用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管。進油分布管包括進油管(1)和設(shè)于其外部的保護油套管(2)，兩者之間形成保護油通道(3)。進油管由進油管圓管段(11)和錐管段(12)組成，保護油套管由保護油套管圓管段(21)和文丘里管段(22)組成。文丘里管段的出口作為進油分布管的出口，錐管段伸入至文丘里管段內(nèi)。本發(fā)明的第一種進油分布管水平設(shè)置，文丘里管段的出口位于反應器中部區(qū)域。第二種進油分布管的進油管分為水平管段和垂直管段，錐管段位于垂直管段上；保護油套管分為水平管段和垂直管段，文丘里管段位于垂直管段上；進油分布管的垂直管段位于反應器的中部區(qū)域。本發(fā)明用于向沸騰床加氫反應器內(nèi)輸送木焦油。
【專利說明】
用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及木焦油沸騰床加氫反應器的構(gòu)件，具體來說是涉及一種用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管。
【背景技術(shù)】
[0002]生物質(zhì)熱裂解技術(shù)可以將生物質(zhì)(例如木質(zhì)原料、農(nóng)作物廢料)轉(zhuǎn)化為液態(tài)的生物質(zhì)焦油(木焦油)，產(chǎn)率可達65w%? 70w% (￥%表示重量百分數(shù))。木焦油的組成復雜、水分含量高、具有高腐蝕性、熱值較低，且不穩(wěn)定、易縮聚，難與石油類產(chǎn)品(如汽油、柴油等)互溶。從上世紀九十年代末開始，世界各國陸續(xù)開始進行了木焦油提煉燃油的技術(shù)研究，其中木焦油沸騰床加氫裂化被認為是最具有發(fā)展?jié)摿Φ募夹g(shù)之一。由于木焦油在高溫、缺乏催化劑和氫氣的情況下會發(fā)生劇烈的聚合反應而產(chǎn)生嚴重的結(jié)焦，現(xiàn)有的木焦油沸騰床加氫反應器采用底部進料，會出現(xiàn)反應器底部結(jié)焦堵塞，甚至損壞。
[0003]中國專利CN103920430A介紹了一種用于木焦油加工的沸騰床反應器，采用木焦油在反應器下部、分配盤上方側(cè)壁進油的方式，可以避免木焦油在分配盤下方高溫結(jié)焦的問題。所設(shè)的進油分布管中的進油管在反應器側(cè)壁的外部設(shè)有冷卻水套，以降低木焦油的溫度、避免溫度過高增強聚合反應。木焦油入口設(shè)置于反應器側(cè)壁下部且位于分配盤的上方，靠近反應器側(cè)壁內(nèi)表面，且沒有設(shè)置冷卻水套保護；這會造成如下兩個問題:(I)木焦油進入反應器后，受自下而上流動的氣液固混合物流的影響，折流后沿反應器側(cè)壁的內(nèi)表面向上流動；反應器側(cè)壁內(nèi)表面的溫度較高且其附近區(qū)域缺少催化劑和氫氣，使木焦油不能與催化劑和氫氣充分地接觸發(fā)生反應，易在木焦油入口上方的反應器側(cè)壁內(nèi)表面上發(fā)生嚴重的聚合結(jié)焦。(2)木焦油入口處易發(fā)生結(jié)焦。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管，以解決現(xiàn)有的進油分布管所存在的易使木焦油發(fā)生結(jié)焦的問題。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0006]第一種用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管，出口位于反應器分配盤的上方，進油分布管水平設(shè)置，包括進油管和設(shè)于其外部的冷卻介質(zhì)套管，其特征在于:進油管由進油管圓管段和錐管段組成，冷卻介質(zhì)套管為保護油套管，由保護油套管圓管段和文丘里管段組成，文丘里管段的出口作為進油分布管的出口，錐管段伸入至文丘里管段內(nèi)，進油管與保護油套管之間形成保護油通道，進油分布管穿過木焦油沸騰床加氫反應器的側(cè)壁，文丘里管段的出口位于木焦油沸騰床加氫反應器的中部區(qū)域。
[0007]第二種用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管，出口位于反應器分配盤的上方，進油分布管包括進油管和設(shè)于其外部的冷卻介質(zhì)套管，其特征在于:進油管由進油管圓管段和錐管段組成，分為水平管段和垂直管段，錐管段位于垂直管段上，冷卻介質(zhì)套管為保護油套管，由保護油套管圓管段和文丘里管段組成，分為水平管段和垂直管段，文丘里管段位于垂直管段上，文丘里管段的出口作為進油分布管的出口，錐管段伸入至文丘里管段內(nèi)，進油管與保護油套管之間形成保護油通道，進油管的水平管段和保護油套管的水平管段組成進油分布管的水平管段，進油管的垂直管段和保護油套管的垂直管段組成進油分布管的垂直管段，進油分布管的水平管段穿過木焦油沸騰床加氫反應器的側(cè)壁進入反應器內(nèi)，垂直管段位于木焦油沸騰床加氫反應器的中部區(qū)域。
[0008]本發(fā)明用于向沸騰床加氫反應器內(nèi)輸送木焦油。采用本發(fā)明，具有如下的有益效果:(1)作為進油分布管出口的文丘里管段的出口位于木焦油沸騰床加氫反應器的中部區(qū)域，因此進油分布管可以將木焦油輸送到上述區(qū)域，使木焦油不會沿反應器側(cè)壁的內(nèi)表面向上流動并發(fā)生結(jié)焦。上述區(qū)域有著足量的催化劑和氫氣；進入到上述區(qū)域的木焦油均勻快速地與反應器內(nèi)的三相沸騰床床層漿液混合，能夠與催化劑和氫氣充分地接觸發(fā)生反應，避免發(fā)生聚合結(jié)焦。(2)保護油通道通入保護油后形成保護油層，用于取熱與隔熱，可以避免高溫反應器器壁和反應器內(nèi)的高溫床層漿液通過輻射、對流、熱傳導的方式將熱量傳遞到進油管，充分保證進油管內(nèi)的木焦油保持較低的溫度、防止升溫結(jié)焦，并使木焦油以較低的溫度進入到三相沸騰床層中。在進油分布管位于反應器內(nèi)的部分，進油管也可受到保護油層的保護，能夠防止木焦油升溫結(jié)焦。進油管中的木焦油由錐管段出口流出后以及由文丘里管段的出口流出后、保護油通道中的保護油由保護油通道出口以及由文丘里管段的出口流出后(文丘里管段的出口相當于CN103920430A所述的生物質(zhì)焦油入口即木焦油入口)，保護油流位于木焦油流的外側(cè)，可以避免木焦油在錐管段出口和文丘里管段出口處吸熱及升溫結(jié)焦；另一方面，木焦油流不能沖破其外側(cè)的保護油流，對于第一種進油分布管，可以進一步防止木焦油向上折流至反應器側(cè)壁的內(nèi)表面并發(fā)生結(jié)焦。(3)進油管的錐管段對流經(jīng)的木焦油具有加速作用，保護油套管的文丘里管段對錐管段內(nèi)的木焦油具有抽吸作用。加速和抽吸相結(jié)合，增加了木焦油流速，不利于其吸熱升溫；并且對于第一種進油分布管來說，流速增加進一步使木焦油由文丘里管段的出口流出后在反應器的徑向上遠離反應器側(cè)壁的內(nèi)表面且不易折流至該內(nèi)表面。(4)由于文丘里效應，由文丘里管段的出口流出的木焦油和保護油的擴散范圍廣，木焦油能夠快速地擴散到三相沸騰床層中。流出的木焦油和保護油還可將高溫床層漿液排擠到周圍區(qū)域，減少漿液對文丘里管段的出口以及在該處的木焦油的熱傳遞，有利于避免文丘里管段的出口處發(fā)生結(jié)焦。(5)本發(fā)明的第二種進油分布管，進油管錐管段的出口和文丘里管段的出口向下，進油分布管向下分布木焦油，有益之處是:木焦油與自下而上流動的漿液對撞，有利于木焦油與漿液充分快速地接觸與混合。并且在進入反應器的氫氣與循環(huán)油斷流時可以增加漿液回流的阻力、減緩漿液的逆流，避免催化劑沉積到進油分布管內(nèi)部。
[0009]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。附圖和【具體實施方式】并不限制本發(fā)明要求保護的范圍。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的第一種用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管設(shè)置在木焦油沸騰床加氫反應器上的示意圖，進油分布管設(shè)置I根。
[0011]圖2是本發(fā)明的第二種用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管設(shè)置在木焦油沸騰床加氫反應器上的示意圖，進油分布管設(shè)置I根。
[0012]圖1和圖2均是在木焦油沸騰床加氫反應器軸向方向上的示意圖。圖1和圖2中，相同附圖標記表示相同的技術(shù)特征。
【具體實施方式】
[0013]參見圖1，本發(fā)明的第一種用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管(簡稱為進油分布管)，出口位于反應器分配盤51的上方。反應器分配盤51安裝于木焦油沸騰床加氫反應器(簡稱為反應器)5的下部，由分配板和多個泡罩式分布器組成。反應器5還設(shè)有氫氣與循環(huán)油管53、預分配器52、催化劑卸料管54，并設(shè)有催化劑進料管、氣體出口管、液體出口管等(圖略)。
[0014]進油分布管水平設(shè)置，包括進油管I和設(shè)于其外部的冷卻介質(zhì)套管。進油管I由進油管圓管段11和錐管段12組成。冷卻介質(zhì)套管為保護油套管2，由保護油套管圓管段21和文丘里管段22組成。文丘里管段22分為收縮段、喉頸和擴大段，文丘里管段22的出口(擴大段的出口)作為進油分布管的出口。錐管段12伸入至文丘里管段22的收縮段內(nèi)，錐管段12的出口位于文丘里管段22的喉頸處。進油管I與保護油套管2之間形成保護油通道3，保護油通道3的出口位于文丘里管段22的喉頸處。進油分布管穿過反應器5的側(cè)壁，文丘里管段22的出口位于反應器5的中部區(qū)域(指反應器5徑向的中部區(qū)域)。在進油分布管位于反應器5外部的管段上，保護油套管圓管段21上設(shè)有保護油入口管23，保護油入口管23與保護油通道3相通；保護油套管圓管段21的端部與進油管圓管段11之間設(shè)有封閉板4。
[0015]進油管I和保護油套管2 —般同軸設(shè)置。進油管圓管段11和保護油套管圓管段21的橫截面形狀為圓形，錐管段12的形狀為截頭圓錐面形。進油管圓管段11、保護油套管圓管段21、錐管段12和文丘里管段22的壁厚一般均為4?15mm。進油管圓管段11的直徑(本發(fā)明提到的直徑均為內(nèi)直徑)一般為20?200mm。錐管段12的錐角α —般為10?30度，長度b —般為100?300mm。保護油套管圓管段21的直徑一般為進油管圓管段11直徑的1.2?2倍。文丘里管段22的喉頸直徑一般為進油管圓管段11直徑的I?
1.2倍，出口直徑D —般為保護油套管圓管段21直徑的1.05?1.2倍，長度a —般為錐管段12長度b的2?2.2倍；文丘里管段22的出口與反應器5軸心線之間的距離d —般為反應器5直徑C的1/6?1/4。
[0016]本發(fā)明進油分布管各部件的材質(zhì)，一般均采用抗氫抗氯腐蝕的高溫不銹鋼；各部件之間的連接，一般均采用焊接連接。這可使進油分布管安全可靠、不易失效，適合在高溫高壓的腐蝕環(huán)境中長周期使用。
[0017]反應器分配盤51中，泡罩式分布器的軸向核心影響區(qū)域高度一般為200?500mm(自分配板的上表面計算)。這個區(qū)域主要受泡罩式分布器出口的氣液初始流動狀態(tài)的影響，流型比較紊亂；擾流和旋流較多，還存在上下回流，不利于木焦油快速擴散分布到三相沸騰床層中。因此，本發(fā)明將文丘里管段22出口的底端至反應器分配盤51中分配板上表面的距離s定為600?1000mm。
[0018]如圖1所示，在反應器5的直徑C小于3m(米)時，通常只設(shè)置I根進油分布管。
[0019]在反應器5的直徑C大于3m時，可以圍繞反應器5的軸心線均勻設(shè)置2根以上的進油分布管(最好是設(shè)置2?4根)。木焦油分為與進油分布管的根數(shù)相同的股數(shù)，分別從各根進油分布管進入反應器5 (圖略)。
[0020]圖2所示本發(fā)明的第二種進油分布管，出口位于反應器分配盤51的上方。進油分布管包括進油管I和設(shè)于其外部的冷卻介質(zhì)套管。進油管I由進油管圓管段11和錐管段12組成，分為水平管段和垂直管段；錐管段12位于垂直管段上，出口向下。冷卻介質(zhì)套管為保護油套管2，由保護油套管圓管段21和文丘里管段22組成，分為水平管段和垂直管段；文丘里管段22位于垂直管段上，出口向下，作為進油分布管的出口。錐管段12伸入至文丘里管段22的收縮段內(nèi)，錐管段12的出口位于文丘里管段22的喉頸處。進油管I與保護油套管2之間形成保護油通道3，保護油通道3的出口位于文丘里管段22的喉頸處。進油管I的水平管段和保護油套管2的水平管段組成進油分布管的水平管段，進油管I的垂直管段和保護油套管2的垂直管段組成進油分布管的垂直管段。進油分布管的水平管段穿過反應器5的側(cè)壁進入反應器內(nèi)，垂直管段位于反應器5的中部區(qū)域。在進油分布管的水平管段位于反應器5外部的管段上，保護油套管圓管段21上設(shè)有保護油入口管23，保護油入口管23與保護油通道3相通；保護油套管圓管段21的端部與進油管圓管段11之間設(shè)有封閉板4。
[0021]圖2所示第二種進油分布管其它未說明的部件形狀和設(shè)置方式、主要結(jié)構(gòu)尺寸(進油管圓管段11的直徑，錐管段12的錐角α、長度b，保護油套管圓管段21的直徑，文丘里管段22的喉頸直徑、出口直徑D、長度a)，與圖1所示的進油分布管相同。文丘里管段22的出口至反應器分配盤51中分配板上表面的距離t定為600?1000mm。
[0022]如圖2所示，在反應器5的直徑C小于3m時，通常只設(shè)置I根進油分布管；進油分布管的垂直管段位于反應器5的軸心線上。
[0023]在反應器5的直徑C大于3m時，可以圍繞反應器5的軸心線設(shè)置2根以上的進油分布管(最好是設(shè)置2?4根)。各根進油分布管垂直管段的軸心線與反應器5軸心線之間的距離一般為反應器5直徑C的1/6?1/4。木焦油分為與進油分布管的根數(shù)相同的股數(shù)，分別從各根進油分布管進入反應器5 (圖略)。
[0024]參見圖1，對于本發(fā)明的第一種進油分布管，在反應器5的操作過程中，氫氣與循環(huán)油7經(jīng)氫氣與循環(huán)油管53、預分配器52、反應器分配盤51進入反應器分配盤51上方的床層漿液中；木焦油61 (溫度一般為40?60°C )進入進油管I并在進油管I內(nèi)流動，由進油管I錐管段12的出口水平流出，從文丘里管段22的喉頸處進入文丘里管段22的擴大段。同時，保護油62(溫度一般為40?60°C )經(jīng)保護油入口管23進入保護油通道3并在保護油通道3內(nèi)流動，由保護油通道3的出口流出后(溫度一般控制在70°C以下)也從文丘里管段22的喉頸處進入文丘里管段22的擴大段。文丘里管段22擴大段內(nèi)的木焦油和保護油最后由文丘里管段22的出口在水平方向上擴散流出，進入反應器分配盤11上方的床層漿液中；其中，木焦油與催化劑和氫氣接觸發(fā)生反應，而保護油不發(fā)生反應。對于高溫反應器器壁和高溫床層漿液的熱量，由于保護油62的取熱與隔熱作用，可以保證木焦油在文丘里管段22出口處的溫度在80°C以下。在文丘里管段22的出口處，木焦油和保護油的平均流速一般為0.01?0.5m/So
[0025]保護油62 —般使用碳5?碳8的輕油，例如木焦油沸騰床加氫反應器5的循環(huán)油(經(jīng)過換熱冷卻后使用)。與木焦油不同，保護油不存在升溫結(jié)焦問題。保護油62以及氫氣與循環(huán)油7、木焦油61均連續(xù)進料。
[0026]參見圖2，在反應器5的操作過程中，木焦油61和保護油62在本發(fā)明第二種進油分布管中流動的路徑、溫度以及在文丘里管段22出口處的平均流速等，與在圖1所示第一種進油分布管中的基本相同。主要的不同之處是，進油管I內(nèi)的木焦油由錐管段12的出口向下流出，文丘里管段22擴大段內(nèi)的木焦油和保護油由文丘里管段22的出口向下擴散流出。
【主權(quán)項】
1.一種用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管，出口位于反應器分配盤(51)的上方，進油分布管水平設(shè)置，包括進油管(I)和設(shè)于其外部的冷卻介質(zhì)套管，其特征在于:進油管⑴由進油管圓管段(11)和錐管段(12)組成，冷卻介質(zhì)套管為保護油套管(2)，由保護油套管圓管段(21)和文丘里管段(22)組成，文丘里管段(22)的出口作為進油分布管的出口，錐管段(12)伸入至文丘里管段(22)內(nèi)，進油管(I)與保護油套管(2)之間形成保護油通道(3)，進油分布管穿過木焦油沸騰床加氫反應器(5)的側(cè)壁，文丘里管段(22)的出口位于木焦油沸騰床加氫反應器(5)的中部區(qū)域。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的進油分布管，其特征在于:進油管圓管段(11)的直徑為20?200mm，錐管段(12)的錐角α為10?30度，長度b為100?300mm，保護油套管圓管段(21)的直徑為進油管圓管段(11)直徑的1.2?2倍，文丘里管段(22)的喉頸直徑為進油管圓管段(11)直徑的I?1.2倍，出口直徑D為保護油套管圓管段(21)直徑的1.05?1.2倍，長度a為錐管段(12)長度b的2?2.2倍，文丘里管段(22)的出口與木焦油沸騰床加氫反應器(5)軸心線之間的距離d為木焦油沸騰床加氫反應器(5)直徑C的1/6?1/4。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的進油分布管，其特征在于:文丘里管段(22)出口的底端至反應器分配盤(51)中分配板上表面的距離s為600?1000mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的進油分布管，其特征在于:進油分布管設(shè)置I根。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的進油分布管，其特征在于:進油分布管圍繞木焦油沸騰床加氫反應器(5)的軸心線設(shè)置2根以上。6.—種用于木焦油沸騰床加氫反應器的進油分布管，出口位于反應器分配盤(51)的上方，進油分布管包括進油管(I)和設(shè)于其外部的冷卻介質(zhì)套管，其特征在于:進油管(I)由進油管圓管段(11)和錐管段(12)組成，分為水平管段和垂直管段，錐管段(12)位于垂直管段上，冷卻介質(zhì)套管為保護油套管(2)，由保護油套管圓管段(21)和文丘里管段(22)組成，分為水平管段和垂直管段，文丘里管段(22)位于垂直管段上，文丘里管段(22)的出口作為進油分布管的出口，錐管段(12)伸入至文丘里管段(22)內(nèi)，進油管(I)與保護油套管(2)之間形成保護油通道(3)，進油管(I)的水平管段和保護油套管(2)的水平管段組成進油分布管的水平管段，進油管(I)的垂直管段和保護油套管(2)的垂直管段組成進油分布管的垂直管段，進油分布管的水平管段穿過木焦油沸騰床加氫反應器(5)的側(cè)壁進入反應器內(nèi)，垂直管段位于木焦油沸騰床加氫反應器(5)的中部區(qū)域。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的進油分布管，其特征在于:進油管圓管段(11)的直徑為20?200mm，錐管段(12)的錐角α為10?30度，長度b為100?300mm，保護油套管圓管段(21)的直徑為進油管圓管段(11)直徑的1.2?2倍，文丘里管段(22)的喉頸直徑為進油管圓管段(11)直徑的I?1.2倍，出口直徑D為保護油套管圓管段(21)直徑的1.05?1.2倍，長度a為錐管段(12)長度b的2?2.2倍。8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的進油分布管，其特征在于:文丘里管段(22)的出口至反應器分配盤(51)中分配板上表面的距離t為600?1000毫米。9.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的進油分布管，其特征在于:進油分布管設(shè)置I根，其垂直管段位于木焦油沸騰床加氫反應器(5)的軸心線上。10.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的進油分布管，其特征在于:進油分布管圍繞木焦油沸騰床加氫反應器(5)的軸心線設(shè)置2根以上，各根進油分布管垂直管段的軸心線與木焦油沸騰床加氫反應器(5)軸心線之間的距離一般為木焦油沸騰床加氫反應器(5)直徑C的1/6 ?l/40
【文檔編號】B01J8/22GK105879784SQ201510041074
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2015年1月20日
【發(fā)明人】陳崇剛, 李立權(quán), 陳強, 蔡連波, 盛維武, 趙曉青, 李小婷
【申請人】中石化洛陽工程有限公司, 中石化煉化工程（集團）股份有限公司