一種多重優(yōu)化的漿態(tài)床加氫反應(yīng)器及其用途與設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種漿態(tài)床加氫反應(yīng)器及與其配套的相關(guān)工藝，屬于石油化工和煤化 工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，隨著原油開采量的不斷增加和常規(guī)原油儲量的不斷減少，原油劣質(zhì)化趨 勢越來越嚴(yán)重，原油直接蒸餾得到的中間餾分油及焦化、催化裂化等二次加工得到的中間 餾分中的s、N含量也相應(yīng)增加。而市場對輕質(zhì)油的需求不斷增加，人們環(huán)保意識的不斷增 強(qiáng)，環(huán)保法律法規(guī)對發(fā)動機(jī)尾氣排放要求更加嚴(yán)格，各種燃油標(biāo)準(zhǔn)要求S、N的含量也更加 苛刻。因此，如何降低中間餾分中的硫、氮等雜質(zhì)含量以滿足環(huán)保要求是各煉廠所面臨的重 要問題。
[0003] 在此現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，重/渣油輕質(zhì)化越來越受到重視。在重油加氫、煤直接液化和煤 混煉工藝中，漿態(tài)床加氫具有操作靈活和原料適應(yīng)性強(qiáng)以及可以處理高金屬、高瀝青質(zhì)含 量的重、劣質(zhì)原料油及油煤混合物等特點(diǎn)而成為重要的研宄方向。漿態(tài)床加氫過程為：首先 將烴原料與催化劑混合均勻，然后與氫氣混合以上流式從反應(yīng)器底部進(jìn)入反應(yīng)器，進(jìn)行加 氫裂化、加氫脫硫、脫氮、脫金屬反應(yīng)。
[0004] 漿態(tài)床加氫通常采用空筒式或有簡單內(nèi)構(gòu)件的反應(yīng)器，催化劑通常為固體微粒催 化劑，以烴原料為載體連續(xù)進(jìn)出反應(yīng)器。反應(yīng)器中沒有固定的催化劑床層，催化劑加入量很 少，通常占原料量的百分之幾至萬分之幾。因此在此反應(yīng)條件下，原料與催化劑的接觸不緊 密，不利于原料與氫氣和催化劑之間的傳質(zhì)傳熱反應(yīng)。特別是劣質(zhì)重/油以及煤原料中固 體含量較多，反應(yīng)速度較慢，又由于比重較大，經(jīng)常會發(fā)生未充分反應(yīng)的固體物料堆積于反 應(yīng)器塔體底部的情況，既導(dǎo)致轉(zhuǎn)化率的降低也嚴(yán)重影響反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)一步反應(yīng)的進(jìn)行。
[0005] 國外相關(guān)專利提出一種增設(shè)內(nèi)循環(huán)式反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，將沸騰床反應(yīng)器使用的內(nèi)循環(huán) 結(jié)構(gòu)用于懸浮床反應(yīng)器，以增強(qiáng)反應(yīng)器內(nèi)的返混效果，強(qiáng)化烴原料與催化劑及氫氣之間的 傳質(zhì)和傳熱過程，提高加氫轉(zhuǎn)化效果。其缺點(diǎn)在于其將整個反應(yīng)器形成一個循環(huán)區(qū)，新鮮進(jìn) 料與轉(zhuǎn)化后物流進(jìn)行充分返回，使得單個反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率低，反應(yīng)器串聯(lián)個數(shù)多；其催化劑 需要在線加入和回收，占地面積大，建設(shè)成本和操作費(fèi)用高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種多重優(yōu)化的漿態(tài)床加氫反應(yīng)器，增設(shè)強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)了反 應(yīng)物的返混程度，提高了原料轉(zhuǎn)化率和輕油收率，同時還解決了結(jié)焦、堵塞及飛溫問題。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0008] -種多重優(yōu)化的漿態(tài)床加氫反應(yīng)器，具有反應(yīng)器塔體、進(jìn)料口和出料口，所述進(jìn)料 口位于所述反應(yīng)器塔體的下部，所述出料口位于塔體頂部，其特征在于還包括內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu) 和進(jìn)料分布器，
[0009] 所述內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)包括循環(huán)泡罩、循環(huán)管和循環(huán)泵，所述循環(huán)泡罩和循環(huán)管位于反 應(yīng)器塔體內(nèi)，所述循環(huán)泡罩為上部開口的上底面大于下底面的臺狀空心杯，下端連通所述 循環(huán)管的上端，所述循環(huán)管的下端通向所述反應(yīng)器塔體底部并連通位于塔體外部的循環(huán) 泵；所述進(jìn)料口包括入口進(jìn)料口和循環(huán)進(jìn)料口，所述進(jìn)料分布器包括入口進(jìn)料分布器和循 環(huán)進(jìn)料分布器，位于所述塔體內(nèi)下部塔體內(nèi)壁與循環(huán)管之間并分別對應(yīng)入口進(jìn)料口和循環(huán) 進(jìn)料口，反應(yīng)物料通過入料進(jìn)料口后再通過所述入口進(jìn)料分布器進(jìn)入塔體，所述內(nèi)循環(huán)結(jié) 構(gòu)回收的循環(huán)物料通過循環(huán)泵進(jìn)入循環(huán)進(jìn)料口后再通過所述循環(huán)進(jìn)料分布器進(jìn)入塔體。
[0010]所述反應(yīng)塔體豎直布置，所述循環(huán)管的高度為反應(yīng)塔體高度的20-95%。
[0011] 優(yōu)選的所述循環(huán)管高度為反應(yīng)塔體高度的70-92%，所述循環(huán)管直徑為塔體內(nèi)徑 的 30-50%。
[0012] 優(yōu)選的所述塔體高度為3500mm，內(nèi)徑為200mm;所述循環(huán)管高度為3200mm，直徑為 80mm〇
[0013]包括多個冷氫入口，沿所述塔體的圓周側(cè)壁均勻分布。
[0014]包括沖洗油進(jìn)口，設(shè)置在反應(yīng)器上部和下部各1-6個，沿所述塔體的圓周側(cè)壁均 勾分布。
[0015]所述反應(yīng)器塔體內(nèi)壁具有含鈦合金的復(fù)合材料的涂層。
[0016]包括緊急泄壓口，位于所述塔體外部，所述循環(huán)管和循環(huán)泵之間或所述循環(huán)泵和 循環(huán)進(jìn)料口之間。
[0017]所述反應(yīng)器串聯(lián)使用，串聯(lián)數(shù)量為2-3個。
[0018] 上述的一種多重優(yōu)化的漿態(tài)床加氫反應(yīng)器的用途，用于重油加氫工藝、煤直接液 化工藝和油煤混煉工藝，所述重油為重質(zhì)原油、渣油、催化油漿、脫油瀝青、煤焦油的一種或 者多種組合，所述煤為褐煤、煙煤、不粘煤中的一種或者多種組合，油煤混煉中油與煤的比 例范圍為97:3-40:60。
[0019]還包括對于以上漿態(tài)床加氫反應(yīng)器的設(shè)計方法。
[0020] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果：
[0021] 本發(fā)明的一種多重優(yōu)化的漿態(tài)床加氫反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)下部進(jìn)料處增設(shè)進(jìn)料分 布器，使得進(jìn)料不會積存于反應(yīng)器底部形成死區(qū)，有利于烴原料和催化劑與氫氣的傳質(zhì)傳 熱，加快反應(yīng)速率。反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置強(qiáng)制型內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，未反應(yīng)的重質(zhì)物料通過循環(huán)泡罩回 收，循環(huán)管引流，循環(huán)泵傳遞重新進(jìn)料，并通過循環(huán)進(jìn)料分布器分散再次進(jìn)入反應(yīng)區(qū)，強(qiáng)制 循環(huán)量為進(jìn)料量的1-7倍，有效增加了返混程度和反應(yīng)時間，深化反應(yīng)程度，特別適合用于 反應(yīng)物料中固體重質(zhì)物料含量較多的重質(zhì)原油、劣質(zhì)渣油加氫或油煤混煉或煤直接液化工 藝中，可顯著提高烴原料轉(zhuǎn)化率和輕油收率；同時也避免了為增加固體物料的轉(zhuǎn)化率導(dǎo)致 反應(yīng)器塔體過長，降低了成本。循環(huán)管與塔體的尺寸比例可根據(jù)反應(yīng)物料的固體量進(jìn)行選 擇，使得反應(yīng)器整體的尺寸在保證轉(zhuǎn)化率和輕油收率、且解決了結(jié)焦與堵塞等問題的情況 下能在一個合理的范圍內(nèi)。
[0022] 反應(yīng)器圓周壁上設(shè)置的冷氫進(jìn)口用于調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度和緊急降溫。所述冷氫進(jìn)口的 數(shù)量可根據(jù)反應(yīng)器大小和反應(yīng)器熱力學(xué)模型確定。
[0023] 沿圓周均勻分布的沖洗油進(jìn)口用于沖洗反應(yīng)器內(nèi)壁上的沉積物和結(jié)焦物。
[0024]所述涂層耐高溫、高壓的前提下使內(nèi)壁光滑，減小摩擦力，使反應(yīng)物不易沉積或堆 積在側(cè)壁上。
[0025] 反應(yīng)器設(shè)置緊急泄壓措施，以處理飛溫工況。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的反應(yīng)器簡圖，圖中各標(biāo)號列示如下：
[0027] 1-進(jìn)料口；2-入口進(jìn)料分布器；3-出料口；4-冷氫進(jìn)口；5-沖洗油進(jìn)口；6-反應(yīng) 器內(nèi)循環(huán)泡罩；7-反應(yīng)器循環(huán)管；8-反應(yīng)器循環(huán)泵；9-循環(huán)進(jìn)料分布器；10-緊急泄壓口。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 為進(jìn)一步闡述本發(fā)明的具體特征，將結(jié)合圖1加以說明。
[0029]本發(fā)明的多重優(yōu)化的漿態(tài)床加氫反應(yīng)器包括反應(yīng)器塔體，塔體底部具有進(jìn)料口 1， 頂部具有出料口 3,內(nèi)部具有強(qiáng)制循環(huán)裝置。所述循環(huán)裝置包括反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)泡罩6、反應(yīng) 器循環(huán)管7以及反應(yīng)器循環(huán)泵8。反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)泡罩6位于塔體上部、出料口 3下方的反應(yīng) 器內(nèi)循環(huán)泡罩6,為倒置的圓臺狀空心杯。反應(yīng)器循環(huán)管7與反應(yīng)器內(nèi)循環(huán)泡罩6的下杯底 連接的豎直通向塔體底部伸向塔體外部與塔體外部的反應(yīng)器循環(huán)泵8連接。
[0030] 反應(yīng)器塔體內(nèi)