CN208145922U - 一种液相加氢反应器的排气系统 - Google Patents

一种液相加氢反应器的排气系统 Download PDF

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CN208145922U CN201820208063.XU CN201820208063U CN208145922U CN 208145922 U CN208145922 U CN 208145922U CN 201820208063 U CN201820208063 U CN 201820208063U CN 208145922 U CN208145922 U CN 208145922U
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阮宗琳
杨秀娜
金平
王昊辰
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Abstract

本实用新型为一种液相加氢反应器的排气系统。排气系统设置于反应器封头内部和外部区域,包括进气段(4‑1)、气液分离段(4‑2)和液体回流段(4‑3),所述的进气段(4‑1)包括进气端(4‑4)和气相通道(4‑5);气液分离段(4‑2)包括筒体(4‑6)、折流板(4‑7‑a)、折流板(4‑7‑b)和折流板(4‑7‑c)。针对现有技术的不足,本实用新型提供一种液相加氢反应器的排气系统,可以使连续或间歇排气时反应器运行更加平稳的同时,有效减少排放气带液的现象发生,简化工艺流程,降低了氢气排放损失。

Description

一种液相加氢反应器的排气系统
技术领域
本实用新型涉及一种液相加氢反应器的排气系统,尤其适用于直馏煤油的液相加氢精制反应。
背景技术
加氢技术是将原油、馏分油及劣质烃油中的硫、氮、氧、金属等杂质通过加氢的方法进行脱除,从而改变烃油的分子结构及改变其品质,使各种产品满足规范要求,是改善烃油质量常用的技术之一。
液相加氢技术为一种新型、高效、低能耗的加氢技术,与常规的滴流床加氢工艺相比,具有以下优势:(1)可以消除氢气传质的影响。这主要是由于滴流床加氢工艺中,氢气从气相扩散并溶解到油中的速度为整个加氢反应的控制步骤,而液相加氢工艺使加氢反应在动力学控制区进行,即将氢气溶解于原料油中来满足加氢反应所需氢气,使加氢反应在纯液相中进行,消除氢气从气相到液相的传质影响;(2)烃油加氢过程实际上参与反应的氢气只有用于化学氢耗的氢气,而传统滴流床反应器加氢技术,需要有大量过剩的氢气存在,使得反应器的体积比较大,而液相加氢过程则将氢气溶解于原料油中,因此反应器及反应系统体积能够大幅度减小;(3)与传统的滴流床工艺相比,液相加氢工艺需要维持大量的过剩氢气,因而需要用循环氢压缩机,液相加氢工艺流程中不设置复杂的循环氢系统,可以节省循环氢压缩机和高压分离器等设备的投资。而在液相加氢工艺中,加氢脱硫副产物H2S对加氢脱硫、脱氮、脱芳反应也有明显的抑制作用,少量H2S存在就会大大降低加氢脱硫速率,并且H2S在催化剂表面的吸附为单层吸附,一旦吸附中心被 H2S占据,反应速率将不再随H2S分压提高而下降,因此液相加氢需要间断外排出硫化氢组分,消除H2S的影响,才能实现深度脱硫,但是现有液相加氢的外排气一般采取间断排气的方式,可以减少氢气的损耗,而在气体外排的过程中,一般均采用常规简单的排气口及排气系统,具有排放气带液、系统波动、排气系统复杂等问题,而现有的专利大多集中在液相加氢工艺、反应原料油混氢、反应器内部混氢等方面,对反应器排气方面的报道较少。
CN102358847A提出了一种全液相加氢处理生产清洁柴油的方法,该方法包括:原料、氢气及循环液体加氢产物在管线中进行氢气饱和,形成一种原料/加氢产物/氢的液相混合物,在加氢工艺条件下,饱和溶解氢的液相混合物分段进入多级常规加氢反应器,并从反应器顶部排出含有副产物H2S、NH3的油气。该方法同时具有加氢反应器和将副产物H2S、NH3排出的功能。但是该加氢反应器中含有副产物H2S、NH3的油气排放口及排气系统为常规,存在排放气带液、分离系统复杂、排气时操作波动、氢气损失多等问题。
发明内容
针对现有技术的不足,本实用新型提供一种液相加氢反应器的排气系统,可以使连续或间歇排气时反应器运行更加平稳的同时,有效减少排放气带液的现象发生,简化工艺流程,降低了氢气排放损失。本发明中所述的“隔开”是指起到隔开作用的隔板或折流板两侧物料无相互串通现象。
本实用新型的液相加氢反应器的排气系统,设置于反应器封头内部和外部区域,包括进气段4-1、气液分离段4-2和液体回流段4-3,所述的进气段4-1包括进气端4-4和气相通道4-5;气液分离段4-2包括筒体4-6、折流板4-7-a、折流板4-7-b和折流板4-7-c。
所述的进气段4-1一般高于反应器内的液面,进气端4-4设置于反应器内封头气相空间处的径向中心处,进气端4-4外表面均匀开设进气口,进气口的个数根据实际需要进行设置,优选进气口的总面积为进气端4-4外表面的1/4~3/4,进气端4-4形状可以为圆形、椭圆形、正方形、长方形或多边形中的任意一种,优选为圆形。
所述的气相通道4-5和液体回流段4-3的另一端均由器内延伸至器外的气液分离段4-2内。气相通道4-5器内部分分为水平段和竖直段,水平段一端连接进气端4-4,另一端与竖直段连通,竖直段经中间隔板与液体回流段4-3隔开;气相通道4-5的器外部分经折流板a与液体回流段4-3隔开。
所述的折流板4-7-a的底部与气相通道4-5竖直段与液体回流段4-3的中间隔板密封连接,折流板4-7-a的两侧面与筒体4-6密封连接;所述的折流板4-7-a与水平方向的夹角α1为15~75°,优选30~60°,
所述的气液分离段4-2设置于反应器封头外部,通过筒体4-6的变径部分与反应器封头内连通;所述的气液分离段4-2顶部设置气体出口,气体出口附近设置折流板4-7-c,折流板4-7-c与水平方向的夹角α3为5~60°,优选15~45°,折流板4-7-c的顶面密封固定于气液分离段4-2的顶部,折流板4-7-c的两侧面与筒体4-6密封固定。
折流板4-7-a与折流板4-7-c之间设置若干块平行的折流板4-7-b,优选为1~3块,折流板4-7-b的与水平方向的夹角α2为 30~80°,优选45~60°。
所述的液体回流段4-3器内部分的底端一般位于反应器液面以下。
所述的气液分离段4-2内可设置循环水冷却管,循环水冷却管的形状优选为螺旋状。
本实用新型同时提供一种含有上述的排气系统的液相加氢反应器,所述的液相加氢反应器还包括入口扩散器、催化剂床层和液体分布器。所述的液相加氢反应器中,排气系统与液相加氢反应器的顶部连接,位于反应器内封头空间和封头外部。
本实用新型中,液相加氢反应器内至少实现脱除其硫、氮、氧、金属杂质中一种污染物,并饱和芳烃,改变烃油分子结构。
本实用新型中,液相加氢反应器的入口扩散器设置于物料入口处,用于对反应进料进行整流分布和节流缓冲。
本实用新型中,所述的液相加氢反应器用于烃油的加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱芳烃精制;采用的新鲜原料油可以为烃油或者馏分油,如石油馏分、馏分油、柴油、脱沥青油、渣油、润滑油、煤液化油和页岩油或者其产品。
本实用新型中,液相加氢反应器的操作条件为:反应温度为150~450℃,新鲜进料体积空速为0.5~6.0h-1,氢分压为2.0~10MPa。
本实用新型的液相加氢反应器的工作过程如下:原料首先进入加氢反应器,在入口扩散器及液体分布器进行物料均布后,进入催化剂床层发生液相加氢反应,反应流出物经由出料口离开;在反应过程中,可以利用连续或间断的方式通过反应器顶部的排气系统排出含有副产物H2S、NH3的油气,排放气冷凝液通过液体回流管返回至反应器。
本实用新型具有如下优点:
(1)本实用新型所述的排气系统为组合结构,简化了加氢反应器排气的工艺流程;
(2)加氢反应器排气可以实现连续或间歇排放,将含有副产物H2S、NH3的油气及时排出,有利于实现深度脱硫;
(3)该排气系统的结构具有引气均匀、的优点,减少了气带液现象发生,一方面能够保持排气时反应器操作更加稳定,另一方面氢气的损失少、物耗更低,经济性更好。
附图说明
图1是本实用新型的液相加氢反应器的结构示意图。
图2是本实用新型的液相加氢反应器的排气系统及结构示意图。
其中:1-液相加氢反应器;2-入口扩散器;3-催化剂床层;4-排气系统;5-排气口;4-1-进气段;4-2-气液分离段;4-3-液体回流段;4-4-进气端;4-5-气相通道;4-6-筒体;4-7-a、4-7- b、4-7- c-折流板。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本实用新型装置的结构和使用方法。
采用本实用新型的液相加氢反应器的排气系统的工作过程如下:反应原料进入液相加氢反应器1后,经过入口扩散器2进行整流分布和节流缓冲后,在催化剂床层3内发生加氢反应,反应流出物流出后进入下一工序;在液相加氢反应器1的顶部设置了排气系统4及排气口5;在排气过程中,排放气首先经由进气段4-1的进气端4-4进入气相通道4-5内,而后向上运动并进入气液分离段4-2的筒体4-6内,在其中折流板4-7-a、4-7-b、4-7-c的作用下进行气液分离,分离出的气体经由筒体4-6顶部的排气口5排出系统,分离出的液体经液体回流段4-3返回液相加氢反应器的液面以下。
下面结合实施例对于本实用新型所述的液相加氢反应器的排气系统使用效果进一步说明,但不受下述实施例的限制。
对比例1
自罐区来的直馏煤油经原料油进料泵升压、换热至反应温度后,与氢气在混合器内进行预先混合,混合均匀后的物料进入加氢反应器发生液相加氢反应,反应器顶部设置了常规的排气口,排气口位于加氢反应器的封头位置,反应器器壁上设置了液位计口,用于控制和检测反应器内液位,以便将催化剂床层完全浸没在液面之下,发生全液相加氢反应。
原料油性质见表1;
加氢反应条件及结果见表2。
表1 原料性质
实施例1
自罐区来的直馏煤油经原料油进料泵升压、换热至反应温度后,与氢气在静态混合器内进行预先混合,混合均匀后的物料进入液相加氢反应器发生液相加氢反应,反应器顶部设置了本实用新型的排气系统,排气系统设置于加氢反应器的顶部封头位置,反应器器壁上设置了液位计口,用于控制和检测反应器内液位,以便将催化剂床层完全浸没在液面之下,发生全液相加氢反应。
本排气系统由进气段、气液分离段和液体回流段组成,进气段包括进气端和气相通道,进气端位于反应器内封头气相空间处的径向中心处,进气端的结构为中空圆形,外表面均匀开设φ10的圆孔;气相通道的器内部分含有水平段和竖直段,水平段一端连接进气端,另一端与竖直段连通,竖直段经中间隔板与液体回流段隔开;气相通道的器外部分经折流板a与液体回流段隔开;气液分离段包括筒体和折流板a、b、c,折流板a的底部与气相通道竖直段与液体回流段的中间隔板密封连接,折流板a的两侧面与筒体密封连接,折流板a的与水平方向的夹角α1为30°;气液分离段顶部设置气体出口,气体出口附近设置折流板c,折流板c与水平方向的夹角α3为15°,顶面密封固定于气液分离段的顶部,折流板c的两侧面与筒体密封固定;折流板a与折流板c之间设置2块平行的折流板b,与水平方向的夹角α3为60°。液体回流段的下部浸没在加氢反应器的液面以下。原料油性质见表1。加氢反应条件及结果见表2。
实施例2
自罐区来的直馏煤油经原料油进料泵升压、换热至反应温度后,与氢气在静态混合器内进行预先混合,混合均匀后的物料进入液相加氢反应器发生液相加氢反应,反应器顶部设置了本实用新型的排气组件和排气口,排气组件设置于加氢反应器的顶部封头位置,反应器器壁上设置了液位计口,用于控制和检测反应器内液位,以便将催化剂床层完全浸没在液面之下,发生全液相加氢反应。
本排气系统由进气段、气液分离段和液体回流段组成,进气段包括进气端和气相通道,进气端位于反应器内封头气相空间处的径向中心处,进气端的结构为中空正方形,外表面均匀开设边长为8mm的条形孔;气相通道的器内部分含有水平段和竖直段,水平段一端连接进气端,另一端与竖直段连通,竖直段经中间隔板与液体回流段隔开;气相通道的器外部分经折流板a与液体回流段隔开;气液分离段包括筒体和折流板a、b、c,折流板a的底部与气相通道竖直段与液体回流段的中间隔板密封连接,折流板a的两侧面与筒体密封连接,折流板a与水平方向的夹角α1为45°;气液分离段顶部设置气体出口,气体出口附近设置折流板c,折流板c与水平方向的夹角α3为30°,顶面密封固定于气液分离段的顶部,折流板c的两侧面与筒体密封固定;折流板a与折流板c之间设置2块平行的折流板b,与水平方向的夹角α3为75°。液体回流段的下部浸没在加氢反应器的液面以下。
表2 加氢反应条件及结果见表2

Claims (10)

1.一种液相加氢反应器的排气系统,其特征在于:排气系统设置于反应器封头内部和外部区域,包括进气段(4-1)、气液分离段(4-2)和液体回流段(4-3),所述的进气段(4-1)包括进气端(4-4)和气相通道(4-5);气液分离段(4-2)包括筒体(4-6)、折流板(4-7-a)、折流板(4-7-b)和折流板(4-7-c)。
2.按照权利要求1所述的排气系统,其特征在于:所述的进气段(4-1)高于反应器内的液面,进气端(4-4)设置于反应器内封头气相空间处的径向中心处,进气端(4-4)外表面均匀开设进气口。
3.按照权利要求2所述的排气系统,其特征在于:进气口的总面积为进气端(4-4)外表面面积的1/4~3/4。
4.按照权利要求1所述的排气系统,其特征在于:所述的气相通道(4-5)和液体回流段(4-3)的另一端均由器内延伸至器外的气液分离段(4-2)内;气相通道(4-5)器内部分分为水平段和竖直段,水平段一端连接进气端(4-4),另一端与竖直段连通,竖直段经中间隔板与液体回流段(4-3)隔开;气相通道(4-5)的器外部分经折流板a与液体回流段(4-3)隔开。
5.按照权利要求1所述的排气系统,其特征在于:所述的折流板(4-7-a)的底部与气相通道(4-5)竖直段与液体回流段(4-3)的中间隔板密封连接,折流板(4-7-a)的两侧面与筒体(4-6)密封连接;所述的折流板(4-7-a)与水平方向的夹角α1为15~75°。
6.按照权利要求1所述的排气系统,其特征在于:所述的气液分离段(4-2)设置于反应器封头外部,通过筒体(4-6)的变径部分与反应器封头内连通;所述的气液分离段(4-2)顶部设置气体出口,气体出口附近设置折流板(4-7-c)。
7.按照权利要求1或6所述的排气系统,其特征在于:折流板(4-7-c)与水平方向的夹角α3为5~60°,折流板(4-7-c)的顶面密封固定于气液分离段(4-2)的顶部,折流板(4-7-c)的两侧面与筒体(4-6)密封固定。
8.按照权利要求1所述的排气系统,其特征在于:折流板(4-7-a)与折流板(4-7-c)之间设置若干块平行的折流板(4-7-b),折流板(4-7-b)的与水平方向的夹角α2为 30~80°。
9.按照权利要求1所述的排气系统,其特征在于:所述的液体回流段(4-3)器内部分的底端位于反应器液面以下。
10.一种含有权利要求1~9任一所述的排气系统的液相加氢反应器,其特征在于:所述的液相加氢反应器还包括入口扩散器、催化剂床层和液体分布器。
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