一種用于重油懸浮床加氫裂化工藝的環(huán)流反應器制造技術(shù)

本實用新型專利技術(shù)公開了一種適用于重油懸浮床加氫裂化工藝的環(huán)流反應器。該反應器采用上下兩個環(huán)流筒，上環(huán)流筒的內(nèi)徑和高度大于下環(huán)流筒的內(nèi)徑和高度。下環(huán)流筒內(nèi)外各有一個環(huán)形氫氣分布器。內(nèi)氫氣分布器的開孔率較高，外氫氣分布器的開孔率較低。該反應器為全返混式，反應溫度均勻，平均氣含率較高，對反應過程有利。本反應器獨有的氫氣分布和固體顆粒沉降環(huán)境，有利于環(huán)流筒內(nèi)外物料的加氫反應，有利于減少固體顆粒在反應器中的滯留時間。試驗表明，該反應器有較高的輕油收率和較低的氣體及焦收率，沒有焦炭沉積，可以長周期運轉(zhuǎn)，而且結(jié)構(gòu)簡單造價較低。（*該技術(shù)在2011年保護過期，可自由使用*）

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)屬于一種石油加工反應設(shè)備，它可以用于氣體、液體和固體三相同時存在的反應過程。特別適用于使用低濃度、高分散催化劑的重油(常壓渣油、減壓渣油、稠原油)懸浮床加氫裂化過程。目前世界上懸浮床加氫工藝所用的反應器，多為物料下進上出的上流式反應器，有的反應器的底部還添加了臨時排焦口，這些反應器通常適用于催化劑用量較大(約3～10％)的過程，如Canmet工藝，或者是固體顆粒達到百分之幾十的煤粉和重油共煉以及液化工藝。在重油的懸浮床加氫裂化過程中，重油在裂化成輕烴、輕油的同時，會有焦生成。在有大量催化劑或煤粉顆粒存在的情況下，反應過程中生成的焦會附著在催化劑或煤粉顆粒上，并隨其一起排出反應器外，即使有部分暫時不能被排出，由于大量催化劑和固體顆粒的存在，它們也不會相互聚集成大的焦塊，最終還會隨物料一起排出反應器外。但在使用低濃度(如催化劑的金屬量小于0.5％)、高分散催化劑(金屬鹽類溶液、有機金屬化合物、或它們的混合物分散在重油中)的重油懸浮床加氫裂化過程中，即使反應生成的焦量不很大(如1％)，焦的量相對于催化劑的量已經(jīng)是大量，由于生成的焦粒是比較粘稠的，若不能及時排出反應器外，在反應器中的高溫環(huán)境中，沉積在反應器底部的焦粒，就會跟高分散的催化劑顆粒一起聚結(jié)成塊，最終將無法排出反應器，而將反應器堵塞。為了能將生成的焦排出反應器外，可以提高反應器內(nèi)液體物料的線速度，以便將焦舉升到反應器上部的出口。而提高液體線速度的方法，通常采用循環(huán)泵的方法。這種利用循環(huán)泵將液體物料從反應器上部抽出，然后打入反應器下部，來提高液體線速度的方法，仍然存在著問題。由于在反應過程中需要通過氫氣分布器將氫氣與原料油混合，而且混合得越完全反應效果越好。在用循環(huán)泵從反應器的頂部將物料打入底部時，需要將氫氣和油分離，物料中含有的氣體越少，則循環(huán)泵越容易提高泵速。而原料油與氫氣混合得越完全，在反應器頂部氣體與油分離就越困難。這就限制了循環(huán)泵通常只能將反應器中液體的線速度提高到3cm/s左右。若想通過提高泵的轉(zhuǎn)速來進一步提高液體的流速，就會由于從頂部吸入的物料中氣體含量的增加，產(chǎn)生氣阻而使泵無法正常運轉(zhuǎn)。即使在這樣的液速下，反應器中的物料也存在著密度差，即反應過程中生成的焦在反應器底部較多，在頂部較少。而物料又是從反應器頂部排出的，這樣沉積的焦在反應器中停滯一段時間后，就會結(jié)成大塊而堵塞反應器。另一個問題是無法保證循環(huán)泵能在高溫、高壓下連續(xù)長周期運轉(zhuǎn)，一旦循環(huán)泵出現(xiàn)故障，生成的焦將迅速沉積到反應器的底部。要解決上述問題可以從兩個途徑入手一是采用物料從反應器底部排出，這樣不管生成的焦是否向底部沉降，都能排出；二是改變物料循環(huán)方式。由于反應過程中存在著局部放熱現(xiàn)象，而且不宜用注冷氫的方法來消除，物料循環(huán)必須保留，傳統(tǒng)的環(huán)流反應器，就是從改變物料循環(huán)方式考慮，依靠環(huán)流筒的作用，而不用循環(huán)泵，提高液體在反應器中的線速度，進而提高液體對固體顆粒的舉升能力，將焦舉升到反應器頂部出口。但傳統(tǒng)的環(huán)流反應器通常只有一個內(nèi)環(huán)流筒，即使有多個，環(huán)流筒的長短不變、內(nèi)徑也是相同。在傳統(tǒng)的環(huán)流反應器中，由于環(huán)流速度快，反應器上下部分的液體流動速度一樣，新鮮物料進入反應器后迅速與已經(jīng)反應過的物料混合均勻，整個反應器內(nèi)物料組成基本一致。這樣，從反應器中排出的物料中，既有反應過的物料，又有剛剛進入反應器的新鮮原料。在反應器中循環(huán)的物料中，還有反應過很長時間而沒有被排出的物料，使得反應生成的氣體和焦增多，這種情況對反應過程造成不利的影響。本技術(shù)的目的是要提供一種不同于傳統(tǒng)環(huán)流反應器的新型環(huán)流反應器，消除反應器內(nèi)的局部熱效應，使物料保持返混，溫度均一，提高反應器內(nèi)的平均氣體含率，降低液體對固體顆粒的舉升能力，以使焦能夠盡快地向反應器底部沉降，通過反應器底部的排料口排出。本技術(shù)的目的是這樣實現(xiàn)的，在反應器的殼體內(nèi)裝有上下兩個環(huán)流筒，比較而言，上環(huán)流筒較長，內(nèi)徑較大；下環(huán)流筒較短，內(nèi)徑較小，用環(huán)流筒支撐結(jié)構(gòu)把上下環(huán)流筒固定在反應器內(nèi)，在環(huán)流筒外壁與反應器之間裝有測溫熱偶套管。在下環(huán)流筒的內(nèi)外側(cè)各安裝一個環(huán)形的氫氣分布器。相比較，內(nèi)徑較小的氫氣分布器開孔率較高，安裝位置較低；內(nèi)徑較大的氫氣分布器開孔率較低，安裝位置較高，且是兩個半環(huán)通過法蘭連接成一個整環(huán)。反應器的上部有內(nèi)構(gòu)件裝入口，口的直徑不小于上環(huán)流筒的外徑。通過測量和控制反應器內(nèi)的液位，反應后的物料從反應器底部的出料口排出。本技術(shù)采用上大下小環(huán)流筒結(jié)構(gòu)，它可以增強氣體和液體的接觸時間；讓反應器中的物料(氣體、液體和固體)處于返混狀態(tài)，消除反應過程中反應器內(nèi)的局部過熱。同時，將反應過程中產(chǎn)生的固體顆粒和在反應過程中長大的固體顆粒，有選擇的、迅速地排出反應器，不致于在反應器中聚結(jié)成大塊的固體。由于采用了兩段環(huán)流，而且反應器上下部分的液體流速不同，下部分的液體流速較慢。新鮮物料進入反應器后迅速進入上段，并與已經(jīng)反應過的物料混合均勻，大部分物料是在上段進行環(huán)流。上段環(huán)流中新鮮物料較多，下段環(huán)流中反應過的物料較多。從反應器中排出的物料中，新鮮原料的成分減少。這種情況對反應過程的影響結(jié)果是反應生成的氣體和焦減少，轉(zhuǎn)化率提高。以下結(jié)合附圖來詳細描述本技術(shù)的具體結(jié)構(gòu)及工作過程。附圖說明圖1是依據(jù)本技術(shù)所設(shè)計的環(huán)流反應器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是依據(jù)本技術(shù)所設(shè)計的反應器在工作過程中含有催化劑和焦顆粒的液體物料的流向示意圖。圖3是依據(jù)本技術(shù)所設(shè)計的反應器在工作過程中氫氣的流向示意圖。在反應器的殼體3內(nèi)裝有上下兩個環(huán)流筒6和7，比較而言，上環(huán)流筒6較長，內(nèi)徑較大；下環(huán)流筒7較短，內(nèi)徑較小，用環(huán)流筒支撐件4把上下環(huán)流筒固定在反應器內(nèi)，在環(huán)流筒外壁與反應器之間裝有測溫熱偶套管5。在下環(huán)流筒的內(nèi)外側(cè)各安裝一個環(huán)形的氫氣分布器9和8。相比較，內(nèi)徑較小的氫氣分布器9開孔率較高，安裝位置較低；內(nèi)徑較大的氫氣分布器8開孔率較低，安裝位置較高，且是兩個半環(huán)連接成一個整環(huán)。反應器的上部有內(nèi)構(gòu)件裝入口，口的直徑不小于上環(huán)流筒的外徑。反應器的頂部是上蓋2和氣體出口1。通過測量和控制反應器內(nèi)的液位，反應后的物料從反應器底部的出料口13排出。經(jīng)過加熱的原料(含有高度分散催化劑和少量硫化劑)和部分氫氣，通過重油進料口12和10進入到反應器內(nèi)的下環(huán)流筒7內(nèi)，然后迅速進入上環(huán)流筒6內(nèi)，進而在上環(huán)流筒的內(nèi)外所形成的環(huán)流中反復流動，并發(fā)生加氫裂化反應。環(huán)流中的固體顆粒在下環(huán)流筒的攔截下，較難返回到上環(huán)流筒內(nèi)外的環(huán)流中。少部分反應后的物料進入下環(huán)流筒的外側(cè)。經(jīng)過加熱的氫氣通過氫氣進料口14，經(jīng)氫氣入口內(nèi)連接管11進入到反應器內(nèi)下環(huán)流筒內(nèi)外的兩個氫氣分布器9和8，大部分氫氣通過下環(huán)流筒內(nèi)的氫氣分布器9進入下環(huán)流筒7內(nèi)，然后進入上環(huán)流筒6內(nèi)，到達頂部后，部分被流動的液體攜帶到上環(huán)流筒的外側(cè)。小部分氫氣通過下環(huán)流筒外的氫氣分布器8，分布在環(huán)流筒外的液體中，以緩解該部分液體貧氫的矛盾，同時，該部分氫氣有降低環(huán)流筒外液體流速的作用，可以降低液體對固體顆粒的舉升力，加速固體顆粒的沉降。除了部分溶解在原料油中并參加反應外，其余氫氣從反應器上部的氣體出口1排出反應器。被下環(huán)流筒攔截的固體顆粒和少部分反應后的物料進入下環(huán)流筒的外側(cè)，在下環(huán)流筒外的氫氣分布器分布的氫本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種用于重油懸浮床加氫裂化的環(huán)流反應器，其特征是，在反應器內(nèi)裝有上大下小的兩個環(huán)流筒（６、７），上環(huán)流筒（６）比下環(huán)流筒（７）長；在下環(huán)流筒（７）內(nèi)底部安裝一個開孔率較高的環(huán)形氫氣分布器（９），在下環(huán)流筒（７）的外側(cè)安裝一個開孔率較低的環(huán)形氫氣分布器（８），外側(cè)的氫氣分布器（８）安裝位置比內(nèi)部的氫氣分布器（９）高，更靠近上環(huán)流筒（６）。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周家順，鄧文安，劉東，梁世昌，闕國和，
申請(專利權(quán))人：石油大學華東，
類型：實用新型
國別省市：37[中國|山東]