CN201971790U - 一种内流式浆态床反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种内流式浆态床反应器，包括：反应器主体，该反应器主体包括自上而下固定连接的气浆分离段(1)、反应段(2)和液固分离段(3)；导流筒(4)，该导流筒设置在反应器主体内并从液固分离段延伸到气浆分离段；流体分布器(5)，该流体分布器设置在液固分离段内并位于导流筒的下方；其中，导流筒沿轴向设置有至少一对通孔(4a)，反应段具有与一对通孔对应的内径扩大部分(2b)和沿轴向与内径扩大部分连续接合的圆筒部分(2a)，通孔中的每一个对应于圆筒部分和内径扩大部分接合的部位。通过上述技术方案，导流筒内的少量气浆混合物可以通过一对通孔形成局部环流，从而抑制焦化反应并起到对反应段的内壁和导流筒的外壁冲刷的作用。

Description

一种内流式浆态床反应器

技术领域

本实用新型涉及内流式浆态床反应器。

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。此类反应器包括内流式浆态床反应器。在内流式浆态床反应器中，在气液两相(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，现有的内流式浆态床反应器中，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流式浆态床反应器，该内流式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。

本实用新型的内流式浆态床反应器包括：反应器主体，该反应器主体包括自上而下固定连接的气浆分离段、反应段和液固分离段；导流筒，该导流筒设置在所述反应器主体内并从所述液固分离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液固分离段内并位于所述导流筒的下方；其中，所述导流筒沿轴向设置有至少一对通孔，所述反应段具有与所述至少一对通孔对应的至少一个内径扩大部分和沿轴向与所述内径扩大部分连续接合的圆筒部分，所述通孔中的每一个对应于所述圆筒部分和所述内径扩大部分接合的部位。

优选地，所述通孔为沿所述导流筒的周向延伸的狭缝。

更优选地，沿所述导流筒的轴向形成有由多对所述狭缝形成的列，沿所述导流筒的周向设置有多个所述列。

优选地，所述内径扩大部分的轴向截面形状为不大于半圆的圆弧形。

优选地，所述气浆分离段的横截面尺寸大于所述反应段的横截面尺寸，所述反应段的横截面尺寸小于所述液固分离段的横截面尺寸。

优选地，所述气浆分离段、所述反应段和所述液固分离段总体为圆筒形并同轴设置。

更优选地，所述反应段和所述液固分离段的圆筒形横截面的内径比为1∶(1.1～5)。所述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，所述气浆分离段和所述反应段通过第一锥筒部连接，所述反应段和所述液固分离段通过第二锥筒部连接。

优选地，所述气浆分离段的顶部设置有气体排放口，所述第一锥筒部的侧壁设置有液体排放口。

优选地，所述液固分离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，所述内流式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，该供料管与所述流体分布器的进料管相连。

气浆混合物在导流筒内反应，并在外加气相的推动下经导流筒从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液固分离段并重新流入导流筒内部，从而形成环流。其中，由于气体主要存在于导流筒内并且气浆混合物中的气体基本上全部从气浆分离段排放，因而从气浆分离段沿导流筒的外部向下流动的浆液中基本不含有气体。但是，通过上述技术方案，导流筒内的少量气浆混合物可以通过一对通孔中的一个流动到导流筒和反应段之间的空间并与向下流动的浆液混合，内径扩大部分使得向下流动的浆液因通流面积增大而流速下降，从而使至少一部分浆液或气浆混合物继而通过该对通孔中的另一个回到导流筒内，即形成局部环流。该局部环流中包括气浆混合物中的氢气，从而在导流筒和反应段之间的空间引入了少量氢气。引入的氢气可以抑制焦化反应，从而抑制结焦固体颗粒的形成，以从根本上减少结焦固体颗粒附着的可能性。另外，局部环流还可以起到对反应段的内壁和导流筒的外壁进行冲刷的作用，进一步避免了在反应段的内壁和导流筒的外壁附着固体颗粒。

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流式浆态床反应器的结构示意图。

附图标记说明

1：气浆分离段

2：反应段        2a：圆筒部分     2b：内径扩大部分

3：液固分离段

4：导流筒        4a：通孔

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

12：局部环流

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。

本实用新型的内流式浆态床反应器(以下简称浆态床反应器)包括：反应器主体，该反应器主体包括自上而下固定连接的气浆分离段1、反应段2和液固分离段3；导流筒4，该导流筒4设置在所述反应器主体内并从所述液固分离段3延伸到所述气浆分离段1；流体分布器5，该流体分布器5设置在所述液固分离段3内并位于所述导流筒4的下方；其中，所述导流筒4沿轴向设置有至少一对通孔4a，所述反应段2具有与所述至少一对通孔4a对应的至少一个内径扩大部分2b和沿轴向与所述内径扩大部分2b连续接合的圆筒部分2a，所述通孔4a中的每一个对应于所述圆筒部分2a和所述内径扩大部分2b接合的部位。

其中，圆筒部分2a具有相同的内径，内径扩大部分2b的内径大于圆筒部分2a并可以形成为各种适当的形状。换言之，内径扩大部分2b可以以各种适当的方式相对于圆筒部分2a扩大内径。优选地，内径扩大部分2b以内径逐渐扩大的方式扩大内径，从而与圆筒部分2a平滑过渡地接合。

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1，以在气浆分离段1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的外部向下流动到液固分离段3，并在液固分离段3重新回到导流筒4内，从而形成大环流(为与下文的局部环流12区别，以下将此处描述的环流称为大环流)。

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1时因浆液的流速显著降低，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1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，从而维持大环流的进行。

如上所述，导流筒4内的少量气浆混合物(含有大量气泡7)可以通过一对通孔4a中的一个流动到导流筒4和反应段2之间的空间并与向下流动的浆液混合。由于内径扩大部分2b的内径大于圆筒部分2a的内径，因而使得向下流动的浆液因通流面积增大而流速下降，从而使至少一部分浆液或气浆混合物继而通过该对通孔4a中的另一个回到导流筒内，即形成局部环流12。该局部环流12中包括气浆混合物中的氢气气泡，从而在导流筒4和反应段2之间的空间引入了少量氢气，从而一方面抑制结焦固体颗粒的形成以从根本上减少结焦固体颗粒附着的可能性，另一方面起到对反应段2的内壁和导流筒4的外壁进行冲刷的作用，进一步避免了在反应段2的内壁和导流筒4的外壁附着结焦固体颗粒。

优选地，所述通孔4a为沿所述导流筒4的狭缝。其中，“周向延伸”表示所述狭缝的沿导流筒4的周向的尺寸(即所述狭缝的长度)大于所述狭缝的沿导流筒4的轴向的尺寸(即所述狭缝的宽度)。这种狭缝结构有利于局部环流12通过所述狭缝在导流筒4和反应段2之间流动并能够以预定的幅度(相应于狭缝的长度)冲刷反应段2的内壁和导流筒4的外壁。

本领域技术人员可以理解的是，在不影响本实用新型的浆态床反应器的正常工作的情况下，可以设置适当尺寸和数量的通孔4a以形成局部环流12。换言之，通孔4a的尺寸和数量应当使得大部分气浆混合物进行大环流，而只有少量气浆混合物用于形成局部环流12。例如，通孔4a所占区域占导流筒4的整个侧壁的1/10～1/8。

更优选地，沿所述导流筒4的轴向形成有由多对所述狭缝形成的列，沿所述导流筒4的周向设置有多个所述列。另外，优选地，各列具有数量相同的所述狭缝，每列中的各所述狭缝与其它列中相应的所述狭缝位于所述导流筒4的同一横截面。通过这种结构可以沿轴向和周向均匀地形成多股局部环流12，以均匀抑制固体颗粒的产生并对反应段2的内壁和导流筒4的外壁进行强度均匀的冲刷。具体地，通过沿所述导流筒4的长度形成有由多对所述狭缝形成的列可以沿导流筒4的长度(即轴向)抑制结焦固体颗粒的形成并通过多股局部环流12沿轴向对反应段的内壁和导流筒4的外壁进行冲刷。另外，通过沿所述导流筒4的周向设置有多个所述列可以全方位地在反应段2和导流筒4之间抑制固体颗粒的形成并基本上对反应段2的整个内壁和导流筒4的整个外壁进行冲刷。

此外，在沿所述导流筒4的长度形成有由多对所述通孔4a形成的列的情况下，如图1所示，也相应沿轴向设置多个所述内径扩大部分2b，使得每个内径扩大部分2b与一对通孔4a对应，即一对通孔4a的位置对应于与该对通孔4a对应的内径扩大部分2b和与该内径扩大部分2b相邻的圆筒部分2a接合的部位。通过这种优选结构，可以通过每个内径扩大部分2b和与该内径扩大部分2b对应的一对通孔4a提供单独的局部环流12，从而避免各对通孔4a之间的局部环流12相互干涉。

更优选地，所述内径扩大部分2b的轴向截面形状为不大于半圆的圆弧形。换言之，内径扩大部分2b的轴向横截面的弧形可以为半圆形，也可以为小于半圆的圆缺形，从而便于局部环流12对内径扩大部分2b的内壁进行冲刷并避免出现冲刷不到的死角。可选择地，所述弧形也可以是不大于半个椭圆的弧形。

此外，也可以使内径扩大部分2b的轴向截面形成为其它平滑过渡且朝向导流筒4张开的形状，例如弓形等。只要能够避免形成死角且便于通过局部环流12冲刷即可。

在本实用新型的一种优选实施方式中，如图1所示，所述气浆分离段1的横截面尺寸大于所述反应段2的横截面尺寸，所述反应段2的横截面尺寸小于所述液固分离段3的横截面尺寸。

通过这种布置，在气浆混合物从导流筒4流到气浆分离段1时，以及在浆液从反应段2和导流筒之间的空间流向液固分离段3和导流筒4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1减缓浆液的流速，从而允许气体充分分离，另一方面在液固分离段3有利于结焦固体颗粒沉积，以便于排出部分结焦固体颗粒。

如上所述，在气浆分离段1中进行气浆分离后的浆液分为两部分，一部分浆液可以排出浆态床反应器并作为加氢处理的产品进行后续加工，另一部分部分浆液沿导流筒4的外部向下流动以形成大环流。通过上述结构，当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1的横截面尺寸大于所述反应段2的横截面尺寸，所述反应段2的横截面尺寸小于所述液固分离段3的横截面尺寸，因而所述另一部分浆液在流经反应段2和导流筒4之间的空间时流速加快，从而对反应段2的内壁和导流筒4的外壁产生冲刷，进一步避免了固体颗粒在反应段2的内壁和导流筒4的外壁上附着。

优选地，所述气浆分离段1、所述反应段2和所述液固分离段3总体为圆筒形并同轴设置。另外，所述内径扩大部分2b可以为环状扩大部分。其中，气浆分离段1和液固分离段3分别具有顶壁和底壁，反应段2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。通过使所述气浆分离段1、所述反应段2、所述液固分离段3和所述导流筒4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。另外，通过采用环状的内径扩大部分2b可以使反应段2具有沿周向均匀增大的横截面，从而便于局部环流12的顺畅流动。

此外，由于所述气浆分离段1的横截面尺寸大于所述反应段2的横截面尺寸，因而使得气浆混合物在气浆分离段1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，由于所述反应段2的横截面尺寸小于所述液固分离段3的横截面尺寸，因而浆液中的液相在反应段2和导流筒4之间的空间的流速大于在液固分离段3和导流筒4之间的空间的流速，因而能够使得结焦固体颗粒迅速沉降到液固分离段3的底部并且不再随浆液进行环流。换言之，通过这种布置可以提高在液固分离段3的固液分离。

优选地，所述反应段2和所述液固分离段3的圆筒形横截面的内径比为1∶(1.1～5)。其中，反应段2的横截面内径的最大值为内径扩大部分2b的内径的最大值，反应段2的横截面内径的最小值为反应段2的圆筒部分2a的内径。通过这种优选结构一方面可以通过内径扩大部分2b提供适当的环流空间，另一方面可以使浆液以所需的速度流过反应段2和导流筒4之间并对反应段2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。更优选地，内径扩大部分2b的内径的最大值小于所述液固分离段3的内径。

另外，优选地，所述反应段2和所述气浆分离段1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2和导流筒4之间并对反应段2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。更优选地，内径扩大部分2b的内径的最大值小于所述气浆分离段1的内径。

此外，如图1所示，所述气浆分离段1和所述反应段2通过第一锥筒部8a连接，所述反应段2和所述液固分离段3通过第二锥筒部8b连接。通过这种方式，可以使气浆分离段1和反应段2以及反应段2和液固分离段3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可以与气浆分离段1一体形成，第二锥筒部8b可以与液固分离段3一体形成。可选择地，第一锥筒部8a和/或第二锥筒部8b也可以与反应段2一体形成。

优选地，如图1所示，所述气浆分离段1的顶部设置有气体排放口9，所述第一锥筒部8a的侧壁设置有液体排放口10。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，从而使大环流持续进行；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。

另外，所述液固分离段3的底部设置有排料口6，通过在液固分离段3的底部设置排料口6可以将从浆液分离并沉积在液固分离段3的底部的结焦固体颗粒排放到所述浆态床反应器外部，以防止因沉积的结焦固体颗粒堆积影响加氢处理的正常进行。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，当反应器稳定运转时，可以使所述阀关闭。当沉积的结焦固体颗粒过多时，可以使排料口6打开，以排放出部分结焦固体颗粒。另外，也可以通过排料口补充部分新鲜的催化剂颗粒。

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液固分离段3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，在液固分离段3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，从而能够继续大环流。

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 (14)

1.一种内流式浆态床反应器，该内流式浆态床反应器包括：

反应器主体，该反应器主体包括自上而下固定连接的气浆分离段(1)、反应段(2)和液固分离段(3)；

导流筒(4)，该导流筒(4)设置在所述反应器主体内并从所述液固分离段(3)延伸到所述气浆分离段(1)；

流体分布器(5)，该流体分布器(5)设置在所述液固分离段(3)内并位于所述导流筒(4)的下方；

其特征在于，所述导流筒(4)沿轴向设置有至少一对通孔(4a)，所述反应段(2)具有与所述至少一对通孔(4a)对应的至少一个内径扩大部分(2b)和沿轴向与所述内径扩大部分(2b)连续接合的圆筒部分(2a)，所述通孔(4a)中的每一个对应于所述圆筒部分(2a)和所述内径扩大部分(2b)接合的部位。

2.根据权利要求1所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，所述通孔(4a)为沿所述导流筒(4)的周向延伸的狭缝。

3.根据权利要求2所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，沿所述导流筒(4)的轴向形成有由多对所述狭缝形成的列，沿所述导流筒(4)的周向设置有多个所述列。

4.根据权利要求1所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，所述内径扩大部分(2b)的轴向截面形状为不大于半圆的圆弧形。

5.根据权利要求1所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，所述气浆分离段(1)的横截面尺寸大于所述反应段(2)的横截面尺寸，所述反应段(2)的横截面尺寸小于所述液固分离段(3)的横截面尺寸。

6.根据权利要求1所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，所述气浆分离段(1)、所述反应段(2)和所述液固分离段(3)总体为圆筒形并同轴设置。

7.根据权利要求6所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，所述反应段(2)和所述液固分离段(3)的圆筒形横截面的内径比为1∶(1.1～5)。

8.根据权利要求6所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，所述反应段(2)和所述气浆分离段(1)的圆筒形横截面的内径比为1∶(1.1～4)。

9.根据权利要求6所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，所述气浆分离段(1)和所述反应段(2)通过第一锥筒部(8a)连接，所述反应段(2)和所述液固分离段(3)通过第二锥筒部(8b)连接。

10.根据权利要求9所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，所述气浆分离段(1)的顶部设置有气体排放口(9)，所述第一锥筒部(8a)的侧壁设置有液体排放口(10)。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，所述液固分离段(3)的底部设置有排料口(6)。

12.根据权利要求1-10中任意一项所述的内流式浆态床反应器，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。

13.根据权利要求1-10中任意一项所述的内流式浆态床反应器，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。

14.根据权利要求1-10中任意一项所述的内流式浆态床反应器，其特征在于，所述内流式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)，该供料管(11)与所述流体分布器(5)的进料管相连。

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