專利名稱：一種沸騰床反應(yīng)器及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沸騰床反應(yīng)器及應(yīng)用，特別是提高傳質(zhì)效率的沸騰床加氫反應(yīng)器及應(yīng)用，屬于石油化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
渣油加氫處理及裂化是解決重油深加工的最合理、有效的方法?，F(xiàn)有的渣油加氫技術(shù)分為固定床加氫、移動(dòng)床加氫、懸浮床加氫和沸騰床加氫四種類型。固定床加氫處理技術(shù)相對(duì)最為成熟，但其對(duì)原料選擇性較差的局限性日漸突出；移動(dòng)床加氫技術(shù)也已成熟，由于催化劑可實(shí)現(xiàn)在線加排，對(duì)原料的適應(yīng)性有所增強(qiáng)，仍不能適應(yīng)重質(zhì)和超重質(zhì)原油的加工；懸浮床加氫也是國內(nèi)外各大石油公司和研究機(jī)構(gòu)積極開發(fā)的一種重油加工技術(shù)，但由于工程技術(shù)的難度較大，至今大都處于工業(yè)示范裝置階段，未見工業(yè)應(yīng)用的報(bào)道；沸騰床加氫技術(shù)近年來發(fā)展迅速，工藝技術(shù)和過程控制都已比較成熟，是劣質(zhì)重渣油加氫處理的理想技術(shù)。在渣油沸騰床加氫工藝中，原料與氫氣混合后從反應(yīng)器底部進(jìn)入，在反應(yīng)器中催化劑顆粒借助于液體提升和氣體攪動(dòng)使其處于沸騰狀態(tài)。其具有如下工藝特點(diǎn):(I)原料適應(yīng)性強(qiáng)；(2)反應(yīng)器內(nèi)溫度均勻，傳質(zhì)和傳熱效果好；(3)催化劑可在線加排、能夠保證恒定的產(chǎn)品質(zhì)量；(4)床層壓降小、無堵塞、運(yùn)轉(zhuǎn)周期長；(5)裝置操作靈活。沸騰床加氫反應(yīng)器內(nèi)液相為連續(xù)相，氣固為分散相，形成了氣-液-固三相共存的反應(yīng)體系，反應(yīng)效率的高低取決于氣-液-固三相的相間傳質(zhì)速度。由于氣相需要溶解到液相中，才能和固相(催化劑)接觸反應(yīng)，所以氣相分布方式對(duì)反應(yīng)器的傳質(zhì)效率和氫氣的使用效率有重要影響。目前，沸騰床加氫工藝中，一般的操作流程為:原料油與氫氣在管線中混合，進(jìn)入反應(yīng)器底部的高壓室內(nèi)，高壓室中沒有催化劑，氣、液混合物流經(jīng)過分布盤(反應(yīng)區(qū)與高壓室隔離設(shè)備)進(jìn)入反應(yīng)區(qū)與催化劑接觸反應(yīng)。反應(yīng)后液相的一部分和氣相引出反應(yīng)器。另一部分液相作為循環(huán)油，經(jīng)反應(yīng)器上部的循環(huán)杯回流至反應(yīng)器底部的高壓室內(nèi)，與新鮮進(jìn)料、氫氣簡單混合后進(jìn)入反應(yīng)區(qū)。由于氫氣在反應(yīng)器的上部流出，所以進(jìn)入循環(huán)杯的循環(huán)油處于氫氣溶解較少的狀態(tài)，進(jìn)入高壓室與新鮮進(jìn)料、氫氣只是簡單混合，所以氫氣的溶解不能達(dá)到最佳狀態(tài)，使得加氫反應(yīng)效率降低?，F(xiàn)有的沸騰床加氫反應(yīng)器中，一般需要設(shè)置液相循環(huán)操作，以使得催化劑達(dá)到沸騰狀態(tài)。液相循環(huán)的典型方式是在反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置收集液體的循環(huán)杯，循環(huán)杯上端開口，收集液相物料，通過與循環(huán)杯下部相連的循環(huán)管路循環(huán)至反應(yīng)器下部。US4753721描述了采用原料分布盤的渣油加氫處理過程，新鮮渣油原料和氫氣混合后進(jìn)入沸騰床反應(yīng)器高壓室，高壓室內(nèi)設(shè)置環(huán)狀向下開口的倒U形匯集分布器，新鮮渣油原料和氫氣的混合物料進(jìn)入?yún)R集分布器后，氣體匯集以溢流方式形成較小氣泡與液相混合，主要目的促進(jìn)氣液兩相的混合。該方法雖然可以實(shí)現(xiàn)氣液的初步分布，但是循環(huán)油無法實(shí)現(xiàn)較好的分布，同時(shí)也無法實(shí)現(xiàn)循環(huán)油和氫氣的更好混合。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種沸騰床反應(yīng)器及應(yīng)用，可以進(jìn)一步提高傳質(zhì)效率。本發(fā)明可以提高氫氣的利用效率，促進(jìn)沸騰床加氫反應(yīng)器循環(huán)油中的氫氣溶解量，進(jìn)而提高加氫和裂化反應(yīng)深度。本發(fā)明一種沸騰床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體和反應(yīng)器筒體內(nèi)上部設(shè)置的循環(huán)杯，循環(huán)杯下部設(shè)置連通至反應(yīng)器筒體下部的循環(huán)管路，循環(huán)杯外沿垂直方向上設(shè)置具有條柵狀開口的溢流圍堰，溢流圍堰外側(cè)套裝底沿帶有浮子的帽罩；帽罩中心部位固定設(shè)置氣相引流管，氣相引流管穿過帽罩頂部開口設(shè)置在帽罩之上，氣相引流管向下延伸至循環(huán)管路內(nèi)；穿過循環(huán)杯錐形的杯壁設(shè)置氣相引出管，循環(huán)杯內(nèi)的氣相引出管末端向上高于溢流圍堰，循環(huán)杯外側(cè)的氣相引出管通向反應(yīng)器外。本發(fā)明中帽罩為上端封閉的圓筒形，底沿外側(cè)設(shè)置浮子。底沿帶有浮子的帽罩套裝在循環(huán)杯溢流圍堰上，隨著液位的高低可以上下滑動(dòng)。能夠?qū)崿F(xiàn)使液相通過溢流圍堰上條柵狀開口進(jìn)入循環(huán)杯，氣相向上聚集在反應(yīng)器頂部，通過帽罩中心部位的氣相引流管進(jìn)入循環(huán)油循環(huán)管路的內(nèi)。氣相引流管末端流出的氣相以氣泡的形式分散于循環(huán)油中，向上流動(dòng)，經(jīng)過與循環(huán)油的氣液傳質(zhì)，匯集于帽罩內(nèi)部，通過氣相引出管引出反應(yīng)器。本發(fā)明中循環(huán)杯溢流圍堰高度為10 50cm，優(yōu)選為20 40cm ;溢流圍堰上條柵狀開口的長度為8 48cm,優(yōu)選為18 38cm,寬度為I 5cm,優(yōu)選為I 3cm ;條柵狀開口的具體數(shù)量根據(jù)循環(huán)油量計(jì)算，一般情況下，帽罩升至最高時(shí)，所有條柵狀開口的流通截面積應(yīng)為循環(huán)油循環(huán)管徑流通截面積的2 5倍，優(yōu)選為2 3倍。本發(fā)明中帽罩的內(nèi)徑略大于循環(huán)杯溢流圍堰外徑，在保證帽罩可以自由上下滑動(dòng)的前提下，二者之間的間隙越小越好。帽罩的高度應(yīng)大于循環(huán)杯溢流圍堰的高度。本發(fā)明中帽罩的底沿帶有浮子，浮子可以采用空心金屬圓環(huán)筒狀，也可以采用其他形狀。由于帽罩、氣相引流管及浮子連接在一起，所以浮子在油中產(chǎn)生的浮力應(yīng)大于上述三者重力之和的1.5倍，優(yōu)選大于2.0倍。本發(fā)明中氣相引流管的一端連接在帽罩中間部位，另一端向下深入到循環(huán)油的循環(huán)管路中。氣相引流管深入循環(huán)管路的一端可以設(shè)置氣相分配裝置，使得氣相可以形成較小的氣泡，提高氣液傳質(zhì)效果。氣相引出管一端位于循環(huán)杯內(nèi)側(cè)，高出循環(huán)杯溢流圍堰，另一端連接反應(yīng)器外，可以保證氣相弓I出反應(yīng)器。本發(fā)明反應(yīng)器應(yīng)用于渣油或重油原料的沸騰床加氫反應(yīng)過程中。本發(fā)明中新鮮原料與氫氣在反應(yīng)器入口管線中混合后進(jìn)入沸騰床加氫反應(yīng)器底部的高壓室，與循環(huán)杯返回的循環(huán)油一同向上通過含有催化劑的反應(yīng)區(qū)。在循環(huán)杯處，氣液兩相分離，氣相在沸騰床反應(yīng)器頂部聚集，通過帽罩中心部位的氣相引流管進(jìn)入循環(huán)油循環(huán)管路的底部。氣相引流管末端流出的氣相以氣泡的形式分散于循環(huán)油中，向上流動(dòng)，經(jīng)過與循環(huán)油的氣液傳質(zhì)，匯集于帽罩內(nèi)部，通過氣相引出管引出反應(yīng)器。一部分液相作為生成油流出反應(yīng)器，一部分液相通過溢流圍堰上條柵狀開口進(jìn)入循環(huán)杯，與氣相進(jìn)行氣液逆流接觸傳質(zhì)后，返回沸騰床加氫反應(yīng)器高壓室。底沿帶有浮子的帽罩套裝在循環(huán)杯溢流圍堰上，隨著液位的高低可以上下滑動(dòng)，使得帽罩能夠在不同液位狀況下進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
1、在常規(guī)的沸騰床反應(yīng)器中，經(jīng)過反應(yīng)區(qū)的氣相應(yīng)直接流出反應(yīng)器。本發(fā)明可以充分利用已經(jīng)經(jīng)過反應(yīng)區(qū)的氣相，提高氣、液的相間傳質(zhì)，促進(jìn)氣相在液相中的溶解度。2、隨著傳質(zhì)效率的提高，循環(huán)油中氫氣的溶解度增加，可以促進(jìn)加氫和裂化反應(yīng)，使原料油的轉(zhuǎn)化率提高，增加輕質(zhì)油品的收率，同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。3、本發(fā)明中的設(shè)備安裝方便，體積小巧，空間利用率高，不破壞現(xiàn)有反應(yīng)器結(jié)構(gòu)。只需要做簡單的改動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)，改造費(fèi)用很低。


圖1是本發(fā)明沸騰床反應(yīng)器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其中:1-沸騰床反應(yīng)器筒體，2-反應(yīng)器原料入口，3-高壓室，4-反應(yīng)區(qū)，5-循環(huán)杯，6-氣相引出管，7-浮子，8-帽罩，9-溢流圍堰，10-氣相引流管，11-循環(huán)氫管路，12-循環(huán)泵，13-生成油排出管路。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種提高沸騰床加氫反應(yīng)器及應(yīng)用予以進(jìn)一步說明。如圖1所示，新鮮原料與氫氣經(jīng)反應(yīng)器原料入口 2進(jìn)入沸騰床加氫反應(yīng)器高壓室3，與循環(huán)杯5返回的循環(huán)油一同向上通過含有催化劑的反應(yīng)區(qū)4。在循環(huán)杯5處氣液兩相分離，氣相在沸騰床反應(yīng)器頂部聚集，通過帽罩中心部位的氣相引流管10進(jìn)入循環(huán)油循環(huán)管路的底部。氣相引流管10末端流出的氣相以氣泡的形式分散于循環(huán)油中，向上流動(dòng)，經(jīng)過與循環(huán)油的氣液傳質(zhì)，匯集于帽罩8內(nèi)部，通過氣相引出管6引出反應(yīng)器。一部分液相作為生成油流出反應(yīng)器，一部分液相通過溢流圍堰9上條柵狀開口進(jìn)入循環(huán)杯5，與氣相進(jìn)行氣液逆流接觸傳質(zhì)后，返回沸騰床加氫反應(yīng)器高壓室3。底沿帶有浮子的帽罩8套裝在循環(huán)杯溢流圍堰9上，隨著液位的高低可以上下滑動(dòng)，使得帽罩8能夠在不同液位狀況下進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。為進(jìn)一步說明本發(fā)明的方案，列舉以下實(shí)施例。實(shí)施例1
如圖1所示，本實(shí)施例中，循環(huán)杯溢流圍堰高度為25cm ;溢流圍堰上條柵狀開口的長度為23cm，寬度為2cm，條柵狀開口的數(shù)量為64個(gè)。氣相引流管深入循環(huán)管路的末端設(shè)置氣相破碎網(wǎng)，進(jìn)一步將氣相破碎成微小氣泡。新鮮原料與氫氣經(jīng)反應(yīng)器原料入口 2進(jìn)入沸騰床加氫反應(yīng)器高壓室3，與循環(huán)杯5返回的循環(huán)油一同向上通過含有催化劑的反應(yīng)區(qū)4。在循環(huán)杯5處氣液兩相分離，氣相在沸騰床反應(yīng)器頂部聚集，通過帽罩中心部位的氣相引流管10進(jìn)入循環(huán)油循環(huán)管路的底部。氣相引流管10末端流出的氣相被破碎網(wǎng)破碎后，以微小氣泡的形式分散于循環(huán)油中，向上流動(dòng)，經(jīng)過與循環(huán)油的氣液傳質(zhì)，匯集于帽罩8內(nèi)部，通過氣相引出管6引出反應(yīng)器。一部分液相作為生成油流出反應(yīng)器，一部分液相通過溢流圍堰9上條柵狀開口進(jìn)入循環(huán)杯5，與氣相進(jìn)行氣液逆流接觸傳質(zhì)后，返回沸騰床加氫反應(yīng)器高壓室3。底沿帶有浮子的帽罩8套裝在循環(huán)杯溢流圍堰9上，隨著液位的高低可以上下滑動(dòng)，使得帽罩8能夠在不同液位狀況下進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種沸騰床反應(yīng)器，包括反應(yīng)器筒體和反應(yīng)器筒體內(nèi)上部設(shè)置的循環(huán)杯，循環(huán)杯下部設(shè)置連通至反應(yīng)器筒體下部的循環(huán)管路，其特征在于:循環(huán)杯外沿垂直方向上設(shè)置具有條柵狀開口的溢流圍堰，溢流圍堰外側(cè)套裝底沿帶有浮子的帽罩；帽罩中心部位固定設(shè)置氣相引流管，氣相引流管穿過帽罩頂部開口設(shè)置在帽罩之上，氣相引流管向下延伸至循環(huán)管路內(nèi)；穿過循環(huán)杯錐形的杯壁設(shè)置氣相引出管，循環(huán)杯內(nèi)的氣相引出管末端向上高于溢流圍堰，循環(huán)杯外側(cè)的氣相引出管通向反應(yīng)器外。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:帽罩為上端封閉的圓筒形，底沿外側(cè)設(shè)置浮子，底沿帶有浮子的帽罩套裝在循環(huán)杯溢流圍堰上，隨著液位的高低可以上下滑動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:循環(huán)杯溢流圍堰高度為10 50cm，溢流圍堰上條柵狀開口的長度為8 48cm，寬度為I 5cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:循環(huán)杯溢流圍堰高度為20 40cm;溢流圍堰上條柵狀開口的長度為18 38cm，寬度為I 3cm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、3或4所述的反應(yīng)器，其特征在于:帽罩升至最高時(shí)，所有條柵狀開口的流通截面積應(yīng)為循環(huán)油循環(huán)管徑流通截面積的2 5倍，優(yōu)選為2 3倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)器，其特征在于:帽罩的底沿帶有浮子，浮子采用空心金屬圓環(huán)筒狀，帽罩、氣相引流管及浮子連接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的反應(yīng)器，其特征在于:浮子在油中產(chǎn)生的浮力大于帽罩、氣相引流管和浮子重力之和的1.5倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)器，其特征在于:浮子在油中產(chǎn)生的浮力大于帽罩、氣相引流管和浮子重力之和的2.0倍。
9.權(quán)利要求1所述反應(yīng)器應(yīng)用于渣油或重油原料的沸騰床加氫反應(yīng)過程中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應(yīng)用，其特征在于:新鮮原料與氫氣在反應(yīng)器入口管線中混合后進(jìn)入沸騰床加氫反應(yīng)器底部的高壓室，與循環(huán)杯返回的循環(huán)油一同向上通過含有催化劑的反應(yīng)區(qū)；在循環(huán)杯處，氣液兩相分離，氣相在沸騰床反應(yīng)器頂部聚集，通過帽罩中心部位的氣相引流管進(jìn)入循環(huán)油循環(huán)管路的底部；氣相引流管末端流出的氣相以氣泡的形式分散于循環(huán)油中，向上流動(dòng)，經(jīng)過與循環(huán)油的氣液傳質(zhì)，匯集于帽罩內(nèi)部，通過氣相引出管引出反應(yīng)器；一部分液相作為生成油流出反應(yīng)器，一部分液相通過溢流圍堰上條柵狀開口進(jìn)入循環(huán)杯，與氣相進(jìn)行氣液逆流接觸傳質(zhì)后，返回沸騰床加氫反應(yīng)器高壓室；底沿帶有浮子的帽罩套裝在循環(huán)杯溢流圍堰上，隨著液位的高低可以上下滑動(dòng)，使得帽罩能夠在不同液位狀況下進(jìn)行自動(dòng)調(diào)整。
全文摘要
本發(fā)明提供一種沸騰床反應(yīng)器及應(yīng)用，包括反應(yīng)器筒體和反應(yīng)器筒體內(nèi)上部的循環(huán)杯，循環(huán)杯下部設(shè)置連通至反應(yīng)器筒體下部的循環(huán)管路，循環(huán)杯外沿垂直水平方向設(shè)置具有條柵狀開口的溢流圍堰，溢流圍堰外側(cè)套裝底沿帶有浮子的帽罩。帽罩中心部位設(shè)置氣相引流管，氣相引流管向下延伸至循環(huán)管路底部。穿過循環(huán)杯錐形的杯壁設(shè)置氣相引出管，循環(huán)杯內(nèi)的氣相引出管末端向上高于溢流圍堰，循環(huán)杯外側(cè)的氣相引出管通向反應(yīng)器外。本發(fā)明可以有效提高氣液兩相的傳質(zhì)效率，促進(jìn)沸騰床加氫反應(yīng)器循環(huán)油中的氫氣溶解量，提高加氫和裂化反應(yīng)深度。
文檔編號(hào)C10G47/26GK103100355SQ201110353848
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者王喜彬, 賈麗 申請(qǐng)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