CN217699114U - 一种加氢的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种加氢的反应器，采用一台套管式反应器，催化剂装填在套管式反应器的环管内，脱盐水在套管式反应器的壳程循环，并配套有蒸发器、压缩机以及与压缩机配合的入口缓冲罐。本实用新型可以有效的解决目前加氢装置能耗高的问题，且加氢效果较好。

Description

一种加氢的反应器

技术领域

本实用新型涉及一种反应装置，尤其是涉及一种加氢的反应器，属于石油化工技术领域。

背景技术

加氢过程在石油炼制工业中，除用于加氢裂化外,还广泛用于加氢精制,以脱除油品中存在的含氧、硫、氮等杂质，并使烯烃全部饱和、芳烃部分饱和，以提高油品的质量。在煤化工中用于煤加氢液化制取液体燃料，在有机化工中则用于制备各种有机产品，例如一氧化碳加氢合成甲醇、苯加氢制环己烷、苯酚加氢制环己醇、醛加氢制醇、萘加氢制四氢萘和十氢萘(用作溶剂)、硝基苯加氢还原制苯胺等。此外，加氢过程还作为化学工业的一种精制手段，用于除去有机原料或产品中所含少量有害而不易分离的杂质，例如乙烯精制时使其中杂质乙炔加氢而成乙烯；丙烯精制时使其中杂质丙炔和丙二烯加氢而成丙烯；以及利用一氧化碳加氢转化为甲烷的反应，以除去氢气中少量的一氧化碳等。

加氢在石化产业应用十分普遍，也是化工生产过程中成本的重要支出，如何提供简单方便低成本的加氢方法是目前急需解决的问题。

现有技术中，公开号CN204093420U公开了“一种加氢反应器”，整个圆筒截面可布满换热管，对于相同生产能力的加氢反应器，可采用较小的筒体直径，降低设备投资，但是热能浪费比较严重。

现有技术中，公开号CN204342701U还公开了“一种丁醛生产丁醇的反应精馏装置”，此装置将丁醛的生产与精馏进行耦合，但是此方法存在生产过程复杂化的问题。

实用新型内容

本实用新型主要是针对现有技术存在的上述问题，提供一种加氢的反应器，加氢物料通过蒸发器变为气相，通过循环氢气将其带入套管式反应器，环管装有催化剂，通过环管反应生成的热量对内管的气相加氢物料进行加热，壳体内由脱盐水将反应热维持在反应的温度下，加氢后的混合气通过冷凝器冷却后，加氢产物与循环氢气分离，循环氢气经过压缩机循环使用，并在压缩机出口补充新鲜氢气，本实用新型利用套管式反应器进行加氢反应，并通过内管与环管之间换热节约能量。

本实用新型的目的主要是通过下述方案得以实现的：

一种加氢的反应器，包括：

套管式反应器，所述套管式反应器包括壳体、隔板、内管和环管，所述隔板设有两个，两个隔板分别位于壳体内上下部，并将壳体内部分隔成出气室、换热室和进气室，所述内管竖直设置在壳体内部中央，且内管的下端贯穿下部隔板与进气室连通，内管的上端贯穿上部隔板并穿出壳体顶部，所述环管竖直设置在壳体内部，且环管绕内管的圆周设有多个，环管的上下两端贯穿两个隔板后分别与出气室和进气室连通，壳体的顶部通过内管与加氢物料气体管线连通，壳体的侧部通过出气室与加氢产物气体管线连通，壳体的底部通过进气室与废液管线连通；

入口缓冲罐，所述入口缓冲罐用于对反应产物进行气液分离，入口缓冲罐的侧部与加氢产物气体管线连通，入口缓冲罐的底部连通有加氢产物管线，且入口缓冲罐的顶部连通有粗循环氢管线；

压缩机，所述压缩机用于对循环氢增加压力，所述压缩机的入口与粗循环氢管线连通，且压缩机的出口与循环氢气管线连通；

蒸发器，所述蒸发器用于将加氢物料气化，所述蒸发器中部连通有加氢物料进料管线，且蒸发器的底部分别连通有循环氢气管线和加氢物料气体管线。

作为优选，所述环管内填充有加氢催化剂。

作为优选，所述壳体的侧部通过换热室连通有脱盐水管线和蒸汽管线。

作为优选，所述脱盐水管线位于换热室下部，所述蒸汽管线位于脱盐水上部。

作为优选，所述入口缓冲罐采用卧式罐体或立式罐体。

作为优选，所述入口缓冲罐的顶部设有除沫网。

作为优选，所述压缩机采用离心式压缩机或往复式压缩机。

作为优选，所述蒸发器采用为立式塔结构，采用填料蒸发器或板式蒸发器。

作为优选，所述加氢产物气体管线上安装有冷凝器。

作为优选，所述循环氢气管线上连通有新鲜氢气管线。

因此，与现有技术相比，本实用新型具备下述优点：本实用新型采用套管式加氢反应器进行加氢反应，不但可以得到纯度较高的加氢产物而且套管式反应器自身能够进行能量的转化，综合利用加氢反应产生的热能，减少了加氢过热时所需的蒸汽，能耗低，节约了大量成本，经济效益高。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图示说明：1-套管式反应器，2-入口缓冲罐，3-压缩机，4-蒸发器，5-内管，6-环管，7-催化剂，8-加氢物料进料管线，9-脱盐水管线，10-蒸汽管线，11-废液管线，12-加氢物料气体管线，13-循环氢气管线，14-加氢产物气体管线，15-粗循环氢管线，16-新鲜氢气管线，17-加氢产物管线，18-壳体，19-隔板，20-出气室，21-换热室，22-进气室。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。应当理解，本实用新型的实施并不局限于下面的实施例，对本实用新型所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本实用新型保护范围。

在本实用新型中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所采用的设备和原料等均可从市场购得或是本领域常用的。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。下述实施例中的部件或设备如无特别说明，均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知。

如图1所示的一种加氢的反应器，该反应器包括：套管式反应器1，套管式反应器1由壳体18、隔板19、内管5和环管6组成，隔板19设有两个，两个隔板19分别位于壳体18内上下部，并将壳体18内部分隔成出气室10、换热室21和进气室22，内管5为气相加氢物料通道，并与环管6进行换热，内管5竖直设置在壳体18内部中央，且内管5的下端贯穿下部隔板19与进气室22连通，内管5的上端贯穿上部隔板19并穿出壳体18顶部，环管6竖直设置在壳体18内部，且环管6绕内管5的圆周设有多个，环管6的上下两端贯穿两个隔板19后分别与出气室10和进气室22连通，壳体18的顶部通过内管5与加氢物料气体管线12连通，壳体18的侧部通过出气室10与加氢产物气体管线14连通，壳体18的底部通过进气室22与废液管线11连通；入口缓冲罐2，入口缓冲罐2用于对加氢产物进行气液分离，入口缓冲罐2的侧部与加氢产物气体管线14连通，入口缓冲罐2的底部连通有加氢产物管线17，且入口缓冲罐2的顶部连通有粗循环氢管线15；压缩机3，压缩机3用于对循环氢增加压力，压缩机3的入口与粗循环氢管线15连通，且压缩机3的出口与循环氢气管线13连通；蒸发器4，蒸发器4用于将加氢物料气化，蒸发器4中部连通有加氢物料进料管线8，且蒸发器4的底部分别连通有循环氢气管线13和加氢物料气体管线12。

上述环管6内填充有加氢催化剂7。

上述壳体18的侧部通过换热室21连通有脱盐水管线9和蒸汽管线10，且脱盐水管线9位于换热室21下部，蒸汽管线10位于脱盐水上部，脱盐水装在换热室21内内管5和外管6之间，用于反应热的移除，控制稳定的加氢温度。

上述入口缓冲罐2采用卧式罐体或立式罐体，本实施例中采用卧式罐体，且入口缓冲罐2的顶部安装有除沫网。

所述压缩机3采用离心式压缩机3或往复式压缩机3，小规模生产时采用往复式压缩机3，大规模生产时采用离心式压缩机3。

所述蒸发器4采用立式塔结构，采用填料蒸发器4或板式蒸发器4，本实施例中采用填料蒸发器4，填料可为鲍尔环或矩鞍环，气液两相可在填料床层进行传热与传质。

所述加氢产物气体管线14上安装有冷凝器。

所述循环氢气管线13上连通有新鲜氢气管线16，补充氢气，维持氢气浓度。

上述蒸发器4底部有循环加热器，加氢物料进入蒸发器4的中部，蒸发器4的底部物料经过循环加热器的加热变为气相加氢物料，循环氢气通过底部进入带动气相加氢物料进入套管式反应器1，从套管式反应器1顶部的内管5开口进入内管5中，通过环管6的加氢反应热量对内管5的气相加氢物料进行过热，防止液滴损坏催化剂，随后从进气室22进入环管6内部，环管6内装有加氢催化剂7，加氢温度控制在合理区间，加氢后的混合气从顶部的出气室20离开套管式反应器1经冷凝器冷凝后进入入口缓冲罐2，在入口缓冲罐2中气液两相分离，加氢产物为液相从加氢产物管线进入精制单元，气相主要为氢气、氮气，从粗循环氢管线进入压缩机3，经过加压后从循环氢气管线13循环回蒸发器4，在压缩机3出口通过新鲜氢气管线补充新鲜氢气，维持循环氢压力不变。

以下通过具体实施例对本实用新型一种加氢的反应器的具体实施效果进行详细说明：

以正丁醛加氢生成正丁醇为例，催化剂选用铜系催化剂，主要成分为铜、锌、铝，氢气浓度要求50～90mol％，压力0.2～0.7Mpa，加氢温度150～200℃，原料正丁醛组分见表一(原料正丁醛组分)，原料氢气组分见表二(原料氢气组分)。

表一 原料正丁醛组分

组成	数值
		正丁醛，mol％	99.45
异丁醛，mol％	0.05
		三聚物，mol％	0.4
正丁醇，mol％	0.1

表二 原料氢气组分

组成	数值
		氢气，mol	≥98.0×10<sup>-2</sup>
氮气+甲烷，mol	≤2×10<sup>-2</sup>
		CO，mol	≤10×10<sup>-6</sup>
CO<sub>2</sub>，mol	≤0.2×10<sup>-6</sup>
		总硫(以H<sub>2</sub>S计)，mol	≤1×10<sup>-6</sup>
总氯(以HCl计)，mol	≤1×10<sup>-6</sup>

参考图1，正丁醛通过正丁醛进料管线进入丁醛蒸发器内，进料温度40～60℃，温度不宜过高或过低，正丁醛蒸发器底部通过循环加热器控制温度在70～90℃，当底部温度过高时通过底部重组分排放管线将重组分进行排放，控制底部温度在合理区间，循环氢气管线通过丁醛蒸发器底部进入，带着正丁醛蒸汽从正丁醛蒸发器顶部进入套管式反应器内管中，在内管中被环管内加氢产生的热量过热，在内管底部正丁醛蒸汽转入环管中，在环管内部装有催化剂，通过催化剂床层将进行加氢反应并放出热量，热量一部分被内管移除，一部分被换热室内的脱盐水移除，在套管式反应器壳侧底部连接有脱盐水管线，顶部连接有蒸汽管线，热量产生的蒸汽通过蒸汽管线送出，套管式反应器顶部排出正丁醇蒸汽，通过正丁醇气体管线排出，经过冷凝后进入入口缓冲罐中，正丁醇通过正丁醇管线送至精制单元，顶部气相为氢气、氮气，通过粗循环氢管线进入压缩机经过加压后通过循环氢气管线重新进入正丁醛蒸发器内，循环氢气管线有新鲜氢气管线，维持氢气浓度不变。

通过试验所得正丁醇产品质量与控制参数如下表三(正丁醇产品参数)：

表三 正丁醇产品参数

由以上试验数据发现氢气浓度、温度、压力需要一个比较合适的参数配比，否则加氢过程会存在加氢不完全，或过度加氢导致杂质生成的情况，这些都是不经济的。

本实用新型提供的一种加氢的反应器，采用套管式加氢反应器进行加氢反应，氢气浓度、温度、压力在合适的参数配比时，不但可以得到纯度较高的加氢产物而且套管式反应器自身能够进行能量的转化，综合利用加氢反应产生的热能，减少了加氢过热时所需的蒸汽，能耗低，节约了大量成本，经济效益高。

应理解，该实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种加氢的反应器，其特征在于，该反应器包括：

套管式反应器(1)，所述套管式反应器(1)包括壳体(18)、隔板(19)、内管(5)和环管(6)，所述隔板(19)设有两个，两个隔板(19)分别位于壳体(18)内上下部，并将壳体(18)内部分隔成出气室(20)、换热室(21)和进气室(22)，所述内管(5)竖直设置在壳体(18)内部中央，且内管(5)的下端贯穿下部隔板(19)与进气室(22)连通，内管(5)的上端贯穿上部隔板(19)并穿出壳体(18)顶部，所述环管(6)竖直设置在壳体(18)内部，且环管(6)绕内管(5)的圆周设有多个，环管(6)的上下两端贯穿两个隔板(19)后分别与出气室(20)和进气室(22)连通，壳体(18)的顶部通过内管(5)与加氢物料气体管线(12)连通，壳体(18)的侧部通过出气室(20)与加氢产物气体管线(14)连通，壳体(18)的底部通过进气室(22)与废液管线(11)连通；

入口缓冲罐(2)，所述入口缓冲罐(2)用于对加氢产物进行气液分离，入口缓冲罐(2)的侧部与加氢产物气体管线(14)连通，入口缓冲罐(2)的底部连通有加氢产物管线(17)，且入口缓冲罐(2)的顶部连通有粗循环氢管线(15)；

压缩机(3)，所述压缩机(3)用于对循环氢增加压力，所述压缩机(3)的入口与粗循环氢管线(15)连通，且压缩机(3)的出口与循环氢气管线(13)连通；

蒸发器(4)，所述蒸发器(4)用于将加氢物料气化，所述蒸发器(4)中部连通有加氢物料进料管线(8)，且蒸发器(4)的底部分别连通有循环氢气管线(13)和加氢物料气体管线(12)。

2.根据权利要求1所述的一种加氢的反应器，其特征在于，所述环管(6)内填充有加氢催化剂(7)。

3.根据权利要求2所述的一种加氢的反应器，其特征在于，所述壳体(18)的侧部通过换热室(21)连通有脱盐水管线(9)和蒸汽管线(10)。

4.根据权利要求3所述的一种加氢的反应器，其特征在于，所述脱盐水管线(9)位于换热室(21)下部，所述蒸汽管线(10)位于脱盐水上部。

5.根据权利要求1所述的一种加氢的反应器，其特征在于，所述入口缓冲罐(2)采用卧式罐体或立式罐体。

6.根据权利要求5所述的一种加氢的反应器，其特征在于，所述入口缓冲罐(2)的顶部设有除沫网。

7.根据权利要求1所述的一种加氢的反应器，其特征在于，所述压缩机(3)采用离心式压缩机(3)或往复式压缩机(3)。

8.根据权利要求1所述的一种加氢的反应器，其特征在于，所述蒸发器(4)采用立式塔结构，采用填料蒸发器(4)或板式蒸发器(4)。

9.根据权利要求1所述的一种加氢的反应器，其特征在于，所述加氢产物气体管线(14)上安装有冷凝器。

10.根据权利要求1所述的一种加氢的反应器，其特征在于，所述循环氢气管线(13)上连通有新鲜氢气管线(16)。

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