一種用于重油加氫裂化的雙固相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開一種用于重油加氫裂化的雙固相懸浮床反應(yīng)器，包括殼體、錐形底、導(dǎo)流筒和噴嘴，殼體頂部設(shè)有物料出口，錐形底設(shè)在殼體底部，導(dǎo)流筒同軸設(shè)置在殼體內(nèi)且兩端開口，噴嘴設(shè)置在錐形底底部；的噴嘴具有松動(dòng)氣出口孔、驅(qū)動(dòng)氣出口和液體出口，且松動(dòng)氣出口孔貼近錐形底底部，驅(qū)動(dòng)氣出口和液體出口高出所述的松動(dòng)氣出口孔。本發(fā)明專利技術(shù)還公開雙固相懸浮床反應(yīng)器在重油加氫裂化工藝中的應(yīng)用。本發(fā)明專利技術(shù)的反應(yīng)器，同時(shí)使用兩種不同粒徑的催化劑，低活性的微米級(jí)細(xì)顆粒催化劑起到吸焦、吸金屬的作用，并在操作中隨液相物料一起排出；高活性的百微米級(jí)粗顆粒催化劑，在反應(yīng)中始終保持高活性，并長(zhǎng)期滯留在反應(yīng)器中參與反應(yīng)，提高了催化劑的使用效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于煤化工領(lǐng)域，具體涉及一種用于煤焦油、渣油和重油加氫裂化的雙固相懸浮床反應(yīng)器及其應(yīng)用。
技術(shù)介紹
重油指沸點(diǎn)大于350℃的烴類組分，在煤焦油、渣油、重質(zhì)原油中占有很大比例，重油深加工多采用加氫裂化工藝，其核心裝置是加氫反應(yīng)器。現(xiàn)有的加氫反應(yīng)器包括固定床、沸騰床和懸浮床。傳統(tǒng)固定床加氫反應(yīng)器存在壓降大、反應(yīng)器內(nèi)溫度分布不均、催化劑易失活等缺點(diǎn)，只能適用于輕質(zhì)重油或餾分油的加氫。而沸騰床和懸浮床反應(yīng)器能夠處理劣質(zhì)渣油和重質(zhì)原油，成為了近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。常見的沸騰床加氫反應(yīng)器是一種氣液固三相流化床，使用數(shù)百微米級(jí)的粗顆粒催化劑，在操作時(shí)氣液同時(shí)進(jìn)料使催化劑床層膨脹，催化劑持留在反應(yīng)器內(nèi)，不隨液體出料而帶出。沸騰床反應(yīng)器具有反應(yīng)器內(nèi)溫度分布均勻，重油轉(zhuǎn)化率高，原料適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但也存在設(shè)備復(fù)雜，催化劑易生焦積碳、易吸附重金屬而失活的問題。懸浮床加氫反應(yīng)器使用微米級(jí)一次性細(xì)顆粒催化劑，催化劑和液相形成漿態(tài)相同時(shí)進(jìn)料，催化劑利用效率高，反應(yīng)器具有轉(zhuǎn)化率高，溫度分布均勻等優(yōu)點(diǎn)，但是細(xì)顆粒催化劑無(wú)法持留在反應(yīng)器內(nèi)，容易隨物料一起排出，催化劑回收困難。現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利CN103265971A公開了一種非均相煤焦油懸浮床加氫工藝，使用含鉬、鎳、鈷、鎢或鐵的單金屬活性組分或復(fù)合多金屬組分的粒徑為1-100μm的粉狀催化劑制備催化劑油漿并與煤焦油及氫氣等一同通入一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)的懸浮床加氫反應(yīng)器制備輕質(zhì)油，該工藝中使用的催化劑成本較高且容易跑損；中國(guó)專利CN1362477A公開了一種采用沸騰床加工劣質(zhì)油的工藝技術(shù)，該技術(shù)中使用流體分布盤或篩板將沸騰床反應(yīng)器分成不同的反應(yīng)區(qū)，并控制各個(gè)反應(yīng)區(qū)的催化劑膨脹比和催化劑置換速度以達(dá)到催化劑充分發(fā)揮活性的目的，但該反應(yīng)器結(jié)構(gòu)與操作都比較復(fù)雜；中國(guó)專利CN104560137A公開了一種內(nèi)環(huán)流式沸騰床反應(yīng)器，在反應(yīng)器中設(shè)置三相分離區(qū)、沸騰區(qū)、環(huán)流區(qū)，取消循環(huán)泵和料面監(jiān)控儀，操作簡(jiǎn)單，但是進(jìn)料物流需經(jīng)氣液分布器后方進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，入口物流動(dòng)能較小，而一般的加氫裂化反應(yīng)器都是在低氣速和低液速下操作，采用氣液分布器難以誘導(dǎo)內(nèi)部的流體循環(huán)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
結(jié)合現(xiàn)有沸騰床和懸浮床加氫反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)，本專利技術(shù)擬同時(shí)采用粗顆粒和細(xì)顆粒兩種催化劑，粗顆粒為高活性催化劑，長(zhǎng)期持留在反應(yīng)器內(nèi)，以提高加氫活性；細(xì)顆粒為一次性低活性催化劑，起催化和吸附作用，吸收焦炭和重金屬雜質(zhì)，隨物料一起排出反應(yīng)器；使本專利技術(shù)的反應(yīng)器就同時(shí)具備沸騰床和懸浮床的特點(diǎn)。工業(yè)加氫反應(yīng)器要求滿足固體懸浮、液相混合、氣液傳質(zhì)三方面要求，加氫裂化是個(gè)慢速放熱反應(yīng)，催化劑分布不均勻會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)不均勻，混合不好易導(dǎo)致產(chǎn)生局部熱點(diǎn)，催化劑生焦而失活；除了靠液相強(qiáng)制內(nèi)部循環(huán)措施之外，還可以靠?jī)?nèi)部安裝導(dǎo)流筒進(jìn)行氣升式內(nèi)部自動(dòng)循環(huán)，從而達(dá)到固體懸浮與均勻混合的要求；而后者結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，屬于靜設(shè)備，且不需要外部提供動(dòng)力。本專利技術(shù)提供的雙固相懸浮床反應(yīng)器，包括殼體、錐形底、導(dǎo)流筒和噴嘴，所述殼體頂部設(shè)有物料出口，錐形底設(shè)在殼體底部，導(dǎo)流筒同軸設(shè)置在殼體內(nèi)且兩端開口，噴嘴設(shè)置在錐形底底部；所述的噴嘴具有松動(dòng)氣出口孔、驅(qū)動(dòng)氣出口和液體出口，且松動(dòng)氣出口孔貼近錐形底底部，驅(qū)動(dòng)氣出口和液體出口高出所述的松動(dòng)氣出口孔。本專利技術(shù)中，所述的噴嘴為三套管結(jié)構(gòu)，中心為所述的液體出口，外環(huán)為所述的松動(dòng)氣出口孔，內(nèi)環(huán)為所述的驅(qū)動(dòng)氣出口。作為優(yōu)選的效果，噴嘴可以為一個(gè)或多個(gè)，各噴嘴呈階梯形三套管結(jié)構(gòu)，中心管為噴嘴液體出口，內(nèi)環(huán)隙管為驅(qū)動(dòng)氣出口，外環(huán)隙管為松動(dòng)氣出口，三管同心放置，松動(dòng)氣出口貼近所述錐形底底部；由于噴嘴的液體出口和驅(qū)動(dòng)氣出口位于錐形底底部正上方一定高度處，松動(dòng)氣通過松動(dòng)氣出口射流進(jìn)入反應(yīng)器，可以有效促進(jìn)錐形底底部固相的懸浮，防止出現(xiàn)死區(qū)；同時(shí)驅(qū)動(dòng)氣和夾帶了細(xì)顆粒催化劑的液相分別通過驅(qū)動(dòng)氣出口和液體出口高速射流進(jìn)入反應(yīng)器，進(jìn)一步的，絕大部分驅(qū)動(dòng)氣直接進(jìn)入導(dǎo)流筒內(nèi)，驅(qū)動(dòng)氣和液相通過射流強(qiáng)烈混合并產(chǎn)生大量氣泡在導(dǎo)流筒和降液管(即由導(dǎo)流筒和殼體之間的環(huán)形區(qū)域)之間形成較大的密度差，該密度差會(huì)推動(dòng)液相在導(dǎo)流筒和降液管之間的內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，促進(jìn)反應(yīng)器內(nèi)物料的混合，使反應(yīng)充分進(jìn)行并且保證反應(yīng)器內(nèi)的溫度均勻。優(yōu)選的，所述松動(dòng)氣出口孔的外法線方向與錐形底母線夾角為0-30°；驅(qū)動(dòng)氣出口和液體出口位于同一水平面上，距離錐形底底部高度為所述錐形底高度的30％-50％。優(yōu)選的，所述驅(qū)動(dòng)氣出口射流方向與錐形底中軸線夾角為10-35°，驅(qū)動(dòng)氣出口和液體出口的面積之比為0.3-3，驅(qū)動(dòng)氣出口和松動(dòng)氣出口孔的面積之比為0.5-2。優(yōu)選的，所述的物料出口包括氣體出口和液體出口，所述導(dǎo)流筒的正上方設(shè)有開口朝上的分液漏斗，分液漏斗的底部與殼體側(cè)面的液體出口相連。分液漏斗位于導(dǎo)流筒正上方，液相通過分液漏斗出料，可以避免催化劑短路和跑損，起催化劑增濃的作用。本專利技術(shù)中，氣液劇烈混合并產(chǎn)生大量氣泡上升通過導(dǎo)流筒后，在導(dǎo)流筒上方分流，細(xì)顆粒催化劑隨液相物料一起上行并進(jìn)入分液漏斗從液體出口排出，粗顆粒催化劑隨液相物料下行回到降液管參與循環(huán)。優(yōu)選的，所述分液漏斗位于導(dǎo)流筒上方0.2-0.5倍殼體高度處，用于收集液體產(chǎn)物。優(yōu)選的，所述錐形底錐角為50°-70°，錐形底高度為殼體高度的8％-10％。優(yōu)選的，所述導(dǎo)流筒的高度與殼體高度之比為0.5-0.8，導(dǎo)流筒直徑與殼體直徑之比為0.5-0.8。本專利技術(shù)中，在三套管噴嘴、錐形底和導(dǎo)流筒的共同作用下，反應(yīng)器可以達(dá)到如下目標(biāo)：沸騰床加氫催化劑顆粒充分懸浮，懸浮床加氫催化劑顆粒被帶出，底部無(wú)沉積，流動(dòng)無(wú)死區(qū)。另外，本專利技術(shù)還提供雙固相懸浮床反應(yīng)器在重油加氫裂化工藝中的應(yīng)用，采用上述的雙固相懸浮床反應(yīng)器進(jìn)行重油加氫裂化，并在所述殼體內(nèi)裝填粗顆粒催化劑，所述粗顆粒催化劑的粒徑為200～2000μm；所述噴嘴將細(xì)顆粒催化劑與物料一同加入反應(yīng)器內(nèi)，所述細(xì)顆粒催化劑的粒徑為0.1～10μm。本專利技術(shù)的雙固相懸浮床反應(yīng)器同時(shí)采用粗顆粒和細(xì)顆粒兩種催化劑，粗顆粒為高活性催化劑，長(zhǎng)期持留在反應(yīng)器內(nèi)，起主要的催化作用；細(xì)顆粒為一次性低活性催化劑，起催化和吸附作用，吸收焦炭和重金屬雜質(zhì)，隨物料一起排出反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)初始裝填高活性的粗顆粒催化劑，而低活性的細(xì)顆粒催化劑隨液相物料一起進(jìn)入反應(yīng)器；細(xì)顆粒催化劑粒徑0.1-10μm，具有吸焦、吸重金屬的作用，該催化劑屬于一次性催化劑，容易隨物料一起被排出；粗顆粒催化劑粒徑200-2000μm，可以加速液化油大分子的進(jìn)一步裂化，該類催化劑...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于重油加氫裂化的雙固相懸浮床反應(yīng)器，其特征在于，包括殼體(4)、錐形底(9)、導(dǎo)流筒(10)和噴嘴(5)，所述殼體頂部(4)設(shè)有物料出口，錐形底(9)設(shè)在殼體(4)底部，導(dǎo)流筒(10)同軸設(shè)置在殼體(4)內(nèi)且兩端開口，噴嘴(5)設(shè)置在錐形底(9)底部；所述的噴嘴(5)具有松動(dòng)氣出口孔(11)、驅(qū)動(dòng)氣出口(12)和液體出口(13)，且松動(dòng)氣出口孔(11)貼近錐形底(9)底部，驅(qū)動(dòng)氣出口(12)和液體出口(13)高出所述的松動(dòng)氣出口孔(11)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于重油加氫裂化的雙固相懸浮床反應(yīng)器，其特征在于，包括殼體(4)、錐形底
(9)、導(dǎo)流筒(10)和噴嘴(5)，所述殼體頂部(4)設(shè)有物料出口，錐形底(9)設(shè)在殼體(4)底部，
導(dǎo)流筒(10)同軸設(shè)置在殼體(4)內(nèi)且兩端開口，噴嘴(5)設(shè)置在錐形底(9)底部；
所述的噴嘴(5)具有松動(dòng)氣出口孔(11)、驅(qū)動(dòng)氣出口(12)和液體出口(13)，且松動(dòng)氣出
口孔(11)貼近錐形底(9)底部，驅(qū)動(dòng)氣出口(12)和液體出口(13)高出所述的松動(dòng)氣出口孔
(11)。
2.如權(quán)利要求1所述的雙固相懸浮床反應(yīng)器，其特征在于，所述的噴嘴(5)為三套管結(jié)
構(gòu)，中心為所述的液體出口(13)，外環(huán)為所述的松動(dòng)氣出口孔(11)，內(nèi)環(huán)為所述的驅(qū)動(dòng)氣出
口(12)。
3.如權(quán)利要求1所述的雙固相懸浮床反應(yīng)器，其特征在于，所述松動(dòng)氣出口孔(11)的外
法線方向與錐形底(9)母線夾角為0-30°；驅(qū)動(dòng)氣出口(12)和液體出口(13)位于同一水平面
上，距離錐形底(9)底部高度為所述錐形底高度的30％-50％。
4.如權(quán)利要求3所述的雙固相懸浮床反應(yīng)器，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)氣出口(12)射流方
向與錐形底(9)中軸線夾角為10-35°，驅(qū)動(dòng)氣出口(12)和液體出口(13)的面積之比為0.3-
3，驅(qū)動(dòng)氣出口(12)和松動(dòng)氣出口孔(11)的面積之比為0.5-2。
5.如權(quán)利要求1所述的雙固相懸浮床反應(yīng)器，其特征在于，所述的物料出口包括氣體出
口...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李希，盧浩然，高用祥，成有為，王麗軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：浙江;33