CN208151301U - 一种排气组件及液相加氢反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种排气组件及液相加氢反应器。所述排气组件包括外筒和内筒，所述的外筒由上至下包括直筒段、倒锥形变径段和引气管；所述的内筒由上至下包括倒锥形气液分离段和液体回流导管段。本实用新型同时提供一种采用上述的排气组件的液相加氢反应器。排气组件集物料冷却‑气液快速分离‑液体回流功能于一体，有效减少了排放气带液的现象发生，简化了工艺流程，降低了氢气消耗，提高了产物收率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种排气组件及液相加氢反应器，尤其适用于直馏煤油的液相加氢精制反应。
背景技术
馏分油液相加氢工艺是一种新型、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、操作波动等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种排气组件及液相加氢反应器，该排气组件集物料冷却-气液快速分离-液体回流功能于一体，有效减少了排放气带液的现象发生，简化了工艺流程，降低了氢气消耗，提高了产物收率。
本实用新型的排气组件包括外筒和内筒，所述的外筒由上至下包括直筒段、倒锥形变径段和引气管；所述的内筒由上至下包括倒锥形气液分离段和液体回流导管段。
所述的直筒段顶部设置排气口，排气组件通过引气管与反应器连接，引气管的器外部分与反应器连接处的切线方向垂直。
所述的倒锥形气液分离段外表面设置进气口，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倒锥形气液分离段外表面的1/4~3/4；进气口的形状可以为任意几何形状，优选为圆形、条形或椭圆形中的一种。
所述的倒锥形气液分离段内设置循环水冷却管，循环水冷却管的形状优选为螺旋状。
所述的液体回流导管段的器内部分长于引气管的器内部分，浸没在反应器的液面以下。
本实用新型同时提供一种采用上述的排气组件的液相加氢反应器，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，排气组件与液相加氢反应器的顶部封头连接。
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0.5h-1～6.0h-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）排气组件集合了物料冷却-气液快速分离-液体回流的功能，简化了加氢反应排气过程的工艺流程；
（2）可以实现在线连续排放含有副产物H2S、NH3的油气，有利于实现深度脱硫；
（3）减少了气带液现象发生，使在线连续排放的操作过程变得十分稳定，连续小流量排放操作时，氢气的损失少、物耗更低，经济性更好。
附图说明
图1是本实用新型的排气组件及液相加氢反应器结构示意图；图2是本实用新型的排气组件结构示意图。
其中：1-液相加氢反应器；2-入口扩散器；3-催化剂床层；4-排气组件；5-排气口；4-1-外筒；4-2-内筒；4-3-直筒段；4-4-倒锥形变径段；4-5-引气管；4-6-倒锥形气液分离段；4-7-液体回流导管段；4-8-循环水进口；4-9-循环水出口。
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。
本实用新型的排气组件为包括外筒4-1和内筒4-2，所述的外筒4-1由上至下包括直筒段4-3、倒锥形变径段4-4和引气管4-5；所述的内筒4-2由上至下包括倒锥形气液分离段4-6和液体回流导管段4-7。
所述的直筒段4-3顶部设置排气口5，排气组件4通过引气管4-5与反应器连接，引气管4-5的器外部分与反应器连接处的切线方向垂直。
所述的倒锥形气液分离段4-6外表面设置进气口，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倒锥形气液分离段外表面的1/4~3/4；进气口的形状可以为任意几何形状，优选为圆形、条形或椭圆形中一种。
所述的倒锥形气液分离段4-6内设置循环水冷却进口管4-8和循环水出口管4-9，循环水冷却管的形状优选为螺旋状。
所述的液体回流导管段4-7的器内部分长于引气管4-5的器内部分，浸没在反应器的液面以下。
采用本实用新型的排气组件的液相加氢反应器的工作过程如下：反应原料进入加氢反应器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的顶部设置了排气组件4及排气口5；在排气过程中，排放气首先经由外筒4-1的引气管4-5进入排气组件4，向上运动首先进入倒锥形变径段4-4和直筒段4-3，而后从内筒4-2的外表面进气口进入倒锥形气液分离段4-6，在离心力作用下做螺旋式气液分离运动，分离出的气体从顶部的排气口5离开，分离出的液体进入液体回流导管段4-7，通过4-7的引流作用而返回反应器内液面以下；在倒锥形气液分离段4-6的内部设置了循环水冷却进口管4-8和循环水出口管4-9，用于在气液分离过程中进行冷却。
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。
本排气组件由内筒和外筒组成，外筒包括直筒段、倒锥形变径段和引气管，内筒包括倒锥形气液分离段和液体回流导管段，排气口位于直筒段顶部，排气组件通过引气管与反应器连接，引气管的器外部分与反应器连接处的切线方向垂直。倒锥形气液分离段外表面设置进气口，进气口的总面积为倒锥形气液分离段外表面的1/2，进气口的形状为圆形。倒锥形气液分离段内设置了螺旋状循环水冷却管。液体回流导管段的器内部分长于引气管的器内部分，浸没在反应器的液面以下。
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。
本排气组件由内筒和外筒组成，外筒包括直筒段、倒锥形变径段和引气管，内筒包括倒锥形气液分离段和液体回流导管段，排气口位于直筒段顶部，排气组件通过引气管与反应器连接，引气管的器外部分与反应器连接处的切线方向垂直。倒锥形气液分离段外表面设置进气口，进气口的总面积为倒锥形气液分离段外表面的3/4，进气口的形状为条形。倒锥形气液分离段内设置了螺旋状循环水冷却管。液体回流导管段的器内部分长于引气管的器内部分，浸没在反应器的液面以下，加氢反应条件及结果见表2。
表2。
Claims (9)
1.一种排气组件，其特征在于包括外筒和内筒，所述的外筒由上至下包括直筒段、倒锥形变径段和引气管；所述的内筒由上至下包括倒锥形气液分离段和液体回流导管段；所述的直筒段顶部设置排气口；所述的倒锥形气液分离段外表面设置进气口。
2.按照权利要求1所述的排气组件，其特征在于：排气组件通过引气管与反应器连接，引气管的器外部分与反应器连接处的切线方向垂直。
3.按照权利要求1所述的排气组件，其特征在于：进气口的总面积为倒锥形气液分离段外表面的1/4~3/4。
4.按照权利要求1所述的排气组件，其特征在于：所述的倒锥形气液分离段内设置循环水冷却管。
5.按照权利要求1所述的排气组件，其特征在于：所述的液体回流导管段的器内部分长于引气管的器内部分，浸没在反应器的液面以下。
6.一种液相加氢反应器，其特征在于：液相加氢反应器中包括权利要求1~5任一所述的排气组件。
7.按照权利要求6所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的液相加氢反应器包括入口扩散器、催化剂床层和液体分布器。
8.按照权利要求6所述的液相加氢反应器，其特征在于：排气组件与液相加氢反应器的顶部封头连接。
9.按照权利要求6所述的液相加氢反应器，其特征在于：液相加氢反应器的入口扩散器设置于物料入口处。
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