一种液相加氢反应器及加氢反应方法和反应系统技术方案

本发明专利技术公开了一种液相加氢反应器及加氢反应方法和反应系统，本发明专利技术的液相加氢反应器包括串联下流式固定床反应器和上流式管式反应器。所述的液相加氢反应器，包括一个固定床反应器和至少一个管式反应器，其中固定床反应器为上流式或下流式，管式反应器为上流式。本发明专利技术采用上述的液相加氢反应器进行加氢反应，能够有效提高加氢反应速率和反应效率，提高氢气利用率，降低氢耗及能耗，减小反应器总体积≥30%的同时实现深度加氢。

A Liquid Phase Hydrogenation Reactor and Hydrogenation Reaction Method and System

The invention discloses a liquid phase hydrogenation reactor, a hydrogenation reaction method and a reaction system. The liquid phase hydrogenation reactor of the invention comprises a series downflow fixed bed reactor and an upflow tubular reactor. The liquid-phase hydrogenation reactor comprises a fixed-bed reactor and at least one tubular reactor, in which the fixed-bed reactor is upflow or downflow and the tubular reactor is upflow. The liquid phase hydrogenation reactor can effectively improve the hydrogenation reaction rate and reaction efficiency, improve the utilization rate of hydrogen, reduce the hydrogen consumption and energy consumption, reduce the total volume of the reactor (>30%) and realize deep hydrogenation at the same time.

【技术实现步骤摘要】
一种液相加氢反应器及加氢反应方法和反应系统
本专利技术属于石油化工领域，具体为一种液相加氢反应器及加氢方法和反应系统。
技术介绍
馏分油液相加氢技术是一种新型加氢技术，与常规的滴流床气\液\固三相加氢过程相比，具有工艺流程简单、节省投资、降低生产成本、反应效率高等优点。常规滴流床加氢反应过程中主要是以氢气进行传质，即氢气是从气相扩散并溶解到油中的速度是整个加氢反应的速率控制步骤。而液相加氢工艺则消除了氢气扩散传质的影响，使加氢反应在动力学控制区进行，即氢气溶解于原料油中来满足加氢反应所需氢气，在反应器中为纯液相反应，可消除氢气从气相到液相的传质影响，通过液体循环来溶解反应所需的氢气量，满足加氢反应的需要。在液相加氢技术中，不需设置氢气循环系统，改为增加液相循环油系统和溶氢系统，保证反应过程为氢气始终与油为单一相。现有技术中的液相加氢反应器一般为常规的液相加氢反应器，原料油氢气和先经过静态混合器混合后进入加氢反应器发生加氢反应。在滴流床加氢反应器使用方面，反应器高径比的选择上无严格要求，主要从流体分配、制造成本、运输等因素上考虑，反应器直径和高度不可过大或过小，其选择范围较宽；而对于液相加氢反应器来讲，除了沿用滴流床加氢反应器高径比选择之外，其管式液相加氢反应器的高径比则远远超出该范围，因此液相加氢反应器高径比可以根据工艺要求选择适宜的高径比。在现有技术中高径比的液相加氢反应器来说，一般2.5～12，此反应器若采用常规气液混合器与常规液相加氢反应器发生加氢反应时存在以下问题：（1）氢气在原料油中溶解分散后的状态不稳定，在加氢反应过程中由于反应器高径比大，气液运动路径长，氢气容易向上扩散而逸出至反应器顶部，一方面降低了加氢反应效率，达不到理想的加氢效果，另一方面浪费了大量的氢气；（2）加氢反应过程中，不断生成副产物H2S和NH3等物质，这些物质将抑制加氢反应反应的进行，尤其是抑制深度加氢脱硫或脱氮反应，而常规液相加氢反应器的物料是由上而下的下流式操作，因此H2S和NH3等物质是向上扩散的，不能及时移走，因而对于实现深度加氢具有不利影响。为此，液相加氢反应器及加氢反应方法需要进一步改进，即开发适应液相加氢反应的新型反应器和反应方法，以提高加氢反应效率、提高氢气的利用率、提高加氢反应深度。CN201644076U提出了一种液相加氢反应器，反应器包括反应器筒体和催化剂床层，反应器出口和反应器入口，特征在于：催化剂床层之间设置混合器，混合器油进料和氢气入口，混合器还设置有溶氢混合物出口和气体出口，混合器溶氢混合物出口浸在下一催化剂床层液体中，该混合物可有效的增加气液接触面积，使氢气溶解在混合油中，从而提高加氢效率。该加氢反应器是通过在床层间设置氢油混合器增加气液接触面积，目的是提高加氢效率，但是由于加氢反应过程中氢气在油中的分散状态不稳定，氢气容易向上扩散而逸出，也降低了氢气的利用率，另外设备较为复杂，与提高的加氢效率相比不是一种较为经济的方法。CN103965959A提出了一种多级溶氢的液相加氢反应方法，是将循环液体物料与原料油混合，进入加热炉加热；氢气分为n路进入加热炉加热；一路氢气和液相物料在混合器中混合，进行第一级溶氢，其余（n-1）路氢气通过反应器床层的入口进入器内氢油混合构件与上一床层反应后的混合物进行混合，进行第二级溶氢，汽提出反应副产物H2S和NH3等物质，在反应器顶部设置反应压力控制系统，在每段反应器设置排气系统；反应产物进入汽提塔，汽提塔内设置氢油混合器，汽提出副产物H2S和NH3等物质，增加溶氢能力，汽提塔出来的油品一部分进入产品罐，一部分再循环。该专利技术方法的目的是在加氢反应的同时将H2S和NH3等物质排出反应系统，使固相催化剂接触的为液相反应物，提高反应效率。该方法中，一方面反应系统、循环系统及加热炉系统的组合使用使反应过程十分复杂，成本高且不易操作；另一方面引入了大量的循环物料，增大了反应器总体积；此外，多次溶氢的方法仍然存在氢气向上扩散的问题，使氢气扩散至反应器顶部，而降低氢气利用率。综上所述，开发一种液相加氢反应器及反应方法，对于提高加氢反应效率、氢气利用率、实现深度加氢反应等方面具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种液相加氢反应器及加氢反应方法和反应系统，本专利技术的液相加氢反应器包括串联固定床反应器和上流式管式反应器。本专利技术能够有效提高加氢反应速率，提高氢气利用率，降低氢耗及能耗，减小反应器总体积≥30%，实现深度加氢反应。本专利技术中所述的“上流式”是指反应物流在反应器内的流动方式为由下至上，所述的“下流式”是指反应物流在反应器内的流动方式为由上至下。所述的“高径比”一般指反应器（或反应器某部分）轴向高度与横截面直径的比例。本专利技术的液相加氢反应器，包括一个固定床反应器和至少一个上流式管式反应器；所述的固定床反应器，沿物料流动方向依次为进料段、进料导流均布段、加氢反应段、出料导流均布段和出料段，各段之间相互贯通；进料段为管式结构，进料段入口与反应进料连接，进料段出口与进料导流均布段连接，进料导流均布段为锥形结构，连接进料段和加氢反应段出料导流均布段为倒锥形结构，连接加氢反应段和出料段，出料段为管式结构，出料段出口与管式反应器底部的物料进口连接；所述的加氢反应段高径比为1:20～1:1，优选1:5～1:10；所述的管式反应器，由下至上依次为反应汽提段和气液分离段，管式反应器顶部设置气相出口和液相出口，所述的液相出口位置与固定床反应器的进料段入口位置在同一水平线上，管式反应器的高径比为5:1～50:1，优选20:1～30:1。固定床反应器的加氢反应段与管式反应器的直径比为1:1～40:1，优选2:1～10:1。所述的固定床反应器可以为上流式或下流式，所述的固定床反应器中，进料段高径比为5:1～20:1，优选10:1～15:1。进料段内部填装保护剂和/或惰性瓷球，并进行物料的均布导流，进料段与加氢反应段的直径比为1:5～1:50。所述的固定床反应器中，进料导流均布段内部设置有若干组等距分布的导流均布板，导流均布板为百叶窗式，百叶窗表面可适当开孔。所述的固定床反应器中，加氢反应段填装有加氢催化剂，如加氢精制和/或加氢裂化功能的催化剂。加氢催化剂可以根据需要使用市售产品，也可以按本领域常规知识制备。所述的固定床反应器中，出料导流均布段内部设置有若干组等距分布的导流均布板，导流均布板为百叶窗式，百叶窗表面可适当开孔。所述的固定床反应器中，出料段高径比为5:1～20:1，优选10:1～15:1。出料段内部填装保护剂和/或惰性瓷球，并进行物料的均布导流，出料段与加氢反应段的直径比为1:5～1:50。所述的管式反应器的个数可以根据实际需要进行设置，当设置多个时，各管式反应器之间并联连接，一般设置2~10个。所述的管式反应器中，加氢反应气提段内部填装加氢催化剂和/或保护剂。所述的管式反应器中，上部的气液分离段设置气液分离组件，进行气液分离；气液分离组件可以为折流板结构、旋流\离心结构、填料及丝网结构等中的一种或多种。所述的管式反应器中，顶部的液相出口位置连接液相出口管线，液相出口管线上设置液位控制阀，顶部的气体出口位置连接气相出口管线，气相出口管线上设置压力排放阀，液位控制阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种液相加氢反应器，其特征在于：包括一个固定床反应器和至少一个上流式管式反应器；所述的固定床反应器，沿物流方向依次为进料段、进料导流均布段、加氢反应段、出料导流均布段和出料段，各段之间相互贯通；进料段为管式结构，进料段入口与反应进料连接，进料段出口与进料导流均布段连接，进料导流均布段为锥形结构，连接进料段和加氢反应段出料导流均布段为倒锥形结构，连接加氢反应段和出料段，出料段为管式结构，出料段出口与管式反应器底部的物料进口连接；所述的管式反应器，由下至上依次为反应汽提段和气液分离段，管式反应器顶部设置气相出口和液相出口，所述的液相出口位置与固定床反应器的进料段入口位置在同一水平线上。

【技术特征摘要】
1.一种液相加氢反应器，其特征在于：包括一个固定床反应器和至少一个上流式管式反应器；所述的固定床反应器，沿物流方向依次为进料段、进料导流均布段、加氢反应段、出料导流均布段和出料段，各段之间相互贯通；进料段为管式结构，进料段入口与反应进料连接，进料段出口与进料导流均布段连接，进料导流均布段为锥形结构，连接进料段和加氢反应段出料导流均布段为倒锥形结构，连接加氢反应段和出料段，出料段为管式结构，出料段出口与管式反应器底部的物料进口连接；所述的管式反应器，由下至上依次为反应汽提段和气液分离段，管式反应器顶部设置气相出口和液相出口，所述的液相出口位置与固定床反应器的进料段入口位置在同一水平线上。2.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：固定床反应器的加氢反应段与管式反应器的直径比为1:1～40:1。3.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：加氢反应段高径比为1:20～1:1；管式反应器的高径比为5:1～50:1。4.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的固定床反应器中，进料段高径比为5:1～20:1；进料段与加氢反应段的直径比为1:5～1:50。5.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：出料段高径比为5:1～20:1；出料段与加氢反应段的直径比为1:5～1:50。6.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的管式反应器的个数设置多个时，各管式反应器之间并联连接。7.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的管式反应器中，加氢反应气提段内部填装加氢催化剂和/或保护剂。8.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的管式反应器中，上部的气液分离段设置气液分离组件。9.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的管式反应器中，顶部的液相出口位置连接液...

【专利技术属性】
技术研发人员：金平，杨秀娜，阮宗琳，王昊辰，
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大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11