CN215327919U - 一种设置多个分区的上流式加氢反应器及反应器系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及石油化工技术领域，具体涉及一种设置多个分区的上流式加氢反应器及反应器系统，所述上流式加氢反应器包括反应器壳体，反应器壳体内的底部设置有支撑格栅，支撑格栅的下方为增压区，支撑格栅的顶部连接有多个并联的上流式反应区，每个上流式反应区相互独立且每个上流式反应区的流通面积相同，每个上流式反应区装填的催化剂高度和体积均相同，每个上流式反应区的顶部均设置有拦截格栅，拦截格栅的外侧为气液分离区。本实用新型的上流式加氢反应器通过设置多个上流式反应区，降低了气液分配难度；多个上流式反应区相互独立且反应体积相同、催化剂体积相同，不会出现反应器径向催化剂的分布不均。

Description

一种设置多个分区的上流式加氢反应器及反应器系统

技术领域

本实用新型涉及石油化工技术领域，具体涉及一种设置多个分区的上流式加氢反应器及反应器系统。

背景技术

普通上流式加氢反应器需要设置分配盘来提高反应器径向上的气液分配均匀度。要想提高分配盘的分配效果，需要提高分配盘的压降，使得分配盘的压降远大于床层自身重力产生的压降。典型的分配盘通过降低分配盘上气液流通面积或设置分配帽罩等措施来实现提高分配盘的压降。一方面，分配冒罩的结构比较复杂，既需要考虑防止催化剂通过冒罩倒流至分配盘下方的问题，又需要考虑分配效果的问题；另一方面，分配冒罩的个数很多，尤其是直径较大的反应器，需要设置几十甚至上百个冒罩。即使使用了结构复杂的带有冒罩的分配盘，对于直径较大的反应器，要想实现气液相的均匀分配非常难以实现。因此，亟需一种结构简单、可实现气液相良好分配的上流式加氢反应器。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种设置多个分区的上流式加氢反应器。

本实用新型的另一目的在于提供一种上流式加氢反应器系统。

本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种设置多个分区的上流式加氢反应器，所述上流式加氢反应器包括反应器壳体、设置于反应器壳体底部的反应物料入口、设置于反应器壳体底部外侧壁的反应液相出口以及设置于反应器壳体顶部的反应气相出口，反应器壳体内的底部设置有支撑格栅，支撑格栅的下方为增压区，支撑格栅的顶部连接有多个并联的上流式反应区，每个上流式反应区相互独立且每个上流式反应区的流通面积相同，每个上流式反应区装填的催化剂高度和体积均相同，支撑格栅对应每个上流式反应区的底部均设置有流通通道，其余部分为非流通通道，每个上流式反应区的顶部均设置有拦截格栅，拦截格栅的外侧为气液分离区，反应器壳体的内侧壁、支撑格栅的顶部以及每个上流式反应区的外侧壁构成集液箱，集水箱的下部与反应液相出口连通。

优选的，反应物料流过所述支撑格栅和所述拦截格栅时产生的压降dP1与反应区内气液固三相重力产生的压降dP2之比为5-10：1。

优选的，所述上流式反应区呈圆柱体、长方体或其它柱状结构。

优选的，所述上流式反应区为膨胀床、沸腾床、悬浮床、在线间歇式置换床以及移动床中的任意一种。

优选的，所述集液箱的上部设置有汽提段，汽提段设置有汽提挡板或填料，集液箱的侧壁设置有汽提氢气入口。

本实用新型的另一目的通过下述技术方案实现：一种上流式加氢反应器系统，所述反应器系统包括原料输送单元、产品分离单元以及上述所述的上流式加氢反应器；

原料输送单元包括原料油输送管道和连接于原料油输送管道上的氢气输送管道，原料油输送管道的出口与上流式加氢反应器的反应物料入口连接；

产品分离单元包括重组分分离装置和轻组分分离装置，重组分分离装置的入口与上流式加氢反应器的反应液相出口连接，轻组分分离装置的入口与上流式加氢反应器的反应气相出口连接。

优选的，所述原料油输送管道上依次设置有原料油升压泵、换热器和加热炉，所述氢气输送管道连接于原料油升压泵与换热器之间。

优选的，所述轻组分分离装置包括固定床反应器、轻组分分离器、轻组分分馏塔、回炼油升压泵和循环氢压缩机，固定床反应器的入口与所述上流式加氢反应器的反应气相出口连接，固定床反应器的出口与轻组分分离器的入口连接，轻组分分离器的氢气出口与循环氢压缩机的入口连接，循环氢压缩机的出口与所述氢气输送管道的入口连接，轻组分分离器的液相出口与轻组分分馏塔的入口连接，轻组分分馏塔的回炼油出口与回炼油升压泵的入口连接，回炼油升压泵的出口连接于上流式加氢反应器的反应气相出口与固定床反应器的入口之间。

优选的，所述重组分分离装置包括重组分分离器和重组分分馏塔，重组分分离器的入口与所述上流式加氢反应器的反应液相出口连接，重组分分离器的出口与重组分分馏塔的入口连接，重组分分馏塔的渣油出口与所述原料油输送管道的入口连接，重组分分馏塔的回炼油出口与所述回炼油升压泵的入口连接。

优选的，所述上流式反应区的操作条件为：温度为160～470℃，压力为3.0～20.0MPa。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的上流式反应器具有如下优点：

（1）通过设置多个上流式反应区，降低了气液分配难度；

（2）多个上流式反应区相互独立且反应体积相同、催化剂体积相同，不会出现反应器径向催化剂的分布不均；

（3）反应区区域和反应产物的气液分离区域在一个反应器内完成，降低了设备投资；

（4）反应区域在反应器内部套筒内完成，即使发生反应过程中的“飞温”等现象，也可以避免或延迟反应温度的波动对反应器器壁的热冲击，提高了反应器的安全性。

（5）反应后的物料可通过氢气汽提方式，提高气液分离效果。

本实用新型的上流式反应器系统具有如下优点：

（1）循环渣油为含有催化剂的循环油，循环渣油和原料油混合被重新回炼，可以间断将其中失活的催化剂分离后外甩；

（2）液相和气相中分离得到的回炼油与气相进入固定床反应器进行精制，提高产品油的产率；

（3）轻组分分离器将循环氢和轻组分油进行分离，循环氢通过循环氢压缩机升压后和新氢混合，混合后的氢气一部分和原料油进行混合，一部分作为上流式加氢反应器和固定床反应器的冷却介质使用，提高氢气的利用效率。

附图说明

图1是本实用新型实施例一所述上流式反应器的结构示意图。

图2是本实用新型实施例一所述上流式反应器的横截面示意图。

图3是本实用新型实施例二所述上流式反应器的结构示意图。

图4是本实用新型实施例二所述上流式反应器的横截面示意图。

图5是本实用新型所述上流式反应器系统的结构示意图。

附图标记为：反应器壳体1、反应物料入口11、反应液相出口12、反应气相出口13、汽提氢气入口14；

支撑格栅21、增压区22、上流式反应区23、拦截格栅24、气液分离区25、集液箱26、汽提段27；

原料油输送管道31、氢气输送管道32、原料油升压泵33、换热器34、加热炉35；

固定床反应器41、轻组分分离器42、轻组分分馏塔43、回炼油升压泵44、循环氢压缩机45；

重组分分离器51、重组分分馏塔52。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1-5对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。

实施例一

见图1-2，一种设置多个分区的上流式加氢反应器，所述上流式加氢反应器1包括反应器壳体10、设置于反应器壳体10底部的反应物料入口11、设置于反应器壳体10底部外侧壁的反应液相出口12以及设置于反应器壳体10顶部的反应气相出口13，反应器壳体10内的底部设置有支撑格栅21，支撑格栅21的下方为增压区22，支撑格栅21的顶部连接有多个并联的上流式反应区23，每个上流式反应区23相互独立且每个上流式反应区23的流通面积相同，每个上流式反应区23装填的催化剂高度和体积均相同，支撑格栅21对应每个上流式反应区23的底部均设置有流通通道，其余部分为非流通通道，每个上流式反应区23的顶部均设置有拦截格栅24，拦截格栅24的外侧为气液分离区25，反应器壳体10的内侧壁、支撑格栅21的顶部以及每个上流式反应区23的外侧壁构成集液箱26，集水箱的下部与反应液相出口12连通。支撑格栅21一方面起到支撑催化剂作用，另一方面作为气液相流通的通道，反应物料可以通过支撑格栅21的流通通道从增压区22进入上流式反应区23，且反应物料进入每个上流式反应区23的流通通道面积相等，不会出现反应器径向催化剂的分布不均。拦截格栅24用于拦截反应区内的固体催化剂，确保内部的大颗粒催化剂不会被反应物料所携带走。

本实施例中，反应物料流过所述支撑格栅21和所述拦截格栅24时产生的压降dP1与反应区内气液固三相重力产生的压降dP2之比为5-10：1。通过将反应物料流过支撑格栅21和拦截格栅24时产生的压降dP1远大于反应区内气液固三相重力产生的压降dP2，有利于物料在并联的几个上流式反应区23的均匀分配。其原理是：因为反应区内催化剂床层所产生的压降dp2是个可变化值，而dp1是个不变值，当dp1远大于dp2时，就不会出现由于dp2的波动导致总压降dp1和dp2的大幅波动，从而保证分配效果。

本实施例中，所述上流式反应区23呈圆柱体、长方体或其它柱状结构。

本实施例中，所述上流式反应区23为膨胀床、沸腾床、悬浮床、在线间歇式置换床以及移动床中的任意一种。

本实用新型的上流式加氢反应器1中汽提段27装填的填料可以是以下填料的一种或多种的组合：散堆填料、规整填料以及其它具有填料功能的填充剂。

本实用新型的上流式加氢反应器1中上流式反应区23进行烃类原料的加氢过程，烃类原料选自下列物料中的一种或多种：①煤焦油（如高温煤焦油、中温煤焦油、低温煤焦油）或其馏分油；②煤或液化过程所得煤液化油或其馏分油；③页岩油或其馏分油；④乙烯裂解焦油；⑤动、植物油脂等生物质液体燃料；⑥废弃塑料等高分子聚合物；⑦阔叶树材干馏得到的木焦油或其馏分油；⑧石油基蜡油热裂化焦油；⑨石油砂基重油或其热加工过程所得油品；⑩石油基重油热加工过程所得油品。

本实用新型的上流式加氢反应器1还可以包括如下基本部件和辅助部件：

基本部件：

①可能安装的测量仪表：测量反应器内介质温度的测温部件如热电偶，测量反应器内压力的压力表，测量反应器液位的液位仪表比如玻璃板、浮筒、双法兰差压计、导波雷达、射线料位计等；

②出口整流部件：如收集器、防涡流器、除雾器 （破沫器）。

辅助部件：外部保温材料、支撑件（裙座或支耳）、基础、梯子、操作平台及可能存在的消防配件如蒸汽消防环；根据建设地地质、气相等条件，结合设备重量、高度等条件，根据需要其基础之下需要打桩以控制反应器基础的沉降速度。

实施例二

见图3-4，本实施例与上述实施例一的不同之处在于：所述集液箱26的上部设置有汽提段27，汽提段27设置有汽提挡板或填料，集液箱26的侧壁设置有汽提氢气入口14。集液箱26上部设置汽提挡板或填料等设施，可通过在集液箱26下部设置汽提氢气的方式对反应液相进行汽提，提高反应产物的气液相分离效果。

实施例三

一种上流式加氢反应器系统，所述反应器系统包括原料输送单元、产品分离单元以及上述所述的上流式加氢反应器1；

原料输送单元包括原料油输送管道31和连接于原料油输送管道31上的氢气输送管道32，原料油输送管道31的出口与上流式加氢反应器1的反应物料入口11连接；

产品分离单元包括重组分分离装置和轻组分分离装置，重组分分离装置的入口与上流式加氢反应器1的反应液相出口12连接，轻组分分离装置的入口与上流式加氢反应器1的反应气相出口13连接。

本实施例中，所述原料油输送管道31上依次设置有原料油升压泵33、换热器34和加热炉35，所述氢气输送管道32连接于原料油升压泵33与换热器34之间。

本实施例中，所述轻组分分离装置包括固定床反应器41、轻组分分离器42、轻组分分馏塔43、回炼油升压泵44和循环氢压缩机45，固定床反应器41的入口与所述上流式加氢反应器1的反应气相出口13连接，固定床反应器41的出口与轻组分分离器42的入口连接，轻组分分离器42的氢气出口与循环氢压缩机45的入口连接，循环氢压缩机45的出口与所述氢气输送管道32的入口连接，轻组分分离器42的液相出口与轻组分分馏塔43的入口连接，轻组分分馏塔43的回炼油出口与回炼油升压泵44的入口连接，回炼油升压泵44的出口连接于上流式加氢反应器1的反应气相出口13与固定床反应器41的入口之间。

本实施例中，所述重组分分离装置包括重组分分离器51和重组分分馏塔52，重组分分离器51的入口与所述上流式加氢反应器1的反应液相出口12连接，重组分分离器51的出口与重组分分馏塔52的入口连接，重组分分馏塔52的渣油出口与所述原料油输送管道31的入口连接，重组分分馏塔52的回炼油出口与所述回炼油升压泵44的入口连接。

本实施例中，所述上流式反应区23的操作条件为：温度为160～470℃，压力为3.0～20.0MPa。

本实用新型的上流式加氢反应器系统的催化加氢工艺，包括如下步骤：

（1）原料油通过原料油升压泵33升压后和氢气混合，混合后的物料经过换热器34换热和加热炉35加热后进入上流式加氢反应器1；

（2）上流式加氢反应器1的液相和重组分分离器51相连，重组分分离器51的液相进入重组分分馏塔52进行进一步分离；重组分通过重组分分馏塔52分馏得到回炼油a和循环渣油，循环渣油为含有催化剂的循环油，循环渣油和原料油混合被重新回炼，可以间断将其中失活的催化剂分离后外甩；

（3）上流式加氢反应器1的气相进入固定床反应器41进行下一步的精制，固定床反应器41出口和轻组分分离器42相连，轻组分分离器42将循环氢和轻组分油进行分离；循环氢通过循环氢压缩机45升压后和新氢混合，混合后的氢气一部分和原料油进行混合，一部分作为上流式加氢反应器1和固定床反应器41的冷却介质使用；轻组分油进入轻组分分馏塔43进行进一步分离，轻组分油通过轻组分分馏塔43分离得到产品气、产品油和回连油b；

（4）回炼油a和回炼油b混合后通过回炼油升压泵44升压后送至固定床反应器41入口，进行循环回炼。

上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，本实用新型还可以其它方式实现，在不脱离本实用新型构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种设置多个分区的上流式加氢反应器，所述上流式加氢反应器包括反应器壳体、设置于反应器壳体底部的反应物料入口、设置于反应器壳体底部外侧壁的反应液相出口以及设置于反应器壳体顶部的反应气相出口，其特征在于：反应器壳体内的底部设置有支撑格栅，支撑格栅的下方为增压区，支撑格栅的顶部连接有多个并联的上流式反应区，每个上流式反应区相互独立且每个上流式反应区的流通面积相同，每个上流式反应区装填的催化剂高度和体积均相同，支撑格栅对应每个上流式反应区的底部均设置有流通通道，其余部分为非流通通道，每个上流式反应区的顶部均设置有拦截格栅，拦截格栅的外侧为气液分离区，反应器壳体的内侧壁、支撑格栅的顶部以及每个上流式反应区的外侧壁构成集液箱，集水箱的下部与反应液相出口连通。

2.根据权利要求1所述的一种设置多个分区的上流式加氢反应器，其特征在于：所述上流式反应区呈圆柱体或长方体。

3.根据权利要求1所述的一种设置多个分区的上流式加氢反应器，其特征在于：所述上流式反应区为膨胀床、沸腾床、悬浮床、在线间歇式置换床以及移动床中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种设置多个分区的上流式加氢反应器，其特征在于：所述集液箱的上部设置有汽提段，汽提段设置有汽提挡板或填料，集液箱的侧壁设置有汽提氢气入口。

5.一种上流式加氢反应器系统，其特征在于：所述反应器系统包括原料输送单元、产品分离单元以及权利要求1-4任一项所述的上流式加氢反应器；

原料输送单元包括原料油输送管道和连接于原料油输送管道上的氢气输送管道，原料油输送管道的出口与上流式加氢反应器的反应物料入口连接；

产品分离单元包括重组分分离装置和轻组分分离装置，重组分分离装置的入口与上流式加氢反应器的反应液相出口连接，轻组分分离装置的入口与上流式加氢反应器的反应气相出口连接。

6.根据权利要求5所述的一种上流式加氢反应器系统，其特征在于：所述原料油输送管道上依次设置有原料油升压泵、换热器和加热炉，所述氢气输送管道连接于原料油升压泵与换热器之间。

7.根据权利要求5所述的一种上流式加氢反应器系统，其特征在于：所述轻组分分离装置包括固定床反应器、轻组分分离器、轻组分分馏塔、回炼油升压泵和循环氢压缩机，固定床反应器的入口与所述上流式加氢反应器的反应气相出口连接，固定床反应器的出口与轻组分分离器的入口连接，轻组分分离器的氢气出口与循环氢压缩机的入口连接，循环氢压缩机的出口与所述氢气输送管道的入口连接，轻组分分离器的液相出口与轻组分分馏塔的入口连接，轻组分分馏塔的回炼油出口与回炼油升压泵的入口连接，回炼油升压泵的出口连接于上流式加氢反应器的反应气相出口与固定床反应器的入口之间。

8.根据权利要求7所述的一种上流式加氢反应器系统，其特征在于：所述重组分分离装置包括重组分分离器和重组分分馏塔，重组分分离器的入口与所述上流式加氢反应器的反应液相出口连接，重组分分离器的出口与重组分分馏塔的入口连接，重组分分馏塔的渣油出口与所述原料油输送管道的入口连接，重组分分馏塔的回炼油出口与所述回炼油升压泵的入口连接。

Images