專利名稱：催化劑在線置換式反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種催化劑在線置換式反應(yīng)器，特別是可以實(shí)現(xiàn)催化劑在線置換 的渣油上流式加氫反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對原油的需求逐步增加；隨著原油資源的重質(zhì)化和劣質(zhì)化， 減壓渣油含量也越來越高，而且渣油含有高硫、高金屬、高殘?zhí)?，其加工處理非常困難。因 此，渣油的加工和充分利用成為煉油工業(yè)主要的課題。目前渣油加氫工藝最成熟的為固定床渣油加氫處理技術(shù)，其可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重油 催化裂化原料，將渣油深度轉(zhuǎn)化，在煉油企業(yè)應(yīng)用較多。但是由于渣油中浙青質(zhì)含量高、特 別是金屬雜質(zhì)含量過高，金屬在催化劑上沉積，催化劑床層逐漸堵塞，壓力降快速上升，裝 置頻繁停工并更換催化劑。加氫處理反應(yīng)器有各種設(shè)計(jì)，U. S. 4990243和U. S. 5071805提出下流式固定床加 氫處理反應(yīng)器的層狀催化劑床層，以便最大限度利用構(gòu)成床層的每種催化劑的不同特性。 催化劑床層從上到下粒度逐漸變小、孔徑逐漸變小、活性逐漸增加，根據(jù)渣油的性質(zhì)進(jìn)行級 配裝填，確實(shí)達(dá)到了很好的效果，但是因?yàn)樵现写嬖诟吆康慕饘伲浅Ｈ菀资勾矊訅航?升高，而且會隨時(shí)間加重，最后反應(yīng)器堵塞，不得不停工處理。U. S. M39860提出了在固定床 層中不同活性催化劑物理混合裝填的方法，使脫除的金屬均勻分布在整個(gè)床層上，但沒能 解決催化劑失活的問題，反而使加氫活性和脫硫活性喪失。U. S. 5076908設(shè)計(jì)了渣油加氫處理移動床反應(yīng)器，原料和氫氣向上流動，催化劑向 下移動，在反應(yīng)器底部排出失活的催化劑，新催化劑從反應(yīng)器頂部加入，這種設(shè)計(jì)不能使用 級配裝填方式，對于催化劑的有效利用效果不好。U. S. 4571326和U. S. 4744887公開了沸騰床反應(yīng)器采用了原料和氫氣向上流動足 以使催化劑懸浮，并造成催化劑的隨意流動，沸騰床體積會膨脹至少20%以上，通常其為一 個(gè)床層，沒有催化劑級配存在，如果需要不同的催化劑級配，則需要多個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)使用。CN1349554A公開了上流式固定床反應(yīng)器，催化劑床層有很少的膨脹或不膨脹，反 應(yīng)器有3個(gè)床層，可以使催化劑級配裝填，解決了渣油污染物的均勻沉積問題，減少了壓力 降，但是催化劑依然不能在線更換，裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期不能有效延長。發(fā)明內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種反應(yīng)器，既能滿足催化劑級配裝填的 要求，又可以實(shí)現(xiàn)催化劑在線置換。本實(shí)用新型催化劑在線置換式反應(yīng)器包括反應(yīng)器和催化劑在線置換系統(tǒng)，反應(yīng)器 底部設(shè)置反應(yīng)物料入口，反應(yīng)器頂部設(shè)置反應(yīng)后物料出口，反應(yīng)器內(nèi)安裝有2 5個(gè)弧形催 化劑支撐篩板，篩板將反應(yīng)器分隔為不同的催化劑床層反應(yīng)空間，在篩板上開有均勻的反 應(yīng)物料流動小孔；催化劑在線置換系統(tǒng)包括催化劑加入/卸出系統(tǒng)，篩板弧形最下端設(shè)置催化劑排出口，以及每個(gè)催化劑床層反應(yīng)空間設(shè)置催化劑加入口，催化劑排出口和催化劑 加入口與催化劑加入/卸出系統(tǒng)相連通。上述反應(yīng)器中，弧形催化劑支撐篩板的弧度下向彎曲，篩板的小孔直徑根據(jù)使用 時(shí)催化劑顆粒的大小設(shè)計(jì)，一般要求催化劑不能從小孔中漏出。篩板與反應(yīng)器的內(nèi)壁固定 連接。上述反應(yīng)器中，反應(yīng)器內(nèi)下部安有油氣分配盤，反應(yīng)器內(nèi)上部安有防止催化劑被 攜帶出的催化劑阻擋篩板。上述反應(yīng)器中，催化劑加入/卸出系統(tǒng)根據(jù)需要設(shè)置適宜的閥門。上述反應(yīng)器中，催化劑加入/卸出系統(tǒng)與高壓氫氣管線和備用催化劑儲存罐連 接，用氫氣提供動力方便催化劑的加入或卸出。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，通過改變支撐篩板的形狀，實(shí)現(xiàn)了催化劑的卸出，設(shè) 計(jì)的外置催化劑加入系統(tǒng)可補(bǔ)充新催化劑。并且每個(gè)床層都可進(jìn)行在線置換，保持了催化 劑的級配使用優(yōu)點(diǎn)，可以保證裝置延長運(yùn)轉(zhuǎn)周期，減少停工。
圖1為反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為催化劑支撐篩板示意圖-主視圖；圖3為催化劑支撐篩板示意圖-俯視圖。其中1、反應(yīng)器，2、催化劑加入/卸出系統(tǒng)，3、油氣分配盤，4、催化劑床層支撐篩 板，5、油氣出口，6、油氣進(jìn)口，7、上床層催化劑加入口，8、中床層催化劑加入口，9、下床層催 化劑加入口，10、上床層催化劑卸出口，11、中床層催化劑卸出口，12、下床層催化劑卸出口， 13、催化劑阻擋篩板，a、b、c、d、e、f、g、h、i、相應(yīng)閥門。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了上流式可在線置換反應(yīng)器，既能滿足催化劑的級配裝填方案， 又能對每個(gè)床層的催化劑單獨(dú)置換，達(dá)到裝置的長周期運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)少停工或不停工。下面以三個(gè)床層為例，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)的使用方式及效果。 反應(yīng)器被分為3個(gè)床層，最下床層裝填顆粒大、孔徑大、活性差的催化劑，首先脫除部分易 脫除的物質(zhì)。中間床層裝填顆粒中、孔徑中、活性中的催化劑，進(jìn)一步脫除渣油中的金屬和 易生焦組分。最上床層裝填顆粒小、孔徑小、活性高的催化劑，最大限度地脫除雜質(zhì)，滿足后 續(xù)固定床反應(yīng)器對原料的性質(zhì)要求。為實(shí)現(xiàn)催化劑的在線置換目的，在每個(gè)篩板的最下部有一漏斗狀開口，其通過管 線與催化劑卸出系統(tǒng)連接，因?yàn)樾冻鱿到y(tǒng)壓力低于反應(yīng)器內(nèi)壓力，油氣混合物夾帶床層最 下部催化劑從反應(yīng)器內(nèi)卸出，完成了廢催化劑的卸出。催化劑的加入則通過反應(yīng)器每個(gè)床 層上部的入口來實(shí)現(xiàn)，床層中的催化劑卸出后，床層下降，為補(bǔ)充新催化劑提供空間，新催 化劑與氫氣被加壓，壓力高于反應(yīng)器內(nèi)壓力，在氫氣帶動下，催化劑被推入到反應(yīng)器內(nèi)，完 成催化劑的置換。外置催化劑加入/卸出系統(tǒng)其目的是最大限度增加反應(yīng)器的有效空間，另外反應(yīng) 器內(nèi)過多安裝件會破壞油氣分布，也易于使生焦物粘附在附件上，對反應(yīng)是非常不利的。該設(shè)計(jì)把催化劑加入和卸出集合到一個(gè)共用系統(tǒng)，減少了管線的復(fù)雜性，該系統(tǒng)與新催化劑 儲存罐相連，同時(shí)與氫氣系統(tǒng)連接，氫氣壓力必須是可調(diào)節(jié)的，可調(diào)節(jié)高于或低于反應(yīng)器壓 力。根據(jù)附圖1對反應(yīng)器催化劑在線置換進(jìn)行詳細(xì)的敘述。反應(yīng)器1的催化劑級配裝填為從下床層到上床層催化劑粒度逐漸減小，孔徑逐 漸變小，活性逐漸增大。油氣從反應(yīng)器油氣進(jìn)口 6進(jìn)入，油氣出口 5流出。根據(jù)渣油與催化 劑的接觸順序，每個(gè)床層的下部催化劑最先失活，應(yīng)該被置換。全部閥門呈關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)下床層需置換催化劑時(shí)，把催化劑加入/卸出系統(tǒng)2充入氫氣，其壓力低于反應(yīng) 器1內(nèi)的壓力，閥門g、h、i打開，打開閥門f，催化劑在油氣混合物推動下，通過下床層催化 劑卸出口 12被帶出，由于支撐篩板呈弧形，各處最下部催化劑會向下滑動，聚集到出口被 攜帶出，放出預(yù)計(jì)量催化劑后，關(guān)閉閥門f，整個(gè)床層下降，為補(bǔ)加催化劑留出空間。當(dāng)補(bǔ)充 新催化劑時(shí)，關(guān)閉閥門i，催化劑加入/卸出系統(tǒng)2充壓，壓力高于反應(yīng)器1系統(tǒng)壓力，打開 閥門e，新催化劑在高壓氫氣帶動下進(jìn)入反應(yīng)器1，由于油氣對催化劑床層的擾動，催化劑 會自動趨平。完成了下床層的催化劑置換。當(dāng)中床層需置換催化劑時(shí)，把催化劑加入/卸出系統(tǒng)2充入氫氣，其壓力低于反應(yīng) 器1內(nèi)的壓力，閥門g、h、i打開，打開閥門d，催化劑在油氣混合物推動下，通過中床層催化 劑卸出口 11被帶出，由于支撐篩板呈弧形，各處最下部催化劑會向下滑動，聚集到出口被 攜帶出，放出預(yù)計(jì)量催化劑后，關(guān)閉閥門d，整個(gè)床層下降，為補(bǔ)加催化劑留出空間。當(dāng)補(bǔ)充 新催化劑時(shí)，關(guān)閉閥門h，催化劑加入/卸出系統(tǒng)2充壓，壓力高于反應(yīng)器1系統(tǒng)壓力，打開 閥門c，新催化劑在高壓氫氣帶動下進(jìn)入反應(yīng)器1，由于油氣對催化劑床層的擾動，催化劑 會自動趨平。完成了中床層的催化劑置換。當(dāng)上床層需置換催化劑時(shí)，把催化劑加入/卸出系統(tǒng)2充入氫氣，其壓力低于反應(yīng) 器1內(nèi)的壓力，閥門g、h、i打開，打開閥門b，催化劑在油氣混合物推動下，通過上床層催化 劑卸出口 10被帶出，由于支撐篩板呈弧形，各處最下部催化劑會向下滑動，聚集到出口被 攜帶出，放出預(yù)計(jì)量催化劑后，關(guān)閉閥門b，整個(gè)床層下降，為補(bǔ)加催化劑留出空間。當(dāng)補(bǔ)充 新催化劑時(shí)，關(guān)閉閥門g，催化劑加入/卸出系統(tǒng)2充壓，壓力高于反應(yīng)器1系統(tǒng)壓力，打開 閥門a，新催化劑在高壓氫氣帶動下進(jìn)入反應(yīng)器1，由于油氣對催化劑床層的擾動，催化劑 會自動趨平。完成了上床層的催化劑置換。權(quán)利要求1.一種催化劑在線置換式反應(yīng)器，包括反應(yīng)器和催化劑在線置換系統(tǒng)，反應(yīng)器底部設(shè) 置反應(yīng)物料入口，反應(yīng)器頂部設(shè)置反應(yīng)后物料出口，其特征在于反應(yīng)器內(nèi)安裝有2 5個(gè) 弧形催化劑支撐篩板，篩板將反應(yīng)器分隔為不同的催化劑床層反應(yīng)空間，在篩板上開有均 勻的反應(yīng)物料流動小孔；催化劑在線置換系統(tǒng)包括催化劑加入/卸出系統(tǒng)，篩板弧形最下 端設(shè)置催化劑排出口，以及每個(gè)催化劑床層反應(yīng)空間設(shè)置催化劑加入口，催化劑排出口和 催化劑加入口與催化劑加入/卸出系統(tǒng)相連通。
2.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于弧形催化劑支撐篩板的弧度下向彎曲， 篩板的小孔直徑要求催化劑不能從小孔中漏出，篩板與反應(yīng)器的內(nèi)壁固定連接。
3.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于反應(yīng)器內(nèi)下部安有油氣分配盤，反應(yīng)器 內(nèi)上部安有防止催化劑被攜帶出的催化劑阻擋篩板。
4.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于催化劑加入/卸出系統(tǒng)設(shè)置適宜的閥門。
5.按照權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于催化劑加入/卸出系統(tǒng)與高壓氫氣管 線和備用催化劑儲存罐連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種催化劑在線置換式反應(yīng)器，包括反應(yīng)器和催化劑在線置換系統(tǒng)，反應(yīng)器內(nèi)安裝有2～5個(gè)弧形催化劑支撐篩板，篩板將反應(yīng)器分隔為不同的催化劑床層反應(yīng)空間，在篩板上開有均勻的反應(yīng)物料流動小孔；催化劑在線置換系統(tǒng)包括催化劑加入/卸出系統(tǒng)，篩板弧形最下端設(shè)置催化劑排出口，以及每個(gè)催化劑床層反應(yīng)空間設(shè)置催化劑加入口，催化劑排出口和催化劑加入口與催化劑加入/卸出系統(tǒng)相連通。本實(shí)用新型用于上流式反應(yīng)器催化劑的在線置換，催化劑的級配裝填應(yīng)用置換，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)保持催化劑活性，減少停工帶來的損失。
文檔編號B01J8/00GK201832624SQ20102056968
公開日2011年5月18日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者劉淑琴, 吳銳, 孫萬付, 張會成, 耿敬遠(yuǎn), 耿新國 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院