CN206199222U - 一种反应装置和一种反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种气液反应装置，包括反应器和混合器，反应器的内部空间设置有n个用于装填催化剂的催化反应区，n为2以上的整数，第m个催化反应区与第m+1个催化反应区之间通过分隔构件相接，m为选自区间[1，n‑1]的任意整数，分隔构件用于将该分隔构件所处的催化反应区的径向截面分割成多个分区，并使得第m个催化反应区输出的物料能通过该多个分区进入第m+1个催化反应区中。本实用新型还公开了采用该反应装置的液相加氢反应系统以及液相加氢处理方法。采用本实用新型的反应装置将烃油进行液相加氢，不仅能实现在不采用循环油和稀释剂的条件下，将烃油进行液相加氢，而且能有效地提高加氢反应的效率，获得更好的加氢反应效果。

Description

一种反应装置和一种反应系统

技术领域

本实用新型涉及烃油加氢技术领域，具体地，本实用新型涉及一种适用于液相加氢工艺的反应装置和反应系统。

背景技术

炼油加工技术主要包括催化裂化、加氢和延迟焦化等技术。其中，油品加氢技术是炼油技术最常用的技术之一。随着原油的重劣质趋势加剧，同时世界各国对油品清洁程度要求越来越高，加氢装置占的比重越来越大。

目前，炼油加氢工艺主要为固定床加氢工艺、沸腾床加氢工艺和悬浮床加氢工艺。沸腾床加氢工艺和悬浮床加氢工艺主要用于处理渣油等重劣质原料，固定床工艺技术应用则较为广泛，包括汽油、柴油、蜡油和渣油的加氢精制；选择性加氢脱烯烃、脱硫；加氢改质或加氢裂化等。

传统的固定床加氢工艺为滴流床加氢工艺。传统的滴流床加氢工艺为气液固三相加氢工艺，反应系统中需要维持大量的循环氢；并且，在进行加氢反应时，氢气需要从气相进入液相，然后与反应物共同吸附在催化剂的表面，从而在催化剂活性中心的作用下进行反应，这一传质过程无疑会对加氢处理工艺的反应速率产生不利影响。

针对滴流床加氢工艺存在的不足，研究人员开发了液相加氢工艺，但是早期的液相加氢工艺为了弥补烃油携氢量的不足，需要将部分加氢产物循环和/或采用稀释剂，以提高进料的氢气携带量，满足加氢反应的要求。

随着液相加氢工艺研究的深入，研究人员对烃油与氢气的混合工艺进行改进，开发出了不采用加氢产物循环，同时也不采用稀释剂的液相加氢工艺。具体地，CN103666547B公开了一种烃油加氢处理方法，该方法包括在混合装置中将氢气注入烃油中，得到携氢烃油，所述携氢烃油进入固定床反应器中，在液相加氢处理条件下，与具有催化加氢作用的催化剂接触，其中，通过平均孔径为纳米尺寸的通孔将氢气一次或分次注入所述烃油中，注入的氢气的总量为所述烃油的化学氢耗量的0.1-4倍，所述携氢烃油与具有催化加氢作用的催化剂的接触在不存在循环油的条件下进行。

实用新型内容

尽管CN103666547B能在不存在循环油和稀释剂的条件下，将烃油进行液相加氢处理，但是在实际操作过程中发现，采用该方法将烃油进行加氢处理，仍然存在需要进一步提高加氢反应的效率的技术问题。

本实用新型的发明人针对上述技术问题进行了深入研究，发现如果在反应器的催化剂床层之间设置分隔元件，将该分隔元件所处径向截面分割成多个小区域，并使得从前一个催化剂床层输出的物料通过这些小区域进入下一个催化剂床层进行反应，能有效地提高加氢反应的效率，获得更好的加氢反应效果。基于上述发现，完成了本实用新型。

根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供了一种气液反应装置，该反应装置包括反应器和至少一个混合器，

所述反应器的内部空间设置有n个用于装填催化剂的催化反应区，n为2以上的整数；

所述混合器设置在所述反应器的内部和/或外部，且以反应物料在反应器内的流向为基准，所述混合器设置在第1个催化反应区的上游，用于将气相反应原料与液相反应原料混合，使得气相反应原料溶解和/或作为分散相分散在所述液相反应原料中，形成原料混合物，并将原料混合物送入反应器中；

所述混合器含有第一通道和第二通道，所述第一通道具有用于将气相反应原料引入该通道的入口，所述第二通道具有用于将液相反应原料引入该通道的入口以及将原料混合物引出该通道的出口，所述第一通道和所述第二通道之间通过一构件邻接，所述构件的至少部分区域为有孔区，所述第一通道内的气相反应原料通过所述有孔区中的孔而进入所述第二通道中，形成所述原料混合物；

其中，所述反应器中，第m个催化反应区与第m+1个催化反应区之间通过至少一个分隔构件相接，m为选自区间[1，n-1]的任意整数，所述分隔构件用于将该分隔构件所处的催化反应区的径向截面分割成多个分区，并使得第m个催化反应区输出的物料能通过所述多个分区进入第m+1个催化反应区中。

优选地，所述分隔构件为筛网型分隔构件、格栅型分隔构件和肋板型分隔构件中的一种或两种以上。

优选地，所述反应器的内部空间设置有液相空间和气相空间，以液相物料在反应器内的流向为基准，所述液相空间位于第n个催化反应区的下游，且位于所述气相空间的上游。

更优选地，该反应装置还具有压力控制单元和液位监测单元，所述压力控制单元用于对气相空间中的压力进行调控，所述液位监测单元用于对液相空间中的液位高度进行监测。

优选地，所述有孔区中的孔的平均孔径为不超过5μm。更优选地，所述有孔区中的孔的平均孔径为1～800nm。

优选地，所述第一通道的入口设置在所述第一通道的侧壁上；所述第二通道的入口设置在所述第二通道的一端，所述第二通道的出口设置在与所述入口相对的所述第二通道的另一端。

更优选地，所述混合器中，所述第一通道的入口处设置有防冲击挡板，以避免从所述入口引入的物料对与该入口相对的通道壁产生冲击。

优选地，所述混合器与所述反应器为密封连接，从而将所述混合器输出的原料混合物引入所述反应器的催化反应区中。

根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提供了一种用于液相加氢的反应系统，该反应系统包括反应单元以及汽提单元，其中，所述反应单元包括本发明第一个方面所述的反应装置，用于将烃油与氢气在液相加氢处理条件下接触，所述汽提单元与所述反应装置的反应器的液相反应产物输出端连通，用于将所述反应器输出的液相反应产物进行汽提，以除去所述液相反应产物中的挥发性物质。

采用本实用新型的反应装置将烃油进行液相加氢，不仅能实现在不采用循环油(即，循环的液相加氢产物)和稀释剂的条件下，将烃油进行液相加氢，而且能有效地提高加氢反应的效率，获得更好的加氢反应效果。

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。

图1用于说明根据本实用新型的反应装置采用的混合器中，用于邻接第一通道和第二通道的构件的一种优选实施方式，其中，图A为该构件的立体示意图，图B为该构件的截面的示意图；

图2用于说明根据本实用新型的反应装置中采用的分隔元件的优选实施方式，其中，图A为采用筛网作为分隔元件，图B为采用格栅作为分隔元件，图C为采用肋板作为分隔元件；

图3用于说明根据本实用新型的反应装置的一种优选实施方式；

图4用于说明根据本实用新型的用于液相加氢工艺的反应系统的一种优选实施方式。

附图标记说明

301：混合器 302：下封头

303：筒体 304：混合器构件

305：气相反应原料入口 306：液相反应原料入口

307：压力表 308：反应器

309：连接管道 310：支撑筛板

311：第一催化剂床层 312：第二催化剂床层

313：热电偶 314：分隔构件

315：液相空间 316：气相空间

317：液相导出管路 318：液相减压阀

319：压力表 320：气相压力调节阀

321：安全阀 401：液相原料输送管路

402：进料泵 403：换热器

404：混合器 405：预加热器

406：反应器 407：气相输出管路

408：汽提塔 409：废气输出管路

410：汽提塔塔底泵

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。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

根据本实用新型的第一个方面，本实用新型提供了一种用于气液反应的反应装置，该反应装置包括反应器和至少一个混合器。

所述混合器用于将气相反应原料与液相反应原料混合，使得气相反应原料溶解和/或作为分散相分散在所述液相反应原料中，形成原料混合物，并将原料混合物送入反应器中。所述混合器含有第一通道和第二通道，所述第一通道具有用于将气相反应原料引入该通道的入口，所述第二通道具有用于将液相反应原料引入该通道的入口以及将原料混合物引出该通道的出口，所述第一通道和所述第二通道之间通过一构件邻接，所述构件的至少部分区域为有孔区，所述第一通道内的气相反应原料通过所述有孔区中的孔而进入所述第二通道中。本实用新型中，术语“通道”是指用于容纳原料的空间。

所述构件中的有孔区中的孔为足以连通第一通道和第二通道的通孔，这样能使得第一通道内的气相反应原料通过所述通孔而进入第二通道内，与第二通道内的液相反应原料混合。从进一步提高混合效果的角度出发，所述有孔区中的孔的平均孔径优选为不超过5μm。更优选地，所述有孔区中的孔的平均孔径为不超过3μm。进一步优选地，所述有孔区中的孔的平均孔径为不超过1μm。更进一步优选地，所述有孔区中的孔的平均孔径为1～800nm，这样能更为有效地提高反应的效率，获得明显提高的反应效果。特别优选地，所述有孔区中的孔的平均孔径为50～500nm。所述平均孔径采用电镜法测定。

可以在所述构件的部分区域设置有孔区，也可以在所述构件的整个区域设置有孔区。从进一步提高混合效率的角度出发，所述构件至少50％以上的区域为有孔区，更优选60％以上的区域为有孔区，进一步优选80％以上的区域为有孔区，更进一步优选90％以上的区域为有孔区。特别优选所述构件的整个区域为有孔区。

所述有孔区中的孔隙率可以根据该构件的具体类型进行选择。在能使得构件具有满足使用要求的强度的条件下，从进一步提高混合效率的角度出发，所述有孔区中的孔隙率优选为5～45％，更优选为10～40％，进一步优选为20～35％。所述孔隙率是指有孔区中的孔隙体积占有孔区的总体积的百分数，采用氮气吸附法方法测定。

所述构件的具体形式没有特别限定，只要所述构件能使得两条通道相邻接即可。

在一种实施方式中，所述构件为隔板，可以在一个箱体中设置具有有孔区的隔板，将箱体的内部空间分隔为两个部分，分别作为第一通道和第二通道。

在另一种实施方式中，如图1所示，所述构件为管道，其中，管道的壁的至少部分区域为有孔区。可以将管道与一壳体配合使用，使得管道的外壁与壳体的内壁之间留有空间，从而形成由所述管道的壁相邻接的第一通道和第二通道。在该实施方式中，所述管道本体上的通道可以为1条，优选为2条以上，如4～20条。

在该实施方式中，所述管道的壁的至少部分区域为有孔区，从而将第一通道和第二通道连通。在一种实施方式中，所述管道的壁上的有孔区中的孔的平均孔径不满足前文所述的孔径尺寸，此时可以在所述管道的壁的内表面和/或外表面上设置多孔膜，所述多孔膜中的孔的平均孔径为满足前文所述的孔径尺寸。即，所述多孔膜上的孔的平均孔径为不超过5μm，优选为不超过3μm，更优选为不超过1μm，进一步优选为1～800nm，更进一步优选为50～500nm。在另一种实施方式中，所述管道的壁上的有孔区中的孔的平均孔径为前文所述的孔径尺寸，此时可以在所述管道的壁的内表面和/或外表面上设置所述多孔膜，也可以不设置多孔膜。

在该实施方式中，所述管道(包括多孔膜)的材质以不会与第一通道和第二通道中流通的物料发生化学相互作用、并且能在混合条件下仍然具有满足要求的强度为准，例如可以为金属、陶瓷或者聚合物。

根据本实用新型的反应装置，所述第一通道和第二通道各自设置有入口，以将气相反应原料和液相反应原料分别引入第一通道和第二通道中。第二通道在容纳所述液相反应原料的同时，还为混合提供空间，从而获得原料混合物。所述第二通道还设置有出口，用于将原料混合物引出。所述第一通道可以设置出口，也可以不设置出口。

对于第二通道，优选将所述入口设置在第二通道的一端，将出口设置在与所述入口相对的另一端，这样一方面能获得更好的混合效果，另一方面还能提高混合器与反应器的装配性。

对于第一通道，可以将入口设置在第一通道的一端，优选将入口设置在与所述构件相对的侧壁上，这样能使得进入第一通道的气相反应原料更易于透过有孔区进入第二通道中进行混合。

在进行操作时，通常使得第一通道内的压力高于用于第二通道内的压力，利用压力差将第一通道内的气相反应原料压入第二通道内。从进一步提高所述构件的使用寿命的角度出发，优选在第一通道的入口处设置防冲击挡板，以避免从第一通道的入口引入的物料对所述构件产生冲击。所述防冲击挡板设置在第一通道的入口处，使得由入口引入的物料撞击所述冲击挡板后，进入第一通道内。所述防冲击挡板的材质可以为常见的不会与第一通道内的物料发生化学相互作用的材料，例如金属板、陶瓷板或者聚合物板。

所述混合器还可以设置压力检测元件，从而对第一通道内的压力进行监控，从而调控送入第一通道的气相反应原料的量。

根据本实用新型的反应装置，反应器的内部空间设置有n个用于装填催化剂的催化反应区，其中，n为2以上的整数，可以为2～10的整数，例如：2、3、4、5、6、7、8、9或者10。优选地，n为2～8的整数。更优选地，n为2～4的整数。

根据本实用新型的反应装置，第m个催化反应区与第m+1个催化反应区之间通过至少一个分隔构件相接，其中，m为选自区间[1，n-1]的任意整数。作为一个实例，在n为2～10的整数时，m为选自区间[1，9]的任意整数，可以为1、2、3、4、5、6、7、8或9。即，反应器的内部空间中，至少两个相邻的催化反应区之间通过至少一个分隔构件相接。可以在任意两个相邻的催化反应区之间设置所述分隔构件，也可以在每两个相邻的催化反应区之间设置所述分隔构件。

所述分隔构件用于将该分隔构件所处的反应器的径向截面空间分割成多个区域，同时所述分隔构件还能使得第m个催化反应区输出的物料通过由该分隔构件分隔出的区域，进入第m+1个催化反应区中。所述分隔构件可以为常见的能实现上述作用的构件。

在一种优选的实施方式中，所述分隔构件为筛网型分隔构件、格栅型分隔构件以及肋板型分隔构件中的一种或两种以上的组合。所述筛网型分隔构件为多孔网状，例如可以为图2中的图A示出的筛网。所述筛网中的网孔的直径可以为筛网的常见尺寸。从进一步提高反应效率的角度出发，所述筛网中的网孔的直径优选为10～250μm，更优选为30～150μm，进一步优选为50～100μm，更进一步优选为60～80μm。所述格栅型分隔构件可以为图1中的图B示出的格栅。格栅中，栅条之间的间距可以为格栅的常见尺寸。从进一步提高反应效率的角度出发，栅条之间的间距优选为2～100mm，更优选为10～40mm，进一步优选为15～30mm。以肋板作为分隔构件时，可以通过将两个以上的肋板交叉设置(如图1中的图C所示)，从而将径向截面分隔成多个区域。交叉设置的肋板的数量可以为2条以上，优选为4～6条。

所述分隔构件的尺寸随催化反应区的径向尺寸而定，以能使得第m个催化反应区的液体物料全部由该分隔构件进入第m+1个催化反应区为准。

相邻的两个催化反应区之间设置的分隔构件的数量可以为1个，也可以为2个以上。

在所述分隔构件为筛网型分隔构件或者格栅型分隔构件时，在相邻的两个催化反应区之间设置一个分隔构件即可有效地提高反应的效率，当然相邻的两个催化反应区之间也可以设置两个以上分隔构件。

在所述分隔构件为肋板型分隔构件时，可以在相邻的两个催化反应区之间设置一个分隔构件，从进一步提高加氢效率的角度出发，优选设置两个以上分隔构件，该两个以上分隔构件可以均为肋板型分隔构件，也可以为肋板型分隔构件与筛网型分隔构件和/或格栅型分隔构件的组合。

在两个以上分隔构件均为肋板型分隔构件时，相邻的两个肋板型分隔构件优选为错位设置，即相邻的两个肋板型分隔构件向水平面进行投影时，肋板的投影位置不重合，这样能更为有效地提高反应的效率。

优选地，将肋板型分隔构件与筛网型分隔构件和/或格栅型分隔构件组合使用，从而获得进一步提高的反应效率。在将肋板型分隔构件与筛网型分隔构件和/或格栅型分隔构件组合使用时，以物料的流向为基准，所述肋板型分隔构件可以位于所述筛网型分隔构件和格栅型分隔构件的上游，也可以设置在筛网型分隔构件和格栅型分隔构件的下游，还可以将肋板型分隔构件与筛网型分隔构件和格栅型分隔构件间隔设置。优选地，将肋板型分隔构件设置在筛网型分隔构件和格栅型分隔构件的下游，或者将肋板型分隔构件与筛网型分隔构件和格栅型分隔构件间隔设置，且在该组分隔构件的最下游设置筛网型分隔构件或者格栅型分隔构件。

可以采用常规方法将所述分隔构件固定在反应器中。例如，可以将所述分隔构件的外周固定在反应器的内壁上。固定方式没有特别限定，具体可以列举出焊接、螺栓固定和卡扣固定中的一种或两种以上的组合。

根据本实用新型的反应装置，相邻的催化反应区之间的间距可以为常规选择，没有特别限定。

所述催化反应区用于填充催化剂，以使得进入催化反应区的物料与催化剂接触进行反应。所述催化反应区中可以设置常见的各种构件用于填充催化剂，例如：可以在催化反应区中设置支撑板，用于承载袋装催化剂；也可以在催化反应区中设置用于容纳催化剂的容器，用于容纳散装催化剂。

在催化反应区中可以设置温度检测元件和加热元件，以对催化反应区中的温度进行监控和调节。所述温度检测元件和所述加热元件可以为两个独立的元件，也可以将温度检测元件和加热元件整合在一个元件中。具体地，可以在催化反应区中设置热电偶，从而对催化反应区中的温度进行监控和调节。

所述反应器的内部空间还可以设置液相空间和气相空间，以液相物料在反应器内的流向为基准，所述液相空间位于第n个催化反应区的下游，且位于所述气相空间的上游。所述液相空间用于接纳来自于催化反应区的液相物料，所述气相空间用于接纳从液相空间逸出的气相物料。

在所述反应器的内部空间具有液相空间和气相空间时，所述反应装置还可以具有压力控制单元和液位监测单元。

所述压力控制单元用于对气相空间中的压力进行调控。所述压力控制单元可以包括压力检测元件和压力调节元件。所述压力检测元件可以为常见的各种能检测压力变化的元件，如压力表。所述压力调节元件可以为各种能调节容器压力的元件，如气相压力调节阀。根据压力检测元件检测到的压力值，压力调节元件可以相应进行排气或者补气，从而对气相空间中的压力进行调控。

所述液位监测单元用于对液相空间中的液位高度进行监控。所述液位监测单元可以采用常规方法对液相空间中的液位高度进行监测，例如：可以在反应器上设置监测孔，从而对液相空间中的液位高度进行监测；还可以设置液位传感器，从而对液相空间中的液位高度进行监测。

根据本实用新型的反应装置，反应器上设置有用于引入反应原料的入口，用于将反应产物引出的出口。所述出口的数量可以根据引出的反应产物的类型进行选择，可以包括用于引出液相物料的液相物流出口和/或用于引出气相物料的气相物流出口。

根据本实用新型的反应装置，从进一步提高反应器的操作安全性的角度出发，优选在反应器的顶部设置安全阀。所述安全阀可以为常见的各种安全阀，可以为弹簧式安全阀和/或杠杆式安全阀。

根据本实用新型的反应装置，所述混合器可以设置在反应器的内部，也可以设置在反应器的外部。优选地，所述混合器设置在反应器外部，这样既能减小反应器的占地面积，又便于维修。

可以采用常规方法将所述混合器与所述反应器连接在一起，从而使得混合器输出的原料混合物能进入所述反应器的催化反应区中，与催化剂接触反应。所述混合器与所述反应器之间的连接为密封连接，从而避免物料泄露。可以通过在混合器的原料混合物出口(即，第二通道的出口)处与所述反应器的反应物料入口设置法兰盘，通过螺栓将混合器上的混合原料出口与反应器上的反应原料入口连通。根据具体情况，还可以设置连接管道，以连接混合器上的原料混合物出口以及所述反应器上的反应原料入口。在连接处可以采用各种密封材料，如橡胶密封垫。从进一步提高反应效果的角度出发，所述混合器上的原料混合物出口的内径、反应器上的反应原料入口的内径、以及可选的连接管道的内径之间的比例优选为1：0.6～1.5：0.6～1.5，更优选为1：0.8～1.2：0.8～1.2。

图3示出了根据本实用新型的反应装置的一种优选实施方式。以下结合图3对该优选实施方式进行详细说明。

如图3所示，混合器301设置在反应器308的外部，且设置在反应器308的底部。混合器301为具有下封头302的筒体303，筒体内填充多个管道壁为多孔的管道作为混合器构件304，所述管道的外壁与所述筒体的内壁之间留有空间，将管道本体上的通道作为第二通道，将管道与筒体内壁之间的空间作为第一通道。在壳体的下封头302上设置气相反应原料入口305，用于为第一通道提供物料，在筒体303的侧壁上设置液相反应原料入口306，用于为第二通道提供原料。在气相反应原料入口305入口处优选设置防冲击板(图3中未示出)以避免进入第一通道的气相反应原料直接撞击管道的外壁，使得管道的外壁被冲蚀。在筒体303上可以设置压力表307，以对第一通道内的压力进行监控。

混合器301的上端与连接管道309密封连接，用于接纳混合器301的第二通道输出的原料混合物，并将原料混合物送入反应器308中。

在反应器308的入口处设置支撑筛板310，由连接管309进入的原料混合物能均匀地进入反应器的催化反应区(即，具有催化剂的区域)。

反应器308中设置有至少两个催化剂床层(图3仅示例性地示出两个催化剂床层，分别为第一催化剂床层311和第二催化剂床层312)。催化剂床层中可以设置热电偶(图3中为在第二催化剂床层312中设置热电偶313)，从而对第一催化剂床层311和第二催化剂床层312的温度进行调控。

在第一催化剂床层311和第二催化剂床层312之间设置分隔构件314，从而将分隔构件314所处径向截面分隔成多个小区域，使得第一催化剂床层311流出的物流通过所述多个小区域进入第二催化剂床层312中。

在第二催化剂床层312的上游设置液相空间315，用于接纳从第二催化剂床层312流出的液相物料。在液相空间315的上游设置气相空间316，用于接纳从液相空间315中逸出的气相物料。

在反应器308的外部(通常为顶部)设置用于引出液相空间315中的液相物料的液相导出管路317。在液相导出管路317上可以设置液相减压阀318。在液相空间315相对应的反应器壁上可以设置观察窗口(图3中未示出)，以对液相空间315内的液位高度进行观察。

在反应器308的外部(通常为顶部)设置用于对气相空间316中的压力进行监控的压力表319，同时还设置气相压力调节阀320，从而根据压力表319的显示值，确定是否开启气相压力调节阀320以及开启的程度。为确保反应器安全运行，同时还设置安全阀321。

以下结合图3，对本实用新型的反应装置的操作方法进行详细说明。

将液相反应原料从液相反应原料入口306引入混合器301内的第二通道中，将气相反应原料从气相反应原料入口305引入混合器301内的第一通道中。通过压力表307对第一通道内的压力进行监控，从而调节送入第一通道内的气相反应原料在第一通道与第二通道之间形成压力差，使得第一通道内的气体通过管道的壁上的孔而进入第二通道中，与第二通道中的液相反应原料混合，形成原料混合物。

原料混合物离开混合器301，通过连接管道309，进入反应器308中。在反应器308中，原料混合物通过底部支撑筛板310进入第一催化剂床层311中，与催化剂在液相反应条件下接触反应。从第一催化剂床层311流出的物流通过分隔构件314进入第二催化剂床层312中继续与催化剂在液相反应条件下接触反应。在反应过程中，通过热电偶313对第一催化剂床层311和第二催化剂床层312中的温度进行调节，以使其满足反应要求。

由第二催化剂床层312流出的物流进入液相空间315中，从液相空间315逸出的气相物流进入气相空间316中。通过设置在反应器壁上的观察窗口对液相空间315中的液位高度进行监控，使其满足反应器的操作要求。通过液相导出管路317将液相空间315中的液相反应物引出。

在反应过程中，由压力表319对气相空间316中的压力进行监控，通过气相压力调节阀320，根据压力表319的检测压力，确定是否需要将气相空间的气相物流引出以及引出量。

根据本实用新型的反应装置特别适用于实施气液反应。本领域技术人员可以理解的是本实用新型的反应装置也可以实施液液反应。

根据本实用新型的第二个方面，本实用新型提供了一种用于液相加氢的反应系统，该反应系统包括反应单元以及汽提单元，所述反应单元包括本实用新型第一个方面所述的反应装置，用于将烃油与氢气在液相加氢处理条件下接触，所述汽提单元与所述反应装置的反应器的液相反应产物输出端连通，用于将所述反应器输出的液相反应产物进行汽提，以除去所述液相反应产物中的挥发性物质。

所述反应装置在本实用新型第一个方面中已经进行了详细的说明，此处不再详述。

所述汽提单元可以采用常规的各种汽提装置对反应单元输出的液相反应产物进行汽提。具体地，所述汽提单元可以包括汽提塔以及相应的管路，以将液相反应产物引入汽提塔，进行汽提，并将汽提产生的气相物流输出，将经汽提的液相反应产物送出反应装置，进入后续的操作单元中。

图4示出了根据本实用新型的反应系统的一种优选实施方式。以下结合图4对该优选实施方式进行详细说明。

如图4所示，加氢原料油由液相原料输送管路401通过进料泵402，进入换热器403中，与液相加氢反应产物进行换热后，进入混合器404的第二通道中。氢气通过预加热器405加热后，进入混合器404的第一通道中。在混合器404中将加氢原料油与氢气混合得到加氢反应原料。将加氢反应原料以向上流的方式送入加氢反应器406中，在液相加氢处理条件下与具有加氢催化作用的催化剂接触反应，得到加氢反应产物。反应过程中，将加氢反应器406输出的气相物流通过气相输出管路407输出。将加氢反应产物送入汽提塔408中进行汽提，汽提出的气相物流通过废气输出管路409输出，经汽提的加氢反应产物中的至少部分通过汽提塔塔底泵410进入换热器403中与加氢原料油换热后输出，剩余部分可以直接输出。

根据本实用新型的反应系统特别适用于将烃油在液相加氢处理条件下进行加氢处理，能够在较低的氢气用量下，获得更高的加氢处理效果。

作为一个实例，可以在本实用新型提供的反应系统中进行液相加氢处理，包括以下步骤：

(1)将烃油送入混合器的第二通道中，将氢气送入混合器的第一通道中，并使得氢气通过所述构件上的有孔区进入第二通道中，与烃油混合，得到含氢烃油；

(2)将混合器输出的含氢烃油以向上流动的方式送入反应器中，并依次通过反应器内的n个催化反应区，以与具有加氢催化作用的催化剂在液相加氢处理条件下接触，得到加氢反应产物物流；

(3)将所述加氢反应产物物流送入汽提单元中进行汽提，以除去加氢反应产物物流中的挥发性物质。

步骤(1)中，烃油与氢气可以在常规条件下进行混合。从进一步提高混合效果以及加氢反应效果的角度出发，优选烃油和氢气在加氢处理温度下进行混合。

在本实用新型提供的反应系统中进行液相加氢处理，即使在较低的氢气用量下，也能获得提高的加氢反应效果。氢气的具体用量可以根据烃油的种类以及加氢反应的类型进行选择。一般地，相对于100体积烃油，氢气的用量可以为0.1～30000体积，优选为1～10000体积，更优选为1.5～1000体积，进一步优选为2～500体积，更进一步优选为2.2～300体积，特别优选为2.5～150体积。

步骤(2)中，具有加氢催化作用的催化剂可以根据处理的烃油的种类以及加氢反应的类型进行选择，没有特别限定。

步骤(2)中，含氢烃油与具有加氢催化作用的催化剂在液相加氢处理条件下接触反应。所述液相加氢处理条件是指在加氢反应过程中，液相烃油作为连续相，氢气作为分散相溶解分散在烃油中。

步骤(2)中，含氢烃油与具有加氢催化作用的催化剂在足以使得加氢反应进行的条件下进行。可以根据烃油的具体种类以及进行的加氢反应的类型进行选择。一般地，温度可以为130～400℃，压力可以为0.3～20MPa，优选为1～10MPa，所述压力为表压。

步骤(2)中，含氢烃油即使以较高的空速进入反应器与催化剂接触反应，也能获得较好的反应效果。一般地，含氢烃油的体积空速可以为0.5～50h^-1，优选为0.8～20h^-1，更优选为1～10h^-1。

步骤(3)中，汽提可以在常规条件下进行，没有特别限定。汽提出的气相物流可以直接送入后续燃烧系统中进行处理。经汽提的加氢反应产物物流可以直接送入后续的操作单元中进行处理。

在本实用新型提供的反应系统中进行液相加氢处理，无需将液相加氢产物物流循环送入反应器中；并且混合器和反应器的进料也无需稀释油。

在本实用新型提供的反应系统中进行液相加氢处理，可以对多种烃油进行加氢处理。所述烃油可以为重质油和/或轻质油，其具体实例可以包括但不限于汽油、重整生成油、喷气燃料、柴油、常压渣油、减压渣油、催化裂化循环油和煤焦油中的一种或两种以上。

在本实用新型提供的反应系统中进行液相加氢处理，可以进行多种类型的加氢反应，特别优选为加氢精制，例如可以为加氢脱烯烃、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧和加氢脱金属中的一种或多种。

以下结合实施例详细说明本实用新型，但并不因此限制本实用新型的范围。

以下实施例和对比例中，采用扫描电镜来测定平均孔径，采用压汞法方法测定孔径分布，采用氮气吸附法测定孔隙率。

以下实施例和对比例中，压力均为表压。

实施例1～6用于说明本实用新型。

实施例1

本实施例在图4示出的反应系统中进行，其中，采用图3示出的反应装置。

混合器中的构件为管壁为多孔的管道(商购自北京中天元环境工程有限责任公司，管道横截面如图1所示，管道上均匀分布有19个液体通道，每个液体通道的内径为3.3mm，管壁上的孔的平均孔径为50nm，孔径处于50～55nm范围内的孔的占总孔的比例为98％，孔隙率为20％)，该管道与一壳体配合使用，管道的外壁与壳体的内壁形成的空间为原料通道，管道本体上的通道为混合通道。混合器上的原料混合物出口的内径、反应器上的反应原料入口的内径、以及连接管道的内径之间的比例为1：0.9：0.9。

反应器中，装填两个催化剂床层，在两个催化剂床层之间设置一个多孔筛网，该多孔筛网的外径与催化剂床层相同，由位于上游的催化剂床层流出的物流通过该多孔筛网进入位于下游的催化剂床层中。其中，多孔筛网中的网孔的直径为75μm，两个催化剂床层之间的距离为800mm。

反应器中装填的催化剂为购自中石化催化剂分公司的型号为HDO-18的催化剂。

将催化重整生成油在换热器中与反应器流出的加氢反应产物物流进行换热，将原料油加热至140℃后，送入混合器的第二通道中，第二通道内的压力为1.5MPa。将氢气预热至140℃后，送入混合器的第一通道中，并使得第一通道内的氢气进入第二通道中，与催化重整生成油混合，得到加氢反应原料物流。其中，氢气与催化重整生成油的体积比为2.5：1。

加氢反应原料物流进入反应器中，与催化剂在液相加氢处理条件下接触反应。其中，反应条件为：温度为140℃，压力为1.5MPa，加氢反应原料物流的体积空速为6h^-1。

加氢反应得到的产物物流从加氢反应器的顶部输出，进入汽提塔中进行汽提，得到的经汽提的产物物流在换热器中与作为原料的催化重整生成油进行换热后，直接输出，其性质参数在表1中列出。

对比例1

采用与实施例1相同的方法进行加氢反应，不同的是，在催化剂床层之间不设置多孔筛网。得到的经汽提的产物物流的性质参数在表1中列出。

实施例2

采用与实施例1相同的方法进行加氢反应，不同的是，在催化剂床层之间设置的不是多孔筛网，而是肋板型分隔构件，其中，肋板的数量为两个，两个肋板十字交叉设置，将肋板所处径向截面分隔成面积均等的四块。得到的经汽提的产物物流的性质参数在表1中列出。

实施例3

采用与实施例1相同的方法进行加氢反应，不同的是，在催化剂床层之间设置的分隔构件为多孔筛网(同实施例1)和肋板型分隔构件(同实施例2)，其中，以反应物料的流向为基准，肋板型分隔构件位于多孔筛网的上游。得到的经气体的产物物流的性质参数在表1中列出。

实施例4

采用与实施例1相同的方法进行加氢反应，不同的是，混合器中的构件为管壁为多孔的管道的壁上的孔的平均孔径为5μm，孔隙率为35％，孔径处于5～5.5μm范围内的孔占总孔的比例为95％(商购自北京中天元环境工程有限责任公司)。得到的经汽提的产物物流的性质参数在表1中列出。

对比例2

采用与实施例4相同的方法进行加氢反应，不同的是，在催化剂床层之间不设置多孔筛网。得到的经汽提的产物物流的性质参数在表1中列出。

表1

实施例5

本实施例在图4示出的反应系统中进行，其中，采用图3示出反应装置。

混合器中的构件为管壁为多孔膜管(商购自北京中天元环境工程有限责任公司，管道基体上的通孔的平均孔径为100μm，多孔膜上的通孔的平均孔径为500nm，孔径处于500～550nm范围内的孔的占总孔的比例为95％，孔隙率为25％)，该管道与一壳体配合使用，管道的外壁与壳体的内壁形成的空间为原料通道，管道本体上均匀分布的19条通道为混合通道。混合器上的原料混合物出口的内径、反应器上的反应原料入口的内径、以及连接管道的内径之间的比例为1：1：1。

反应器中，装填两个催化剂床层，在两个催化剂床层之间设置一个格栅，该格栅的外径与催化剂床层相同，由位于上游的催化剂床层流出的物流通过该格栅进入位于下游的催化剂床层中。其中，格栅中栅条之间的间距为20mm，格栅的高度为50mm，两个催化剂床层之间的距离为800mm。

反应器中装填的催化剂为购自中石化催化剂分公司的型号为RS-2000的催化剂。

将焦化柴油在换热器中与反应器流出的加氢反应产物物流进行换热，将原料油加热至350℃后，送入混合器的第二通道中，第二通道内的压力为8.0MPa。将氢气预热至350℃后，送入混合器的第一通道中，并使得第一通道内的氢气进入第二通道中，与焦化柴油混合，得到加氢反应原料物流。氢气与焦化柴油的体积比为120：1。

加氢反应原料物流进入加氢反应器中，与催化剂接触反应。其中，反应条件为：温度为350℃，压力为8.0MPa，加氢反应原料物流的体积空速为1.5h^-1。

加氢反应得到的产物物流从加氢反应器的顶部输出，进入汽提塔中进行汽提，得到的经汽提的产物物流直接输出，其性质参数在表2中列出。

对比例3

采用与实施例5相同的方法进行加氢反应，不同的是，在催化剂床层之间不设置格栅。得到的经汽提的产物物流的性质参数在表2中列出。

实施例6

采用与实施例5相同的方法进行加氢反应，不同的是，混合器中的构件为管壁为多孔的管道的壁上的孔的平均孔径为5μm，孔隙率为35％，孔径处于5～5.5μm范围内的孔占总孔的比例为95％(商购自北京中天元环境工程有限责任公司)。得到的经汽提的产物物流的性质参数在表2中列出。

对比例4

采用与实施例6相同的方法进行加氢反应，不同的是，在催化剂床层之间不设置格栅。得到的经汽提的产物物流的性质参数在表2中列出。

表2

烃油性质	原料油	实施例5	对比例3	实施例6	对比例4
						密度(kg/m3)	845.3	828.6	835.5	832.3	840.1
总硫的质量含量(ppm)	2475	74	198	124	297
						总氮的质量含量(ppm)	1830	458	640	512	732
馏程(℃)
						初馏点	210	202	208	202	209
50％	287	275	277	280	285
						95％	355	350	354	352	355
脱硫率(％)	/	97	92	95	88
						脱氮率(％)	/	75	65	72	60

实施例1～6的结果证实，通过在反应器的催化反应区之间设置分隔构件，能有效地提高加氢反应的效率，获得更好的加氢反应效果。

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 (10)

1.一种气液反应装置，该反应装置包括反应器和至少一个混合器，

所述反应器的内部空间设置有n个用于装填催化剂的催化反应区，n为2以上的整数；

所述混合器设置在所述反应器的内部和/或外部，且以反应物料在反应器内的流向为基准，所述混合器设置在第1个催化反应区的上游，用于将气相反应原料与液相反应原料混合，使得气相反应原料溶解和/或作为分散相分散在所述液相反应原料中，形成原料混合物，并将原料混合物送入反应器中；

所述混合器含有第一通道和第二通道，所述第一通道具有用于将气相反应原料引入该通道的入口，所述第二通道具有用于将液相反应原料引入该通道的入口以及将原料混合物引出该通道的出口，所述第一通道和所述第二通道之间通过一构件邻接，所述构件的至少部分区域为有孔区，所述第一通道内的气相反应原料通过所述有孔区中的孔而进入所述第二通道中，形成所述原料混合物；

其特征在于，所述反应器中，第m个催化反应区与第m+1个催化反应区之间通过至少一个分隔构件相接，m为选自区间[1，n-1]的任意整数，所述分隔构件用于将该分隔构件所处的催化反应区的径向截面分割成多个分区，并使得第m个催化反应区输出的物料能通过所述多个分区进入第m+1个催化反应区中。

2.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述分隔构件为筛网型分隔构件、格栅型分隔构件和肋板型分隔构件中的一种或两种以上。

3.根据权利要求1或2所述的反应装置，其特征在于，所述反应器的内部空间设置有液相空间和气相空间，以液相物料在反应器内的流向为基准，所述液相空间位于第n个催化反应区的下游，且位于所述气相空间的上游。

4.根据权利要求3所述的反应装置，其特征在于，该反应装置还具有压力控制单元和液位监测单元，所述压力控制单元用于对气相空间中的压力进行调控，所述液位监测单元用于对液相空间中的液位高度进行监测。

5.根据权利要求1所述的反应装置，其特征在于，所述有孔区中的孔的平均孔径为不超过5μm。

6.根据权利要求5所述的反应装置，其特征在于，所述有孔区中的孔的平均孔径为1～800nm。

7.根据权利要求1、5和6中任意一项所述的反应装置，其特征在于，所述第一通道的入口设置在所述第一通道的侧壁上；

所述第二通道的入口设置在所述第二通道的一端，所述第二通道的出口设置在与所述入口相对的所述第二通道的另一端。

8.根据权利要求7所述的反应装置，其特征在于，所述混合器中，所述第一通道的入口处设置有防冲击挡板，以避免从所述入口引入的物料对与该入口相对的通道壁产生冲击。

9.根据权利要求1、2、5和6中任意一项所述的反应装置，其特征在于，所述混合器与所述反应器为密封连接，从而将所述混合器输出的原料混合物引入所述反应器的催化反应区中。

10.一种用于液相加氢的反应系统，该反应系统包括反应单元以及汽提单元，其特征在于，所述反应单元包括权利要求1-9中任意一项所述的反应装置，用于将烃油与氢气在液相加氢处理条件下接触，所述汽提单元与所述反应装置的反应器的液相反应产物输出端连通，用于将所述反应器输出的液相反应产物进行汽提，以除去所述液相反应产物中的挥发性物质。