本发明专利技术属于化工技术领域，涉及一种浆态床连续加氢反应装置及其方法，包括低压氢气储罐、氢气压缩机、高压氢气储罐、催化剂加料罐A、催化剂加料罐B、原料液储槽、原料液加压泵、原料液预热器、气体预热器、反应器组、气液分离器、膜分离器、催化剂回收及补加罐和催化剂加料泵。本发明专利技术提供的装置和方法可使气液固三相反应与分离实现连续操作；固体催化剂颗粒可均匀分布于管式反应器中；可实现反应的分段控温，大大降低由于高温造成的副反应发生的概率；可实现气体的分段补充，实现气相的充分反应。
A slurry bed continuous hydrogenation reaction device and method
【技术实现步骤摘要】
一种浆态床连续加氢反应装置及方法
本专利技术属于化工工艺及设备
，涉及一种浆态床连续加氢反应装置及方法。
技术介绍
加氢反应是一类重要的化学反应，加氢反应的产品种类多、用途广。此类反应一般采用液体原料与氢气进行反应，使用金属颗粒作为催化剂，因此反应体系中气、液、固三相的传质问题是反应的关键。工业上常采用搅拌釜式间歇加氢工艺，反应温度在100～180℃，压力高，当催化剂颗粒较小时，依靠搅拌往往不能使催化剂均匀分布在反应器中，造成气、液、固三相传质效果差，反应时间长，常常有副反应发生；反应结束后需要对反应液与固体催化剂进行分离，操作复杂。而目前报道的磁稳定床加氢反应装置，依靠反应器外部磁力使磁性催化剂颗粒均匀分布在反应器中，使气液固三相的良好接触，以实现连续性操作。此类反应装置往往需要先将氢气溶解在原料液中，再通入反应器中在催化剂作用下进行反应，增加了氢气溶解环节，防止气体的流动干扰催化剂的分布，对气液流速限制较大，并且由于配有大功率电磁线圈，成本较高。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中的问题，提供一种浆态床连续加氢反应装置及方法，催化剂可均匀分布在反应器中，并且随反应液在反应器中一起流动，成本低。使用本专利技术系统和方法可使加氢反应与分离实现连续操作；降低副反应发生的概率。本专利技术采用以下技术方案：一种浆态床连续加氢反应装置，包括低压氢气储罐、氢气压缩机、高压氢气储罐、催化剂加料罐A、催化剂加料罐B、原料液储槽、原料液加压泵、原料液预热器、气体预热器、反应器组、气液分离器、膜分离器、催化剂回收及补加罐和催化剂加料泵；所述的低压氢气储罐的侧面与氢气管道相连，顶部的低压氢气储罐出口管与所述的氢气压缩机的进口相连；氢气压缩机的出口与高压氢气储罐顶部的高压氢气储罐进口管相连；高压氢气储罐顶部的高压氢气储罐出口管与催化剂加料罐A和催化剂加料罐B顶部的催化剂加料罐氢气进入管相连；高压氢气储罐顶部的高压氢气储罐出口管经反应器氢气进入管与气体预热器进口相连；气体预热器出口与氢气进口管相连；催化剂加料罐A和催化剂加料罐B顶部的催化剂加料罐氢气泄压管与低压氢气储罐侧面的氢气管道相连；催化剂加料罐A和催化剂加料罐B底部的出口通过催化剂浆液加入管与原料浆液进入管相连；所述的原料液储槽侧面与原料液来料管相连，原料液储槽底部出口经原料液储罐出料管与原料液加压泵的进口相连；原料液加压泵的出口与原料液预热器进口相连，原料液预热器出口经原料浆液进入管与反应器组中第一个管式反应器的底部相连；反应器组最后一个管式反应器的出口通过气液固反应物料出口管与气液分离器的侧面相连；气液分离器顶部出口通过未反应氢气返回管与低压氢气储罐侧面的氢气管道相连，气液分离器底部出口通过反应浆料管与膜分离器侧面下部进口相连；膜分离器顶部出口与反应液外送管相连，膜分离器底部的出口通过催化剂浓浆液管与催化剂回收及补加罐的顶部相连；所述的催化剂回收及补加罐顶部与新鲜催化剂浆液加入管相连，催化剂回收及补加罐底部出口通过催化剂加料泵进口管与催化剂加料泵进口相连；催化剂加料泵的出口通过催化剂浆液返回管与催化剂加料罐A和催化剂加料罐B顶部的进料口相连；所述的反应器组由多个管式反应器组成，所述的管式反应器由反应管、换热夹套、内构件、固液分离器构成；所述的换热夹套焊接在反应管的外面，换热夹套的侧面上部和下部分别装有换热介质进口管和换热介质出口管；反应管内安装有内构件；反应管顶部上端出口通过气相管与固液分离器的气相进口相连，反应管顶部侧面出口通过液相管与固液分离器的浆液进口相连；固液分离器侧面下部通过气液料出口管与下一个管式反应器的气液固浆液进口管相连；固液分离器底部的催化剂浆料出口管通过催化剂回流管与反应管侧面的催化剂浆液进口管相连；反应管底部装有氢气进口管；所述的固液分离器由内筒、外筒、沉降钟罩和电磁线圈构成；所述的沉降钟罩置于内筒内，并通过管道与外筒顶部的浆液进口相连；所述的外筒顶部装有气相进口，底部侧面装有气液料出口管；所述的内筒底部装有催化剂浆料出口管；所述的电磁线圈位于外筒的外面；所述内构件的形式为筛板形、塔形或脊形；所述膜分离器为管式膜过滤器。优选的，所述的内筒外径为0.4m～1.0m，高度为1.0m～2.0m；所述的沉降钟罩的外径与内筒内径之比为0.4～0.8，其高度与内筒高度之比为0.5～0.8，其底边与内筒的锥形部分上沿距离为0.2m～0.5m；外筒顶面与内筒顶边之间的距离为0.2m～0.4m。优选的，所述的催化剂浆液进口管距反应管底部0.5m～3.0m；所述的换热夹套与反应管的内径之比为1.2～2.0；所述的反应管内径为100mm～800mm，高度为3.0m～20.0m。一种使用所述装置的浆态床连续加氢反应方法，包括以下工艺步骤：a.开启催化剂加料泵将催化剂回收及补加罐中的催化剂加入到催化剂加料罐A、催化剂加料罐B中，同时开启原料液加压泵，原料液经原料液预热器预热后与来自催化剂加料罐A、催化剂加料罐B中的催化剂混合后经由原料浆液进入管从底部进入反应器组中的管式反应器；将管式反应器加热到设定温度80～200℃；所述原料液预热温度为30～100℃；b.打开氢气管道阀门，氢气进入低压氢气储罐，开启氢气压缩机，将低压氢气加压后输送到高压氢气储罐，高压氢气一部分经由催化剂加料罐氢气进入管进入催化剂加料罐A、催化剂加料罐B以维持催化剂加料罐的压力，另一部分经由反应器氢气进入管经气体预热器预热后通过氢气进口管进入管式反应器中；c.原料液、催化剂浆料和氢气在管式反应器中充分接触，未反应的氢气经由管式反应器顶部的气相管通过气相进口进入固液分离器，反应液及固体催化剂浆液由反应器顶部液相管通过浆液进口进入固液分离器；部分催化剂经分离后由催化剂回流管通过催化剂浆液进料口返回管式反应器中，部分催化剂随反应液及氢气由气液出料口通过气液固浆液进口管进入下一个管式反应器中以实现连续化操作；反应浆液由反应器组中最后一个管式反应器经由气液固反应物料出口管进入气液分离器；d.气相由未反应氢气返回管通过氢气管道进入低压氢气储罐循环使用，反应液及催化剂浆料经反应浆料管进入膜分离器，经分离后液相产品通过反应液外送管外送，分离后的催化剂浓浆经催化剂浓浆液管进入催化剂回收及补加罐以循环利用。优选的，所述步骤b中低压氢气储罐压力为1～3MPa，高压氢气储罐压力为6～15MPa，氢气预热温度为30～100℃。优选的，步骤c中所述的原料液与氢气的摩尔比为0.5～2.0:1；催化剂为磁性颗粒或无磁性颗粒，质量浓度为5％～40％。优选的，步骤c中所述的管式反应器中压力为5～15Mpa，温度为80～200℃。优选的，步骤c中所述的气液固三相在反应器组中的停留时间为10～500min。优选的，步骤c中所述的固液分离器外部配有电磁线圈，电磁线圈开启后可将来自于浆液进口的浆液中具有磁性的催化剂颗粒固定在固液分离器内筒上，使催化剂颗粒与液体分离，关闭电磁线圈后，催化剂颗粒经由催化剂浆本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种浆态床连续加氢反应装置，其特征是，包括低压氢气储罐(1)、氢气压缩机(2)、高压氢气储罐(3)、催化剂加料罐A(4)、催化剂加料罐B(5)、原料液储槽(6)、原料液加压泵(7)、原料液预热器(8)、气体预热器(9)、反应器组(10)、气液分离器(11)、膜分离器(12)、催化剂回收及补加罐(13)和催化剂加料泵(14)；/n所述的低压氢气储罐(1)的侧面与氢气管道(15)相连，顶部的低压氢气储罐出口管(16)与所述的氢气压缩机(2)的进口相连；氢气压缩机(2)的出口与高压氢气储罐(3)顶部的高压氢气储罐进口管(17)相连；高压氢气储罐(3)顶部的高压氢气储罐出口管(18)与催化剂加料罐A(4)和催化剂加料罐B(5)顶部的催化剂加料罐氢气进入管(19)相连；高压氢气储罐(3)顶部的高压氢气储罐出口管(18)经反应器氢气进入管(20)与气体预热器(9)进口相连；气体预热器(9)出口与氢气进口管(47)相连；催化剂加料罐A(4)和催化剂加料罐B(5)顶部的催化剂加料罐氢气泄压管(21)与低压氢气储罐(1)侧面的氢气管道(15)相连；催化剂加料罐A(4)和催化剂加料罐B(5)底部的出口通过催化剂浆液加入管(22)与原料浆液进入管(25)相连；/n所述的原料液储槽(6)侧面与原料液来料管(23)相连，原料液储槽(6)底部出口经原料液储罐出料管(24)与原料液加压泵(7)的进口相连；原料液加压泵(7)的出口与原料液预热器(8)进口相连，原料液预热器(8)出口经原料浆液进入管(25)与反应器组(10)中第一个管式反应器(34)的底部相连；反应器组(10)最后一个管式反应器(34)的出口通过气液固反应物料出口管(26)与气液分离器(11)的侧面相连；气液分离器(11)顶部出口通过未反应氢气返回管(28)与低压氢气储罐(1)侧面的氢气管道(15)相连，气液分离器(11)底部出口通过反应浆料管(27)与膜分离器(12)侧面下部进口相连；膜分离器(12)顶部出口与反应液外送管(29)相连，膜分离器(12)底部的出口通过催化剂浓浆液管(30)与催化剂回收及补加罐(13)的顶部相连；/n所述的催化剂回收及补加罐(13)顶部与新鲜催化剂浆液加入管(31)相连，催化剂回收及补加罐(13)底部出口通过催化剂加料泵进口管(32)与催化剂加料泵(14)进口相连；催化剂加料泵(14)的出口通过催化剂浆液返回管(33)与催化剂加料罐A(4)和催化剂加料罐B(5)顶部的进料口相连；/n所述的反应器组(10)由多个管式反应器(34)组成，所述的管式反应器(34)由反应管(39)、换热夹套(36)、内构件(37)、固液分离器(42)构成；所述的换热夹套(36)焊接在反应管(39)的外面，换热夹套(36)的侧面上部和下部分别装有换热介质进口管(38)和换热介质出口管(46)；反应管(39)内安装有内构件(37)；反应管(39)顶部上端出口通过气相管(40)与固液分离器(42)的气相进口(53)相连，反应管(39)顶部侧面出口通过液相管(41)与固液分离器(42)的浆液进口(52)相连；固液分离器(42)侧面下部通过气液料出口管(43)与下一个管式反应器的气液固浆液进口管(35)相连；固液分离器(42)底部的催化剂浆料出口管(54)通过催化剂回流管(44)与反应管侧面的催化剂浆液进口管(45)相连；反应管(39)底部装有氢气进口管(47)；/n所述的固液分离器(42)由内筒(48)、外筒(51)、沉降钟罩(49)和电磁线圈(50)构成；所述的沉降钟罩(49)置于内筒(48)内，并通过管道与外筒(51)顶部的浆液进口(52)相连；所述的外筒(51)顶部装有气相进口(53)，底部侧面装有气液料出口管(43)；所述的内筒(48)底部装有催化剂浆料出口管(54)；所述的电磁线圈(50)位于外筒(51)的外面；/n所述内构件(37)的形式为筛板形、塔形或脊形；/n所述膜分离器(12)为管式膜过滤器。/n...
【技术特征摘要】
1.一种浆态床连续加氢反应装置，其特征是，包括低压氢气储罐(1)、氢气压缩机(2)、高压氢气储罐(3)、催化剂加料罐A(4)、催化剂加料罐B(5)、原料液储槽(6)、原料液加压泵(7)、原料液预热器(8)、气体预热器(9)、反应器组(10)、气液分离器(11)、膜分离器(12)、催化剂回收及补加罐(13)和催化剂加料泵(14)；
所述的低压氢气储罐(1)的侧面与氢气管道(15)相连，顶部的低压氢气储罐出口管(16)与所述的氢气压缩机(2)的进口相连；氢气压缩机(2)的出口与高压氢气储罐(3)顶部的高压氢气储罐进口管(17)相连；高压氢气储罐(3)顶部的高压氢气储罐出口管(18)与催化剂加料罐A(4)和催化剂加料罐B(5)顶部的催化剂加料罐氢气进入管(19)相连；高压氢气储罐(3)顶部的高压氢气储罐出口管(18)经反应器氢气进入管(20)与气体预热器(9)进口相连；气体预热器(9)出口与氢气进口管(47)相连；催化剂加料罐A(4)和催化剂加料罐B(5)顶部的催化剂加料罐氢气泄压管(21)与低压氢气储罐(1)侧面的氢气管道(15)相连；催化剂加料罐A(4)和催化剂加料罐B(5)底部的出口通过催化剂浆液加入管(22)与原料浆液进入管(25)相连；
所述的原料液储槽(6)侧面与原料液来料管(23)相连，原料液储槽(6)底部出口经原料液储罐出料管(24)与原料液加压泵(7)的进口相连；原料液加压泵(7)的出口与原料液预热器(8)进口相连，原料液预热器(8)出口经原料浆液进入管(25)与反应器组(10)中第一个管式反应器(34)的底部相连；反应器组(10)最后一个管式反应器(34)的出口通过气液固反应物料出口管(26)与气液分离器(11)的侧面相连；气液分离器(11)顶部出口通过未反应氢气返回管(28)与低压氢气储罐(1)侧面的氢气管道(15)相连，气液分离器(11)底部出口通过反应浆料管(27)与膜分离器(12)侧面下部进口相连；膜分离器(12)顶部出口与反应液外送管(29)相连，膜分离器(12)底部的出口通过催化剂浓浆液管(30)与催化剂回收及补加罐(13)的顶部相连；
所述的催化剂回收及补加罐(13)顶部与新鲜催化剂浆液加入管(31)相连，催化剂回收及补加罐(13)底部出口通过催化剂加料泵进口管(32)与催化剂加料泵(14)进口相连；催化剂加料泵(14)的出口通过催化剂浆液返回管(33)与催化剂加料罐A(4)和催化剂加料罐B(5)顶部的进料口相连；
所述的反应器组(10)由多个管式反应器(34)组成，所述的管式反应器(34)由反应管(39)、换热夹套(36)、内构件(37)、固液分离器(42)构成；所述的换热夹套(36)焊接在反应管(39)的外面，换热夹套(36)的侧面上部和下部分别装有换热介质进口管(38)和换热介质出口管(46)；反应管(39)内安装有内构件(37)；反应管(39)顶部上端出口通过气相管(40)与固液分离器(42)的气相进口(53)相连，反应管(39)顶部侧面出口通过液相管(41)与固液分离器(42)的浆液进口(52)相连；固液分离器(42)侧面下部通过气液料出口管(43)与下一个管式反应器的气液固浆液进口管(35)相连；固液分离器(42)底部的催化剂浆料出口管(54)通过催化剂回流管(44)与反应管侧面的催化剂浆液进口管(45)相连；反应管(39)底部装有氢气进口管(47)；
所述的固液分离器(42)由内筒(48)、外筒(51)、沉降钟罩(49)和电磁线圈(50)构成；所述的沉降钟罩(49)置于内筒(48)内，并通过管道与外筒(51)顶部的浆液进口(52)相连；所述的外筒(51)顶部装有气相进口(53)，底部侧面装有气液料出口管(43)；所述的内筒(48)底部装有催化剂浆料出口管(54)；所述的电磁线圈(50)位于外筒(51)的外面；
所述内构件(37)的形式为筛板形、塔形或脊形；
所述膜分离器(12)为管式膜过滤器。
2.根据权利要求1所述的一种浆态床连续加氢反应装置，其特征在于，所述的内筒(48)外径为0.4m～1.0m，高度为1.0m～2.0m；所述的沉降钟罩(49)的外径与内筒(48)内径之比为0.4～0.8，其高度与内筒(48)高度之比为0.5～0.8，其底边与内筒(48)的锥形部分上沿距离为0.2m～0.5m；外筒(51)顶面与内筒(48)顶边...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡永琪，姜海超，张玉新，马东兴，王素霞，金涌，
申请(专利权)人：河北美邦工程科技股份有限公司，河北科技大学，
类型：发明
国别省市：河北;13
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