專利名稱：一種沸騰床加氫反應器及應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種沸騰床加氫反應器及應用，特別是提高傳質(zhì)效率的沸騰床加氫反應器及應用，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)相對最為成熟，但其對原料適應性較差的局限性日漸突出；移動床加氫技術(shù)也已成熟，由于催化劑可實現(xiàn)在線加排，對原料的適應性有所增強，仍不能適應重質(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)應用的報道；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，可以處理更劣質(zhì)的原料，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器底部進入，在反應器中催化劑顆粒借助于液體提升和氣體攪動使其處于沸騰狀態(tài)。其具有如下工藝特點:(I)原料適應性強；(2)反應器內(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、運轉(zhuǎn)周期長；(5)裝置操作靈活。沸騰床加氫反應器內(nèi)液相為連續(xù)相，氣固為分散相，形成了氣-液-固三相共存的反應體系，反應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，所以氣相分布方式對反應器的傳質(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，進入反應器底部的高壓室內(nèi)，高壓室中沒有催化劑，氣、液混合物流經(jīng)過分布盤(反應區(qū)與高壓室隔離設備)進入反應區(qū)與催化劑接觸反應。反應后液相的一部分和氣相引出反應器。另一部分液相作為循環(huán)油，經(jīng)反應器上部的循環(huán)杯回流至反應器底部的高壓室內(nèi)，與新鮮進料、氫氣簡單混合后進入反應區(qū)。由于氫氣在反應器的上部流出，所以進入循環(huán)杯的循環(huán)油處于氫氣溶解較少的狀態(tài)，進入高壓室與新鮮進料、氫氣只是簡單混合，所以氫氣的溶解不能達到最佳狀態(tài)，使得加氫反應效率降低?，F(xiàn)有的沸騰床加氫反應器中，一般需要設置液相循環(huán)操作，以使得催化劑達到沸騰狀態(tài)。液相循環(huán)的典型方式是在反應器內(nèi)設置收集液體的循環(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入沸騰床反應器高壓室，高壓室內(nèi)設置環(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，主要目的促進氣液兩相的混合。該方法雖然可以實現(xiàn)氣液的初步分布，但是循環(huán)油無法實現(xiàn)較好的分布，同時也無法實現(xiàn)循環(huán)油和氫氣的更好混合。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種沸騰床加氫反應器及應用，可以進一步提高傳質(zhì)效率。本發(fā)明可以提高氫氣的利用效率，提高沸騰床加氫反應器循環(huán)油中的氫氣溶解量，進而提高加氫和裂化反應深度。本發(fā)明一種沸騰床加氫反應器，包括反應器筒體和反應器筒體內(nèi)上部的循環(huán)杯，循環(huán)杯下部設置連通至反應器筒體內(nèi)下部的循環(huán)管路，循環(huán)杯內(nèi)或循環(huán)管路內(nèi)設置離心葉輪，離心葉輪與循環(huán)油泵由同一個動力裝置驅(qū)動，在離心葉輪上向反應器筒體內(nèi)上部引出氣相吸入管，氣相吸入管末端高出液面。本發(fā)明中離心葉輪屬于自吸氣式氣液混合葉輪，為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的設備。一般由圓形的上下蓋板及連接上下蓋板的導流葉片組成。工作時離心葉輪高速旋轉(zhuǎn)，液相沿導流葉片甩向四周，葉輪中心處產(chǎn)生負壓，氣相由葉輪中心處被吸入葉輪，氣液物流通過導流葉片的撕扯，使得氣相主要以微氣泡的形式分散于液相中，強化氣液傳質(zhì)。具體如CN200610134149.4、CN200610134150.7 等專利所描述的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明中離心葉輪轉(zhuǎn)數(shù)增加，離心葉輪中心處產(chǎn)生的負壓會隨之增加，此時離心葉輪可以設置在循環(huán)管路中較低的位置。沸騰床反應器正常操作狀態(tài)下，循環(huán)油流量是一定的，所以循環(huán)油泵的轉(zhuǎn)數(shù)也是固定的。由于離心葉輪與循環(huán)油泵由同一個電機驅(qū)動，所以離心葉輪的常態(tài)轉(zhuǎn)數(shù)可以基本確定(如有需要，可以在驅(qū)動軸處設置機械變速機構(gòu)，通過齒輪比的大小，來增加或減少離心葉輪相對于驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速)。根據(jù)離心葉輪具體的常態(tài)轉(zhuǎn)數(shù)，就可以確定離心葉輪距離液面的高度，以保證離心葉輪中心處所產(chǎn)生的負壓足以克服液面差壓，將氣相吸入離心葉輪。因此離心葉輪設置的位置距離循環(huán)杯液面的高度可以根據(jù)具體的沸騰床循環(huán)油操作參數(shù)確定。本發(fā)明中離心葉輪的直徑為循環(huán)管路內(nèi)徑的1/5 4/5，優(yōu)選為1/5 3/5。導流葉片可以采用徑向葉片，也可以采用后傾式直葉片或漸開線形彎葉片，葉片數(shù)量一般設置2 50個，優(yōu)選為5 40個。本發(fā)明中反應器筒體下部設置反應物料入口，反應器筒體上部設置反應后物料出口。反應后物料出口一般包括氣相出口和液相出口，也可以是氣相和液相共同采用一個物料出口。本發(fā)明反應器應用于渣油或重油原料的沸騰床加氫反應過程中。本發(fā)明中新鮮原料與氫氣在反應器入口管線中混合后進入沸騰床加氫反應器底部的高壓室，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區(qū)。在循環(huán)杯處建立液面，氣相在沸騰床反應器頂部聚集排出反應器。一部分液相流出反應器，一部分液相以溢流方式進入循環(huán)杯。循環(huán)杯內(nèi)由循環(huán)油泵電機帶動的離心葉輪高速旋轉(zhuǎn)，離心葉輪中心處產(chǎn)生的負壓通過氣相吸入管將沸騰床反應器頂部聚集的部分氣相吸入離心葉輪內(nèi)部，與液相一同混合，經(jīng)過導流葉片的撕扯，使得氣體主要以微氣泡的形式分散于液體中，強化氣液傳質(zhì)，增加循環(huán)油中氫氣的溶解度，促進加氫反應，提高沸騰床反應效率。本發(fā)明的優(yōu)點是:
1、在常規(guī)的沸騰床反應器中，經(jīng)過反應區(qū)的氣相直接流出反應器。本發(fā)明可以充分利用已經(jīng)經(jīng)過反應區(qū)的氣相，提高氣、液的相間傳質(zhì)，促進氣相在液相中的溶解度。2、隨著傳質(zhì)效率的提高，循環(huán)油中氫氣的溶解量增加，可以促進加氫和裂化反應，使原料油的轉(zhuǎn)化率提高，增加輕質(zhì)油品的收率，同時提高了產(chǎn)品質(zhì)量。3、本發(fā)明中的設備安裝方便，體積小巧，空間利用率高，不破壞現(xiàn)有反應器結(jié)構(gòu)。只需要做簡單的改動即可實現(xiàn)，改造費用很低。


圖1是本發(fā)明沸騰床反應器剖面結(jié)構(gòu)示意圖。其中:1-沸騰床反應器筒體，2-反應器原料入口，3-高壓室，4-反應區(qū)，5-循環(huán)杯，6-氣相吸入管，7-離心葉輪，8-傳動軸，9-循環(huán)油泵，10-電機，11-循環(huán)氫，12-生成油。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種提高沸騰床加氫反應器及應用予以進一步說明。如圖1所示，新鮮原料與氫氣經(jīng)反應器原料入口 2進入沸騰床加氫反應器高壓室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區(qū)4。在循環(huán)杯5處建立液面，氣相在沸騰床反應器頂部聚集排出反應器形成循環(huán)氫11。一部分液相從反應器液相排出管路12流出反應器，一部分液相以溢流方式進入循環(huán)杯5。循環(huán)杯5內(nèi)由循環(huán)油泵電機10帶動離心葉輪7高速旋轉(zhuǎn)，離心葉輪7中心處產(chǎn)生負壓，通過氣相吸入管6將沸騰床反應器上部聚集的氣相吸入離心葉輪內(nèi)部，與液相一同混合，經(jīng)過導流葉片的撕扯，使得氣體主要以微氣泡的形式分散于液體中，強化氣液傳質(zhì)，增加循環(huán)油中氫氣的溶解度，促進加氫反應，提高沸騰床反應效率。為進一步說明本發(fā)明的方案，列舉以下實施例:
實施例1
如圖1所示，本實施例中，離心葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)為1500轉(zhuǎn)/分鐘，距離循環(huán)杯處液面的高度為反應器內(nèi)液相高度的1/3，離心葉輪的直徑為循環(huán)管路內(nèi)徑的3/5，導流葉片采用漸開線形彎葉片，葉片數(shù)量為25個。新鮮原料與氫氣經(jīng)反應器原料入口 2進入沸騰床加氫反應器高壓室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區(qū)4。在循環(huán)杯5處建立液面，氣相在沸騰床反應器頂部聚集排出反應器形成循環(huán)氫11。一部分液相從反應器液相排出管路12流出反應器，一部分液相以溢流方式進入循環(huán)杯5。循環(huán)杯5內(nèi)由循環(huán)油泵電機10帶動離心葉輪7高速旋轉(zhuǎn)，離心葉輪7中心處產(chǎn)生負壓，通過氣相吸入管6將沸騰床反應器上部聚集的氣相吸入離心葉輪內(nèi)部，與液相一同混合，經(jīng)過導流葉片的撕扯，使得氣體主要以微氣泡的形式分散于液體中，強化氣液傳質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種沸騰床加氫反應器，包括反應器筒體和反應器筒體內(nèi)上部的循環(huán)杯，循環(huán)杯下部設置連通至反應器筒體內(nèi)下部的循環(huán)管路，其特征在于:在循環(huán)杯內(nèi)或循環(huán)管路內(nèi)設置離心葉輪，離心葉輪與循環(huán)油泵由同一個動力裝置驅(qū)動，在離心葉輪上向反應器筒體內(nèi)上部引出氣相吸入管，氣相吸入管末端高出液面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沸騰床加氫反應器，其特征在于:離心葉輪為自吸氣式氣液混合葉輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沸騰床加氫反應器，其特征在于:離心葉輪由圓形的上下蓋板及連接上下蓋板的導流葉片組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的沸騰床加氫反應器，其特征在于:離心葉輪采用CN200610134149.4 或 CN200610134150.7 所描述的結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沸騰床加氫反應器，其特征在于:離心葉輪的直徑為循環(huán)管路內(nèi)徑的1/5 4/5。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沸騰床加氫反應器，其特征在于:離心葉輪的直徑為循環(huán)管路內(nèi)徑的1/5 3/5。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的沸騰床加氫反應器，其特征在于:導流葉片設置2 50個，優(yōu)選為5 40個。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的沸騰床加氫反應器，其特征在于:反應器筒體下部設置反應物料入口，反應器筒體上部設置反應后物料出口。
9.權(quán)利要求1所述沸騰床加氫反應器在渣油或重油原料的沸騰床加氫反應過程中的應用。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的應用，其特征在于:新鮮原料與氫氣在反應器入口管線中混合后進入沸騰床加氫反應器底部的高壓室，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區(qū)；在循環(huán)杯處建立液面，氣相在沸騰床反應器頂部聚集排出反應器；一部分液相流出反應器，一部分液相以溢流方式進入循環(huán)杯；循環(huán)杯內(nèi)由循環(huán)油泵電機帶動的離心葉輪高速旋轉(zhuǎn)，離心葉輪中心處產(chǎn)生的負壓通過氣相吸入管將沸騰床反應器頂部聚集的部分氣相吸入離心葉輪內(nèi)部，與液相一同混合，經(jīng)過導流葉片的撕扯，使得氣體主要以微氣泡的形式分散于液體中，強化氣液傳質(zhì)，增加循環(huán)油中氫氣的溶解度，促進加氫反應，提高沸騰床反應效率。
全文摘要
本發(fā)明提供一種沸騰床加氫反應器及應用，包括反應器筒體和反應器筒體內(nèi)上部的循環(huán)杯，循環(huán)杯下部設置連通至反應器筒體下部的循環(huán)管路，循環(huán)管路內(nèi)設置可以旋轉(zhuǎn)的離心葉輪，離心葉輪與循環(huán)油泵由同一個電機驅(qū)動，在離心葉輪上向反應器筒體內(nèi)上部引出氣相吸入管，氣相吸入管末端高出液面。可以有效提高氣液兩相的傳質(zhì)效率，促進沸騰床加氫反應器循環(huán)油中的氫氣溶解量，提高加氫和裂化反應深度。
文檔編號C10G49/12GK103100356SQ20111035385
公開日2013年5月15日 申請日期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