CN204159317U - 热壁式悬浮床加氢反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种热壁式悬浮床加氢反应器，其包括有：筒体，其上端口密封扣合有一上封头，其下端口则密封连接一下封头，上封头上设有一物料出口以及至少一内部热电偶口，下封头上形成有一物料入口，物料出口及物料入口分别与筒体的内腔相连通，筒体的侧壁上沿轴向均布有多层冷氢口部，冷氢口部包括至少一与筒体的内腔相连通的冷氢口；倒置的顶部锥形导流斗，位于筒体中，其上端口与物料出口相对，其下端口的周缘与筒体的内周壁相连接；底部锥形导流斗，与顶部锥形导流斗相对设置在筒体中，其上端口的周缘与筒体的内周壁相连接，其下端口与物料入口相对。本实用新型能提高生产能力，降低投资成本，提升劣质重油的转化率及炼厂经济效益。

Description

热壁式悬浮床加氢反应器

技术领域

本实用新型属于煤化工与石油化工技术领域，涉及一种热壁式悬浮床加氢反应器，应用于加工重油(煤焦油、常压渣油、减压渣油、催化油浆、燃料油等)及重油与煤粉的混合物(油煤浆)，可以在高温、高压、临氢、含固的条件下将常规固定床反应器无法加工的劣质重油进行全馏分深加工，使重油轻质化。

背景技术

目前，世界各国炼厂工业应用的渣油加氢技术有以下5种：一是焦化，约占32％；二是减粘裂化，约占30％；三是催化裂化，约占19％；四是固定床和沸腾床加氢，约占15％；五是溶剂脱沥青，约占4％。焦化和减粘裂化约占渣油总加工能力的2/3，其他3种加工技术约占1/3。上述这几种渣油加工技术虽然已工业应用多年，但都存在一些局限性和问题，不能适应提高石油资源利用率的需要。

因此，悬浮床加氢裂化技术的应用日渐增多，其不仅能加工全馏分劣质渣油，还可实现煤、油混炼，且转化率高，具有较强的原料适应性和经济性。悬浮床加氢裂化采用“悬浮床+固定床”反应器的流程，原料、添加剂及氢气混合升温升压后进入悬浮床反应器，由于不使用催化剂，所以在此发生的主要是高氢分压下的热裂化反应。反应过程中原料中的残炭、沥青质、金属等均吸附在添加剂上发生裂化等反应，重金属和生成的少量焦炭最终沉积到添加剂上，添加剂随后在热高压分离器底部分离，保证了悬浮床反应器的长周期运行。

然而，由于悬浮床反应器操作温度高达480℃，操作压力高达23MPa的工况，需要采用冷壁式悬浮床反应器，即在反应器内部设置内筒及内衬隔热层，内筒及内衬隔热层的设置虽然解决了温度超高的问题，但存在其特殊的弊端：1)在相同外形尺寸条件下，使得反应器内部有效容积小，影响了生产能力，在相同产能情况下，增加了设备投资成本；2)由于设置有内筒及内衬隔热层，设计、制造及施工复杂，工作时，易破坏造成外壳体局部超温导致的局部鼓泡破坏；3)由于需要时常维护内衬隔热层，需要频繁停车，造成经济和产量上的损失。

有鉴于此，本设计人根据多年从事本领域和相关领域的生产设计经验，研制出一种热壁式悬浮床加氢反应器，以期解决现有技术存在的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是在于提供一种热壁式悬浮床加氢反应器，能提高生产能力，降低投资成本，提升劣质重油的转化率及炼厂经济效益，克服现有技术存在的缺陷。

为此，本实用新型提出一种热壁式悬浮床加氢反应器，其包括有：

筒体，所述筒体的上端口密封扣合有一上封头，其下端口则密封连接一下封头，所述上封头上设有一物料出口以及至少一内部热电偶口，所述下封头上形成有一物料入口，所述物料出口及物料入口分别与所述筒体的内腔相连通，所述筒体的侧壁上沿轴向均布有多层冷氢口部，所述冷氢口部包括至少一与所述筒体的内腔相连通的冷氢口；

倒置的顶部锥形导流斗，位于所述筒体中，其上端口与所述物料出口相对，其下端口的周缘与所述筒体的内周壁相连接；

底部锥形导流斗，与所述顶部锥形导流斗相对设置在所述筒体中，其上端口的周缘与所述筒体的内周壁相连接，其下端口与所述物料入口相对。

如上所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其中，所述物料出口处设有一出料法兰口，所述顶部锥形导流斗的上端口连接有一上直管，所述上直管伸入所述出料法兰口中；

所述物料入口处设有一入料法兰口，所述底部锥形导流斗的下端口连接有一下直管，所述下直管伸入所述物料入口内。

如上所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其中，所述出料法兰口的自由端连接有一顶部管线接口，所述入料法兰口的自由端连接有一底部管线接口。

如上所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其中，所述上封头为球形封头，其周缘与所述筒体的上端口密封连接，所述上封头的顶部中心处开设有一所述物料出口，其沿周向另均布1～3个所述内部热电偶口。

如上所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其中，所述下封头为球形封头，其周缘与所述筒体的下端口密封连接，所述下封头的底部中心处开设有一所述物料入口。

如上所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其中，所述顶部锥形导流斗的锥度及所述底部锥形导流斗的锥度分别介于10°～60°之间。

如上所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其中，所述筒体沿轴向的长度与内径之比在4～12之间。

如上所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其中，所述筒体、上封头及下封头由Cr-Mo、2.25Cr-1Mo-0.25V或3Cr-1Mo-0.25V合金钢制成，且所述筒体的内周壁进一步设有一不锈钢层。

如上所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其中，各层所述冷氢口部包括多个沿所述筒体周向均布的冷氢口，且相邻两层所述冷氢口部的冷氢口沿所述筒体的周向呈依次交错设置，各所述冷氢口与外部冷氢管道相连接。

与现有技术相比，由于本实用新型的筒体内无需设置内筒及内衬隔热层，在相同外形尺寸条件下，增加了筒体内部有效容积，提高了装置生产能力，降低了投资成本，而且设计、制造、施工相对简单，避免了现有技术中因内衬隔热层破坏造成外壳体局部超温导致的局部鼓泡破坏，本实用新型无需频繁停车对内衬隔热层进行维护，降低了生产成本，提高了产能及经济效益。

本实用新型提出的热壁式悬浮床加氢反应器，通过设置筒体、顶部锥形导流斗、底部锥形导流斗及冷氢口等，使冷氢及物料由两个不同路径进入筒体中，既能通过向筒体内注入低温冷氢，降低反应器中的温度，又能加强原料的混合，使重油、氢气、添加剂等可以更充分地接触，使物料在筒体中充分反应，以进行全分馏加工作业，避免物料在筒体内结焦，提高了劣质重油(渣油、煤焦油、燃料油、催化油浆等)的转化率，提升炼厂经济效益。

本实用新型提出的热壁式悬浮床加氢反应器，可以在高温、高压、临氢、含固的条件下将常规固定床反应器无法加工的劣质重油进行全馏分深加工，使重油轻质化，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的热壁式悬浮床加氢反应器的整体结构示意图，图中箭头所示方向为物料流动路径；

图2为本实用新型中上封头处的局部剖视图；

图3为本实用新型中下封头处的局部剖视图。

主要元件标号说明：

1           筒体                 10           冷氢口

11          上封头               110          物料出口

111         内部热电偶口          12          下封头

120         物料入口             13           出料法兰口

14          入料法兰口            15          顶部管线接口

2           顶部锥形导流斗        21          上端口

22          下端口               23           上直管

3           底部锥形导流斗        31          上端口

32          下端口               33           下直管

34          底部管线接口

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式:

图1为本实用新型的热壁式悬浮床加氢反应器的整体结构示意图，图中箭头所示方向为物料流动路径；图2为本实用新型中上封头处的局部剖视图；图3为本实用新型中下封头处的局部剖视图。

参见图1-图3，本实用新型提出的热壁式悬浮床加氢反应器100，包括有筒体1、顶部锥形导流斗2及底部锥形导流斗3。其中，所述筒体1的上端口密封扣合有一上封头11，其下端口则密封连接一下封头12，所述上封头11上设有一物料出口110以及至少一内部热电偶口111，该内部热电偶口111用于向筒体1内放置多点热电偶进行温度检测，所述下封头12上形成有一物料入口120，所述物料出口110及物料入口120分别与所述筒体1的内腔相连通，所述筒体1的侧壁上沿轴向均布有多层冷氢口部，所述冷氢口部包括至少一与所述筒体的内腔相连通的冷氢口10；

所述顶部锥形导流斗2位于所述筒体1中，并呈倒置设置，即所述顶部锥形导流斗2上端口21的直径小于其下端口22的直径，其上端口21与所述物料出口110相对，其下端口22的周缘与所述筒体1的内周壁相连接(如焊接)；

所述底部锥形导流斗3与所述顶部锥形导流斗2相对设置在所述筒体1中，其上端口31的周缘与所述筒体1的内周壁相连接(如焊接)，其下端口32与所述物料入口120相对。

优选所述物料出口110处设有一出料法兰口13，所述顶部锥形导流斗2的上端口21连接有一上直管23，所述上直管伸23入所述出料法兰口13中；所述物料入口120处设有一入料法兰口14，所述底部锥形导流斗3的下端口32连接有一下直管33，所述下直管33伸入所述物料入口120内。由图2、图3可知，所述上直管23的上端及下直管33的下端为自由端，以对应满足顶部锥形导流斗2及底部锥形导流斗3锥形导流斗的热膨胀需要，同时使顶部锥形导流斗2及底部锥形导流斗3不承压。其中，对于上述入料法兰口及出料法兰口，优选分别由一法兰管对应焊接在物料出口及物料入口处而形成。

为了方便与其它外部管线连接，进一步在所述出料法兰口13的自由端连接有一顶部管线接口15，所述入料法兰口33的自由端连接有一底部管线接口34。

较佳地，所述上封头11为球形封头，其周缘与所述筒体1的上端口密封连接，所述上封头11的顶部中心处开设有一所述物料出口110，其沿周向另均布1～3个所述内部热电偶口111。另外，所述下封头12为球形封头，其周缘与所述筒体1的下端口密封连接，所述下封头12的底部中心处开设有一所述物料入口120。

其中，为使物料流入筒体时呈悬浮状态及便于流出筒体，优选所述顶部锥形导流斗2的锥度及所述底部锥形导流斗3的锥度分别介于10°～60°之间，具体可根据实际需要而定，比如图中所示结构中，优选所述顶部锥形导流斗2的最佳锥度为锥度22.5°，所述底部锥形导流斗3的最佳锥度为锥度17°。此外，优选所述筒体1沿轴向的长度与内径之比在4～12之间，且其内径较佳地介于1.5m～5.5m之间。

进一步地，优选所述筒体1、上封头11及下封头12由Cr-Mo、2.25Cr-1Mo-0.25V或3Cr-1Mo-0.25V合金钢制成，且所述筒体1的内壁上进一步设有一不锈钢层(图中未示出)，以加强筒体的抗腐蚀、抗磨蚀功能，在生产制作时，该不锈钢层可通过堆焊的方式设置在筒体的内壁上。

参见图1，在优选的实施方式中，各层所述冷氢口部分别包括3个沿所述筒体周向均布的冷氢口10，且相邻两层所述冷氢口部的冷氢口10沿所述筒体1的周向呈依次交错设置，各所述冷氢口10与外部冷氢管道(图中未示出)相连接。例如，在图示的结构中，由上至下设有四层冷氢口部，假设第一层冷氢口部中三个冷氢口沿筒体1周向布置的角度为0°、120°、240°，则第二层冷氢口部中各冷氢口布置角度依次为60°、180°、300°，第三层冷氢口部中各冷氢口布置角度与第一层相同，第四层冷氢口部中各冷氢口布置角度与第二层相同，依次类推进行布置。另外，在实际应用中，通过调节各冷氢口的流量，能实现对筒体内温度的较佳控制及物料的理想混合。

本实用新型提供的热壁式悬浮床加氢反应器100，在具体工作时，可将物料由底部管线接口34，经下直管33及底部锥形漏斗3进入筒体1的内腔中，同时，由外部冷氢管道经冷氢口将低温氢气注入筒体1的内腔中，以降低反应器中的温度，并与物料充分混合，使物料在筒体中进行分馏加工作业，最后，将物料由顶部锥形漏斗2、上直管23及出料法兰口13流出，以实现作业，其中，对于物料在筒体1中的具体工作过程、以及对筒体的加热装置等，均与现有冷壁式悬浮床反应器相同，在此不作赘述。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种热壁式悬浮床加氢反应器，其特征在于，所述热壁式悬浮床加氢反应器包括有：

筒体，所述筒体的上端口密封扣合有一上封头，其下端口则密封连接一下封头，所述上封头上设有一物料出口以及至少一内部热电偶口，所述下封头上形成有一物料入口，所述物料出口及物料入口分别与所述筒体的内腔相连通，所述筒体的侧壁上沿轴向均布有多层冷氢口部，所述冷氢口部包括至少一与所述筒体的内腔相连通的冷氢口；

倒置的顶部锥形导流斗，位于所述筒体中，其上端口与所述物料出口相对，其下端口的周缘与所述筒体的内周壁相连接；

底部锥形导流斗，与所述顶部锥形导流斗相对设置在所述筒体中，其上端口的周缘与所述筒体的内周壁相连接，其下端口与所述物料入口相对。

2.根据权利要求1所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其特征在于，所述物料出口处设有一出料法兰口，所述顶部锥形导流斗的上端口连接有一上直管，所述上直管伸入所述出料法兰口中；

所述物料入口处设有一入料法兰口，所述底部锥形导流斗的下端口连接有一下直管，所述下直管伸入所述物料入口内。

3.根据权利要求2所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其特征在于，所述出料法兰口的自由端连接有一顶部管线接口，所述入料法兰口的自由端连接有一底部管线接口。

4.根据权利要求1至3任一项所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其特征在于，所述上封头为球形封头，其周缘与所述筒体的上端口密封连接，所述上封头的顶部中心处开设有一所述物料出口，其沿周向另均布1～3个所述内部热电偶口。

5.根据权利要求1至3任一项所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其特征在于，所述下封头为球形封头，其周缘与所述筒体的下端口密封连接，所述下封头的底部中心处开设有一所述物料入口。

6.根据权利要求4所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其特征在于，所述下封头为球形封头，其周缘与所述筒体的下端口密封连接，所述下封头的底部中心处开设有一所述物料入口。

7.根据权利要求6所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其特征在于，所述顶部锥形导流斗的锥度及所述底部锥形导流斗的锥度分别介于10°～60°之间。

8.根据权利要求7所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其特征在于，所述筒体沿轴向的长度与内径之比在4～12之间。

9.根据权利要求8所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其特征在于，所述筒体、上封头及下封头由Cr-Mo、2.25Cr-1Mo-0.25V或3Cr-1Mo-0.25V合金钢制成，且所述筒体的内壁上进一步设有一不锈钢层。

10.根据权利要求1、6、7或8所述的热壁式悬浮床加氢反应器，其特征在于，各层所述冷氢口部分别包括3个沿所述筒体周向均布的冷氢口，且相邻两层所述冷氢口部的冷氢口沿所述筒体的周向呈依次交错设置，各所述冷氢口与外部冷氢管道相连接。