CN201969548U - 内环流浆态床反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内环流浆态床反应器，包括：反应器主体，该反应器主体包括上部反应段(1)、下部反应段(2)和气浆分离段(3)，气浆分离段和下部反应段分别设置在上部反应段的上方和下方；导流筒(4)，该导流筒设置在反应器主体内并从下部反应段延伸到气浆分离段；流体分布器(5)，该流体分布器设置在导流筒的下方；其中，气浆分离段的横截面尺寸大于上部反应段的横截面尺寸，上部反应段的横截面尺寸小于下部反应段的横截面尺寸。在浆液从气浆分离段和导流筒之间的空间流向反应段和导流筒之间的空间时，会加速浆液的流速，从而对反应段的内壁和导流筒的外壁起到冲刷作用。

Description

内环流浆态床反应器

技术领域

本实用新型涉及内环流浆态床反应器。

背景技术

加氢处理是一种重要的处理劣质原料的方法。通过加氢处理，重质油品中的金属、胶质、残炭、硫、氮等杂质均可以被有效脱除。进行重质油品加氢处理时，采用气液并流向上运动的反应器(上流式反应器)是较佳的选择。此类反应器包括内环流浆态床反应器。在内环流浆态床反应器中，在气浆两相(气液固混合物)并流向上流动的过程中，油品形成为连续相，而氢气形成为分散相，从而可以加氢处理杂质含量高的重质油品。但是，现有的内环流浆态床反应器中，由于浆液长时间在反应器内停留，因而容易导致气浆混合物中的固体颗粒(反应产生的结焦固体颗粒)附着在反应器内壁上，严重时会造成反应器堵塞，并影响床层分布和反应的进行。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种内环流浆态床反应器，该内环流浆态床反应器能够避免因长时间使用而在反应器的内壁上附着结焦固体颗粒，从而避免反应器堵塞。

本实用新型的内环流浆态床反应器包括：反应器主体，该反应器主体包括上部反应段、下部反应段和气浆分离段，所述气浆分离段和所述下部反应段分别位于所述上部反应段的上方和下方；导流筒，该导流筒设置在所述反应器主体内并从所述下部反应段延伸到所述气浆分离段；流体分布器，该流体分布器设置在所述导流筒的下方；其中，所述气浆分离段的横截面尺寸大于所述上部反应段的横截面尺寸，所述上部反应段的横截面尺寸小于所述下部反应段的横截面尺寸。

优选地，所述上部反应段、所述下部反应段、所述导流筒和所述气浆分离段总体为圆筒形并同轴设置。

优选地，所述上部反应段和所述下部反应段的圆筒形横截面的内径比为1∶(1.1～5)。

优选地，所述上部反应段和所述气浆分离段的圆筒形横截面的内径比为1∶(1.1～4)。

优选地，所述上部反应段和所述下部反应段通过第一锥筒部连接，所述下部反应段和所述气浆分离段通过第二锥筒部连接。

更优选地，所述气浆分离段的顶部设置有气体排放口，所述第二锥筒部的侧壁设置有液体排放口。

优选地，所述下部反应段的底部设置有排料口。

优选地，所述流体分布器与所述导流筒的下端之间的距离为0～1m。

优选地，所述流体分布器的流体分布板的外径小于所述导流筒的内径。

优选地，所述内环流浆态床反应器包括用于向所述反应器主体内供应物料的供料管，所述供料管与所述流体分布器的进料管相连。

通过上述技术方案，混合物料(气浆混合物)在导流筒内进行反应，并在引入的气相的推动下，经导流筒从下部反应段向上流动到气浆分离段以进行气浆分离。在气浆分离段中，气体和浆液基本上完全分离，一部分浆液排出作为产品，另一部分浆液沿导流筒的外部向下流动到下部反应段并重新流入导流筒内部，从而形成环流。在向下流动过程中，浆液从气浆分离段和导流筒之间的空间流向上部反应段和导流筒之间的空间，并继而流向下部反应段和导流筒之间的空间。由于所述气浆分离段的横截面尺寸大于所述上部反应段的横截面尺寸，所述上部反应段的横截面尺寸小于所述下部反应段的横截面尺寸，因而在浆液从气浆分离段和导流筒之间的空间流向反应段和导流筒之间的空间时，会加速浆液的流速，从而对反应段的内壁和导流筒的外壁起到冲刷作用，避免了在反应段的内壁和导流筒的外壁附着结焦固体颗粒。

另外，在气浆混合物从导流筒流到气浆分离段时，以及在浆液从上部反应段和导流筒之间的空间流向下部反应段和导流筒之间的空间时，气浆混合物或浆液中的连续相(即液相)的流速会因通流面积增大或减小而显著地降低或增大，因此，一方面可以在气浆分离段减缓浆液的流速，从而允许气体充分分离，另一方面在下部反应段浆液流速减慢，有利于结焦固体颗粒沉积，从而可以通过排料口排出。

本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是说明本实用新型的一种实施方式的内环流浆态床反应器的结构示意图。

附图标记说明

1：上部反应段    2：下部反应段     3：气浆分离段

4：导流筒        5：流体分布器     6：排料口

7：气泡          8a：第一锥筒部    8b：第二锥筒部

9：气体排放口    10：液体排放口    11：供料管

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指参考附图所示的上、下、左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。

本实用新型的内环流浆态床反应器(以下简称浆态床反应器)包括：反应器主体，该反应器主体包括上部反应段1、下部反应段2和气浆分离段3，所述气浆分离段3和所述下部反应段2分别位于所述上部反应段1的上方和下方；导流筒4，该导流筒4设置在所述反应器主体内并从所述下部反应段2延伸到所述气浆分离段3；流体分布器5，该流体分布器5设置在所述导流筒4的下方；其中，所述气浆分离段3的横截面尺寸大于所述上部反应段1的横截面尺寸，所述上部反应段1的横截面尺寸小于所述下部反应段2的横截面尺寸。

使用时，将气浆混合物(例如重质油品、催化剂颗粒和氢气的混合物)提供到本实用新型的浆态床反应器中。气浆混合物在流体分布器5的分布作用下流入导流筒4并沿导流筒4向上流动。气浆混合物从导流筒4流出并进入气浆分离段3，以在气浆分离段3中完成气体和浆液的分离。如上所述，分离后的气体和一部分浆液排出所述浆态床反应器，另一部分浆液沿导流筒4的外部向下流动回到下部反应段2，并在下部反应段2重新回到导流筒4内，从而形成环流。

加氢处理反应主要在导流筒4内部进行，且导流筒4内的气浆混合物中含有大量气泡7，从而带动气浆混合物在导流筒4内向上流动。气浆混合物在流动到气浆分离段3时因浆液的流速显著降低且气体流速基本不受影响而能够基本上实现气体和浆液的分离。排出浆态床反应器的所述一部分浆液可以用于进行后续加工，所述另一部分浆液中含有少量气泡。通过在气浆分离段3中进行的气浆分离，使得导流筒4内外流体之间密度不同而产生压差，维持环流的进行。

所述另一部分浆液沿导流筒4的外部向下流动时，由于所述气浆分离段3的横截面尺寸大于所述上部反应段1的横截面尺寸，所述上部反应段1的横截面尺寸小于所述下部反应段2的横截面尺寸，因而在流经上部反应段1、下部反应段2和导流筒4之间的空间时流速加快，从而对反应段(包括上部反应段1、下部反应段2)的内壁和导流筒4的外壁产生冲刷，避免了结焦固体颗粒在反应段的内壁和导流筒4的外壁上附着。

此外，由于所述气浆分离段3的横截面尺寸大于所述上部反应段1的横截面尺寸，因而使得气浆混合物在气浆分离段3能够停留充足的时间，以便气体能够基本上与浆液分离。

另外，由于所述上部反应段1的横截面尺寸小于所述下部反应段2的横截面尺寸，因而浆液中的液相在上部反应段1和导流筒4之间的空间的流速大于在下部反应段2和导流筒4之间的空间的流速，使得浆液中的结焦固体颗粒能够迅速沉降到下部反应段2的底部，并可以排出反应器，从而不再随浆液进行环流。换言之，通过这种布置可以提高在下部反应段2的固液分离。另外，通过这种布置可以减少向下流动时与反应段的内壁和/或导流筒4的外壁的结焦固体颗粒附着。

在本实用新型的一种优选实施方式中，所述上部反应段1、所述下部反应段2、所述导流筒4和所述气浆分离段3各自为圆筒形并同轴设置。其中，下部反应段2和气浆分离段3分别具有底壁和顶壁，上部反应段1和导流筒4均为仅具有侧壁的圆筒形。通过具有圆筒形结构可以使气浆混合物或浆液更加均匀地流动，并且避免了产生浆液冲刷不到的死角。另外，通过使所述上部反应段1、所述下部反应段2、所述导流筒4和所述气浆分离段3同轴设置可以在浆液沿导流筒4外部向下流动的过程中使浆液均匀分布并流动。

优选地，所述上部反应段1和所述下部反应段2的圆筒形横截面的内径比为1∶(1.1～5)，从而使浆液以所需的速度流过反应段和导流筒4之间并对反应段的内壁和导流筒4的外壁进行所需强度的冲刷，并获得较为理想的固液分离效果。

另外，优选地，所述上部反应段1和所述气浆分离段3的圆筒形横截面的内径比为1∶(1.1～4)，从而使浆液以所需的速度流过反应段和导流筒4之间并对反应段的内壁和导流筒4的外壁进行所需强度的冲刷，并获得较为理想的气浆分离效果。

另外，在如图1所示的优选实施方式中，所述上部反应段1和所述下部反应段2通过第一锥筒部8a连接，所述下部反应段2和所述气浆分离段3通过第二锥筒部8b连接。通过这种方式，可以使上部反应段1和下部反应段2以及气浆分离段3和上部反应段1之间实现平缓过渡，避免横截面的突然变化和因此产生的死角。其中，第一锥筒部8a和第二锥筒部8b可以是单独的部件，也可以与相关的部件一体形成。例如，第一锥筒部8a可以与下部反应段2一体形成，第二锥筒部8b可以与气浆分离段3一体形成。可选择地，第一锥筒部8a和/或第二锥筒部8b也可以与上部反应段1一体形成。

优选地，所述气浆分离段3的顶部设置有气体排放口9，所述第二锥筒部8b的侧壁设置有液体排放口10。通过这种布置，一方面可以使气浆分离后的气体排出所述浆态床反应器以保证所述浆态床反应器的内部压差，从而使环流持续进行；另一方面可以使一部分浆液作为加氢处理后的产品排出并用于后续加工，以使所述浆态床反应器能够进行连续操作。

所述下部反应段2的底部可以设置有排料口6。通过在下部反应段2的底部设置排料口6可以将从浆液分离并沉积在下部反应段2的底部的结焦固体颗粒排放到所述浆态床反应器外部，以防止因沉积的固体颗粒堆积影响加氢处理的正常进行并可以对排出的固体颗粒进行进一步处理。另外，也可以通过排料口6补充部分新鲜的催化剂颗粒。

本领域技术人员可以理解的是，可以在排料口6设置可控制操作的阀，以根据固体颗粒堆积的程度控制排料口6打开并排放固体颗粒。换言之，在反应器稳定运转时，也可以将所述阀关闭。当结焦固体颗粒过多时，可以使排料口6打开，以排出结焦固体颗粒。

此外，所述浆态床反应器可以包括用于向所述反应器主体内供应物料的供料管11。其中，加氢处理时的物料包括浆液和氢气。在本实用新型的一种实施方式中，如图1所示，可以将浆液和氢气预先均匀混合并以气浆混合物的形式通过同一个供料管11一起输送到反应器主体内。可选择地，所述供料管11可以包括浆液供应管和氢气供应管，从而分别将浆液和氢气供应到反应器主体内。

优选地，所述供料管11可以与所述流体分布器5的进料管相连，从而物料一旦输送到下部反应段2中就可以在流体分布器5的作用下均匀分布。其中，流体分布器5可以是各种适当类型或型号的流体分布器，只要能够使气浆混合物以均匀分布的状态进入导流筒4即可。本领域技术人员可以根据使用参数(例如气浆混合物的流速、流量等)选择适当型号的流体分布器5，在此不做详细说明。

此外，所述流体分布器5优选靠近所述导流筒4的下端设置，即流体分布器5与导流筒4的下端之间存在较小的轴向间隙，从而在流体分布器5的作用下均匀分布的气浆混合物可以在均匀分布后立即进入导流筒4，使得气浆混合物以最为均布的状态进入导流筒4，从而促进导流筒4内的反应均匀、迅速。优选地，所述流体分布器5与所述导流筒4的下端之间的距离为0～1m。

另外，流体分布器5具有流体分布板，通过使供料管11提供的气浆混合物流经该流体分布板实现气浆混合物的均匀分布。优选地，所述流体分布器5的流体分布板的外径小于所述导流筒4的内径，从而使流体分布器5与导流筒4之间还具有径向间隙。通过这种布置，在下部反应段2进行液固分离后的浆液能够通过所述径向间隙进入导流筒4，并与均匀分布的气浆混合物一起沿导流筒4流动进行反应，从而能够继续环流。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。

Claims (10)

1.一种内环流浆态床反应器，该内环流浆态床反应器包括：

反应器主体，该反应器主体包括上部反应段(1)、下部反应段(2)和气浆分离段(3)，所述气浆分离段(3)和所述下部反应段(2)分别位于所述上部反应段(1)的上方和下方；

导流筒(4)，该导流筒(4)设置在所述反应器主体内并从所述下部反应段(2)延伸到所述气浆分离段(3)；

流体分布器(5)，该流体分布器(5)设置在所述导流筒(4)的下方；

其特征在于，所述气浆分离段(3)的横截面尺寸大于所述上部反应段(1)的横截面尺寸，所述上部反应段(1)的横截面尺寸小于所述下部反应段(2)的横截面尺寸。

2.根据权利要求1所述的内环流浆态床反应器，其特征在于，所述上部反应段(1)、所述下部反应段(2)、所述导流筒(4)和所述气浆分离段(3)总体为圆筒形并同轴设置。

3.根据权利要求2所述的内环流浆态床反应器，其特征在于，所述上部反应段(1)和所述下部反应段(2)的圆筒形横截面的内径比为1∶(1.1～5)。

4.根据权利要求2所述的内环流浆态床反应器，其特征在于，所述上部反应段(1)和所述气浆分离段(3)的圆筒形横截面的内径比为1∶(1.1～4)。

5.根据权利要求2所述的内环流浆态床反应器，其特征在于，所述上部反应段(1)和所述下部反应段(2)通过第一锥筒部(8a)连接，所述下部反应段(2)和所述气浆分离段(3)通过第二锥筒部(8b)连接。

6.根据权利要求5所述的内环流浆态床反应器，其特征在于，所述气浆分离段(3)的顶部设置有气体排放口(9)，所述第二锥筒部(8b)的侧壁设置有液体排放口(10)。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的内环流浆态床反应器，其特征在于，所述下部反应段(2)的底部设置有排料口(6)。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的内环流浆态床反应器，其特征在于，所述流体分布器(5)与所述导流筒(4)的下端之间的距离为0～1m。

9.根据权利要求1-6中任意一项所述的内环流浆态床反应器，其特征在于，所述流体分布器(5)的流体分布板的外径小于所述导流筒(4)的内径。

10.根据权利要求1-6中任意一项所述的内环流浆态床反应器，其特征在于，所述内环流浆态床反应器包括用于向所述反应器主体内供应物料的供料管(11)，所述供料管(11)与所述流体分布器(5)的进料管相连。

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