CN204656507U - 一种重油加氢浆态床反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及重质油加氢领域，公开了一种重油加氢浆态床反应器，该反应器包括反应区(4)、分离区(1)和循环泵(2)，所述反应区(4)与所述分离区(1)通过管线(3)连通，所述循环泵(2)分别通过管线与所述分离区(1)的底部和所述反应区(4)的中下部连通。本实用新型提供的重油加氢浆态床反应器适用于渣油、煤液化油等杂质含量较高的重质油原料进行加氢裂化或加氢处理。可以提高加氢反应的转化率，抑制重质油反应物生成结焦颗粒，有效延长反应器的操作周期。
Description
技术领域
本实用新型涉及重质油加氢领域，具体地，涉及一种重油加氢浆态床反应器。
背景技术
加氢是一种重要的劣质原料处理的技术路线，通过加氢，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。目前加氢处理过程中最常用的是下流式固定床反应器，即滴流床反应器，但是重质油品(如渣油、煤液化油)由于杂质含量高，容易造成加氢催化剂中毒或者催化剂孔道堵塞而快速失活，并且杂质可能堵塞床层使压降快速升高导致反应器工况变差，甚至无法正常操作。而采用气液并流向上运动的反应器是进行重质油品加氢较佳的选择。此类反应器包括上流式反应器、沸腾床反应器和浆态床反应器。在气液两相并流向上流动的过程中，油品作为连续相，而氢气作为分散相，既可以加工杂质含量高的重质油品，又克服了固定床催化剂床层容易堵塞的问题。
US4753721公开了一种沸腾床渣油加氢反应器。气液并流向上通过催化剂床层，使得床层产生了显著的膨胀。大部分液相在反应器顶部被循环泵重新由反应器底部注入反应器，实现循环流动。部分液相和富氢气体通过排料口流出反应器。由于催化剂床层膨胀显著，因而不容易发生床层堵塞的问题。
CN1349554A公开了一种加氢处理重质原料用带层状催化剂床层的上流式反应器系统，上流式反应器含有至少两个不同加氢活性的催化剂层，以选择性脱除通过整个床层的污染物以防止堵塞和提高催化剂寿命。将含重质原料和氢气的流体送入固定床反应器的底部，流体首先与下部水平催化剂床层中的催化剂接触，然后再与上部水平催化剂床层中的催化剂接触，以及从固定床反应器的顶部取出加氢后的产品。用于脱除油品中的大部分金属与固体颗粒杂质和部分硫、氮，以延长主反应器中加氢催化剂的使用寿命。由于气相被分散成气泡与液相连续相并流向上运动，使得催化剂床层产生了膨胀，可以避免床层堵塞。
CN2538416Y公开了一种适用于重油浆态床加氢裂化的内环流反应器。该反应器有两个导流筒，上导流筒的内径和高度都大于下导流筒。反应器内温度分布均匀，气含率高，有利于反应过程的进行，无焦炭沉积，运转周期长。
对比上流式反应器和沸腾床反应器，浆态床反应器由于催化剂颗粒直径很小(一般为几十微米或者更小)，消除了催化剂内扩散的影响，具有很高的反应比表面和活性，因此可以大大减少催化剂的用量。
CN101081357A公开了一种浆态床环流反应器，包括上升管和至少一根下降管，上升管和下降管两端分别通过管线相连，所述的上升管上部为管径扩大的沉降区，沉降区的顶部设有排气口，每根下降管内被过滤介质分成滤液区和浆液区两部分，其中滤液区下端与液体出料口连通，浆液区的两端与上升管的两端相连通。该浆态床环流反应器应用于气液固三相反应系统，可以实现浆液中气体、液体与固体颗粒的连续分离。由于重质馏分油比较粘稠，杂质含量高，容易堵塞，这种浆态床环流反应器不适用于重质油加氢过程。需要开发一种适用于重质馏分油如渣油加氢的浆态床反应器。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有的浆态床反应器不适用于重质馏分油如渣油加氢的缺陷，提供一种适用于重质馏分油加氢的浆态床反应器。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种重油加氢浆态床反应器，该反应器包括反应区、分离区和循环泵，所述反应区与所述分离区通过管线连通，所述循环泵分别通过管线与所述分离区的底部和所述反应区的中下部连通。
优选地，所述反应区的底部设置原料进口，顶部设置气体排出口。
更优选地，所述反应区内设置有流体分布器，所述流体分布器与所述原料进口连接。
进一步优选地，所述流体分布器设置在所述反应区的下部。
进一步优选地，所述流体分布器的开孔朝下。
优选地，所述分离区的顶部设置有气体排出口。
优选地，所述反应区的底部设置有浆液排出口。
优选地，在连通所述分离区和所述循环泵的管线上设置有浆液排出管。
优选地，所述反应区的上部通过管线连通至所述分离区的中下部。
优选地，所述反应区与所述分离区的容积比为1.5-20：1。
在本实用新型提供的重油加氢浆态床反应器中，通过额外增设分离区和循环泵，一方面可以有效延长反应器的操作周期，抑制结焦颗粒的生成；另一方面通过循环泵返回反应区的反应物流可以冲刷反应器内壁，有效抑制固体颗粒的沉积和附着，并且由循环泵返回反应区的未反应的重质油品在反应区底部与新鲜反应物混合，提高了油品的相溶度，提高了重质油品的加氢转化率，并且抑制了油品中结焦前驱体团聚成结焦颗粒的可能性。因而，本实用新型提供的重油加氢浆态床反应器特别适用于重质馏分油加氢工艺。
本实用新型的其它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是本实用新型提供的重油加氢浆态床反应器的结构示意图。
附图标记说明
1 分离区 2 循环泵
3 管线(连通反应区和分离区)
4 反应区 6 浆液排出口
7 流体分布器
8 管线(连通循环泵和分离区)
9 浆液排出管
10 管线(连通循环泵和反应区)
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”通常是指参考附图所示的上、下。在本文中，顶部是指由下至上容器高度的90％-100％的位置；上部是指由下至上容器高度的70％-100％的位置，中上部是指由下至上容器高度的50％-100％的位置，中下部是指由下至上容器高度的0％-50％的位置，下部是指由下至上容器高度的0-30％的位置，底部是指由下至上容器高度的0-10％的位置，中部是指由下至上容器高度的40％-60％的位置。
如图1所示，本实用新型提供的重油加氢浆态床反应器包括反应区4、分离区1和循环泵2，所述反应区4与所述分离区1通过管线3连通，所述循环泵2分别通过管线与所述分离区1的底部和所述反应区4的中下部连通。
在所述重油加氢浆态床反应器中，可以在所述反应区4的底部设置原料进口。氢气和含加氢裂化催化剂的重质油品浆液通过该原料进口供给至所述反应区4中。进一步优选地，在所述反应区4的顶部设置气体排出口。在这种情况下，反应体系在反应区4和分离区1进行了两次气液分离，可以将反应所得的部分轻质产物通过气提作用分离出来，避免了过度反应。
在优选情况下，所述反应区4内设置有流体分布器7，使得氢气和含加氢裂化催化剂的重质油品浆液等原料通过该流体分布器7进行供给。所述流体分布器7与所述原料进口连接。在所述反应区4内，所述流体分布器7的设置位置没有特别的限定，优选地，所述流体分布器7设置在所述反应区4的下部。
进一步优选地，所述流体分布器7的开孔朝下。在这种情况下，通过流体分布器7供给的流体可以对反应区底部形成较强的冲刷，以防止固体颗粒的沉积和附着。
在所述重油加氢浆态床反应器中，氢气和含加氢裂化催化剂的重质油品浆液等原料在所述反应区4内反应后，反应物流向上流动至反应区4的上部进行气液分离，大部分气体脱离反应区的相界面后，通过反应区4顶部的气体排出口排出，分离出的浆液携带少部分气体进入分离区1中进一步进行气液分离。经过反应区4和分离区1的两次气液分离之后，可以将反应得到的部分轻质产物通过气提作用进行分离，使这部分轻质产物能够尽快离开反应器，避免过度反应产生低价值的气体。
优选地，所述反应区4的上部(更优选为顶部)通过管线3连通至所述分离区1的中下部。所述分离区1的顶部可以设置有气体排出口。分离出的气体通过该气体排出口排出。分离出浆液经由管线8输入循环泵2，并经过管线10循环回所述反应区4。
在一种优选实施方式中，在连通所述分离区1和所述循环泵2的管线8上设置有浆液排出管9，用于排出部分含有反应所得轻质油品的浆液并进入后续的处理过程，其余的浆液通过循环泵循环进入反应区4中继续反应。
在所述重油加氢浆态床反应器中，所述反应区4的底部优选设置有浆液排出口6，用于排出失活的催化剂和过重的浆液。在这种情况下，可以通过反应区4底部的浆液排料口6排出部分浆液以及沉积在反应区4底部的固体颗粒，以延长反应器的操作周期。
在所述重油加氢浆态床反应器中，所述反应区4与所述分离区1的容积比可以为1.5-20：1，优选为2-10：1。所述反应区4可以为本领域常规的浆态床反应器，所述分离区1可以为本领域常规的气液分离装置。
本实用新型提供的重油加氢浆态床反应器适用于渣油、煤液化油等杂质含量较高的重质油原料进行加氢裂化或加氢处理。可以提高加氢反应的转化率，抑制重质油反应物生成结焦颗粒，有效延长反应器的操作周期。
本实用新型提供的重油加氢浆态床反应器，含有加氢裂化催化剂颗粒的重油和氢气由底部经原料进口进入浆态床反应器的反应区4，进行加氢裂化反应得到轻质油品，反应物流向上流动至反应区4的上部，进行气液分离，大部分气体脱离反应区相界面后由反应区顶部的气体排出口排出，分离出的浆液携带少部分气体进入分离区1。分离区1具有气液分离作用，经气液分离之后，气体由分离区1的顶部排出，浆液由分离区1的底部排出进入管线8。管线8上设有浆液排出管9，可以排出部分含有反应所得轻质油品的浆液进入后续的处理过程，其余的浆液由循环泵2重新进入反应区4继续反应。
本实用新型提供的浆态床反应器的操作条件可以包括：压力为8-30MPa，优选为15-25MPa；温度为350-500℃，优选为380-480℃。在本文中，压力是指表压。
在本文中，重质油是指馏程范围>450℃的石油烃馏分，例如可以选自减压蜡油、常压渣油、减压渣油或煤液化油。
在本实用新型提供的重油加氢浆态床反应器中，加氢所采用的催化剂可以为本领域常规的加氢裂化催化剂。该加氢裂化催化剂可以为粉末状，其组成可以含有金属Mo、W、V和Ni中的一种或多种的活性金属组分以及耐热无机氧化物。优选地，所述加氢裂化催化剂的粒径可以为0.5-500微米。
在本实用新型提供的重油加氢浆态床反应器中，包含重油、催化剂颗粒的浆液在反应区内通过循环泵形成强制定向循环流动。浆液循环流动可以冲刷反应区内壁，使得结焦颗粒不易沉积或者附着在反应区内壁上，从而延长了反应器的操作周期。未反应的重质油品经循环泵重新进入反应区与新进料混合后继续反应，根据相似相溶原理，未反应的重质油与进入反应器的重质原料油之间的相溶性好，抑制了循环重质油中结焦前驱体团聚形成结焦颗粒，提高了重油加氢的转化率，延长了反应器操作周期。
在本实用新型提供的重油加氢浆态床反应器中，由于反应过程不可避免地会生成部分结焦颗粒，而这些颗粒有可能最终沉积在反应区底部，因此在反应区的底部设有浆液排出口，可以定期排出部分浆液以降低反应器内结焦颗粒的浓度，抑制结焦，延长操作周期。
以下通过实施例进一步说明本实用新型的实施方法，但并不因此而限制本实用新型。
以下实施例所采用的重油加氢浆态床反应器如图1所示，具体地，所述的重油加氢浆态床反应器包括反应区4、分离区1和循环泵2，反应区4底部设置原料进口，原料进口上部设置流体分布器7，反应区4底部还设有浆液排出口6。所述的反应区4的上部和分离区1的中下部通过管线3相连，分离区1底部与循环泵2通过管线8相连，反应区4的中下部与循环泵2通过管线10相连。
实施例1
催化剂制备方法：金属前躯体物钼酸铵((NH4)6Mo7O24·4H2O)、硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)和氧化钒(V2O5)的质量比为3.3：4.16：1，加入水中，搅拌均匀。然后加入金属前驱物总质量3.5倍的经过酸处理的活性炭和0.34倍的硫化剂(升华硫)加入到高压釜内，在300℃、7.0Mpa(氢初压)、高速搅拌的条件下硫化60min，产物经过滤、干燥后得到催化剂，平均颗粒粒径为50微米，催化剂性质见表2。
重质油原料为减压渣油，性质见表1。含有催化剂的重油与氢气混合，由反应区底部的原料进口进入反应器。在反应区内进行加氢反应并向上流动，到达反应区顶部，经上连接管进入分离区。在分离区内，气相由分离区口顶部排出，浆液进入中连接管。部分包含反应所得轻质油品的浆液由浆液排出管排出进入后续处理，其他浆液经循环泵返回反应区中继续反应。反应条件和产物分布见表3。
本实施例中，浆态床反应器形式可以抑制结焦颗粒的生成和沉积，因而运行周期长，重质油品的加氢转化率在80％以上。
表1
| 分析项目 | 渣油 |
| 密度(20℃)/(g/cm3) | 1.029 |
| w(残炭)/％ | 23.2 |
| w(元素)/％ | |
| C | 83.87 |
| H | 9.98 |
| S | 4.9 |
| N | 0.34 |
| w(金属)/(μg/g) | |
| Ni | 42 |
| V | 96 |
| 四组分 | |
| 饱和分 | 9.3 |
| 芳香分 | 53.6 |
| 胶质 | 24.4 |
| 沥青质 | 12.7 |
| 馏程/℃ | |
| 初馏点 | 470 |
| 5％ | 515 |
| 10％ | 547 |
| 30％ | 600 |
| 45％ | 623 |
表2
| 元素 | 含量/重量％ |
| Mo | 3.2 |
| W | - |
| Ni | 1.5 |
| V | 1.0 |
| C | 84.7 |
| H | 0.5 |
| S | 7.6 |
| 总计 | 98.5 |
表3
| 反应温度/℃ | 420 |
| 反应压力/MPa | 10 |
| 反应时间/h | 1 |
| 原料处理量/g | 3000 |
| 催化剂加入量/％ | 1 |
| 产物收率/wt％ | |
| 气体 | 7.23 |
| <200℃汽油 | 6.45 |
| 200～350℃柴油 | 31.25 |
| 350～500℃蜡油 | 33.13 |
| >500℃渣油 | 17.67 |
| 其中： | |
| 轻质油收率/％ | 35.85 |
| 焦炭产率/％ | 4.27 |
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)
1.一种重油加氢浆态床反应器，该反应器包括反应区(4)、分离区(1)和循环泵(2)，所述反应区(4)与所述分离区(1)通过管线(3)连通，所述循环泵(2)分别通过管线与所述分离区(1)的底部和所述反应区(4)的中下部连通。
2.根据权利要求1所述的重油加氢浆态床反应器，其特征在于，所述反应区(4)的底部设置原料进口，顶部设置气体排出口。
3.根据权利要求2所述的重油加氢浆态床反应器，其特征在于，所述反应区(4)内设置有流体分布器(7)，所述流体分布器(7)与所述原料进口连接。
4.根据权利要求3所述的重油加氢浆态床反应器，其特征在于，所述流体分布器(7)设置在所述反应区(4)的下部。
5.根据权利要求3所述的重油加氢浆态床反应器，其特征在于，所述流体分布器(7)的开孔朝下。
6.根据权利要求1所述的重油加氢浆态床反应器，其特征在于，所述分离区(1)的顶部设置有气体排出口。
7.根据权利要求1所述的重油加氢浆态床反应器，其特征在于，所述反应区(4)的底部设置有浆液排出口(6)。
8.根据权利要求1所述的重油加氢浆态床反应器，其特征在于，在连通所述分离区(1)和所述循环泵(2)的管线上设置有浆液排出管(9)。
9.根据权利要求1所述的重油加氢浆态床反应器，其特征在于，所述反应区(4)的上部通过管线(3)连通至所述分离区(1)的中下部。
10.根据权利要求1所述的重油加氢浆态床反应器，其特征在于，所述反应区(4)与所述分离区(1)的容积比为1.5-20：1。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520265284.7U CN204656507U (zh) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | 一种重油加氢浆态床反应器 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201520265284.7U CN204656507U (zh) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | 一种重油加氢浆态床反应器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN204656507U true CN204656507U (zh) | 2015-09-23 |
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ID=54126945
Family Applications (1)
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| CN201520265284.7U Active CN204656507U (zh) | 2015-04-28 | 2015-04-28 | 一种重油加氢浆态床反应器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN204656507U (zh) |
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2015
- 2015-04-28 CN CN201520265284.7U patent/CN204656507U/zh active Active
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