一种固定床加氢反应器及重油液相加氢工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种固定床加氢反应器及重油液相加氢工艺，加氢反应器包含反应器外筒体和内筒，外筒体和内筒之间为环形区域，内筒的横截面积由上到下逐渐增加，内筒筒壁均匀开孔与环形区域连通，内筒顶部敞口与反应器上封头底部平齐，内筒底部与反应器下封头密闭连接；内筒底部设置管壳式陶瓷膜管组件，补氢管线与陶瓷膜管连通，液相进料管线与陶瓷膜管外部的壳内空腔连通；内筒和环形区域在不同高度交替设置隔板；内筒装填加氢催化剂I，环形区域装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性高于加氢催化剂II。本发明专利技术方法首先对重油原料进行减黏处理，然后使物料沿着反应器内设置的流道交替在内筒和环形区域与不同活性催化剂发生加氢反应，即能够控制反应前期活性高、温升大的问题，保证反应中期保持较高的转化率，又能够减少反应后期高温阶段深度裂化反应，提高液体收率。提高液体收率。提高液体收率。

【技术实现步骤摘要】
一种固定床加氢反应器及重油液相加氢工艺


[0001]本专利技术属于石油化工领域，具体涉及一种固定床加氢反应器及重油液相加氢工艺。

技术介绍

[0002]重油加氢反应工艺及反应器分为多种类型，如固定床加氢工艺及反应器、悬浮床加氢工艺及反应器、沸腾床加氢工艺及反应器等，其中以固定床加氢反应器的应用最为广泛，能够用于多种类型的重油加氢过程。
[0003]重油液相加氢工艺相比于气/液/固三相加氢工艺，具有加氢反应速率快、反应效率高、催化剂利用率高、能耗低、投资少等诸多优势。但是，重油液相加氢反应工艺存在如下问题：反应前期，反应物中杂质浓度高，反应传质推动力大，反应速率快、放热剧烈，造成集中放热且不均匀；反应后期，反应温度较高，会发生更多的副反应和裂解反应。
[0004]因此，对于重油加氢反应过程来说，采用有效的手段，如开发新的加氢工艺及反应器结构，提高加氢过程中各个阶段的加氢反应速率和反应转化深度，解决集中放热、温升不均匀的问题，减少副反应或裂解反应，提高液体收率，具有重要意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种固定床加氢反应器及重油液相加氢工艺，通过本专利技术通过控制反应物料沿着反应器内流道交替与不同活性催化剂发生加氢反应，解决了重油液相加氢过程中，反应前期活性高、温升大的问题，保证反应中期较高转化率，减少反应后期高温阶段深度裂化反应，提高液体收率。
[0006]本专利技术的固定床加氢反应器，包含反应器外筒体和内筒，外筒体和内筒之间为环形区域，内筒的横截面积由上到下逐渐增加，内筒筒壁均匀开孔与环形区域连通，内筒顶部敞口与反应器上封头底部平齐，内筒底部与反应器下封头密闭连接；内筒底部设置管壳式陶瓷膜管组件，补氢管线与陶瓷膜管连通，液相进料管线与陶瓷膜管外部的壳内空腔连通；内筒和环形区域在不同高度交替设置隔板；内筒装填加氢催化剂I，环形区域装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性高于加氢催化剂II。
[0007]本专利技术反应器中，所述内筒的最大横截面与反应器直径比为1:1.05～1:50，优选1:1.5～1:5。
[0008]本专利技术反应器中，所述内筒筒壁开孔，孔的形状可以为圆形、椭圆形、三角形、矩形或多边形等中一种或多种，优选为圆形；内筒筒壁开孔面积与内筒筒壁侧面积比为1:1.1～1:10，优选1:1.5～1:3。开孔大小一般为0.1mm～50mm，优选5～25mm，开孔过小造成压降增加，开孔过大造成物料扩散不均匀。
[0009]本专利技术反应器中，所述的管壳式陶瓷膜管组件中，陶瓷膜管沿反应器轴向设置，陶瓷膜管数量和大小可以根据反应器大小和反应的实际需要进行设置。所述的陶瓷膜管能够将外通入管内氢气通过膜管壁向外扩散形成纳/微米气泡，气泡尺寸一般为10～1000nm，优
选为50～500nm。
[0010]本专利技术反应器中，所述的隔板可以水平设置或倾斜一定角度，倾斜角度最好不超过30
°
，优选水平设置；内筒和环形区域在不同高度交替设置隔板数量至少为两块，也可以根据需要增加隔板数量；所述的隔板为不锈钢板，内筒内隔板固定在内筒内壁表面，环形区域内的隔板固定于反应器内壁表面；物料通过反应器底部进入后，沿隔板分隔的流动通道在内筒和环形区域之间交替流动而发生反应。
[0011]本专利技术反应器中，所述的反应器顶部有气体空间，反应器上封头顶部最高点处设置气体出口，用于连续或间断排放反应过程中的反应气体。
[0012]本专利技术反应器中，反应器的上部通过液位控制反应产物出料，保证整个加氢反应过程为全液相加氢。
[0013]本专利技术的重油液相加氢工艺，包括如下内容：（1）含氢气的重油原料自反应器内筒底部的液相进料管线进入陶瓷膜管组件的壳内空腔，补充氢气进入陶瓷膜管管内，氢气由膜管管内通过管壁上的纳微孔扩散至管外的空腔，均匀分散在空腔内的液相中的同时，推动液相进料穿过内筒筒壁横向进入环形区域；（2）进入环形区域的物料由下而上在催化剂II上发生加氢反应，反应经过一段停留时间后在环形区域隔板的阻挡下发生横向折流，经内筒筒壁扩散至内筒，由下而上在催化剂I上发生加氢反应；（3）物料在内筒经过一定的停留时间后，在内筒隔板的阻挡下发生横向折流，再进入环形区域由下而上在催化剂II上继续发生加氢反应，物料就这样在内筒隔板和环形区域隔板的作用下，在内筒催化剂I和环形区域催化剂II上交替进行加氢反应，最后完成加氢反应后经环形区域上部设置的出料口流出。
[0014]本专利技术工艺中，所述的重油原料一般是指比重≥0.91、黏度大且流动性差的重油，如减压渣油、蜡油、煤焦油、润滑油、蒽油、脱沥青油、生物柴油、动物油或植物油等油品。
[0015]本专利技术工艺中，所述的含氢气的重油原料一般通过氢油混合设备进行混合的方式获得，如采用静态混合器、溶气泵、胶体磨、微孔板纳/微米氢分散组件、陶瓷膜纳/微米氢分散组件等具有气液混合功能的设备；含氢气的重油原料中，氢气质量含量一般为重油原料质量的0.1wt%～20wt%，优选2.0wt%～8.0wt%。
[0016]本专利技术工艺中，补充氢气进入陶瓷膜管向外扩散，具有由内向外的水平推动力，重油原料进入壳内空腔后流通面积逐渐缩小，具有径向的推动力，扩散氢气对重油原料产生了较大的剪切力，一方面大幅度提高了氢气在原料油中的溶解分散量和分散均匀性，另一方面扩散的氢气使重油原料中的大小分子混合更加均匀，物料流动性变好，上述两方面均起到了降低物料粘度的作用；同时溶解分散了大量氢气的物料横向通过内筒筒壁表面的开孔进入环形区域发生反应的过程中，由于流通面积突然增加，氢气逐渐由液相主体内表面向外表面扩散，降低了物料黏度，能够改善重油原料在催化剂表面的流动与分布状况，减少重油原料在催化剂表面的滞留，有利于强化重油原料的反应传质和热量扩散。
[0017]本专利技术工艺中，管壳式陶瓷膜管组件中氢气通入量为重油原料质量的0.1wt%～20%，优选2.0wt%～8.0wt%。
[0018]本专利技术工艺中，物料流经环形区域和内筒交替反应，最后经环形区域离开反应器；所述的物料在反应器内由环形区域至内筒交替反应的次数为1～10，优选2～4。
[0019]本专利技术工艺中，所述内筒的加氢反应条件为：反应温度120℃～500℃，优选260℃
～450℃；反应压力0.5MPa～20.0MPa，优选6.0MPa～15.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.1h-1
～15.0h-1
，优选1.0h-1
～10.0h-1
；本专利技术工艺中，所述环形区域的加氢反应条件为：反应温度150℃～580℃，优选300℃～500℃；反应压力0.5MPa～20.0MPa，优选6.0MPa～15.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.1h-1
～15.0h-1
，优选2.0h-1
～20.0h-1
。
[0020]本专利技术工艺中，所述的加氢催化剂I与加氢催化剂II的活性之比为1:1.05～1:10。所述的活性高低是针对不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固定床加氢反应器，其特征在于：包含反应器外筒体和内筒，外筒体和内筒之间为环形区域，内筒的横截面积由上到下逐渐增加，内筒筒壁均匀开孔与环形区域连通，内筒顶部敞口与反应器上封头底部平齐，内筒底部与反应器下封头密闭连接；内筒底部设置管壳式陶瓷膜管组件，补氢管线与陶瓷膜管连通，液相进料管线与陶瓷膜管外部的壳内空腔连通；内筒和环形区域在不同高度交替设置隔板；内筒装填加氢催化剂I，环形区域装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性高于加氢催化剂II。2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述内筒的最大横截面与反应器直径比为1:1.05～1:50。3.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述内筒筒壁开孔面积与内筒筒壁侧面积比为1:1.1～1:10；开孔大小为0.1mm～50mm。4.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的管壳式陶瓷膜管组件中，陶瓷膜管沿反应器轴向设置，所述的陶瓷膜管能够将外通入管内氢气通过膜管壁向外扩散形成纳/微米气泡，气泡尺寸为10～1000nm。5.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的隔板水平设置或倾斜一定角度；内筒和环形区域在不同高度交替设置隔板数量至少为两块。6.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的隔板为不锈钢板，内筒内隔板固定在内筒内壁表面，环形区域内的隔板固定于反应器内壁表面；物料通过反应器底部进入后，沿隔板分隔的流动通道在内筒和环形区域之间交替流动而发生反应。7.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：所述的反应器顶部有气体空间，反应器上封头顶部最高点处设置气体出口，用于连续或间断排放反应过程中的反应气体。8.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于：反应器的上部通过液位控制反应产物出料，保证整个加氢反应过程为全液相加氢。9....

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀娜，何佳，周峰，李经纬，杨振宇，
申请(专利权)人：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：