一种液相加氢反应器及加氢方法技术

本发明专利技术公开了一种液相加氢反应器及加氢方法。液相加氢反应器包含内筒和反应器外壳，内筒为锥形，内筒和反应器外壳之间为环形空腔，环形空腔横截面面积自下而上逐渐增大；内筒顶部贯穿上封头与反应器顶部原料入口连通，内筒底部与环形空腔底部连通；反应器中部水平设置陶瓷膜纳/微米组件，陶瓷膜纳/微米组件连通外部氢气；所述的内筒装填加氢催化剂I，环形空腔装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性低于加氢催化剂II的活性；物料在内筒的流动方式为由上而下；物料在环形空腔的流动方式为由下而上。本发明专利技术方法通过反应器内部结构、物料流动方式和催化剂级配，能够有效控制液相加氢反应初始活性、提高反应后期的转化率。提高反应后期的转化率。提高反应后期的转化率。

【技术实现步骤摘要】
一种液相加氢反应器及加氢方法


[0001]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。

技术介绍

[0002]液相加氢技术是一种新型的加氢技术，是预先将氢气溶解于原料油中，通过液相大量循环来满足加氢反应所需氢气，克服了常规滴流床加氢反应中氢气扩散传质的影响，使加氢反应在动力学控制区进行，因此相比于传统的固定床气/液/固三相加氢工艺而言，液相加氢工艺具有加氢反应速率快、反应效率高、能耗低、投资少等诸多优势，得到广泛认可和应用。液相加氢反应器主要分为上流式固定床加氢反应器和下流式固定床加氢反应器，其中下流式固定床反应器由于反应物料在催化剂表面能够反应完迅速离开，一方面有效减少催化剂表面的催化剂结焦，另一方面能够将热量及时的带走，因此应用较为普遍。但是，常规的下流式液相加氢反应器及反应工艺中仍然存在如下问题：（1）反应前期新鲜物料中反应物浓度高、氢气含量高，反应的过程推动力大，催化剂初活性也高，而物料与催化剂在液相加氢过程中的接触也较为充分，因此存在反应放热剧烈、温升大、过程不易控制的问题；（2）反应后期，由于反应温度高，若仍然在高活性催化剂上发生加氢反应，造成反应速率快、副反应和裂解反应严重的问题；（3）由于反应后期仍为液相加氢反应过程，反应生成的气体产物仍然溶解在液体物料中，即液相加氢反应过程中采用常规反应器汽提的方式很难分离出来，需要较大的汽提表面积，如果反应生成气体没有被及时的汽提出来而移走，会降低反应后期的反应转化率，从而达不到理想的加氢反应深度；（4）反应过程中随着物料在加氢反应器内的流动和氢气的消耗，氢气在油品中的溶解分散状态已经逐渐发生了变化，导致油品分子周围溶解的氢气气泡已经发生了反应，那些没有发生反应的气泡逐渐聚结为大气泡，使油品在加氢反应过程中不能持续的提供氢气，也会增加副反应或裂解反应。因此，对于常规的下流式液相加氢反应过程来说，采用有效的手段，如开发新的加氢方法及反应器形式，控制反应物料的活性及物料与催化剂的接触方式，既能够控制反应前期集中放热、后期反应转化率低的问题，又能够保证加氢反应速率和反应深度，具有重要意义。
[0003]CN203389622U提出了一种液相加氢反应装置，其包括至少一液相加强反应器，设置在所述液相加强反应器外部的静态混合器及氢气补充装置。该专利的目的是将现有的反应器内设置复杂结构内构件的方法，改进为采用静态混合器，并将静态混合器设置在反应器外部。
[0004]CN203389623U提出了一种液相加氢反应系统，包括原料油缓冲罐、反应进料加热炉、气液混合器、液相加氢反应器、减压设备及低压分离器，其中的液相加氢反应器出口通过减压设备与低压分离器相连，目标是使反应产物中大部分的硫化氢和氨闪蒸出来。
[0005]CN105713659A提出了一张烃类连续液相加氢工艺方法，是烃类原料和氢气经气液混合器充分混合形成溶解氢气饱和的液相物流，在包含至少的两级催化剂的反应器中，从上往下先后与各级催化剂下部的氢气分配器中注入氢气，产物从反应器引出后续处理。该方法的目的是在催化剂床层减即使补充新鲜氢气，同样是用来提高反应效率。
[0006]综上所述，现有技术中的液相加氢反应器，大多思路都是通过溶氢方法或溶氢组件来进行溶氢，通过补充氢的方法来提高反应效率，然后通过将反应产物至外面的汽提设施将反应生成气体硫化氢和氨闪蒸出来，这些方法不但没有较大的改进，而且并没有解决液相加氢反应器反应前期集中放热、后期反应转化率低等问题，达不到理想的加氢反应速率和反应深度。

技术实现思路

[0007]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方法，通过反应器内部结构、物料流动方式和催化剂级配方法，有效控制加氢反应前期催化剂初始活性、提高反应后期的反应转化速率，解决反应前期放热剧烈、反应后期反应产物抑制反应转化率的问题的同时，实现反应前期和反应后期都达到较高的加氢反应速率和反应转化率。本专利技术所述的“上”、“下”是指沿反应器的轴向方向。
[0008]本专利技术的液相加氢反应器，包含内筒和反应器外壳，反应器外壳顶部为上封头，底部为下封头，内筒为锥形，内筒和反应器外壳之间为环形空腔，环形空腔横截面面积自下而上逐渐增大；内筒顶部贯穿上封头并与反应器顶部原料入口连通，内筒底部下方为催化剂支撑件，内筒底部与环形空腔底部连通；反应器中部水平设置陶瓷膜纳/微米组件，陶瓷膜纳/微米组件贯穿环形空腔和内筒所在横截面，陶瓷膜纳/微米组件连通外部氢气；环形空腔上部设置产物出口；所述的内筒装填加氢催化剂I，环形空腔装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性低于加氢催化剂II的活性；物料在内筒的流动方式为由上而下；物料在环形空腔的流动方式为由下而上。
[0009]本专利技术的液相加氢反应器中，所述的“锥形”实际为“截头圆锥”，“锥形”内筒的上端面和下端面分别位于反应器上封头和下封头位置，将内筒顶部与环形空腔不连通；“锥形”内筒的上端面与下端面的直径比为1:1.05~1:30，优选1:1.5~1:15，下端面与反应器的直径比为1:1.01~1:20，优选1:1.05~1:10。本专利技术的加氢反应系统，所述的加氢反应器“锥形”内筒部分，沿着物料流动方向，横截面积逐渐增加，使物料与催化剂成逐渐的递进式接触，防止反应前期加氢原料浓度较高时发生剧烈反应而产生局部热点，既能保证反应速率又能有效控制反应前期活性；所述的环形空腔部分，沿着物料流动方向，同样是横截面积逐渐增加，物料与催化剂成逐渐的递进式接触，控制高温区的反应速率的同时，通过逐渐增加汽提表面积、改善汽提效果的方式，将反应后期产物中的反应物及反应气体汽提出来，提高反应后期的反应速率和转化率。
[0010]本专利技术的液相加氢反应器中，所述的陶瓷膜纳/微米组件为一体式管壳结构，一般包含多根垂直于反应器横截面的方向的陶瓷膜膜管和壳体，膜管两端固定在管板上，壳体固定在反应器内表面；内筒部分的陶瓷膜纳/微米组件，膜管与内筒向上流动的物料连通，膜管外侧的空腔与外部氢气管线连通；环形空腔部分的陶瓷膜纳/微米组件，膜管与外部氢气管线连通，膜管外侧的空腔与环形空腔向下流动的物料连通；陶瓷膜纳/微米组件能够形成的纳/微米气泡的尺寸一般为10～1000nm，优选为50～500nm。
[0011]本专利技术的液相加氢反应器中，内筒部分的陶瓷膜纳/微米组件，位于内筒的陶瓷膜纳/微米组件的主要是补氢和再次溶氢的作用，增强低、中温段的加氢反应过程推动力，以维持较高的反应速率；环形空腔的陶瓷膜纳/微米组件的主要作用是补氢和汽提作用，通过
氢气的外扩散对物料进行汽提作用，既可以为反应末期补充氢气，抑制末期高温段催化剂表面结焦，同时又能够将表面结焦前驱体及抑制反应器生成气及时的汽提分离出来，改善加强反应深度。所述的陶瓷膜纳/微米组件可以沿反应器径向设置一组或多组。
[0012]本专利技术的液相加氢反应器中，所述的反应器顶部有气体空间，反应器顶部封头最高点处设置气体出口，用于连续或间断排放反应过程中汽提出的反应气体。
[0013]本专利技术的液相加氢反应器中，反应器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种液相加氢反应器，其特征在于：包含内筒和反应器外壳，反应器外壳顶部为上封头，底部为下封头，内筒为锥形，内筒和反应器外壳之间为环形空腔，环形空腔横截面面积自下而上逐渐增大，环形空腔上部设置产物出口；内筒顶部贯穿上封头并与反应器顶部原料入口连通，内筒底部下方为催化剂支撑件，内筒底部与环形空腔底部连通；反应器中部水平设置陶瓷膜纳/微米组件，陶瓷膜纳/微米组件贯穿环形空腔和内筒所在横截面，陶瓷膜纳/微米组件连通外部氢气；所述的内筒装填加氢催化剂I，环形空腔装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性低于加氢催化剂II的活性；物料在内筒的流动方式为由上而下；物料在环形空腔的流动方式为由下而上。2.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“锥形”内筒的上端面与下端面的直径比为1:1.05~1:30，优选1:1.5~1:15，下端面与反应器的直径比为1:1.01~1:20，优选1:1.05~1:10。3.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的陶瓷膜纳/微米组件为一体式管壳结构，包含多根垂直于反应器横截面的方向的陶瓷膜膜管和壳体，膜管两端固定在管板上，壳体固定在反应器内表面；内筒部分的陶瓷膜纳/微米组件，膜管与内筒向上流动的物料连通，膜管外侧的空腔与外部氢气管线连通；环形空腔部分的陶瓷膜纳/微米组件，膜管与外部氢气管线连通，膜管外侧的空腔与环形空腔向下流动的物料连通；陶瓷膜纳/微米组件能够形成的纳/微米气泡的尺寸为10～1000nm。4.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的陶瓷膜纳/微米组件可以沿反应器径向设置一组或多组。5.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的反应器顶部有气体空间，反应器顶部封头最高点处设置气体出口，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀娜，周峰，何佳，阮宗琳，
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：