專利名稱：用于懸浮床加氫裂化工藝的下排料環(huán)流反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種新型的用于懸浮床加氫裂化工藝的下排料環(huán)流反應(yīng)器，屬于石油加工或煤液化工藝中的反應(yīng)設(shè)備，它可以用于氣體、液體和固體三相同時存在的反應(yīng)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。它主要是采用在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置新型結(jié)構(gòu)的環(huán)流筒和新型結(jié)構(gòu)的氣體分布器來達到使反應(yīng)過程轉(zhuǎn)化率高和減少生焦的目的。
目前，世界上懸浮床加氫工藝所用的反應(yīng)器，多為物料下進上出的上流式反應(yīng)器，有的反應(yīng)器的底部還添加了臨時排焦口，這些反應(yīng)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。由于大量催化劑或煤粉顆粒的存在，反應(yīng)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(yīng)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。但沉積在反應(yīng)器底部的固體顆粒，會影響裝置的長周期運轉(zhuǎn)，有時不得不通過臨時排焦口排出。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。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(yīng)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(yīng)器外，在反應(yīng)器中的高溫環(huán)境中，沉積在反應(yīng)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，即使反應(yīng)器底部設(shè)有臨時排焦口，也無法排出反應(yīng)器，最終將堵塞反應(yīng)器。為了能將生成的焦排出反應(yīng)器外，可以提高反應(yīng)器內(nèi)液體物料的線速度，以便將焦舉升到反應(yīng)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(yīng)器上部抽出，然后打入反應(yīng)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(yīng)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(yīng)效果越好。在用循環(huán)泵從反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)器中的物料也存在著密度差，即反應(yīng)過程中生成的焦在反應(yīng)器底部較多，在頂部較少。而物料又是從反應(yīng)器頂部排出的，這樣沉積的焦在反應(yīng)器中停滯一段時間后，就會結(jié)成大塊而堵塞反應(yīng)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(yīng)器的底部。目前解決的辦法有兩種，其一是使物料從反應(yīng)器底部排出，這樣不管生成的焦是否向底部沉降，都能排出；其二是改變物料循環(huán)方式，由于反應(yīng)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(yīng)器就是從改變物料的循環(huán)方式考慮，依靠環(huán)流筒的作用，而不是循環(huán)泵，提高液體在反應(yīng)器中的線速度，進而提高液體對固體顆粒的舉升力，將焦舉升到反應(yīng)器頂部出口。但傳統(tǒng)的環(huán)流反應(yīng)器不能徹底解決使用低濃度催化劑的重油懸浮床加氫裂化過程中焦炭在底部聚集的問題。另外，傳統(tǒng)的環(huán)流反應(yīng)器還存在著如下三個缺點其一，由于它追求高的液體線速度，液體返混過于嚴重，剛進入反應(yīng)器中的新鮮原料，有一部分未完全反應(yīng)就從頂部的出料口排出，原料的轉(zhuǎn)化率低；其二，由于液體的線速度高，氣體上升的速度也快，反應(yīng)器中氣體占液體的比例(也就是氣含率)較低，加氫效果差；其三，環(huán)流筒外壁與反應(yīng)器內(nèi)壁間的液體原料中含有的氫氣較少，生焦反應(yīng)較嚴重。
本實用新型的目的就在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供了一種用于懸浮床加氫裂化工藝的下排料環(huán)流反應(yīng)器，它主要是采用在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置新型結(jié)構(gòu)的環(huán)流筒和新型結(jié)構(gòu)的氣體分布器來達到使反應(yīng)過程轉(zhuǎn)化率高和減少生焦的目的。它主要是由反應(yīng)器殼體、環(huán)流筒、環(huán)形氣體分布器等構(gòu)成，其特征在于環(huán)流筒是沿反應(yīng)器殼體內(nèi)的軸線設(shè)置而成，并在反應(yīng)器的底部設(shè)置環(huán)形氣體分布器，液體出口、原料入口和氣體入口均設(shè)置在反應(yīng)器的底部，氣體出口設(shè)置在反應(yīng)器的頂部；設(shè)置于內(nèi)部的環(huán)流筒則是由上環(huán)流筒和下環(huán)流筒依次串聯(lián)構(gòu)成，其上環(huán)流筒的直徑和長度均大于下環(huán)流筒，并依靠設(shè)置在兩者所形成的環(huán)形空間的內(nèi)連接片連接而成。
附


圖1即為本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2即為本實用新型的環(huán)流筒的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖3即為本實用新型的多級串聯(lián)環(huán)流筒組的結(jié)構(gòu)示意圖為了更好地實現(xiàn)本實用新型的上述目的，設(shè)計者還將下環(huán)流筒設(shè)計為其外壁縱切線與其軸線可以成0～60度的夾角；同時，為了得到更加充分的“環(huán)流”，還將設(shè)置于反應(yīng)器內(nèi)部的環(huán)流筒可以是一組或多組串聯(lián)而成。對于設(shè)置于反應(yīng)器底部的氣體分布器則設(shè)計成內(nèi)分布器和外分布器，內(nèi)分布器設(shè)置于下環(huán)流筒內(nèi)部，外分布器設(shè)置于下環(huán)流筒的外部，并要求內(nèi)分布器的開孔率要大于外分布器，以緩解環(huán)流筒外的液體中貧氣的矛盾。
附圖的圖面說明如下1---上環(huán)流筒2---下環(huán)流筒 3---內(nèi)連接片 4---組間連接片5---多級串聯(lián)環(huán)流筒組6---支撐件7---反應(yīng)器殼體8---熱點偶9---氣體內(nèi)分布器10---氣體外分布器 11---上蓋 12---氣體出口13---原料油入口 14---氣體入口 15---液體出口下面將結(jié)合附圖和實施例來詳述本實用新型的結(jié)構(gòu)特點在實際設(shè)計制造中，設(shè)計者是這樣實現(xiàn)本實用新型的制造過程在反應(yīng)器的殼體內(nèi)裝有多組環(huán)流筒。每組環(huán)流筒是由有上下兩個環(huán)流筒組成。相比而言，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)將多組環(huán)流筒固定在反應(yīng)器內(nèi)，環(huán)流筒外壁與反應(yīng)器內(nèi)壁間裝有測溫?zé)崤继坠?。在反?yīng)器的底部、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，內(nèi)徑較大的氫氣分布器開孔率較低。反應(yīng)器的上部有內(nèi)構(gòu)件裝入口，口的直徑不小于環(huán)流筒和氫氣分布器的外徑。氣體通過氫氣分布器進入反應(yīng)器，液體原料通過進料管從內(nèi)徑較小的氫氣分布器軸中心穿過，進入到環(huán)流筒內(nèi)部。通過測量和控制反應(yīng)器內(nèi)的液位，反應(yīng)后的物料從反應(yīng)器底部的出料口排出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型采用多組上粗下細的環(huán)流筒組結(jié)構(gòu)，它可以讓反應(yīng)器內(nèi)的物料(氣體、液體和固體)處于適度返混狀態(tài)，消除反應(yīng)過程中反應(yīng)器內(nèi)的局部過熱，使反應(yīng)器內(nèi)各處的溫度保持均一；它可以增強液體和氣體的接觸時間，并將部分氫氣分布到環(huán)流筒外壁與反應(yīng)器之間；同時，可以將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的固體顆粒和在反應(yīng)過程中長大的固體顆粒，有選擇的、迅速地排出反應(yīng)器，不至于在反應(yīng)器內(nèi)聚結(jié)成大塊固體。由于采用了多組環(huán)流筒，反應(yīng)器中的液體在整個反應(yīng)器內(nèi)形成環(huán)流的同時，在每一組環(huán)流筒內(nèi)也形成環(huán)流，減少了新鮮原料與反應(yīng)過的物料之間的返混，結(jié)果是反應(yīng)生成的氣體和焦減少，轉(zhuǎn)化率提高。
權(quán)利要求1.用于懸浮床加氫裂化工藝的下排料環(huán)流反應(yīng)器，它主要是由反應(yīng)器殼體(7)、環(huán)流筒、環(huán)形氣體分布器等構(gòu)成，其特征在于環(huán)流筒是沿反應(yīng)器殼體(7)內(nèi)的軸線依次串聯(lián)設(shè)置而成，并在反應(yīng)器的底部設(shè)置環(huán)形氣體分布器，液體出口、原料入口和氣體入口均設(shè)置在反應(yīng)器的底部，氣體出口(12)設(shè)置在反應(yīng)器的頂部；設(shè)置于內(nèi)部的環(huán)流筒則是由上環(huán)流筒(1)和下環(huán)流(2)筒套接構(gòu)成，其上環(huán)流筒(1)的直徑和長度均大于下環(huán)流筒(2)，并依靠設(shè)置在兩者所形成的環(huán)形空間的內(nèi)連接片(3)連接而成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于懸浮床加氫裂化工藝的下排料環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于下環(huán)流筒(2)的外壁縱切線與其軸線可以成0～60度的夾角。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于懸浮床加氫裂化工藝的下排料環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于設(shè)置于反應(yīng)器內(nèi)部的環(huán)流筒可以是多組串聯(lián)而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于懸浮床加氫裂化工藝的下排料環(huán)流反應(yīng)器，其特征在于設(shè)置于反應(yīng)器底部的氣體分布器可分為內(nèi)分布器(9)和外分布器(10)，內(nèi)分布器(9)設(shè)置于下環(huán)流筒(2)的內(nèi)部，外分布器(10)設(shè)置于下環(huán)流筒(2)的外部，并要求內(nèi)分布器(9)的開孔率要大于外分布器(10)。
專利摘要一種新型的用于懸浮床加氫裂化工藝的下排料環(huán)流反應(yīng)器，屬于石油加工或煤液化工藝中的反應(yīng)設(shè)備，它可以用于氣體、液體和固體三相同時存在的反應(yīng)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。它主要是采用在反應(yīng)器內(nèi)部設(shè)置新型結(jié)構(gòu)的環(huán)流筒和新型結(jié)構(gòu)的氣體分布器來達到使反應(yīng)過程反應(yīng)生成的氣體和焦減少、轉(zhuǎn)化率提高的目的。
文檔編號C10G47/00GK2548696SQ02232888
公開日2003年5月7日 申請日期2002年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月23日
發(fā)明者周家順, 闕國和, 鄧文安, 劉 東 申請人:中國石油天然氣股份有限公司, 石油大學(xué)(華東)