CN205182689U - 一种浆态床反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油化工设备领域，公开了一种浆态床反应器，包括：反应器壳体(1)，该反应器壳体的下部设置有卸剂口(12)、进气口(11)和原料油入口(14)，该反应器壳体的上部设置有出气口(9)和加剂口(13)；所述反应器壳体(1)的内部空间构成反应器内腔(8)；以及旋液分离器(2)，来自反应器内腔(8)的反应物料通过设置在所述反应器壳体(1)上的旋液分离器入口(4)进入所述旋液分离器(2)的内腔中进行分离。本实用新型提供的新型浆态床反应器能够有效维持反应器内的催化剂的含量，提高剂油比，从而提高反应效率。

Description

一种浆态床反应器

技术领域

本实用新型涉及石油化工设备领域，具体地，涉及一种浆态床反应器。

背景技术

原油重质化和劣质化趋势逐渐明显，如何从高金属、高残炭的原油中提炼出更多的轻质油成为石油炼制领域的重点之一。浆态床加氢方式是目前加工劣质原料油的研究热点。

浆态床反应器是石油化工领域常用的气液固三相接触的反应设备。浆态床反应器有着床层温差小、移热效率高、返混程度高和可在线装卸催化剂等优点。在浆态床反应器发展的初期，主要发展应用浆态床鼓泡反应器。而浆态床环流反应器是在浆态床鼓泡反应器基础上发展而来的浆态床反应器形式，环流反应器可以提高浆态床反应器内的液速，防止催化剂颗粒沉降。浆态床环流反应器中浆液的提升动力为气体或者泵送。通常浆态床反应器的特点是催化剂与原料油混合后一起进入反应器内腔中，反应一定时间后，油、剂又一起从反应器中流出。这种操作模式使得反应器中的催化剂含量处于较低水平。

CN102309949A公开了一种带有高压分离器的悬浮床加氢反应器及方法，使用盘式集油器将反应器分为上下两部分，下半部分为悬浮床加氢反应区，上半部分为稳定分离区。反应完的浆液在上部的稳定分离区，加入富含芳烃的稀释油，避免结焦。该现有技术为常规鼓泡浆态床和高压分离器的组合，但是催化剂在该反应器内的停留时间较短。

因此，浆态床反应器内催化剂的浓度维持和高效分离是制约浆态床加工效率的主要问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种能够有效维持反应器内的催化剂的含量，提高剂油比，从而提高反应效率的新型浆态床反应器。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种浆态床反应器，该反应器包括：

反应器壳体，该反应器壳体的下部设置有卸剂口、进气口和原料油入口，该反应器壳体的上部设置有出气口和加剂口；

所述反应器壳体的内部空间构成反应器内腔；以及

旋液分离器，来自反应器内腔的反应物料通过设置在所述反应器壳体上的旋液分离器入口进入所述旋液分离器的内腔中进行分离，分离所得的富固含量组分从所述旋液分离器下部的底流管返回至所述反应器内腔中，分离所得的贫固含量组分从所述产物油出口引出至浆态床反应器之外，分离所得的气相从气相出口引出至所述旋液分离器之外。

优选地，所述反应器内腔的下部还设置有使得反应物料在所述反应器内腔中进行内循环的套筒，所述套筒的下部通过内径小于所述套筒内径且伸入所述套筒内部的导管与所述反应器壳体的进气口连通。

优选地，所述套筒为一根或至少两根，至少两根的所述套筒下部的所述导管与所述进气口之间设置有气体分布器。

优选地，所述旋液分离器为一级或至少两级，至少两级的所述旋液分离器中的前一级的旋液分离器中分离得到的所述贫固含量组分进入相邻的后一级旋液分离器中，分离得到的所述富固含量组分从底流管返回至所述反应器内腔中，以及最后一级旋液分离器中分离得到的所述贫固含量组分从所述产物油出口引出至浆态床反应器之外。

优选地，所述套筒的长度为所述反应器内腔的高度的1/4至3/4。

优选地，所述套筒的内径为所述反应器内腔的内径的1/100至3/4。

优选地，所述导管的伸入所述套筒内部的长度为所述套筒的长度的1/1000至1/10。

优选地，所述底流管与所述反应器壳体的底部至2/3高度处保持连通。

优选地，设置在所述反应器壳体上的旋液分离器入口的高度高于所述套筒的顶部高度，两者的高度差为所述反应器内腔的高度的1/200-1/2。

优选地，所述反应器内腔中还设置有与所述原料油入口连通的液体分布器。

优选地，所述底流管通过分别与底流管的底部和反应器壳体连接的导管与所述反应器内腔保持连通。

本实用新型提供的新型浆态床反应器能够有效维持反应器内的催化剂的含量，提高剂油比，从而提高反应效率。

优选情况下，本实用新型使用的旋液分离器和套筒的组合，套筒内进入气体，旋液分离器内的富固含量组分通过底流管向下进入反应器内腔，利用套筒内气体的升力和套筒外液体的流动，以及套筒内外的密度差，形成高效的器内循环，提高了液速，避免了催化剂的沉降，热量和物料的传递效果也能得以改善。

本实用新型在浆态床反应器的外部设置旋液分离器，利用浆液旋转产生的离心力可在分离器内可形成催化剂含量不同的两种浆液。催化剂含量较高的浆液(富固含量组分)返回反应器内腔的反应床层中。催化剂含量较低(贫固含量组分)的浆液流出反应器，维持液相进出平衡。同时，由于采用了旋液分离器，床层中催化剂含量可大幅提升，是一般浆态床所无法达到的。

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是本实用新型的一种优选的具体实施方式的浆态床反应器的结构示意图。

附图标记说明

1、反应器壳体2、旋液分离器

3、套筒4、旋液分离器入口

5、气相出口6、底流管

7、气体分布器8、反应器内腔

9、出气口10、产物油出口

11、进气口12、卸剂口

13、加剂口14、原料油入口

具体实施方式

以下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。

本实用新型提供了一种浆态床反应器，该反应器包括：

反应器壳体1，该反应器壳体的下部设置有卸剂口12、进气口11和原料油入口14，该反应器壳体的上部设置有出气口9和加剂口13；

所述反应器壳体1的内部空间构成反应器内腔8；以及

旋液分离器2，来自反应器内腔8)的反应物料通过设置在所述反应器壳体1上的旋液分离器入口4进入所述旋液分离器2的内腔中进行分离，分离所得的富固含量组分从所述旋液分离器2下部的底流管6返回至所述反应器内腔8中，分离所得的贫固含量组分从所述产物油出口10引出至浆态床反应器之外，分离所得的气相从气相出口5引出至所述旋液分离器2之外。

在本实用新型提供的上述浆态床反应器中，气体从进气口进入反应器内腔中，引起反应器内腔中的反应物料在反应器内腔中进行相对运动从而有利于反应的进行。而且，含有气固液三相的反应物料从旋液分离器入口进入所述旋液分离器的内腔中进行分离，相对较轻的气相从气相出口引出至所述旋液分离器之外，而固含量较多的富固含量组分从所述旋液分离器下部的底流管返回至所述反应器内腔中进行循环利用，且固含量较少的贫固含量组分从所述产物油出口引出至反应器之外以进行进一步的固液分离或者进入其它操作单元。

本实用新型提供的上述新型浆态床反应器能够有效维持反应器内的催化剂的含量，提高剂油比，从而提高反应效率。

优选地，所述反应器内腔8的下部还设置有使得反应物料在所述反应器内腔8中进行内循环的套筒3，所述套筒3的下部通过内径小于所述套筒内径且伸入所述套筒内部的导管与所述反应器壳体1的进气口11连通。在本实用新型中，通过设置所述套筒，并且气体从进气口进入所述套筒内，使得套筒内的反应物料中的气含量明显比套筒外的反应物料中的气含量要高，从而推动套筒内的反应物料向上运动，而套筒外的反应物料相对向下运动，如此在反应器内腔中形成内循环，促进了反应物料中气固液三相之间的相互反应，从而能够提高反应效率。

在本实用新型中，要求引导气体的所述导管的内径小于所述套筒的内径是为了使得所述反应器内腔中的反应物料能够从所述套筒的底部进入所述套筒中。因此，本领域技术人员能够据此确定所述导管和所述套筒的内径的比值。

优选地，所述套筒3为一根或至少两根，至少两根的所述套筒3下部的所述导管与所述进气口11之间设置有气体分布器7。所述气体分布器的设置是为了能够使得进入所述反应器内腔中的气体能够更加均匀地分布，气体经气体分布器平均分配到每个内置的套筒底部，在此处的气体分布器将气体分散成小气泡，每个套筒内的气泡均向上移动，使套筒内的反应物料的气含量大于套筒外的反应物料的气含量。凭借套筒内外流体密度的差异，在一定的垂直距离范围内形成压差，该压差推动套筒外的反应物料向下流动，在套筒内的反应物料向上流动，如此形成内循环。

所述旋液分离器2可以为一级或至少两级，至少两级的所述旋液分离器2中的前一级的旋液分离器2中分离得到的所述贫固含量组分进入相邻的后一级旋液分离器2中，分离得到的所述富固含量组分从底流管6返回至所述反应器内腔8中，以及最后一级旋液分离器2中分离得到的所述贫固含量组分从所述产物油出口10引出至浆态床反应器之外。

所述套筒3的长度优选为所述反应器内腔8的高度的1/4至3/4。

所述套筒3的内径优选为所述反应器内腔8的内径的1/100至3/4。

优选地，所述导管的伸入所述套筒内部的长度为所述套筒3的长度的1/1000至1/10。

优选地，所述底流管6与所述反应器壳体1的底部至2/3高度处保持连通。此处，所述底流管6与所述反应器壳体1的底部至2/3高度处保持连通是指：所述底流管6可以与所述反应器壳体1的底部至2/3高度处的任意一个或多个位置处保持连通。

优选地，设置在所述反应器壳体1上的旋液分离器入口4的高度高于所述套筒3的顶部高度，两者的高度差为所述反应器内腔8的高度的1/200-1/2。

优选地，所述反应器内腔8中还设置有与所述原料油入口14连通的液体分布器。所述液体分布器的设置是为了使得液体原料油能够更加均匀地浸入所述反应器内腔中。

所述底流管6优选通过分别与底流管6的底部和反应器壳体1连接的导管与所述反应器内腔8保持连通。

在所述反应器内腔的上部，反应物料中的部分气相在液面以上汇集，并且从出气口引出至所述浆态床反应器之外。

优选情况下，含有气固液三相的反应物料从旋液分离器入口沿切线方向进入，流动速率在0.2-5m/s之间，优选在0.3-3.0m/s之间，在旋液分离器内形成旋转运动，依靠离心力将气液固三相分离。携带大部分固体催化剂的反应物料(富固含量组分)通过底流管重新进入反应器内腔中，携带少量催化剂的反应物料(贫固含量组分)从旋液分离器的上部进入下一级旋液分离器内腔中，或者从产物油出口引出至所述浆态床反应器之外。每个旋液分离器的大部分气相均从气相出口引出至所述浆态床反应器之外。

优选地，在本实用新型中，催化剂从反应器壳体的上部的加剂口进入反应器内腔中，从卸剂口流出至所述反应器内腔之外。日常操作依据转化率、床层压差、焦炭产率等参数确定催化剂补加或卸出量。

优选地，本实用新型中使用的催化剂的颗粒尺寸可以配合旋液分离器的设计与操作，催化剂形状以球形为优先选择，也可以是其它形状。催化剂尺寸在0.05-1.5mm之间，优选在0.1-1.0mm之间，进一步优选在0.1-0.8mm之间。

根据本实用新型的第一种优选的具体实施方式，本实用新型所述的浆态床反应器具有图1所示的结构。具体地，该反应器包括：

反应器壳体1，该反应器壳体的下部设置有卸剂口12、进气口11和原料油入口14，该反应器壳体的上部设置有出气口9和加剂口13；

所述反应器壳体1的内部空间构成反应器内腔8，该反应器内腔8的下部还设置有使得反应物料在所述反应器内腔8中进行内循环的套筒3，所述套筒3的下部通过内径小于所述套筒内径且伸入所述套筒内部的导管与所述反应器壳体1的进气口11连通，所述套筒3为三根，三根套筒3下部的所述导管与所述进气口11之间设置有气体分布器7；以及

旋液分离器2，来自反应器内腔8的反应物料通过设置在所述反应器壳体1上的旋液分离器入口4进入所述旋液分离器2的内腔中进行分离，分离所得的富固含量组分从所述旋液分离器2下部的底流管6返回至所述反应器内腔8中，分离所得的贫固含量组分从所述产物油出口10引出至浆态床反应器之外，分离所得的气相从气相出口5引出至所述旋液分离器2之外。

根据上述第一种优选的具体实施方式，催化剂和原料油分别从所述反应器壳体1的加剂口13和原料油入口14进入所述反应器内腔8中，并且氢气依次通过进气口11、气体分布器7以及导管分别引入到图1中的3根套筒3内，套筒内充满含有气固液三相的反应物料，引入的气体使得套筒中的反应物料的气含量增加，从而向上运动，并且相对地，套筒外的反应物料沿着所述套筒外壁向下运动，如此形成内循环，同时，反应器内腔8中的气固液三相反应物料从旋液分离器入口4进入旋液分离器2的内腔中进行分离，所得的气相通过气相出口5引出至所述旋液分离器2之外，分离所得的富固含量组分从所述旋液分离器2下部的底流管6以及用于连接的导管返回至所述反应器内腔8中，分离所得的贫固含量组分从所述产物油出口10引出至浆态床反应器之外。所述反应器内腔8中的部分气相通过出气口9引出至浆态床反应器之外。反应完的催化剂从卸剂口12引出至浆态床反应器之外。

根据本实用新型的第二种优选的具体实施方式，本实用新型所述的浆态床反应器包括：

反应器壳体1，该反应器壳体的下部设置有卸剂口12、进气口11和原料油入口14，该反应器壳体的上部设置有出气口9和加剂口13；

所述反应器壳体1的内部空间构成反应器内腔8；以及

旋液分离器2，来自反应器内腔8的反应物料通过设置在所述反应器壳体1上的旋液分离器入口4进入所述旋液分离器2的内腔中进行分离，分离所得的富固含量组分从所述旋液分离器2下部的底流管6返回至所述反应器内腔8中，分离所得的贫固含量组分从所述产物油出口10引出至浆态床反应器之外，分离所得的气相从气相出口5引出至所述旋液分离器2之外。

根据上述第二种优选的具体实施方式，催化剂和原料油分别从所述反应器壳体1的加剂口13和原料油入口14进入所述反应器内腔8中，并且氢气依次通过进气口11以及导管引入到所述反应器内腔8中，引入的气体使得反应器内腔中的反应物料气含量增加，从而引起相对运动，同时，反应器内腔8中的气固液三相浆液从旋液分离器入口4进入旋液分离器2的内腔中进行分离，所得的气相通过气相出口5引出至所述旋液分离器2之外，分离所得的富固含量组分从所述旋液分离器2下部的底流管6以及用于连接的导管返回至所述反应器内腔8中，分离所得的贫固含量组分从所述产物油出口10引出至浆态床反应器之外。所述反应器内腔8中的部分气相通过出气口9引出至浆态床反应器之外。反应完的催化剂从卸剂口12引出至浆态床反应器之外。

本实用新型对采用其进行反应时的反应条件没有限制，本领域技术人员能够采用本领域内常规的使用浆态床反应器进行反应的操作条件使用本实用新型提供的浆态床反应器。

以下通过实施例进一步详细说明本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的气体和液体的体积数值均为25℃和1个标准大气压下的数值。

以下实施例中，使用的重质油为减压渣油，该减压渣油的性质如表1所示。

表1

实施例1

本实施例采用图1所示的浆态床反应器进行，所不同的是，本实施例的浆态床反应器中仅设置单根套筒。

将重质油经反应器的原料油入口导入反应器中，将氢气从进气口经气体分布器导入反应器内腔中的套筒内。催化剂从加剂口加入到反应器内腔内，催化剂为Fe-Ni-Co-Mo-W复合剂，催化剂经成型后颗粒直径为0.6mm。

套筒的内径为反应器筒体内径的1/2，套筒的长度为反应器内腔的高度的5/8。引导氢气的导管伸入到套筒内的长度为套筒的长度的1/20。

气体携带反应物料从套筒内向上流动，出套筒后在反应器内腔内向下流动，循环流动。

反应后的反应物料经旋液分离器入口进入旋液分离器内腔中。本实施例中设置一个旋液分离器。旋液分离器入口的高度与套筒的顶部的高度差为套筒的长度的1/10。

携带催化剂的浆液在旋液分离器中分离后，催化剂含量较高的反应物料通过底流管以及用于连接的导管循环回反应器内腔中，继续参与反应。催化剂含量较低的反应物料通过产物油出口引出至浆态床反应器之外。反应器内腔中的部分气体通过出气口出浆态床反应器。收集得到的产物油，计算重质油的转化情况。

本实施例的工艺条件为：操作温度450℃，进料中新鲜催化剂与重油的重量比例为1：1000，氢气与重油的体积比为800：1，空速为0.5h^-1。

经实际测量，反应器床层温差小于3℃。

按照本实施例的方法，稳定运行后，当投入的重油总重量为100kg时，得到的C1-C4烷烃为9.57kg，汽油为18.54kg，柴油为29.71kg，蜡油为23.44kg，尾渣为18.74kg。

对比例1

按照实施例1的工艺条件进行处理，不同的是，将浆态床反应器中的旋液分离器取掉，其它的反应条件和反应器的布置与实施例1一致。

按照本对比例的方法，稳定运行后，当投入的重油总重量为100kg时，得到的C1-C4烷烃为9.80kg，汽油为12.59kg，柴油为22.01kg，蜡油为27.62kg，尾渣为27.98kg。

根据实施例1和对比例1的数据可见，在相同新鲜催化剂添加的情况下，本实用新型能够有效地将重质油中的重质物料转化，并能提高液体烃的收率。

而且，本实用新型提供的新型浆态床反应器能够有效维持反应器内的催化剂的含量，提高剂油比，从而提高反应效率。

并且，本实用新型使用的旋液分离器和套筒的组合，套筒内进入气体，旋液分离器内的富固含量组分通过底流管向下进入反应器内腔，利用套筒内气体的升力和套筒外液体的流动，以及套筒内外的密度差，形成高效的器内循环，提高了液速，避免了催化剂的沉降，热量和物料的传递效果也能得以改善。

以上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 (13)

1.一种浆态床反应器，其特征在于，该反应器包括：

反应器壳体(1)，该反应器壳体的下部设置有卸剂口(12)、进气口(11)和原料油入口(14)，该反应器壳体的上部设置有出气口(9)和加剂口(13)；

所述反应器壳体(1)的内部空间构成反应器内腔(8)；以及

旋液分离器(2)，来自反应器内腔(8)的反应物料通过设置在所述反应器壳体(1)上的旋液分离器入口(4)进入所述旋液分离器(2)的内腔中进行分离，分离所得的富固含量组分从所述旋液分离器(2)下部的底流管(6)返回至所述反应器内腔(8)中，分离所得的贫固含量组分从产物油出口(10)引出至浆态床反应器之外，分离所得的气相从气相出口(5)引出至所述旋液分离器(2)之外。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述反应器内腔(8)的下部还设置有使得反应物料在所述反应器内腔(8)中进行内循环的套筒(3)，所述套筒(3)的下部通过内径小于所述套筒内径且伸入所述套筒内部的导管与所述反应器壳体(1)的进气口(11)连通。

3.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述套筒(3)为一根或至少两根。

4.根据权利要求2所述的反应器，其特征在于，所述套筒(3)为至少两根，且所述套筒(3)下部的所述导管与所述进气口(11)之间设置有气体分布器(7)。

5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述旋液分离器(2)为一级或至少两级。

6.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，所述旋液分离器(2)为至少两级，所述旋液分离器(2)中的前一级旋液分离器(2)中分离得到的所述贫固含量组分进入相邻的后一级旋液分离器(2)中，分离得到的所述富固含量组分从底流管(6)返回至所述反应器内腔(8)中，以及最后一级旋液分离器(2)中分离得到的所述贫固含量组分从所述产物油出口(10)引出至浆态床反应器之外。

7.根据权利要求2-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述套筒(3)的长度为所述反应器内腔(8)的高度的1/4至3/4。

8.根据权利要求2-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述套筒(3)的内径为所述反应器内腔(8)的内径的1/100至3/4。

9.根据权利要求4所述的反应器，其特征在于，所述导管的伸入所述套筒内部的长度为所述套筒(3)的长度的1/1000至1/10。

10.根据权利要求1-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述底流管(6)与所述反应器壳体(1)的底部至2/3高度处保持连通。

11.根据权利要求2-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，设置在所述反应器壳体(1)上的旋液分离器入口(4)的高度高于所述套筒(3)的顶部高度，两者的高度差为所述反应器内腔(8)的高度的1/200-1/2。

12.根据权利要求1-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述反应器内腔(8)中还设置有与所述原料油入口(14)连通的液体分布器。

13.根据权利要求1-4中任意一项所述的反应器，其特征在于，所述底流管(6)通过分别与底流管(6)的底部和反应器壳体(1)连接的导管与所述反应器内腔(8)保持连通。