一种加氢反应器及加氢方法技术

本发明专利技术公开了一种加氢反应器及加氢方法。所述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构成环形空间；内筒顶部和底部敞口，底部边缘与反应器内壁密闭连接；所述的内筒装填加氢催化剂I，环形空间装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性高于加氢催化剂II的活性；反应器中部水平设置补氢组件；反应器原料入口与内筒底部连通，反应器产物出口与环形空间下部连通；物料在内筒的流动方式为由下而上；物料在环形空间的流动方式为由上而下。本发明专利技术能够有效控制加氢反应在不同温度段内物料与不同活性催化剂的接触时间，实现低、中温段的快速反应、抑制高温段副反应的目的，提高加氢反应速率和反应深度。提高加氢反应速率和反应深度。提高加氢反应速率和反应深度。

【技术实现步骤摘要】
一种加氢反应器及加氢方法


[0001]本专利技术属于化工及石油化工领域，具体为一种加氢反应器及加氢方法。

技术介绍

[0002]加氢反应是氢与化合物相互作用的反应过程，通常是在催化剂存在下进行的。加氢过程已是化学工业和石油炼制工业中最重要的反应过程之一。加氢反应是可逆、放热和分子数减少的反应，低温、高压有利于化学平衡向加氢反应方向移动。加氢过程所需的温度决定于所用催化剂的活性，活性高者温度可较低。对于在反应温度条件下平衡常数较小的加氢反应，为了提高平衡转化率，反应过程需要在高压下进行，并且也有利于提高反应速度。另外采用过量的氢，不仅可加快反应速度和提高被加氢物质的转化率，而且有利于导出反应热。过量的氢可循环使用。
[0003]加氢反应器分为多种类型，如固定床加氢反应器、悬浮床加氢反应器、沸腾床加氢反应器等，其中以固定床加氢反应器的应用最为广泛。其中上流式固定床反应器能够处理多种类型的油品，在油品加氢过程中显示出了独特的优势，如劣质油品渣油、煤液化油中由于杂质含量高，容易造成加氢催化剂中毒或者催化剂孔道堵塞而快速失活，并且杂质可能堵塞床层使压降快速升高导致反应器工况变差，甚至无法正常操作，若采用上流式加氢反应过程使气液并流向上运动造成催化剂床层的膨胀，可以增加床层的空隙率，避免催化剂床层的堵塞。而在加氢工艺中，液相加氢工艺过程相比于传统的固定床气/液/固三相加氢工艺而言，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，因此，上流式液相加氢反应过程综合了上流式加氢反应器和液相加氢反应工艺过程二者的优势，应用于加氢过程已经显示出了一定的优势。但是，常规的上流式液相加氢反应器及反应工艺中仍然存在如下问题：（1）反应物料与催化剂的接触更加充分，反应速率快，反应效率高，但仍然存在停留短达不到反应要求的深度，而反应停留时间长副反应或裂解及催化剂结焦严重的问题；（2）尤其是在末期反应温度高的区间段内，由于物料和催化剂接触较为充分，使得副反应或裂解反应较为严重，已经远远超过了正反应，导致反应末期发生了大量不希望发生的反应，降低了收率和生产效率；（3）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；（4）在反应末期，有些加氢反应存在产物或产物中的某一种或几种组份对正反应的抑制作用，使得很难达到要求的加氢反应深度。因此，对于常规的上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，改善加氢反应速率和反应深度，同时抑制高温段副反应或裂解反应，具有重要意义。
[0004]CN202063881U公开了一种液相加氢反应器，反应器顶部封头内设置混合器，混合器有混合油进料口和氢气入口，溶氢混合物出口和气体出口，混合物溶氢混合物出口插到反应器液相中。该专利的目的是通过混氢器在反应器内的结构，来增加气液相接触面积，使
氢气溶解在混合油中，来提高加氢反应效率。
[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]CN200810117101.1提出了一种上流式反应器及其应用，上流式反应器包括位于反应器底部的初始分布器和初始分布器上方的中间分布器，初始分布器由一个锥形折流板和一个位于其上方的筛板组成；中间分布器由开孔筛板和筛板板串结构组成，该专利技术所提供的上流式反应器的目的是实现气体均匀分布，从而提高催化剂的利用率。CN201110353672.7提出了一种上流式反应器气液分布器及应用，包括分布盘塔板和帽罩式集气分配器组成，该专利技术目的是使气相的均匀分布，提高气液两相的传质效率。CN201510697566.9提出了一种上流式分配器和上流式反应器，该专利技术的目的是该通过本技术方案，流体通过上流式分配器后能够均匀地分配和均匀混合。
[0007]综上所述，现有技术中的的上流式加氢反应器及液相加氢反应器，一般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，没有解决上流式液相加氢反应器存在反应前期和中期的催化活性高，末期反应速率低、副反应及裂解反应严重的问题，也没有解决反应产物对于反应原料的抑制等问题。

技术实现思路

[0008]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种加氢反应器及加氢方法，通过在上流式加氢反应器内设置锥形结构的内筒，能够有效控制加氢反应在不同温度段内物料与不同活性催化剂的接触时间，实现低、中温段的快速反应、抑制高温段副反应的目的，提高加氢反应速率和反应深度。
[0009]本专利技术的加氢反应器，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构成横截面积由上而下逐渐减小的环形空间；内筒顶部和底部敞口，底部边缘与反应器内壁密闭连接；所述的内筒装填加氢催化剂I，环形空间装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性高于加氢催化剂II的活性；反应器中部水平设置补氢组件，补氢组件贯穿环形空间和内筒所在横截面，补氢组件连通外部氢气；反应器原料入口与内筒底部连通，反应器产物出口与环形空间下部连通；物料在内筒的流动方式为由下而上；物料在环形空间的流动方式为由上而下。
[0010]本专利技术的加氢反应器，所述的内筒顶部平面直径与反应器的直径之比为1:1.05～1:50，优选1:1.5～1:5。
[0011]本专利技术的加氢反应器，所述的补氢组件包括与外部氢气连通的管线及具有氢气分布或气液混合功能的组件。所述的具有气体分布功能的组件，如分布管、分布板等，也可以是具有气液混合功能的设备，如填装有螺旋板片、波纹板片、旋转叶片、平叶片、弯曲叶片或多孔板片等中的任意一种静态混合器，或微孔板纳/微米氢分散组件、陶瓷膜纳/微米氢分散组件等。所述的内筒部分的补氢组件和环形空间部分的补氢组件分别连通外部氢气管线。
[0012]本专利技术的加氢反应器，所述的补氢组件优选为陶瓷膜纳/微米分散组件，该组件为
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/微米分散组件，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；环形空间部分的陶瓷膜纳/微米分散组件，膜管与外部氢气管线连通，膜管外侧的空腔与环形空间向下流动的物料连通；陶瓷膜纳/微米氢分散组件能够形成的纳/微米气泡氢的尺寸一般为10～1000nm，优选为50～500nm。
[0013]本专利技术的加氢反应器，内筒部分的陶瓷膜纳/微米分散组件，位于内筒的陶瓷膜纳/微米氢分散组件的主要是补氢和再次溶氢的作用，内筒下部的物料进入膜管管内，氢气经外部本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种加氢反应器，其特征在于：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构成横截面积由上而下逐渐减小的环形空间；内筒顶部和底部敞口，底部边缘与反应器内壁密闭连接；所述的内筒装填加氢催化剂I，环形空间装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性高于加氢催化剂II的活性；反应器中部水平设置补氢组件，补氢组件贯穿环形空间和内筒所在横截面，补氢组件连通外部氢气；反应器原料入口与内筒底部连通，反应器产物出口与环形空间下部连通；物料在内筒的流动方式为由下而上；物料在环形空间的流动方式为由上而下。2.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：所述的内筒顶部平面直径与反应器的直径之比为1:1.05～1:50，优选1:1.5～1:5。3.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：所述的补氢组件包括与外部氢气连通的管线及具有氢气分布或气液混合功能的组件。4.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：内筒部分的补氢组件和环形空间部分的补氢组件分别连通外部氢气管线。5.根据权利要求3所述的加氢反应器，其特征在于：所述的具有氢气分布或气液混合功能的组件为分布管、分布板、静态混合器、微孔板纳/微米氢分散组件或陶瓷膜纳/微米氢分散组件中的一种或多种。6.根据权利要求3所述的加氢反应器，其特征在于：所述的补氢组件为陶瓷膜纳/微米分散组件，该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/微米分散组件，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；环形空间部分的陶瓷膜纳/微米分散组件，膜管与外部氢气管线连通，膜管外侧的空腔与环形空间向下流动的物料连通。7.根据权利要求6所述的加氢反应器，其特征在于：陶瓷膜纳/微米分散组件形成的纳/微米气泡的尺寸为10～1000nm。8.根据权利要求3所述的加氢反应器，其特征在于：位于内筒的陶瓷膜纳/微米氢分散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；位于环形空间的陶瓷膜纳/微米氢分散组件的主要作用是补氢和汽提作用，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，同时将表面结焦前驱体...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀娜，阮宗琳，周峰，
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：