專利名稱:內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器的制作方法
技術(shù)領域:
本實用新型涉及內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器。
背景技術(shù):
加氫處理是一種重要的處理劣質(zhì)原料的方法。通過加氫處理,重質(zhì)油品中的金屬、 膠質(zhì)、殘?zhí)俊⒘?、氮等雜質(zhì)均可以被有效脫除。進行重質(zhì)油品加氫處理時,采用氣液并流向上運動的反應器(上流式反應器)是較佳的選擇。此類反應器包括內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器。在內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器中,在氣漿兩相(氣液固混合物)并流向上流動的過程中,油品形成為連續(xù)相,而氫氣形成為分散相,從而可以加氫處理雜質(zhì)含量高的重質(zhì)油品。但是,現(xiàn)有的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器中,由于漿液長時間在反應器內(nèi)停留,因而容易導致氣漿混合物中的固體顆粒(反應產(chǎn)生的結(jié)焦固體顆粒)附著在反應器內(nèi)壁上,嚴重時會造成反應器堵塞,并影響床層分布和反應的進行。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,該內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器能夠避免因長時間使用而在反應器的內(nèi)壁上附著結(jié)焦固體顆粒,從而避免反應器堵塞。本實用新型的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器包括反應器主體,該反應器主體包括上部反應段、下部反應段和氣漿分離段,所述氣漿分離段和所述下部反應段分別位于所述上部反應段的上方和下方;導流筒,該導流筒設置在所述反應器主體內(nèi)并從所述下部反應段延伸到所述氣漿分離段;流體分布器,該流體分布器設置在所述導流筒的下方;其中,所述氣漿分離段的橫截面尺寸大于所述上部反應段的橫截面尺寸,所述上部反應段的橫截面尺寸小于所述下部反應段的橫截面尺寸。優(yōu)選地,所述上部反應段、所述下部反應段、所述導流筒和所述氣漿分離段總體為圓筒形并同軸設置。優(yōu)選地,所述上部反應段和所述下部反應段的圓筒形橫截面的內(nèi)徑比為 1 (1. 1 5)。優(yōu)選地,所述上部反應段和所述氣漿分離段的圓筒形橫截面的內(nèi)徑比為 1 (1. 1 4)。優(yōu)選地,所述上部反應段和所述下部反應段通過第一錐筒部連接,所述下部反應段和所述氣漿分離段通過第二錐筒部連接。更優(yōu)選地,所述氣漿分離段的頂部設置有氣體排放口,所述第二錐筒部的側(cè)壁設置有液體排放口。優(yōu)選地,所述下部反應段的底部設置有排料口。優(yōu)選地,所述流體分布器與所述導流筒的下端之間的距離為0 lm。優(yōu)選地,所述流體分布器的流體分布板的外徑小于所述導流筒的內(nèi)徑。優(yōu)選地,所述內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器包括用于向所述反應器主體內(nèi)供應物料的供料管,所述供料管與所述流體分布器的進料管相連。通過上述技術(shù)方案,混合物料(氣漿混合物)在導流筒內(nèi)進行反應,并在引入的氣相的推動下,經(jīng)導流筒從下部反應段向上流動到氣漿分離段以進行氣漿分離。在氣漿分離段中,氣體和漿液基本上完全分離,一部分漿液排出作為產(chǎn)品,另一部分漿液沿導流筒的外部向下流動到下部反應段并重新流入導流筒內(nèi)部,從而形成環(huán)流。在向下流動過程中,漿液從氣漿分離段和導流筒之間的空間流向上部反應段和導流筒之間的空間,并繼而流向下部反應段和導流筒之間的空間。由于所述氣漿分離段的橫截面尺寸大于所述上部反應段的橫截面尺寸,所述上部反應段的橫截面尺寸小于所述下部反應段的橫截面尺寸,因而在漿液從氣漿分離段和導流筒之間的空間流向反應段和導流筒之間的空間時,會加速漿液的流速,從而對反應段的內(nèi)壁和導流筒的外壁起到?jīng)_刷作用,避免了在反應段的內(nèi)壁和導流筒的外壁附著結(jié)焦固體顆粒。另外,在氣漿混合物從導流筒流到氣漿分離段時,以及在漿液從上部反應段和導流筒之間的空間流向下部反應段和導流筒之間的空間時,氣漿混合物或漿液中的連續(xù)相 (即液相)的流速會因通流面積增大或減小而顯著地降低或增大,因此,一方面可以在氣漿分離段減緩漿液的流速,從而允許氣體充分分離,另一方面在下部反應段漿液流速減慢,有利于結(jié)焦固體顆粒沉積,從而可以通過排料口排出。本實用新型的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。
附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解,并且構(gòu)成說明書的一部分,與下面的具體實施方式
一起用于解釋本實用新型,但并不構(gòu)成對本實用新型的限制。在附圖中圖1是說明本實用新型的一種實施方式的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標記說明1 上部反應段4:導流筒7 氣泡9:氣體排放口
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是,此處所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本實用新型,并不用于限制本實用新型。在本實用新型中,在未作相反說明的情況下,使用的方位詞如“上、下、左、右”通常是指參考附圖所示的上、下、左、右;“內(nèi)、外”是指相對于各部件本身的輪廓的內(nèi)、外。本實用新型的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器(以下簡稱漿態(tài)床反應器)包括反應器主體, 該反應器主體包括上部反應段1、下部反應段2和氣漿分離段3,所述氣漿分離段3和所述下部反應段2分別位于所述上部反應段1的上方和下方;導流筒4,該導流筒4設置在所述反應器主體內(nèi)并從所述下部反應段2延伸到所述氣漿分離段3 ;流體分布器5,該流體分布器5設置在所述導流筒4的下方;其中,所述氣漿分離段3的橫截面尺寸大于所述上部反應段1的橫截面尺寸,所述上部反應段1的橫截面尺寸小于所述下部反應段2的橫截面尺寸。
2 下部反應段 5 流體分布器 8a 第一錐筒部 10 液體排放口
3 氣漿分離段 6 排料口 8b 第二錐筒部 11 供料管[0027]使用時,將氣漿混合物(例如重質(zhì)油品、催化劑顆粒和氫氣的混合物)提供到本實用新型的漿態(tài)床反應器中。氣漿混合物在流體分布器5的分布作用下流入導流筒4并沿導流筒4向上流動。氣漿混合物從導流筒4流出并進入氣漿分離段3,以在氣漿分離段3中完成氣體和漿液的分離。如上所述,分離后的氣體和一部分漿液排出所述漿態(tài)床反應器,另一部分漿液沿導流筒4的外部向下流動回到下部反應段2,并在下部反應段2重新回到導流筒 4內(nèi),從而形成環(huán)流。加氫處理反應主要在導流筒4內(nèi)部進行,且導流筒4內(nèi)的氣漿混合物中含有大量氣泡7,從而帶動氣漿混合物在導流筒4內(nèi)向上流動。氣漿混合物在流動到氣漿分離段3時因漿液的流速顯著降低且氣體流速基本不受影響而能夠基本上實現(xiàn)氣體和漿液的分離。排出漿態(tài)床反應器的所述一部分漿液可以用于進行后續(xù)加工,所述另一部分漿液中含有少量氣泡。通過在氣漿分離段3中進行的氣漿分離,使得導流筒4內(nèi)外流體之間密度不同而產(chǎn)生壓差,維持環(huán)流的進行。所述另一部分漿液沿導流筒4的外部向下流動時,由于所述氣漿分離段3的橫截面尺寸大于所述上部反應段1的橫截面尺寸,所述上部反應段1的橫截面尺寸小于所述下部反應段2的橫截面尺寸,因而在流經(jīng)上部反應段1、下部反應段2和導流筒4之間的空間時流速加快,從而對反應段(包括上部反應段1、下部反應段幻的內(nèi)壁和導流筒4的外壁產(chǎn)生沖刷,避免了結(jié)焦固體顆粒在反應段的內(nèi)壁和導流筒4的外壁上附著。此外,由于所述氣漿分離段3的橫截面尺寸大于所述上部反應段1的橫截面尺寸, 因而使得氣漿混合物在氣漿分離段3能夠停留充足的時間,以便氣體能夠基本上與漿液分
1 O另外,由于所述上部反應段1的橫截面尺寸小于所述下部反應段2的橫截面尺寸, 因而漿液中的液相在上部反應段1和導流筒4之間的空間的流速大于在下部反應段2和導流筒4之間的空間的流速,使得漿液中的結(jié)焦固體顆粒能夠迅速沉降到下部反應段2的底部,并可以排出反應器,從而不再隨漿液進行環(huán)流。換言之,通過這種布置可以提高在下部反應段2的固液分離。另外,通過這種布置可以減少向下流動時與反應段的內(nèi)壁和/或?qū)Я魍?的外壁的結(jié)焦固體顆粒附著。在本實用新型的一種優(yōu)選實施方式中,所述上部反應段1、所述下部反應段2、所述導流筒4和所述氣漿分離段3各自為圓筒形并同軸設置。其中,下部反應段2和氣漿分離段3分別具有底壁和頂壁,上部反應段1和導流筒4均為僅具有側(cè)壁的圓筒形。通過具有圓筒形結(jié)構(gòu)可以使氣漿混合物或漿液更加均勻地流動,并且避免了產(chǎn)生漿液沖刷不到的死角。另外,通過使所述上部反應段1、所述下部反應段2、所述導流筒4和所述氣漿分離段 3同軸設置可以在漿液沿導流筒4外部向下流動的過程中使?jié){液均勻分布并流動。優(yōu)選地,所述上部反應段1和所述下部反應段2的圓筒形橫截面的內(nèi)徑比為 1 (1.1 5),從而使?jié){液以所需的速度流過反應段和導流筒4之間并對反應段的內(nèi)壁和導流筒4的外壁進行所需強度的沖刷,并獲得較為理想的固液分離效果。另外,優(yōu)選地,所述上部反應段1和所述氣漿分離段3的圓筒形橫截面的內(nèi)徑比為 1 (1.1 4),從而使?jié){液以所需的速度流過反應段和導流筒4之間并對反應段的內(nèi)壁和導流筒4的外壁進行所需強度的沖刷,并獲得較為理想的氣漿分離效果。另外,在如圖1所示的優(yōu)選實施方式中,所述上部反應段1和所述下部反應段2通過第一錐筒部8a連接,所述下部反應段2和所述氣漿分離段3通過第二錐筒部8b連接。通過這種方式,可以使上部反應段1和下部反應段2以及氣漿分離段3和上部反應段1之間實現(xiàn)平緩過渡,避免橫截面的突然變化和因此產(chǎn)生的死角。其中,第一錐筒部8a和第二錐筒部8b可以是單獨的部件,也可以與相關的部件一體形成。例如,第一錐筒部8a可以與下部反應段2 —體形成,第二錐筒部8b可以與氣漿分離段3 —體形成??蛇x擇地,第一錐筒部8a和/或第二錐筒部8b也可以與上部反應段1 一體形成。優(yōu)選地,所述氣漿分離段3的頂部設置有氣體排放口 9,所述第二錐筒部8b的側(cè)壁設置有液體排放口 10。通過這種布置,一方面可以使氣漿分離后的氣體排出所述漿態(tài)床反應器以保證所述漿態(tài)床反應器的內(nèi)部壓差,從而使環(huán)流持續(xù)進行;另一方面可以使一部分漿液作為加氫處理后的產(chǎn)品排出并用于后續(xù)加工,以使所述漿態(tài)床反應器能夠進行連續(xù)操作。所述下部反應段2的底部可以設置有排料口 6。通過在下部反應段2的底部設置排料口 6可以將從漿液分離并沉積在下部反應段2的底部的結(jié)焦固體顆粒排放到所述漿態(tài)床反應器外部,以防止因沉積的固體顆粒堆積影響加氫處理的正常進行并可以對排出的固體顆粒進行進一步處理。另外,也可以通過排料口 6補充部分新鮮的催化劑顆粒。本領域技術(shù)人員可以理解的是,可以在排料口 6設置可控制操作的閥,以根據(jù)固體顆粒堆積的程度控制排料口 6打開并排放固體顆粒。換言之,在反應器穩(wěn)定運轉(zhuǎn)時,也可以將所述閥關閉。當結(jié)焦固體顆粒過多時,可以使排料口 6打開,以排出結(jié)焦固體顆粒。此外,所述漿態(tài)床反應器可以包括用于向所述反應器主體內(nèi)供應物料的供料管 11。其中,加氫處理時的物料包括漿液和氫氣。在本實用新型的一種實施方式中,如圖1所示,可以將漿液和氫氣預先均勻混合并以氣漿混合物的形式通過同一個供料管11 一起輸送到反應器主體內(nèi)。可選擇地,所述供料管11可以包括漿液供應管和氫氣供應管,從而分別將漿液和氫氣供應到反應器主體內(nèi)。優(yōu)選地,所述供料管11可以與所述流體分布器5的進料管相連,從而物料一旦輸送到下部反應段2中就可以在流體分布器5的作用下均勻分布。其中,流體分布器5可以是各種適當類型或型號的流體分布器,只要能夠使氣漿混合物以均勻分布的狀態(tài)進入導流筒4即可。本領域技術(shù)人員可以根據(jù)使用參數(shù)(例如氣漿混合物的流速、流量等)選擇適當型號的流體分布器5,在此不做詳細說明。此外,所述流體分布器5優(yōu)選靠近所述導流筒4的下端設置,即流體分布器5與導流筒4的下端之間存在較小的軸向間隙,從而在流體分布器5的作用下均勻分布的氣漿混合物可以在均勻分布后立即進入導流筒4,使得氣漿混合物以最為均布的狀態(tài)進入導流筒 4,從而促進導流筒4內(nèi)的反應均勻、迅速。優(yōu)選地,所述流體分布器5與所述導流筒4的下端之間的距離為0 lm。另外,流體分布器5具有流體分布板,通過使供料管11提供的氣漿混合物流經(jīng)該流體分布板實現(xiàn)氣漿混合物的均勻分布。優(yōu)選地,所述流體分布器5的流體分布板的外徑小于所述導流筒4的內(nèi)徑,從而使流體分布器5與導流筒4之間還具有徑向間隙。通過這種布置,在下部反應段2進行液固分離后的漿液能夠通過所述徑向間隙進入導流筒4,并與均勻分布的氣漿混合物一起沿導流筒4流動進行反應,從而能夠繼續(xù)環(huán)流。以上結(jié)合附圖詳細描述了本實用新型的優(yōu)選實施方式,但是,本實用新型并不限于上述實施方式中的具體細節(jié),在本實用新型的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi),可以對本實用新型的技術(shù)方案進行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。另外需要說明的是,在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術(shù)特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重復,本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。此外,本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合,只要其不違背本實用新型的思想,其同樣應當視為本實用新型所公開的內(nèi)容。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,該內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器包括反應器主體,該反應器主體包括上部反應段(1)、下部反應段(2)和氣漿分離段(3),所述氣漿分離段(3)和所述下部反應段(2)分別位于所述上部反應段(1)的上方和下方;導流筒,該導流筒(4)設置在所述反應器主體內(nèi)并從所述下部反應段(2)延伸到所述氣漿分離段(3);流體分布器(5),該流體分布器( 設置在所述導流筒的下方;其特征在于,所述氣漿分離段(3)的橫截面尺寸大于所述上部反應段(1)的橫截面尺寸,所述上部反應段(1)的橫截面尺寸小于所述下部反應段O)的橫截面尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,其特征在于,所述上部反應段(1)、所述下部反應段O)、所述導流筒(4)和所述氣漿分離段(3)總體為圓筒形并同軸設置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,其特征在于,所述上部反應段(1)和所述下部反應段O)的圓筒形橫截面的內(nèi)徑比為1 (1.1 5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,其特征在于,所述上部反應段(1)和所述氣漿分離段(3)的圓筒形橫截面的內(nèi)徑比為1 (1. 1 4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,其特征在于,所述上部反應段(1)和所述下部反應段( 通過第一錐筒部(8a)連接,所述下部反應段( 和所述氣漿分離段(3) 通過第二錐筒部(8b)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,其特征在于,所述氣漿分離段(3)的頂部設置有氣體排放口(9),所述第二錐筒部(8b)的側(cè)壁設置有液體排放口(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,其特征在于,所述下部反應段O)的底部設置有排料口(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,其特征在于,所述流體分布器(5)與所述導流筒的下端之間的距離為0 lm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,其特征在于,所述流體分布器(5)的流體分布板的外徑小于所述導流筒的內(nèi)徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任意一項所述的內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,其特征在于,所述內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器包括用于向所述反應器主體內(nèi)供應物料的供料管(11),所述供料管(11) 與所述流體分布器(5)的進料管相連。
專利摘要本實用新型公開了一種內(nèi)環(huán)流漿態(tài)床反應器,包括反應器主體,該反應器主體包括上部反應段(1)、下部反應段(2)和氣漿分離段(3),氣漿分離段和下部反應段分別設置在上部反應段的上方和下方;導流筒(4),該導流筒設置在反應器主體內(nèi)并從下部反應段延伸到氣漿分離段;流體分布器(5),該流體分布器設置在導流筒的下方;其中,氣漿分離段的橫截面尺寸大于上部反應段的橫截面尺寸,上部反應段的橫截面尺寸小于下部反應段的橫截面尺寸。在漿液從氣漿分離段和導流筒之間的空間流向反應段和導流筒之間的空間時,會加速漿液的流速,從而對反應段的內(nèi)壁和導流筒的外壁起到?jīng)_刷作用。
文檔編號B01J8/22GK201969548SQ20112002331
公開日2011年9月14日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者侯栓弟, 唐曉津, 張占柱, 渠紅亮, 王子軍 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石油化工科學研究院