[發明專利]一種沸騰床加氫反應器及應用

有效

• 申請號: 201110353851.0
• 申請日: 2011-11-10
• 公開（公告）號: CN103100356A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 王喜彬;賈麗
• 申請（專利權）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
• 主分類號: B01J8/22
• 分類號: B01J8/22;C10G47/26;C10G49/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種沸騰床加氫反應器及應用，特別是提高傳質效率的沸騰床加氫反應器及應用，屬于石油化工領域。

背景技術

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。現有的渣油加氫技術分為固定床加氫、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；移動床加氫技術也已成熟，由于催化劑可實現在線加排，對原料的適應性有所增強，仍不能適應重質和超重質原油的加工；懸浮床加氫也是國內外各大石油公司和研究機構積極開發的一種重油加工技術，但由于工程技術的難度較大，至今大都處于工業示范裝置階段，未見工業應用的報道；沸騰床加氫技術近年來發展迅速，工藝技術和過程控制都已比較成熟，可以處理更劣質的原料，是劣質重渣油加氫處理的理想技術。

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。其具有如下工藝特點：(1)原料適應性強；(2)反應器內溫度均勻，傳質和傳熱效果好；(3)催化劑可在線加排、能夠保證恒定的產品質量；(4)床層壓降小、無堵塞、運轉周期長；(5)裝置操作靈活。

沸騰床加氫反應器內液相為連續相，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，高壓室中沒有催化劑，氣、液混合物流經過分布盤（反應區與高壓室隔離設備）進入反應區與催化劑接觸反應。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油，經反應器上部的循環杯回流至反應器底部的高壓室內，與新鮮進料、氫氣簡單混合后進入反應區。由于氫氣在反應器的上部流出，所以進入循環杯的循環油處于氫氣溶解較少的狀態，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，使得加氫反應效率降低。

現有的沸騰床加氫反應器中，一般需要設置液相循環操作，以使得催化劑達到沸騰狀態。液相循環的典型方式是在反應器內設置收集液體的循環杯，循環杯上端開口，收集液相物料，通過與循環杯下部相連的循環管路循環至反應器下部。

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，高壓室內設置環狀向下開口的倒U形匯集分布器，新鮮渣油原料和氫氣的混合物料進入匯集分布器后，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氣液的初步分布，但是循環油無法實現較好的分布，同時也無法實現循環油和氫氣的更好混合。

發明內容

針對現有技術的不足，本發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效率。本發明可以提高氫氣的利用效率，提高沸騰床加氫反應器循環油中的氫氣溶解量，進而提高加氫和裂化反應深度。

本發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上部的循環杯，循環杯下部設置連通至反應器筒體內下部的循環管路，循環杯內或循環管路內設置離心葉輪，離心葉輪與循環油泵由同一個動力裝置驅動，在離心葉輪上向反應器筒體內上部引出氣相吸入管，氣相吸入管末端高出液面。

本發明中離心葉輪屬于自吸氣式氣液混合葉輪，為本領域技術人員所熟知的設備。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，液相沿導流葉片甩向四周，葉輪中心處產生負壓，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。具體如CN200610134149.4、CN200610134150.7等專利所描述的結構。

本發明中離心葉輪轉數增加，離心葉輪中心處產生的負壓會隨之增加，此時離心葉輪可以設置在循環管路中較低的位置。沸騰床反應器正常操作狀態下，循環油流量是一定的，所以循環油泵的轉數也是固定的。由于離心葉輪與循環油泵由同一個電機驅動，所以離心葉輪的常態轉數可以基本確定（如有需要，可以在驅動軸處設置機械變速機構，通過齒輪比的大小，來增加或減少離心葉輪相對于驅動電機的轉速）。根據離心葉輪具體的常態轉數，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杯液面的高度可以根據具體的沸騰床循環油操作參數確定。