一种径流式渣油加氢处理反应器制造技术

本发明专利技术公开一种径流式固定床渣油加氢处理反应器。本发明专利技术的反应器主要由壳体、中轴进油管、底部氢气分布盘等构件组成，使渣油加氢反应过程中，原料油在催化剂床层主要沿反应器直径方向流散、反应补充氢由下向上流动。本发明专利技术渣油加氢装置的操作弹性好、各类催化剂可同步失活，有效延长装置运转周期，能够充分利用渣油加氢催化剂的活性资源。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种径流式固定床渣油加氢处理反应器。本专利技术的反应器主要由壳体、中轴进油管、底部氢气分布盘等构件组成，使渣油加氢反应过程中，原料油在催化剂床层主要沿反应器直径方向流散、反应补充氢由下向上流动。本专利技术渣油加氢装置的操作弹性好、各类催化剂可同步失活，有效延长装置运转周期，能够充分利用渣油加氢催化剂的活性资源。【专利说明】一种径流式渣油加氢处理反应器
本专利技术属于渣油加氢技术装备领域，具体的说是一种径流式固定床渣油加氢处理反应器。
技术介绍
渣油加氢是重质油轻质化的主要技术途径之一。目前渣油加氢已经发展了固定床、移动床、沸腾床、悬浮床等加氢反应技术方法。其中固定床加氢技术以反应过程操作简单平稳为主要技术优势获得迅速发展，成为渣油加氢最成熟的主流技术，越来越多的炼油企业选择固定床渣油加氢与渣油催化裂化组合工艺实现了最大量生产优质汽油、煤油、柴油的目的，经济效益和社会效益显著。现有固定床渣油加氢技术采用直立筒式反应器，根据脱除机械杂质，加氢脱金属、脱硫、脱氮/脱残炭反应机理和顺序，将主功能不同的各种催化剂按照一定组合方式在反应器里轴向装填。典型的如雪佛龙(CHEVRON)公司渣油加氢系列专利技术、中国石化FRIPP及RIPP渣油加氢系列专利技术，均采用直立筒式反应器。在现有的直立筒式反应器中，渣油和氢气从反应器顶部或底部进入，气液两相物料以相同方向沿反应器轴向流动。在催化剂床层中，物料流动方向截面与反应器截面相同，一成不变。但反应物料从进料口进入反应器内，流通面积突然扩大。为了避免刚进入的物料对催化剂床层造成冲击和产生偏流，现有直立筒式反应器内部必须在进料口附近设置进料分配器和分布板，最大限度保证物料均匀通过催化剂床层。采用直立筒式反应器的现有固定床渣油加氢技术，反应物流沿反应器轴向流动依次进行机械杂质脱除、加氢脱金属、脱硫、脱氮/脱残炭反应，渣油中的机械杂质和金属杂质脱除后以固态物形式沉积在催化剂床层，最先在前置床层沉积，随着渣油处理量增加，沉积物增多并饱和，逐渐向后置床层延伸。随着运转时间增加，主要功能是脱机械杂质和金属的前置催化剂床层因沉积物饱和而逐渐失活，其主功能逐渐丧失，后置脱硫、脱氮/脱残炭催化剂循序逐步承担更多的脱金属反应负荷，导致其失活速率加大。为了补偿活性损失，必须随运转时间越长而逐步提高反应温度。提高反应温度在提升催化剂活性的同时，催化剂表面结焦及其它副反应速率也增加，催化剂床层容易出现热点，其结果一是进一步加大失活速率，二是床层压降进一步增加。由于上述的原因，现有固定床渣油加氢装置普遍存在操作弹性差、催化剂床层压差较高、催化剂不能同步失活，后置催化剂活性资源浪费较大等问题，其运转周期较其它石油馏分加氢装置短得多，很少超过2年。也由于其床层压差较大的原因，现有直立筒式反应器不适宜密相装填催化剂，不能更有效利用反应器空间来提高装置处理量。 径流式渣油加氢处理方法可以有效解决现有固定床渣油加氢处理所存在的上述问题。但是，现有直立筒式反应器结构不能实现径流式固定床渣油加氢处理反应过程。
技术实现思路
为了实现径流式固定床渣油加氢处理反应过程，本专利技术提供一种径流式渣油加氢反应器。本专利技术的径流式渣油加氢反应器主要由壳体、中轴进油管和底部氢气分布盘构成。本专利技术反应器壳体的外观形状与现有直立筒式反应器相似，主体为等径圆柱(筒)体，上下两端为半圆球形或半椭圆球形收缩封闭。不同之处在于，一是，现有直立筒式反应器的高径比比较大，主要根据反应空速和物流线速设计，如果高径比小，会导致反应物料偏流；而本专利技术反应器的高径比有较大的取值范围，因为径流式反应过程系低线速操作，其反应空速主要由中轴进油管开孔率、进油管内径与反应器内径之比确定，反应器高径比仅与装置的操作弹性及运转周期有密切关系，即高径比越大，则装置的操作弹性越大、运转周期越长。二是，现有直立筒式反应器仅在上下两端设置进料口和出料口各一个；而本专利技术反应器在顶端设置一个气体出口，底部设置一个原料渣油进口、一个氢气进口、一个生成油出口，其中生成油出口位于中间最低端，渣油进口和氢气进口位置略高于生成油出口。在本专利技术的反应器内部，轴向分为三个功能空间，其中柱形主体为反应区域，除中轴进油管外，全部径向分层装填催化剂；上部半圆球形或半椭圆球形内为气体汇集区域，反应剩余氢气和气体产物在此汇集后经顶端排气口排出；下部半圆球形或半椭圆球形内为生成油汇集区域，加氢生成油在此汇集后经底端排油口排出。置于反应器下部的氢气分布盘将反应区域与生成油汇集区域隔开，氢气分布盘外径与反应器壳体内径相等或略小，氢气分布盘的圆周环状均匀分布有生成油导流孔，形成一个贴近器壁的环形通道，生成油离开催化剂床层时，通过此环形通道进入底部生成油汇集区，再经生成油出口排出 反应器。氢气分布盘内有一个圆饼状空间，圆饼空间侧面及底面全封闭，上面为氢气分布板。氢气管从半球壳侧面水平或斜向上穿过反应器壁后上弯，与分布盘连接，进入分布盘内的氢气通过与催化剂接触的分布板均匀进入催化剂床层。可见氢气分布盘集三大功能于一身:一是隔开反应区域与生成油区域，二是支撑催化剂床层，三是让氢气均匀进入催化剂床层。顾名思义，中轴进油管位于反应器中轴，向上穿入催化剂床层，接近气体汇集区域，向下贯穿氢气分布盘底面。油管从半球壳侧面水平或斜向上穿过反应器壁后上弯，与中轴进油管连接。中轴进油管在氢气分布盘上方一定高度以上的管壁上，径向均匀分布小孔。渣油原料通过这些小孔沿径向均匀进入催化剂床层进行加氢反应。本专利技术解决了现有渣油加氢反应器不能实现径流式渣油加氢反应过程的问题，具有下列有益效果: (I)进料管液位与床层压差自动平衡，不管原料油流量增加还是减少，其反应空速基本不变，具有良好的操作弹性。(2)氢气分布盘让反应补充氢均匀向上通过催化剂床层，除补偿反应氢耗外，其向上流动的上推作用，使渣油的径向流动轨迹弯曲增长，延长反应物在催化剂床层的停留时间，利于进行充分的加氢反应。(3)反应区域I层、II层的BH剂、HDM剂部分失活后，与之等高床层II1、IV层的HDS剂、HDN/CCR剂能够继续正常发挥其主功能活性，实现催化剂活性资源利用率最大化。(4)随着反应器催化剂床层的沉积物由下向上的方向积累，渣油加氢最大反应负荷区间由下向上移动。下部各类催化剂逐渐失活，上部各类催化剂随之自动等量投入使用而保持催化剂床层总体活性水平稳定，从根本上避免了现有固定床渣油加氢装置前置催化剂失去HDM活性后完全由后置催化剂承担HDM反应、加速后置催化剂失活的弊端，整体提高了全系列催化剂的活性资源利用率。(5)本专利技术的径流式渣油加氢反应器，可在最佳反应温度下长期稳定运转，无需为了补偿BH/HDM催化剂活性而进行逐渐提温操作。(6)在本专利技术的径流式反应器里，渣油反应行程短，沉积物轴向分布均匀，无需过多增加I层(BH剂)、II层(HDM剂)的床层空隙率，也无需采用过多催化剂品种的级配方法来均衡反应性能，可以有效减少催化剂的品种规格，还可以采用密相法装填催化剂，提高反应器的空间利用率。(7)反应区域里，渣油径向流散，流通面积迅速增加，线速迅速降低，流动阻力比现有固定床小得多。正常流动时，催化剂床层压差可忽略不计，有利于节省渣油加氢装置的动力本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径流式渣油加氢反应器，其特征在于，所述反应器包括壳体、中轴进油管和氢气分布盘，壳体主体为等径圆柱筒，壳体的上下两端为半圆球形或半椭圆球形收缩封闭；在壳体顶端设置一个气体出口，底部设置一个原料油入口管、一个氢气进口、一个生成油出口，其中生成油出口位于中间最低端，渣油进口和氢气进口位置略高于生成油出口；所述的中轴进油管位于反应器中轴，中轴进油管贯穿氢气分布盘伸入反应器中；按开孔状况中轴进油管分为3段，靠近氢气分布盘一段为a段，往上相邻为b段，再往上是c段；c段开孔率最大，轴向和径向的孔分布均匀，a段不开孔，b的开孔率由相邻a段的0值逐渐过渡到相邻c段的最大值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭派，耿新国，刘铁斌，李洪广，曾榕辉，袁胜华，郭蓉，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：