CN204208536U - 一种上流式反应器内氢气与烃油的混合系统 - Google Patents

Abstract

一种上流式反应器内氢气与烃油的混合系统。所述混合系统设置在上流式固定床反应器的两个催化剂床层之间，并沿着反应器轴向自下向上依次设置烃油汇集管(2)、混合器(3)、出油管(4)和液体分配器(5)，其中烃油汇集管(2)与前一个催化剂床层(1)的顶部连接，并在烃油汇集管上设置烃油流出管(8)和进气管(9)，在反应器的顶部设置出气管(10)。本混合系统可以有效解决无氢气循环的烃油加氢处理工艺过程中，氢气与烃油在反应器内混合的问题，投资费用和操作费用低。

Description

一种上流式反应器内氢气与烃油的混合系统

技术领域

本实用新型涉及一种氢气与烃油的混合系统，具体适用于烃油加氢的固定床反应器中。

背景技术

随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快，未来柴油的需求量将进一步增大。然而，柴油燃烧后排放的废气中含有硫氧化物(SOX)、氮氧化物(NOX)和颗粒物(PM)等大量的有害物质。这些物质不仅形成城市及周边地区的酸雨、破坏地球的臭氧层，还可能导致人体致癌。为此，世界范围内柴油标准日益严格，生产环境友好的低硫或超低硫柴油已成为世界各国政府和炼油企业普遍重视的问题。欧盟国家从2009年开始实施了欧Ⅴ排放标准，美国、日本等发达国家也颁布了各自的汽、柴油产品指标。中国也从2010年开始实施了相当于欧Ⅲ排放标准的国Ⅲ标准，在北京已经开始实施国V排放标准的地方汽产品指标，柴油也即将实施国V排放标准。

目前生产满足欧IV、欧V排放标准的汽、柴油采用的加氢处理技术大都是滴流床加氢反应器，即反应器内的气相为连续相，液相被气相空间所包围以液滴或液膜的形式存在。研究表明，在滴流床反应器中，氢气从气相扩散并溶解到油中的速度是整个加氢反应的控制步骤。传统的滴流床反应采用较高的氢油比的原因之一就是强化气液传质，加速氢气的溶解，从而提高加氢脱硫、脱氮反应的反应速率。另外，加氢反应是一个强放热反应，为了维持催化剂床层温度，需要利用大量的过量氢通过催化剂床层带走反应产生的热量。因此，传统的滴流床加氢工艺反应物中氢气和原料油的初始体积比较大(标准状态氢油体积比一般为化学氢耗量的4～8倍)。这些没有参与化学反应的过量的氢气需要不断地循环使用，这就造成加氢精制装置的投资费用和操作成本大幅度提高。

为了解决氢气大量循环的问题，开始考虑利用烃油作为溶氢介质为加氢过程供氢。其原理是将原料油和氢气预先混合，氢气溶解于烃油中，靠烃油中溶解的氢气为加氢反应供氢。但是烃油中溶解的氢气的量较少，不足以满足加氢反应的需求，因此现有技术中采用了一个通用的方法，将反应器出口物流部分循环，与原料、氢气一同混合，使之溶解氢气，为加氢反应供氢。然而，大量的产物循环将造成能耗增大。

US6428686公开了可以从反应器中部将烃油抽出，与氢气充分混合后将烃油返回反应器继续反应。这使得原料油和稀释剂能够多次与氢气充分混合，烃油能够溶解更多的氢气，该方法可以处理化学氢耗较大的原料油，拓宽了该工艺的应用范围。但是器外混合的设备和操作过程较复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种氢气与烃油的混合系统，解决无氢气循环的烃油加氢处理工艺过程中，氢气与烃油在反应器内混合的问题。

本实用新型提供的氢气与烃油的混合系统为，所述混合系统设置在上流式固定床反应器的两个催化剂床层之间，并沿着反应器轴向自下向上依次设置烃油汇集管2、混合器3、出油管4和液体分配器5，其中烃油汇集管2与前一个催化剂床层1的顶部连接，并在烃油汇集管上设置烃油流出管8和进气管9，在反应器的顶部设置出气管10。

所述上流式固定床反应器中，原料物流是从反应器底部进料，自上而下流过催化剂床层，并从反应器顶部出料。

对于无氢气循环的烃油加氢处理技术来说，反应器中氢气与烃油的混合量和混合位置十分重要，如果氢气混入过多，则氢气过量造成氢耗高，如果氢气混入量过低，或者混合位置选择不当，则会造成产品质量下降或者催化剂失活。为了解决上述问题，本实用新型采用床层间设置混合系统，所述的烃油汇集管与前一个催化剂床层1的顶部连接，使得通过催化剂床层1的物流都能从烃油汇集管2流过。并在烃油汇集管2上设置烃油流出管8。所述烃油流出管8上设置流量控制阀，能控制烃油的流出。通过检测流出烃油的溶氢量，来确定这个床层间的氢气与烃油混合系统中所需混入氢气的流量。

所述进气管9的入口设置在烃油汇集管2和混合器3连接处下方的位置。从进气管9将需要混入的氢气引入混合器3中。

所述混合器3内设置能使氢气与烃油充分混合的内构件。

所述的出油管4一端与混合器3相连，另一端与液体分配器5相连，流经混合器3的物流全部流经出油管4，并进入液体分配器5，然后从液体分配器5流出。

所述的出气管10安装在上流式反应器的顶部，对整个催化剂床层的液相状态进行调控。所述出气管10上设置压控阀。通过该压控阀调节排出反应器中气体的流量，来调节反应器的压力，从而保证后一个催化剂床层7始终能够被烃油所覆盖。

在正常运行的状态下，后一个催化剂床层7具有烃油覆盖层6，所述液体分配器5设置在所述烃油覆盖层6的下方。

本实用新型的优点：

1、本实用新型内置于上流式固定床的反应器中，与外置混合器相比，不需要承受高压介质和混合器外大气的压力差，因此不需要过厚的器壁，整体投资费用和操作费用低。

2、本实用新型通过烃油流出管8上的流量控制阀，可以控制烃油的流出，并同时能够很容易检测所流出烃油的溶氢量，从而确定是否补入氢气或补入氢气的量，能够更好地控制氢气消耗。

附图说明

附图为氢气与烃油的混合系统结构示意图。

其中，1—前一个催化剂床层、2—烃油汇集管、3—混合器、4—出油管、5—液体分配器、6—烃油覆盖层、7—后一个催化剂床层、8—烃油流出管、9—进气管和10出气管。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步的说明，但并不因此而限制本实用新型。

在上流式固定床反应器的前一个催化剂床层1和后一个催化剂床层7之间设置混合系统，沿着反应器轴向方向自下而上依次设置烃油汇集管2、混合器3、出油管4和液体分配器5。前一个催化剂床层反应后的物料进入烃油汇集管2，并由此进入混合器3中。部分烃油可从设置在烃油汇集管2上的烃油流出管8抽出反应器，通过检测所流出烃油的溶氢量，可以确定补入氢气的量，从而更好地控制氢气消耗。需要混入的氢气通过进气管9引入混合器3中。混合器3内部有大量内构件，使得氢气与烃油能够进行充分混合。为反应提供良好的溶氢环境氛围，保证加氢反应高效率进行。

混合后的氢气与烃油的混合物通过出油管4进入液体分配器5，然后从液体分配器5流出，流向后一个催化剂床层7。所述出气管10上设置压控阀。所述的出气管10安装在上流式反应器的顶部，通过该压控阀调节排出反应器中气体的流量，来调节反应器的压力，保证在正常运行的状态下，后一个催化剂床层7具有烃油覆盖层6，所述液体分配器5设置在所述烃油覆盖层6的下方。

本实用新型将出油管与液体分配器相连接，保证了从出油管通过的物流能够均匀地流入后一个催化剂床层。有效避免了床层再次分布不均，而引起沟流、床层死区问题，有效保护催化剂使用效率；本实用新型催化剂在上流式反应器的顶部设有出气管，出气管上有压控阀，用于调节压力，保证后一个催化剂床层始终能够被烃油所覆盖。保证床层始终处于液相加氢环境，充分彰显液相加氢的优势。

Claims (6)

1.一种上流式反应器内氢气与烃油的混合系统，其特征在于，所述混合系统设置在上流式固定床反应器的两个催化剂床层之间，并沿着反应器轴向自下向上依次设置烃油汇集管(2)、混合器(3)、出油管(4)和液体分配器(5)，其中烃油汇集管(2)与前一个催化剂床层(1)的顶部连接，并在烃油汇集管上设置烃油流出管(8)和进气管(9)，在反应器的顶部设置出气管(10)。

2.按照权利要求1所述的混合系统，其特征在于，所述烃油流出管(8)上设置流量控制阀。

3.按照权利要求1所述的混合系统，其特征在于，所述进气管(9)的入口设置在烃油汇集管(2)和混合器(3)连接处下方的位置。

4.按照权利要求1所述的混合系统，其特征在于，所述混合器(3)内设置能使氢气与烃油混合的内构件。

5.按照权利要求1所述的混合系统，其特征在于，所述出气管(10)上设置压控阀。

6.按照权利要求1所述的混合系统，其特征在于，在正常运行的状态下，后一个催化剂床层(7)具有烃油覆盖层(6)，所述液体分配器(5)设置在所述烃油覆盖层(6)的下方。