一种强化传质的液相加氢反应器及反应工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种强化传质的液相加氢反应器，包括反应器筒体，所述反应器筒体的底部设有排液口，靠近筒体底部的侧面设有液体进口和气体进口，所述气体进口的位于筒体内部的一端连设有气体预分布盘，所述气体预分布盘的上方设有分层隔板，所述分层隔板的底部穿设固定有若干个强分散气泡发生器。本发明专利技术还公开了使用所述强化传质的液相加氢反应器的反应工艺。本发明专利技术的液相加氢反应器及反应工艺能够强化微细气泡与催化剂和液体的充分混合，提高液相加氢反应器中氢气的气含率，微气泡的停留时间长，并且能够增加气液接触面积。并且能够增加气液接触面积。并且能够增加气液接触面积。

【技术实现步骤摘要】
一种强化传质的液相加氢反应器及反应工艺


[0001]本专利技术属于化工装备
，具体地说，是关于一种强化传质的液相加氢反应器及反应工艺。

技术介绍

[0002]石油是目前世界上应用最广泛的能源，其液相加氢技术是指石油馏分与氢气在催化剂的作用下的反应过程，液相加氢是石油产品精制、改质和重油加工的重要手段。油品改质的目的是除去油品中的氮、氧、硫等杂原子及金属杂质，或是对一些芳烃以及烯烃加氢饱和，改善油品的使用性能。
[0003]连续液相加氢技术是我国柴油质量升级过程中应用的主要加氢技术之一。与常规滴流床加氢技术相比，连续液相加氢技术取消了高压循环氢系统，代之以循环油系统，不但可使装置的工艺流程更简单、操作更简便、本质安全性更强，而且还可以大幅度地降低装置能耗和投资。与传统的流化床技术相比，装置能耗降低25％以上，投资也降低10％
‑
20％。连续液相加氢随着反应的进行氢气被不断消耗，为了保证氢气的补充速率，需要采用高效传质方法加快氢气在上行式反应器中的传质速率。理想状态下液相加氢反应器呈现溶氢饱和特征，但由于实际上上行式液相加氢反应器内的氢气采用鼓泡形式进入床层，氢气气泡直径偏大，平均直径10mm以上，气液两相接触面积小，局部贫氢导致结焦率高、二次油加工困难，导致装置运行苛刻度要求高，原料适应性差及运转周期短等问题，装置的加工能力和水平受到限制；此外，现有反应器操作温度高，也影响了催化剂的使用寿命。随着柴油的质量升级，国内柴油液相加氢装置的规模不断扩大，需对现有反应器传质技术进行优化提升。r/>[0004]加氢反应器是一种气液固三相反应器。目前的加氢反应器存在氢气传质不足的问题，其主要原因是气泡尺寸无法达到足够小；气泡越小，气泡的比表面积越大，单位体积的液体气液接触面就越大，越利于气液固传质。同时，气泡越小使气泡上升速度降低，在相同高度的反应器中，微气泡的停留时间越长，越有利于气液固传质。从气泡聚并的角度分析，气泡越小，在气泡上升过程中气泡的聚并概率会降低，从而可以进一步保持较小的气泡尺寸，利于传质。并且少量大气泡的存在有利于提高气含率，提高气泡总体的湍动能，从而进一步提高传质效率。
[0005]CN201644076U提出了一种液相加氢反应器，其反应器包括反应器筒体、催化剂床层、反应器出口和反应器入口，其催化剂床层之间设置混合器，混合器有进料和氢气入口，混合器还设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。该混合器可有效地增加气液相间接触面，结构简单，使氢气溶解在混合油中，促进反应，大大提高加氢的效率。但是其没有从气泡尺度上来提高气液的反应效率，且该方法湍动能低，反应效率也无法得到质的提升；并且氢气容易向上扩散而逸出，降低了氢气的利用率。
[0006]CN103965959A提出一种多级溶氢的液相加氢方法，其循环液体物料与原料油混合，进入加热炉加热；氢气分成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
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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，汽提出反应副产物硫化氢和氨，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，汽提出副产物硫化氢和氨，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；其在催化加氢反应的同时将硫化氢和氨排出反应系统，固相催化剂接触的为液相反应物，提高了反应效率。但是其将反应系统、循环系统以及加热炉系统组合起来，反应过程十分复杂，设备成本高且不易操作。设备体积大，增大了占地面积。并且多次溶氢提高了传质反应的时间，经济效益低。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于针对现有柴油液相加氢反应器所存在的上述问题加以改进，以提高传质气液传质速率，改善反应器的反应效果，延长加氢反应周期。
[0008]为实现上述目的，本专利技术的第一个方面，提供了一种强化传质的液相加氢反应器，所述液相加氢反应器包括反应器筒体，所述反应器筒体的底部设有排液口，靠近筒体底部的侧面设有液体进口和气体进口，所述气体进口的位于筒体内部的一端连设有气体预分布盘，所述气体预分布盘的上方设有分层隔板，所述分层隔板的底部穿设固定有若干个强分散气泡发生器。
[0009]根据本专利技术，所述强分散气泡发生器与所述气体预分布盘之间的距离为0.5～2m。
[0010]根据本专利技术，所述气体进口的位于筒体内的末端弯折向上，所述气体预分布盘在所述气体进口的末端水平设置，该气体预分布盘包括一个圆盘形的腔室以及沿所述圆盘形腔室的外周均匀分布的若干个分布管，所述分布管上开设有若干个排气孔。
[0011]根据本专利技术，所述排气孔的直径视反应器的直径大小而定，具体如下：
[0012]当反应器的直径小于1m时，所述排气孔43的大小为1.5～2mm；
[0013]当反应器的直径为1～2m时，所述排气孔43的大小为2～3mm；
[0014]当反应器的直径为2～4m时，所述排气孔43的大小为2.5～4mm；
[0015]当反应器的直径大于2m时，所述排气孔43的大小为4～6mm。
[0016]根据本专利技术的优选实施例，所述强分散气泡发生器为圆筒形，其顶部穿设于所述分层隔板中，所述分层隔板的相应位置开设有通孔，所述强分散气泡发生器借助其圆筒形顶部的外壁固定于所述分层隔板的底部。
[0017]进一步的，所述强分散气泡发生器的内部自下而上依次设有轴向导叶进液口、气液混合腔、齿形气液出口和锥形出口，所述锥形出口上设置有若干个柳叶式导流体，并且所述气液混合腔的上部侧面设有引气孔，该引气孔的内侧连设有引气管，该引气管延伸至混合腔的中心位置后向下弯折，并在末端连设气体导流锥，该气体导流锥的末端开设有一个或多个腔内气体出口，该腔内气体出口临近所述轴向导叶进液口。
[0018]根据本专利技术的优选实施例，所述轴向导叶进液口为螺旋上升式叶片的构型，叶片的外缘与所述强分散气泡发生器底部的内壁固定连接，以利于进入气液混合腔的液体形成旋流。
[0019]根据本专利技术的优选实施例，所述气体导流锥的截面的两个斜边之间的夹角γ为35
°
～45
°
，以利于充分强化腔内的旋流。
[0020]根据本专利技术，所述气体导流锥的末端所设的腔内气体出口的数量视气体流量而定，具体如下：
[0021]当气体流量大于5L/min时，每个气体导流锥采用4个腔内气体出口；
[0022]当气体流量在2～5L/min时，每个气体导流锥采用2个腔内气体出口；
[0023]当气体流量低于2L/min时，每个气体导流锥采用1个腔内气体出口。
[0024]根据本专利技术的优选实施例，所述齿形气液出口是将出口的侧壁设置成锯齿形而形成，以利于分散气泡。
[0025]根据本专利技术，所述柳叶式导流体具有一个中部较大、中部至两端减缩的的柳叶式构型，且底面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强化传质的液相加氢反应器，其特征在于，所述液相加氢反应器包括反应器筒体，所述反应器筒体的底部设有排液口，靠近筒体底部的侧面设有液体进口和气体进口，所述气体进口的位于筒体内部的一端连设有气体预分布盘，所述气体预分布盘的上方设有分层隔板，所述分层隔板的底部穿设固定有若干个强分散气泡发生器。2.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于，所述强分散气泡发生器与所述气体预分布盘之间的距离为0.5～2m。3.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于，所述气体进口的位于筒体内的末端弯折向上，所述气体预分布盘在所述气体进口的末端水平设置，该气体预分布盘包括一个圆盘形的腔室以及沿所述圆盘形腔室的外周均匀分布的若干个分布管，所述分布管上开设有若干个排气孔。4.根据权利要求3所述的液相加氢反应器，其特征在于，所述排气孔的直径视反应器的直径大小而定，具体如下：当反应器的直径小于1m时，所述排气孔43的大小为1.5～2mm；当反应器的直径为1～2m时，所述排气孔43的大小为2～3mm；当反应器的直径为2～4m时，所述排气孔43的大小为2.5～4mm；当反应器的直径大于2m时，所述排气孔43的大小为4～6mm。5.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于，所述强分散气泡发生器为圆筒形，其顶部穿设于所述分层隔板中，所述分层隔板的相应位置开设有通孔，所述强分散气泡发生器借助其圆筒形顶部的外壁固定于所述分层隔板底部的通孔内。6.根据权利要求5所述的液相加氢反应器，其特征在于，所述强分散气泡发生器的内部自下而上依次设有轴向导叶进液口、气液混合腔、齿形气液出口和锥形出口，所述锥形出口上设置有若干个柳叶式导流体，并且所述气液混合腔的上部侧面设有引气孔，该引气孔的内侧连设有引气管，该引气管延伸至混合腔的中心位置后向下弯折，并在末端连设气体导流锥，该气体导流锥的末端开设有一个或多个腔内气体出口，该腔内气体出口临近所述轴向导叶进液口。7.根据权利要求6所述的液相加氢反应器，其特征在于，所述轴向导叶进液口为螺旋上升式叶片的构型，叶片的外缘与所述强分散气泡发生器底部的内壁固定连接，以利于进入气液混合腔的液体形成旋流。8.根据权利要求6所述的液相加氢反应器，其特征在于，所述气体导流锥的截面的两个斜边之间的夹角γ为35
°
～45
°
，以利于充分强化腔内的旋流。9.根据权利要求6所述的液相加氢反应器，其特征在于，所述气体导流锥的末端所设的腔内气体出口的数量视气体流量而定，具体如下：当气体流量大于5L/min时，每个气体导流锥采用4个腔内气体出口；当...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝振岐，杨强，李明东，刘栋，龚淳铠，刘凯祥，许萧，徐松，宋智博，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石家庄炼化分公司华东理工大学中国石化工程建设有限公司，
类型：发明
国别省市：