蒸馏塔催化剂床层数 | 10层 |
| 液相进料分配 | 首层进料60%，3层进料15%，5层进料15%，7层进料10% |
| 裂化液时空速LHSV | 1.8h<sup>-1</sup> |
| 首层降液管负荷 | 依据进料量设计60%-130%操作弹性 |
| 每一层气相进料负荷 | 相同（也可以根据每层液相负荷控制气相流量） |
| 气相通道直径 | 上下相同（也可以设置成上大下小） |
| 氢油体积比 | 700：1 |
| 平均反应温度 | 350-360℃ |
| 结果 | 汽油馏分收率54.8%；汽油辛烷值RON为93.9；液体收率为98.8%。相比于实施例2的一股液相进料，空速增大20%，发明效果更为明显。 |
实施例4
将本发明的催化反应单元用于催化柴油加氢裂化过程的加氢裂化反应器中，裂化反应器流程上游串联一台预精制反应器，用于脱除原料油中的杂质。催化剂使用工业装置应用的同类催化剂，用不锈钢网固定于床层上。汽油馏分收率56.4%，汽油辛烷值RON为93.5，液体收率为98.9%。
表4
| 操作条件 | 指标 |
| 催化柴油密度 | 0.9464g•cm<sup>-3</sup> |
| 馏程 | 168-370℃ |
| 氢气纯度 | 99.9% |
| 精制油氮含量 | 70-100mg.kg<sup>-3</sup> |
| 催化蒸馏塔操作压力 | 6.0Mpa |
| 催化蒸馏塔催化剂床层数 | 10层 |
| 液相进料分配 | 首层进料60%，3层进料15%，5层进料15%，7层进料10% |
| 裂化液时空速LHSV | 1.9h<sup>-1</sup> |
| 首层降液管负荷 | 依据进料量设计60%-130%操作弹性 |
| 每一层气相进料负荷 | 相同（也可以根据每层液相负荷控制气相流量） |
| 气相通道直径 | 上下相同（也可以设置成上大下小） |
| 氢油体积比 | 800：1 |
| 平均反应温度 | 360-380℃ |
| 结果 | 汽油馏分收率56.4%；汽油辛烷值RON为93.5；液体收率为98.9%。 |
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。针对上述示例性实施方案所做的任何简单修改、等同变化与修饰，都应落入本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种催化反应器，其特征在于，包括：催化剂床层、液相分配管以及气相分配管；所述催化剂床层填充固体催化剂，在每个所述催化剂床层上部设有伞形隔板；所述液相分配管设置在每层的所述伞形隔板上方，通过该伞形隔板每层的所述液相进料被引流至相应的催化剂床层；所述气相分配管设置在每层所述催化剂床层的下方，每层的所述气相进料向上进入所述催化剂床层；还包括与所述气相分配管隔离设置的气相通道，所述气相进料和液相进料在所述催化剂床层进行反应后生成的气相产品直接进入该气相通道。
2.根据权利要求1所述的催化反应器，其特征在于，所述伞形隔板末端设有降液管，该降液管底部与所述催化剂床层的底部间隔一段距离，使得所述液相进料沿径向方向引流至所述催化剂床层。
3.根据权利要求1所述的催化反应器，其特征在于，所述催化剂床层设有溢流堰和液封挡板，该溢流堰设置在靠近所述气相通道一侧；该液封挡板设置在该溢流堰上部，用于将所述气相进料与气相产品进行隔离。
4.根据权利要求3所述的催化反应器，其特征在于，所述液封挡板包括水平部和竖直部，该水平部呈环形平板状并位于所述溢流堰上方；该竖直部呈圆筒形，且与该水平部一体成型，该竖直部的下端与所述催化剂床层底部间隔一段距离。
5.根据权利要求2所述的催化反应器，其特征在于，所述液相分配管呈环形并与液相进料管正交或切向相交，该液相分配管的管壁设有多个孔道，用于将所述液相进料均匀分布至所述降液管的各个方向。
6.根据权利要求1所述的催化反应器，其特征在于，所述气相分配管呈环形或多层同心环形，该气相分配管与气相进料管正交或切向相交，该气相分配管的壁面上设有多个孔道，用于将所述气相进料均匀分布至所述催化剂床层底部的各个方向。
7.根据权利要求1所述的催化反应器，其特征在于，所述气相通道位于催化反应器的中部，且从下到上贯通所有所述催化剂床层。
8.根据权利要求3所述的催化反应器，其特征在于，所述溢流堰上沿高出本床层催化剂上表面10至100mm。
9.根据权利要求1所述的催化反应器，其特征在于，所述气相分配管设置在所述催化剂床层下方或催化剂床层内。
10.一种蒸馏塔，其特征在于，应用如权利要求1至9项所述的催化反应器，所述蒸馏塔为多层板塔结构。
11.根据权利要求10所述的蒸馏塔，其特征在于，所述蒸馏塔内的催化剂床层数量为两层或两层以上。
12.根据权利要求10所述的蒸馏塔，其特征在于，所述蒸馏塔适用于至少一种液相进料和至少一种气相进料在固体催化剂上进行化学反应、且反应生成物中至少有一种气相产品的反应体系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011133000.0A CN114432971B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011133000.0A CN114432971B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114432971A true CN114432971A (zh) | 2022-05-06 |
| CN114432971B CN114432971B (zh) | 2023-04-07 |
Family
ID=81357197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011133000.0A Active CN114432971B (zh) | 2020-10-21 | 2020-10-21 | 催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114432971B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115282915A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-11-04 | 江苏飞宇医药科技股份有限公司 | 一种均匀反应的逆流循环式反应釜 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1049454A (fr) * | 1950-08-04 | 1953-12-30 | Ici Ltd | Réacteurs perfectionnés et réactions effectuées dans ces appareils |
| US4471154A (en) * | 1983-06-10 | 1984-09-11 | Chevron Research Company | Staged, fluidized-bed distillation-reactor and a process for using such reactor |
| CN1345617A (zh) * | 2000-09-22 | 2002-04-24 | 中国石化集团齐鲁石油化工公司 | 一种催化反应蒸馏设备 |
| CN1386560A (zh) * | 2001-05-18 | 2002-12-25 | 中国石化集团齐鲁石油化工公司 | 一种反应蒸馏设备 |
| CN1429656A (zh) * | 2001-12-30 | 2003-07-16 | 中国石化集团齐鲁石油化工公司 | 一种催化蒸馏塔结构 |
| CN101391150A (zh) * | 2008-10-20 | 2009-03-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种催化蒸馏塔反应段结构 |
| CN102824752A (zh) * | 2011-06-16 | 2012-12-19 | 徐志刚 | 催化蒸馏塔 |
| CN203609903U (zh) * | 2013-10-15 | 2014-05-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 有利于气相溢出催化剂床层的催化蒸馏设备 |
-
2020
- 2020-10-21 CN CN202011133000.0A patent/CN114432971B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1049454A (fr) * | 1950-08-04 | 1953-12-30 | Ici Ltd | Réacteurs perfectionnés et réactions effectuées dans ces appareils |
| US4471154A (en) * | 1983-06-10 | 1984-09-11 | Chevron Research Company | Staged, fluidized-bed distillation-reactor and a process for using such reactor |
| CN1345617A (zh) * | 2000-09-22 | 2002-04-24 | 中国石化集团齐鲁石油化工公司 | 一种催化反应蒸馏设备 |
| CN1386560A (zh) * | 2001-05-18 | 2002-12-25 | 中国石化集团齐鲁石油化工公司 | 一种反应蒸馏设备 |
| CN1429656A (zh) * | 2001-12-30 | 2003-07-16 | 中国石化集团齐鲁石油化工公司 | 一种催化蒸馏塔结构 |
| CN101391150A (zh) * | 2008-10-20 | 2009-03-25 | 中国科学院大连化学物理研究所 | 一种催化蒸馏塔反应段结构 |
| CN102824752A (zh) * | 2011-06-16 | 2012-12-19 | 徐志刚 | 催化蒸馏塔 |
| CN203609903U (zh) * | 2013-10-15 | 2014-05-28 | 中国石油化工股份有限公司 | 有利于气相溢出催化剂床层的催化蒸馏设备 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115282915A (zh) * | 2022-09-30 | 2022-11-04 | 江苏飞宇医药科技股份有限公司 | 一种均匀反应的逆流循环式反应釜 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114432971B (zh) | 2023-04-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4579647A (en) | Multiphase catalytic process with improved liquid distribution | |
| US20150004074A1 (en) | Fluid distribution device for multibed reactors | |
| CN114432971B (zh) | 催化反应器以及应用该反应器的蒸馏塔 | |
| CN114452900B (zh) | 一种催化反应单元以及反应蒸馏塔 | |
| US4743433A (en) | Catalytic reactor system | |
| CN114452901B (zh) | 催化反应单元以及反应蒸馏塔 | |
| CN108067164B (zh) | 一种加氢反应器及加氢工艺 | |
| CN211754821U (zh) | 一种自取热式固定床反应器及系统 | |
| RU2815368C1 (ru) | Каталитическая реакционная установка и реакционно-ректификационная колонна | |
| CN112705114B (zh) | 一种换热式多相反应器及其应用方法和轻汽油醚化方法 | |
| CN116059666A (zh) | 催化反应蒸馏塔 | |
| CN116943537A (zh) | 催化反应单元及反应蒸馏塔 | |
| CN116059926B (zh) | 加氢精馏反应器以及联合反应器 | |
| CN116064122B (zh) | 一种煤焦油加氢处理生产芳烃原料的方法及装置 | |
| CN116064126B (zh) | 一种费托合成油加氢装置及方法 | |
| CN116064128A (zh) | 一种费托合成油的加氢催化蒸馏装置及方法 | |
| CN116064123B (zh) | 一种催化裂化轻循环油加氢处理生产芳烃原料的方法及装置 | |
| CN116948673A (zh) | 一种生产低芳烃溶剂油的装置和加氢方法 | |
| CN116064130B (zh) | 一种费托合成油的加氢提质方法及装置 | |
| CN116064127B (zh) | 一种费托合成油生产航空煤油的加氢处理装置及方法 | |
| CN115785995B (zh) | 一种劣质柴油加氢处理方法及装置 | |
| CN108067162B (zh) | 一种加氢反应器及加氢工艺方法 | |
| CN116064147A (zh) | 一种加氢裂化方法 | |
| CN116064125A (zh) | 一种费托合成油生产轻质油品的加氢装置及方法 | |
| JP7541823B2 (ja) | 区画された小容量反応器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20231122 Address after: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen Patentee after: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Patentee after: Sinopec (Dalian) Petrochemical Research Institute Co.,Ltd. Address before: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen Patentee before: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp. Patentee before: DALIAN RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM AND PETROCHEMICALS, SINOPEC Corp. |