膨松床反应器及重油轻质化方法技术

一种膨松床反应器，包括反应器本体，原料油入口，反应器出口，所述反应器本体底部设有原料油入口，顶部设有反应器出口；上部的分配盘、下部的催化剂支撑层与筒体构成重复单元，所述分配盘下方设有催化剂过滤筛网管束；本发明专利技术还涉及重油轻质化方法，包括如下步骤：原料经加热炉加热后，自下而上经原料油入口进入反应器，经过分布器进行分布后进入催化剂床层，催化剂膨胀率控制在大于5％，反应后的原料通过床层顶部的催化剂过滤筛网流出，由膨松床反应器出口出来的油品，通过过滤器过滤后，进入到固定床反应器进行反应。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及重油加氢过程领域，特别涉及一种膨松床反应器及其重油轻质化方法。
技术介绍
催化裂化是现今重油轻质化的重要加工手段之一，随着原油重质化劣质化的日益显现，催化裂化工艺中越来越多的掺炼劣质原料，原料性质变差使催化裂化的产品分布变差、轻质油产率下降并使反应器结焦结垢，影响装置正常运行。为了克服这些问题，一般采用油浆回炼和部分油浆外甩两种方式。由于催化裂化油浆中含有大量的稠环芳烃和催化剂粉末，在回炼中会使催化剂结焦并放出大量的热，因而炼厂一般采取减小油浆回炼比，增加外甩油浆比例的方法。一般外甩油浆占原料质量的5％～10％，全国每年产生的催化裂化油浆总量至少在800×104吨以上。这部分外甩的油浆经济效益低，因而有效的利用催化裂化油浆，增加其附加值，是广大石油石化工作者努力的目标。催化油浆加氢处理工艺，是指将深加工难度大的催化裂化油浆经加氢处理后，脱除油浆中的硫、氮等杂质元素和镍、钒等重金属等，并饱和油浆中大量的稠环芳烃，提高油浆的裂化性能，增加其经济价值。现今处理重油的加氢装置主要有四类：固定床、移动床、沸腾床和浆态床。由于反应器各自形式不同，其对重油的处理能力也不同。四类反应器对重油的加工极限由低到高排序：固定床<移动床<沸腾床<浆态床。目前，全世界渣油加氢装置，应用最多的反应器类型是固定床反应器。固定床反应器技术比较成熟，其结构简单、操作稳定、易实现大型化和连续化生产。和其他反应器相比，固定床反应器的催化剂不与油一起离开反应器，催化剂利用率比较高。但是固定床反应器体积较大，温度分布不均匀，易产生飞温现象，床层压降较大，催化剂遇劣质油易堵塞结焦，失活快，仅适用于原总金属含量小于20μg/g，残碳小于20％的原料，劣质重油加工难度大。常规固定床反应器一般为下流式反应器，Chevron公司开发了上流式反应器US6554994B1，在齐鲁石化实现工业应用。此专利设计的上流式反应器为微膨胀床，床层催化剂呈轻微膨胀状态，增加了床层的空隙率，但也会使催化剂流动不均，使反应在床层的各个位置反应不均匀，加工重油会造成局部堵塞的情况。移动床反应器是固定床反应器的基础上发展而来，催化剂自上而下进入反应器，实行在线更换，可在较苛刻的反应条件下稳定运转。沸腾床加氢是指在反应器中，重油从反应器下部送入，自下向上流动，催化剂好似沸腾液体进行反应，催化剂实行在线更换。其特点是原料适应性广，可适用于比较劣质的原料的加工。专利CN102596386A、CN1367477A等在其延伸应用申请了相关专利。但沸腾床反应器由于受其反应器流体力学的影响，反应器的返混非常严重，催化剂的利用率较固定床较低，而且它和移动床一样装置操作难度大，内构件及工艺流程复杂，投资较大。浆态床反应器是气体以鼓泡形式通过悬浮有固体细粒的浆液层进行反应。专利CN103242894A、CN103540350A等在其应用方面申请了相关专利。浆态床反应器优点是:1.反应器内部热量分布均匀，等温性好，不易飞温，传热效率高，压降小。2.采用细颗粒，无内扩散影响，有利于提高产品选择性；3.反应器体积比固定床小得多，尾气循环机能耗大大减小；4.原料适应性比前三者都强，适用于劣质原料的加工。它的缺点是:1.催化剂颗粒小，易磨损，液固分离装置要求高；2.气相具有一定程度返混，影响宏观动力学速率；3.液固比比较高，在有液相副反应时可使选择性降低。因而，本专利旨在设计一种反应器，同时兼顾固定床和浆态床的优点，规避这两种反应器的缺陷，开发出一种适于焦化蜡油、催化油浆等劣质重油的反应器。
技术实现思路
为了克服现有技术不足，本专利技术提出了一种加工重油的膨松床反应器，其特点是：采用上行式进料，适用于有粉尘的催化油浆等劣质原料生产；具备浆态床的特点，床层等温性好，传热效率高，压降小；本专利技术可利用现有固定床改造，改造易行；同时采用比较大的催化剂颗粒，结合装置内构件，易与油品分离，可长周期使用，降低成本，节能环保，克服了浆态床反应器催化剂与油品难分离的缺点。本专利技术提供一种膨松床反应器，包括反应器本体，原料油入口，反应器出口，其中，所述反应器本体底部设有原料油入口，顶部设有反应器出口；上部的分配盘、下部的催化剂支撑层与筒体构成重复单元，所述反应器设有若干所述重复单元；所述分配盘中设有分配盘出口，所述分配盘下方设有催化剂过滤筛网管束，所述催化剂过滤筛网管束与所述分配盘出口相连；所述分配盘与催化剂支撑层之间装填催化剂，构成催化剂床层；所述重复单元的下部设有分布器。本专利技术所述的膨松床反应器，其中，所述催化剂过滤筛网管束优选垂直于所述分配盘。本专利技术所述的膨松床反应器，其中，优选的是，所述催化剂过滤筛网管束为中空圆柱体，所述催化剂过滤筛网管束包括管壁，所述管壁上具有多个筛网孔。本专利技术所述的膨松床反应器，其中，所述催化剂过滤筛网管束的筛网孔直径大小优选为所述催化剂颗粒直径的5％～70％。本专利技术所述的膨松床反应器，其中，所述催化剂过滤筛网管束材质优选采用不锈钢、石墨或陶瓷材料。本专利技术还提供一种重油轻质化方法，其中，重油轻质化过程中使用上述膨松床反应器，包括如下步骤：(1)原料经加热炉加热后，在氢气的存在下，自下而上经原料油入口进入反应器；(2)原料经过分布器进行分布后通过催化剂支撑层进入催化剂床层；(3)反应过程中重质原料维持一定的速率，使催化剂膨胀率控制在大于5％，反应器内反应物流动形式属于平推流；(4)反应后的原料通过床层顶部的催化剂过滤筛网流出，进入下一个催化剂床层；当催化剂床层为1时，油品通过催化剂过滤筛网进入到下一个反应器进行反应；(5)由膨松床反应器出口出来的油品，通过过滤器过滤后，进入到固定床反应器进行反应。本专利技术所述的重油轻质化方法，其中，所述原料优选为润滑油、焦化蜡油、石蜡、渣油、催化油浆的一种或几种。本专利技术所述的重油轻质化方法，其中，所催化剂的粒径优选为0.1～3mm。本专利技术所述的重油轻质化方法，其中，优选的是，所催化剂为负载型催化剂，以多孔耐熔无机氧化物为载体，第VIB或第VIII族元素的一种或几种为活性中心。本专利技术所述的重油轻质化方法，其中，所述膨松床反应器优选并联或串联另一个膨松床反应器。本专利技术所述的重油轻质化方法，其中，所述膨松床反应器工艺条件：反应器内温度优选为150～400℃，反应器内压力优选为1～25Mpa，所述原料进料时的体积空速优选为0.1h-1～10h-1。本申请专利特点：首先，在下进料形式中，反应器顶部放置“中空”的催化剂过滤筛网，其主要作用是阻挡催化剂流出反应器，优点是可以保证催化剂在反应器内长周期利用，不像沸腾床或是浆态床催化剂随着反应流出物流出反应器。另外，本专利的催化剂过滤筛网为管束的形式，和平板过滤设施相比，其作用和优势为由于筛网是管束形式，可增加纵向接触面，可以缓解催化剂在过滤时候的压降，降低堵塞的几率。还有，本反应器内部液体和催化剂状态的特点是：上行式进料，反应器内部液体属于平推流，催化剂膨胀率大于5％，属于一种高度膨胀的状态。这样做的优点在于，反应均匀，床层等温性好，压降小，对于重油或劣质原料油来说，其原料中的杂质比较多，若是一般的下行式固定床反应器或是上行式微膨胀反应器(膨胀率小于5％)，其反应器内的催化剂容易堵塞结焦，影响使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨松床反应器，包括反应器本体，原料油入口，反应器出口，其特征在于，所述反应器本体底部设有原料油入口，顶部设有反应器出口；上部的分配盘、下部的催化剂支撑层与筒体构成重复单元，所述反应器设有若干所述重复单元；所述分配盘中设有分配盘出口，所述分配盘下方设有催化剂过滤筛网管束，所述催化剂过滤筛网管束与所述分配盘出口相连；所述分配盘与催化剂支撑层之间装填催化剂，构成催化剂床层；所述重复单元的下部设有分布器。

【技术特征摘要】
1.一种膨松床反应器，包括反应器本体，原料油入口，反应器出口，其特征在于，所述反应器本体底部设有原料油入口，顶部设有反应器出口；上部的分配盘、下部的催化剂支撑层与筒体构成重复单元，所述反应器设有若干所述重复单元；所述分配盘中设有分配盘出口，所述分配盘下方设有催化剂过滤筛网管束，所述催化剂过滤筛网管束与所述分配盘出口相连；所述分配盘与催化剂支撑层之间装填催化剂，构成催化剂床层；所述重复单元的下部设有分布器。2.根据权利要求1所述的膨松床反应器，其特征在于，所述催化剂过滤筛网管束垂直于所述分配盘。3.根据权利要求2所述的膨松床反应器，其特征在于，所述催化剂过滤筛网管束为中空圆柱体，所述催化剂过滤筛网管束包括管壁，所述管壁上具有多个筛网孔。4.根据权利要求3所述的膨松床反应器，其特征在于，所述催化剂过滤筛网管束的筛网孔直径大小为所述催化剂颗粒直径的5％～70％。5.根据权利要求1所述的膨松床反应器，其特征在于，所述催化剂过滤筛网管束材质采用不锈钢、石墨或陶瓷材料。6.一种重油轻质化方法，其特征在于，重油轻质化过程中使用权利要求1～5任一项所述的膨松床反应器，包括如下步骤：(1)原料经加热炉加热后，在氢气的存在下，自下而上经原料油入口进入反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：白跃华，张雅琳，张志华，翟绪丽，付凯妹，胡胜，王延飞，谢斌，余颖龙，庄梦琪，白光，张冬超，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11