[發明專利]一種反應器及應用

在審

• 申請號: 201910705694.1
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN112295510A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 衛國賓;樂毅;汪曉菁;戚文新
• 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北京化工研究院
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;B01J8/04;C10G65/06;C10G45/34;C10G45/36;C10G45/40
• 代理公司: 北京知舟專利事務所(普通合伙) 11550
• 代理人: 周媛

本發明公開了一種反應器及應用。所述反應器的催化劑床層設置為兩部分，催化劑上部床層和催化劑下部床層，催化劑上部床層和催化劑下部床層之間設置層間空隙區；在所述層間空隙區的上部設有氫氣分布器，所述氫氣分布器是以筒體軸為球心，平面朝上曲面朝下的半球狀；所述的氫氣分布器半球的曲面上均勻設置多個氫氣出口；層間空隙區的下部設置二次氣液分配盤。本發明通過在反應器催化劑上下床層之間的層間空隙區加入氫氣分布器和氣液分配盤，在反應器中部有效地將氣液物料與氫氣二次混合，提升反應器中下部催化劑加氫效率。

技術領域

本發明涉及石油化工領域，具體是涉及一種反應器，更具體地說，涉及一種采用反應器中部二次配氫和氣液再分配設計，節約氫總用量和提升選擇性的固定床加氫反應器及應用。

背景技術

石腦油等液態烴原料經蒸汽裂解和分離后，碳三餾分中含有丙烯，丙烷，及少量的丙炔和丙二烯(簡稱MAPD)，MAPD的含量約為1％～5％(體積)。在丙烯聚合反應中，MAPD會降低聚丙烯催化劑的活性，影響聚合級丙烯產品的質量。為了將MAPD從碳三餾分中脫除，當前工業上采用催化選擇加氫和溶劑吸收法脫除MAPD。由于催化加氫法工藝流程簡單，沒有環境污染，所以催化加氫法的應用日益普遍。

碳三餾分催化加氫技術主要采用固定床反應器，分為等溫固定床反應器和絕熱固定床反應器。等溫固定床反應器具有良好的傳熱性能，單位床層具有較大的傳熱面積，管內溫度較易控制，適用于碳三餾分氣相加氫工藝，但由于設備投資大，氣相物料需換熱冷卻進入下游，能耗較高，其局限性日益突出。絕熱固定床反應器，反應器外殼包裹絕熱保溫層，使催化劑床層與外界沒有熱量交換。中空圓筒的底部放置擱板，上面堆放固體催化劑，氣液相物料從上而下通過催化劑床層。其結構簡單，床層橫截面溫度均勻，單位體積內催化劑裝填量大，即生產能力大，比較適合于熱效應不大的反應，非常適合碳三餾分液相加氫工藝。

傳統的碳三餾分固定床液相加氫工藝中，原料與氫氣混合后從反應器上部進入，從上而下通過催化劑床層，反應后的氣相中含有大量氫氣和少量烴類，液相產物主要以烴類為主，氣相和液相產物一起由反應器底部的出料口采出，在經過換熱器和/或冷卻器降低溫度后，經過壓力平衡罐穩壓后進入到下游丙烯精餾塔。

戴偉、張立巖等的專利CN101139242公布了一種碳三餾分液相選擇加氫方法，取消了反應器出口的冷卻器，并將壓力平衡罐改為氣液分離罐，并在氣液分離罐上部設有冷凝器，將少量的氣相碳三餾分冷凝為液相。與傳統的碳三加氫技術相比，該方法減少了設備投資，降低了丙烯精餾塔的分離負荷，甚至可以省去巴氏精餾段，但受管道傳輸的影響，氣液分離罐的溫度受物料流量影響較大，冷凝器控制難度較大，很容易造成整個碳三加氫系統的壓力波動，影響催化加氫反應。

在固定床加氫反應器內，形成了氣-液-固三相共存的反應體系，反應效率高低取決于氣-液-固三相的相間傳質速度。由于氣相需要溶解到液相中，才能與固相(催化劑)發生吸附反應，所以氣相分布方式對反應器的傳質效率和氫氣使用效率有重要影響。

甘永勝和李斌等的專利CN101279229公布了一種反應器的氣液分布器，氣相從氣液分布器的液相通道管頂部小孔橫向進入反應器，液相從氣液分布器的液體通道管小孔流出，形成不同直徑的環形分布，改善反應器內部氣液分布。

葉汀的專利CN20286053公布了一種液體分布器，在分布器底部設置滴液頭，提高了液滴分布的均勻程度以及液相與氣相的反應質量。

采用氣液分布器能夠提高氣液兩相在反應器內催化劑床層上部初始分布均勻程度，但隨著裝置規模的擴大，反應器直徑和高度不斷加大，氣液難以在催化劑床層中部到下部也形成均勻分布，靠近中心區域物料氣化率高，催化劑顆粒表面以氣-固反應為主，吸脫附速率遠快于周邊區域，碳三反應中丙烯加氫速率大大高于MAPD，相比而言，中心區域的選擇性要低于周邊。考慮到碳三液相加氫為精制反應，MAPD需脫除至ppm級，為了保證周邊區域MAPD加氫合格，會大大損失中心區域的丙烯選擇性，因此在工業實際運行中，所得到的丙烯選擇性都遠低于催化劑設計的預期。