一种沸腾床反应器制造技术

本发明专利技术提供的沸腾床反应器包括垂直于地面的圆筒型反应器壳体，位于反应器壳体中上部的三相分离器，位于反应器壳体下部的气液分布器和气液预分布器，反应器壳体的顶部中心设有气体排出口，反应器壳体底部中心设有气液进料口，气液预分布器位于气液进料口和气液分布器之间并与气液进料口相连通。采用本发明专利技术可以解决物流逆流堵塞问题，实现了气液和液固分区高效分离，能实现反应器的连续平稳高效运行。

【技术实现步骤摘要】
一种沸腾床反应器
本专利技术涉及一种沸腾床反应器，尤其涉及一种渣油加氢领域的气液固三相沸腾床反应器。
技术介绍
现有渣油加氢处理方法按所采用催化剂形态及其运转操作时在反应器中所处的状态，一般分为固定床、移动床、沸腾床和悬浮床技术。其中沸腾床技术采用单一的催化剂，其粒度比悬浮床催化剂大而比固定床催化剂小。反应器内催化剂藏量略低于固定床而远高于悬浮床，空速和反应温度都较高，在原料适应性、重组分加氢的转化率和催化剂利用效率等方面都明显优于固定床和移动床技术，在产品质量和产品后处理方面优于悬浮床技术。目前国外沸腾床技术以美国的H-Oil和LC-FiningSM工艺为代表，国内沸腾床技术以中石化抚顺石油化工研究院的工艺为代表。国外工艺均采用直径为0.8-1.2mm的Al2O3基Co-Mo或N1-Mo圆柱条催化剂，国内工艺采用0.4-0.5mm的微球催化剂。H-Oil沸腾床加氢技术的工艺过程为:富氢气体和渣油原料经各自的加热炉预热后在反应器前的入口管线混合，形成的气液混合物以上进料的方式从反应器底部进入并通过沸腾的催化剂床层，保持恒定的气液流速使得在稳定的操作状态下反应器中催化剂的密相床层高度不超过规定的临界高度，气液流体沿反应器轴向上升从富含催化剂的反应区进入非催化区，然后经循环杯进行气液分离，分离出的全部气体和部分液体产品经管线排出反应器，其余的液体经循环管线和外循环泵循环回反应器底部与进料混合，用于提升反应器中的固体催化剂颗粒，维持催化剂颗粒处于随机的沸腾状。从反应器出来的气液流体经高低压分离器和蒸馏装置得到石脑油、中间馏分油、减压瓦斯油和加氢改质的减压渣油，如专利US4715996。LC_FiningSM沸腾床加氢技术的工艺过程与H-Oil技术的基本相近，区别在于LC-FiningSM使用内循环泵，H-Oil技术使用外循环泵，如专利US4874583。国内中石化抚顺石油化工研究院沸腾床技术是以带有三相分离器为技术核心的沸腾床反应器，取消了国外沸腾床工艺的循环泵，如专利CN02109404.7。其中三相分离器的结构和工作原理为:三相分离器主要包括三个区和一个下料口，其中由三相分离器的内筒构成气泡分离区；内筒与外筒之间的环状空间组成液固相折流区；外筒与反应器内壁之间的环状空间为液固分离区，在这里形成清液层；内筒的下端开口与反应器内壁构成的圆环状开口为该三相分离器的催化剂下料口，分离出的固体微粒状催化剂由此处重新返回到催化剂床层。在三相分离器内的气泡分离区处气体占有一定的比例，三相混合物密度较小，而折流区为液固两相，密度较大，由于内外密度差形成了自然循环推动力，构成了两区间大量液-固介质循环。这种循环对三相分离器的正常工作是有利的，它强化了水力流动，可以防止催化剂在下料口处淤积堵塞，同时形成液封防止气泡上窜。抚研院随后在上述专利的基础上对三相分离器进行了各种结构的改进和优化，据不完全统计此类结构的沸腾床反应器的专利技术专利有 12 篇，如 CN200610134154.5，CN200710012680.9，CN200810012191.8，CN200910012451.6，CN200920219797.9，201010539017.6 等，每种结构都有自己的特点，主要是通过结构的改进来完善沸腾床内的流体力学特性，更好的实现气液固三相分离。为了使反应原料在反应器中与催化剂均匀接触，抚研院的沸腾床技术还在圆筒型反应器壳体内的底部设有分布板，分布板可以选用任何可以使气液体物流均勻分布的结构，例如可采用CN200910012453.5或CN200910012498.2介绍的结构。国外沸腾床反应器的内构件主要包括:气液分布器和循环泵。国外专利和文献中普遍关注沸腾床反应器工作的稳定性和循环泵的可靠性，因为国外沸腾床技术是依靠稳定的工艺参数形成一个较稳定的液固分界面，单纯依靠气液分布器实现进料分布一方面气液混合强度不够，另一方面极易发生断塞流或者脉动流，导致整个进料过程和反应器内部床层的不稳定。国内中石化抚研院浆态床反应器的内构件主要包括:气液分布器和三相分离器。国内的专利和文献中普遍关注沸腾床反应器中三相分离效果，形成了多种结构形式的三相分离器专利技术专利，普遍忽略了反应器底部气液分布器在提高含气率和气液固传质效率的作用，同时在提高系统处理量和稳定性方面没有详细的研究。沸腾床加氢反应器内液相为连续相，气固为分散相，形成了气-液-固三相共存的反应体系，反应效率的高低取决于气-液-固三相的相间传质速度。由于气相需要溶解到液相中，才能和固相(催化剂)接触反应，所以气相分布方式对反应器的传质效率和氢气的使用效率有重要影响。目前，一般采用气体在反应器中含量(即气含率)的多少作为衡量沸腾床传质好坏的重要指标。在相同气含率的条件下，气泡尺寸及其概率分布对气-液-固相间传质性能有重要影。当气含率相同时，气泡直径越小，气液相界总面积越大，传质速率越快；气泡直径越大，则气液相界总面积越小，传质速率越慢。同时大气泡的上升速度高于小气泡，也会造成气体在反应器中的停留时间缩短，在一定程度上形成气体短路。这些都会影响反应物之间的传质效果，并降低反应的转化率。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的气液混合进料不够均匀、催化剂在隔板上易沉积及物料短时间中断造成的逆流堵塞的技术问题，本专利技术提供了一种沸腾床反应器，该反应器进料均匀，气液固三相分离高效快捷。本专利技术提供的沸腾床反应器包括垂直于地面的圆筒型反应器壳体，位于反应器壳体中上部的三相分离器，位于反应器壳体下部的气液分布器和气液预分布器；三相分离器包括同心设置的内筒和外筒，内筒和外筒的上下两端全部开口，反应器壳体的顶部中心设有气体排出口，反应器壳体底部中心设有气液进料口，气液预分布器位于气液进料口和气液分布器之间并与气液进料口相连通。所述的三相分离器的两个同心圆筒:内筒和外筒，外筒的上端开口高于内筒的上端开口，而外筒的下端开口也高于内筒的下端开口。内筒的下部为一锥形扩散段，该扩散段的开口(即内筒的下端开口)直径小于反应器壳体的内径；外筒的下部同样为一锥形扩散段，该扩散段的开口(即外筒的下端开口)直径也小于反应器壳体的内径。三相分尚器的内筒构成分离器的中心管，内筒与外筒之间的环状空间组成三相分离器的折流筒，外筒与反应器内壁之间的环状空间为三相分离器的澄清液体产品收集区，内筒的下端开口为物流导入口，内筒的下端开口与反应器内壁构成的圆环状开口为三相分离器的催化剂下料口，分离出的固体微粒催化剂从此处重新返回到催化剂床层中。通过所述的三相分离器内筒和外筒之间的折流作用，形成了一个局部的内循环，液固之间由于存在密度差，催化剂在折流后重新回到催化剂床层中，清夜主要集中在外筒和反应器壁之间，从而实现了物料的液固分离。所述的气液分布器采用专利申请号为201220042207.1的专利申请所提供的气液分布器，该气液分布器为防逆流堵塞的泡帽式气液分布器。在气液分布器所处的反应器壳体内壁上设有一圆形隔板，多个气液分布器均匀地固定在圆形隔板上。所述的气液预分布器主要由分布板、支撑板、底板和接管组成，分布板和底板均呈圆形，支撑板呈直角梯形，分布板共三层，层与层之间通过支撑板支撑，自上而下依次为顶层分布板、中层分布板和下层分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沸腾床反应器，其特征在于，包括垂直于地面的圆筒型反应器壳体，位于反应器壳体中上部的三相分离器，位于反应器壳体下部的气液分布器和气液预分布器；三相分离器包括同心设置的内筒和外筒，内筒和外筒的上下两端全部开口，反应器壳体的顶部中心设有气体排出口，反应器壳体底部中心设有气液进料口，气液预分布器位于气液进料口和气液分布器之间并与气液进料口相连通。

【技术特征摘要】
1.一种沸腾床反应器，其特征在于，包括垂直于地面的圆筒型反应器壳体，位于反应器壳体中上部的三相分离器，位于反应器壳体下部的气液分布器和气液预分布器；三相分离器包括同心设置的内筒和外筒，内筒和外筒的上下两端全部开口，反应器壳体的顶部中心设有气体排出口，反应器壳体底部中心设有气液进料口，气液预分布器位于气液进料口和气液分布器之间并与气液进料口相连通。2.根据权利要求1所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述的气液预分布器主要由分布板、支撑板、底板和接管组成，分布板和底板均呈圆形，支撑板呈直角梯形，分布板共三层，层与层之间通过支撑板支撑，自上而下依次为顶层分布板、中层分布板和下层分布板，且半径逐渐增大，下层分布板通过支撑板支撑在底板上，接管在底板下方并接在底板中心所开的圆孔上，中层分布板和下层分布板中心均开有圆孔，自上而下，分布板、底板和接管位于同一轴线上。3.根据权利要求2所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述的分布板外缘沿圆周方向均匀的设置有轴线与分布板半径相重合的条形齿缝。4.根据权利要求3所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述的条形齿缝沿分布板半径方向的长度为5~30mm,宽度为2~6mm。5.根据权利要求1所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述的三相分离器外筒上端开口处设置有气液分尚筒。6.根据权利要求5所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述的气液分离筒呈锥形，为一底部敞口的罩状物，气液分离筒底部边缘与三相分离器外筒上端开口连接并罩在外筒上端开口上，气液分离筒的筒壁上开有多个凹槽式小孔。7.根据权利要求1所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述的三相分离器下方靠近内筒下端开口处设置有双层同心导流筒。8.根据权利要求7所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述的双层同心导流筒包括内导流筒和外导流筒，内导流筒和外导流筒上下两端全部开口，内导流筒上端开口直径小于下端开口直径且小于三相分离器内筒下端开口直径，外导流筒上下两端开口直径相等且大于外导流筒中部直径，呈两头大中间小的哑铃形，外导流筒上下两端开口外径等于反应器壳体内径，外导流筒上下两端开口与反应器壳体内壁相连，三相分离器内筒下端开口高于内导流筒上端开口，外导流筒上端开口高于内筒下端开口且低于外筒下端开口，内导流筒下端开口和外导流筒下端开口平齐。9.根据权利要求8所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述的外导流筒从两端开口向中部呈线性收缩。10.根据权利要求9所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述的外导流筒与反应器竖直方向形成的上夹角为30~60°，下夹角为20~45°，内导流筒的下锥角为40~80°，内导流筒上端开口直径小于三相分离器内筒下端开口直径。11.根据权利要求2所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述的三相分离器外筒上端开...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈强，蔡连波，赵晓青，盛维武，庞晶晶，
申请(专利权)人：中国石油化工集团公司，中石化洛阳工程有限公司，
类型：发明
国别省市：