[發(fā)明專利]沸騰床加氫反應(yīng)器及其使用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110525454.0
• 申請(qǐng)日: 2021-05-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113083170B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李劍平;李詩(shī)豪;楊雪晶;江霞;李立權(quán);陳崇剛;趙穎;袁遠(yuǎn)平;汪華林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J8/26
• 分類號(hào): B01J8/26;B01J8/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 項(xiàng)丹

本公開(kāi)涉及沸騰床加氫反應(yīng)器及其使用方法，提供了一種沸騰床加氫反應(yīng)器，包括：承壓外殼(3)，設(shè)置于所述承壓外殼上部空間內(nèi)的氣液固三相旋流分離器，和設(shè)置于所述氣液固三相旋流分離器底部的止逆錐(12)，設(shè)置于所述承壓外殼中部的降液式液相產(chǎn)品引出管(14)，以及設(shè)置在所述承壓外殼上的氣相出口(7)、液相出口(15)和氣液混相進(jìn)口(1)。還提供了一種上述沸騰床加氫反應(yīng)器的使用方法。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)屬于變革性潔凈能源關(guān)鍵裝備技術(shù)，具體涉及一種沸騰床加氫反應(yīng)器及其使用方法。

背景技術(shù)

沸騰床反應(yīng)器是一種氣液固三相流化床反應(yīng)器，因其壓降低、不易阻塞、可長(zhǎng)期運(yùn)行而被廣泛應(yīng)用于加氫流程中。沸騰床反應(yīng)器由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和操作模式使其具有如下優(yōu)點(diǎn)：①操作靈活，可以在高或低轉(zhuǎn)化率下操作；②可以周期性地從反應(yīng)器中回收或添加催化劑，在不停工的情況下可以保持催化劑的反應(yīng)活性；③通過(guò)循環(huán)泵使催化劑床層膨脹30％～50％，保證催化劑固體顆粒之間有足夠大的自由空間；可以避免由原料夾帶或反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的固體微粒在穿越催化劑床層過(guò)程中產(chǎn)生累積、床層堵塞或床層壓力降增加的問(wèn)題；④使用小粒徑催化劑能顯著降低擴(kuò)散的限制，提高了反應(yīng)速率，也不易發(fā)生金屬沉積堵塞催化劑孔道的情況；⑤良好的熱轉(zhuǎn)移，使催化劑床層的過(guò)熱最小化，并能減少焦炭形成；⑥沸騰床反應(yīng)器近似于等溫操作，在工業(yè)化的沸騰床裝置中，反應(yīng)器中任何兩點(diǎn)的溫度差都低于5℃，可以避免局部過(guò)熱。

就沸騰床技術(shù)在裝備方面的發(fā)展歷程而論，沸騰床反應(yīng)器概念的提出已經(jīng)50多年，距離第一套商業(yè)化裝置運(yùn)行已有40多年，但無(wú)論是H-Oil技術(shù)以犧牲反應(yīng)空間利用率和催化劑傳質(zhì)效率為代價(jià)換取反應(yīng)器的正常運(yùn)行，或像是STRONG技術(shù)以付出更多的設(shè)備制造代價(jià)實(shí)現(xiàn)反應(yīng)器的正常運(yùn)行，都是造成現(xiàn)有沸騰床裝置建設(shè)和運(yùn)行成本高的主要原因。可以說(shuō)，在現(xiàn)有的反應(yīng)器裝備技術(shù)水平上，僅僅通過(guò)催化劑的逐級(jí)換代，難以取得反應(yīng)器整體技術(shù)水平的跨越式提升。為了突破發(fā)展的瓶頸，可預(yù)知的是，未來(lái)沸騰床反應(yīng)器的發(fā)展除了依靠以往的“三傳一反”規(guī)律認(rèn)知深入和催化劑的升級(jí)、換代之外，或可考慮以反應(yīng)器裝備技術(shù)革新，特別是出口分離器的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)沸騰床反應(yīng)器的“可能發(fā)展要求”：(1)催化劑壽命的延長(zhǎng)，不易結(jié)焦；(2)催化劑全混流循環(huán)操作；(3)反應(yīng)器空間的充分利用；(4)分離精度及效率高；(5)熱量損失小；(6)能耗低。

中國(guó)實(shí)用新型專利CN 207828192U公開(kāi)了一種沸騰床加氫反應(yīng)系統(tǒng)，三相旋流分離器下部裝有紡錘形導(dǎo)流體，減小了催化劑帶出量，但是其三相分離效果不顯著，僅提供一次外筒與內(nèi)筒間的旋轉(zhuǎn)分離且容易發(fā)生結(jié)焦現(xiàn)象，催化劑壽命短。

中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)CN 102463077A公開(kāi)了一種三相沸騰床反應(yīng)器，其上部同樣包括了一個(gè)三相旋流分離器裝置，其包括內(nèi)筒和外筒，上下兩端全部打開(kāi)。三相混合物向上進(jìn)入內(nèi)筒，在內(nèi)筒出口由于橫向擾流固體顆粒進(jìn)入內(nèi)筒外筒間的環(huán)隙，最終由擴(kuò)散段返回反應(yīng)器。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但同樣的氣液固三相混合物受橫向擾流作用有限，固體顆粒并不能高效地與液相分開(kāi)，小氣泡也同樣會(huì)殘余在液相中。中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)CN 101721960A公開(kāi)了一種沸騰床分離器，其上部設(shè)有三相旋流分離器，其結(jié)構(gòu)與原理與CN 102463077A類似。三相旋流分離器包括內(nèi)筒和外筒的套筒結(jié)構(gòu)，上下均為開(kāi)口結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒和外筒上段為倒置的錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)，下段均為正置的錐臺(tái)形結(jié)構(gòu)，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，催化劑藏量大，但并不能實(shí)現(xiàn)全混流操作條件。

中國(guó)發(fā)明專利公開(kāi)CN 108114510A公開(kāi)了一種氣液固三相旋流分離器及含有其的沸騰床反應(yīng)器，該三相旋流分離器包括三個(gè)內(nèi)徑不同的同心直圓筒，氣液固三相混合物從最內(nèi)側(cè)導(dǎo)流筒進(jìn)入，設(shè)置有Z型擋板，阻止氣泡進(jìn)入液固分離區(qū)，液固兩相在外筒與器壁間分離，可將催化劑的帶出量減少80％～95％，同樣地，它并不能實(shí)現(xiàn)全混流操作條件，不能充分利用反應(yīng)器內(nèi)部空間。