CN103769009B - 一种沸腾床反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种沸腾床反应器，该沸腾床反应器包括壳体和三相分离部件，壳体自上而下依次包括扩大段、过渡段和直筒段，三相分离部件设置在扩大段和过渡段内，扩大段的侧壁上设置有液体排出口，其中，沸腾床反应器还包括外管和气液分布器，外管的上端开口和下端开口分别与直筒段的侧壁上的上开口和下开口连通，气液分布器设置于直筒段的底部。在本发明的沸腾床反应器中，物料的循环完全可以由入口物料的动能和反应器内不同区域内物料的密度差来推动，使得整个工艺比较节能；而且反应器的利用效率较高，在重油加氢裂解过程中可以大大减少非临氢环境下的热裂解反应的发生。
Description
技术领域
本发明涉及一种沸腾床反应器，具体地，涉及一种外环流式沸腾床反应器。
背景技术
沸腾床加氢反应器是气液固三相流化床反应器，这类反应器具有以下优点：可加工高金属含量、高残炭值的重、劣质原料；反应器温度易控且均匀，压降低且恒定；可在线加入和取出催化剂，因此催化剂性能可以在整个操作周期保持恒定；可达到较高的转化率和较长的操作周期。
已有的工业化沸腾床加氢技术包括H-Oil工艺和LC-Fining工艺等，这两种工艺的沸腾床反应器内设置有循环杯进行气液分离，分离出的油品经循环下降管和循环泵进行循环。现有的沸腾床加氢工艺存在着以下不足：（1）工艺操作复杂，需要使用复杂的料面监控仪和循环油泵，系统稳定性差，循环油泵发生故障时催化剂会因无法流化而向反应器底部沉降，造成装置被迫停工；（2）反应器内催化剂藏量较低，反应器空间利用率低；（3）能耗大，固体催化剂的流化靠循环油泵打入大量的循环油来实现；（4）循环下降管中氢气很少，为非临氢环境，液体在高温下会发生二次裂解反应结焦而降低产品质量。
目前，沸腾床反应器的改进方向主要包括：降低工艺的复杂性，提高反应器的空间利用率，降低能耗和提高反应器的操作弹性等。例如，CN1448212A公开了一种沸腾床反应器，该沸腾床反应器取消了复杂的料面监控仪和循环油泵，因此具有结构简单、操作容易等特点。但由于该反应器使用粒径为0.1-0.2mm的固体催化剂，因此操作弹性较小，催化剂容易带出反应器，影响系统的操作稳定性。CN201529519U公开了一种外环流式的沸腾床反应器，催化剂可以更好地流化，然而，该反应器在运行过程中循环下降管中几乎没有氢气存在，液体在高温下会发生二次裂解反应结焦而降低产品质量。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的沸腾床反应器存在的上述缺陷，提供一种新的沸腾床反应器。
本发明提供了一种沸腾床反应器，该沸腾床反应器包括壳体和三相分离部件，所述壳体自上而下依次包括扩大段、过渡段和直筒段，所述三相分离部件设置在所述扩大段和所述过渡段内，所述扩大段的侧壁上设置有液体排出口，其中，所述沸腾床反应器还包括外管和气液分布器，所述外管的上端开口和下端开口分别与所述直筒段的侧壁上的上开口和下开口连通，所述气液分布器设置于所述直筒段的底部。
优选地，所述气液分布器的出口位于所述外管的下端开口的下方。
优选地，所述外管的直径与所述直筒段的直径之比为0.5-1：1。在本发明中，“直径”通常是指内径。
优选地，所述外管的上端开口的方向与所述直筒段的轴线的夹角为15-90°，所述外管的下端开口的方向与所述直筒段的轴线的夹角为15-90°。
优选地，所述三相分离部件将所述扩大段和所述过渡段的内部空间分成从内到外依次分布的分离区、第一折流区、第二折流区和液体收集区，所述分离区位于所述直筒段的正上方，所述第一折流区、所述第二折流区和所述液体收集区的底部与所述直筒段之间具有沿着所述壳体的侧壁分布的连通通道；所述分离区的顶部与所述第一折流区连通，所述第一折流区的顶部与所述第二折流区连通，所述液体排出口位于所述液体收集区。
更优选地，所述三相分离部件包括从内到外依次分布的内筒、中筒和外筒，所述内筒和所述中筒的下部均为大开口朝下的空心圆台，所述外筒的上端开口位于所述中筒的上端开口的上方，所述中筒的上端开口位于所述内筒的上端开口的上方；所述外筒的下端开口位于所述中筒的下端开口的上方，所述中筒的下端开口位于所述内筒的下端开口的上方；所述内筒、所述中筒和所述外筒的下端与所述壳体的内壁之间均具有间隙，其中，所述内筒的内壁和所述直筒段的上端开口构成所述分离区；所述中筒的内壁和所述内筒的外壁构成所述第一折流区；所述外筒的内壁和所述中筒的外壁构成所述第二折流区；所述壳体的内壁和所述外筒的外壁构成所述液体收集区。在本发明中，空心圆台的大开口和小开口中的“大”和“小”是相对的概念，空心圆台的大开口是指空心圆台的开口直径较大的一端，空心圆台的小开口是指空心圆台的开口直径较小的一端。
进一步优选地，所述直筒段的直径、所述内筒的下端开口直径、所述中筒的下端开口直径和所述外筒的下端开口直径依次增大。
进一步优选地，所述内筒的上端开口直径、所述中筒的上端开口直径和所述外筒的上端开口直径依次增大。
进一步优选地，所述外筒为直筒。
进一步优选地，所述外筒的上端开口位于所述扩大段的上端开口的下方，所述外筒的下端开口位于所述扩大段的下端开口的下方。
进一步优选地，所述内筒的上部为大开口朝上的空心圆台。
更进一步优选地，所述内筒的上部的空心圆台的母线与轴线的夹角为大于0°至30°，所述内筒的下部的空心圆台的母线与轴线的夹角为大于0°至75°。
进一步优选地，所述中筒的上部为大开口朝上的空心圆台。
进一步优选地，所述中筒的上部的空心圆筒的母线与轴线的夹角为大于0°至45°，所述中筒的下部的空心圆筒的母线与轴线的夹角为大于0°至75°。
进一步优选地，所述第一折流区的入口面积与所述内筒的上端开口面积之比为0.5-2：1。
进一步优选地，所述第二折流区的入口面积与所述第一折流区的入口面积之比为0.5-2：1。
优选地，所述壳体的顶部设置有催化剂加入管，所述壳体的底部设置有催化剂排出管。
在本发明的所述沸腾床反应器中，通过在壳体的直筒段的侧部设置外管，并且在反应器的直筒段的底部设置气液分布器，使得物料在反应器和外管内的循环完全可以由入口物料的动能以及上升管（即直筒段）和下降管（即外管）中物料的密度差来共同推动，从而可以取消操作复杂的循环泵和料面监控仪，使得整个工艺更加节能，并且操作更加简单。
而且，在本发明的所述沸腾床反应器的运行过程中，下降管内是气液固三相共存的状态，因而在下降管中仍然可以进行反应，从而大大提高了反应器的利用效率；并且还保证了下降管的临氢气氛，因而大大减少了非临氢环境下的热裂解反应的发生，从而可以避免由于非临氢气氛的热裂解反应而产生的结焦。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的优选实施方式的沸腾床反应器的结构示意图；
图2是根据本发明的优选实施方式的沸腾床反应器的参数示意图。
附图标记说明
1壳体2三相分离部件3扩大段
4过渡段5直筒段6外管
7气液分布器9催化剂加入管10催化剂排出管
11进料口12排气口21内筒
22中筒23外筒31液体排出口
2-1分离区2-2第一折流区2-3第二折流区
2-4液体收集区
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是指参考附图所示的上、下；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。
如图1和2所示，根据本发明的所述沸腾床反应器包括壳体1和三相分离部件2，所述壳体1自上而下依次包括扩大段3、过渡段4和直筒段5，所述三相分离部件2设置在所述扩大段3和所述过渡段4内，所述扩大段3的侧壁上设置有液体排出口31，其中，所述沸腾床反应器还包括外管6和气液分布器7，所述外管6的上端开口和下端开口分别与所述直筒段5的侧壁上的上开口和下开口连通，所述气液分布器7设置于所述直筒段5的底部。
在本发明中，所述壳体1可以为常规沸腾床反应器的壳体。在所述壳体1中，所述扩大段3是指直径相对于所述直筒段5较大的段，所述扩大段3通常大体上是直筒状的。所述直筒段5的直径小于所述扩大段3。作为所述过渡段4，其下端开口与所述直筒段5的上端开口重合，其上端开口与所述扩大段3的下端开口重合，也即所述过渡段4的下端开口的直径与所述直筒段5的直径基本相等，所述过渡段4的上端开口的直径与所述扩大段3的直径基本相等。
所述壳体的尺寸没有特别的限定，可以根据实际生产需要而确定。在优选情况下，所述扩大段3的直径（d11）为所述直筒段5的直径（d1）的1.2-2倍，优选为1.4-1.8倍；所述扩大段3和所述过渡段4的高度之和（h2+h3）与所述扩大段3的直径（d11）之比为0.6-2：1，优选为0.8-1.5：1。所述过渡段4为空心圆台形状，并且其大开口朝上，其母线与轴线的夹角（α）可以为30-75°，优选为45-60°。所述直筒段5的高度（h1）与直径（d1）之比可以为4-16：1，优选为6-12：1。
在本发明中，设置所述外管6主要是为了使反应物料在所述反应器和所述外管6之间形成外环流，因此，所述外管6的尺寸没有特别的限定，只要能够实现形成外环流即可。优选情况下，所述外管6的直径（d2）与所述直筒段5的直径（d1）之比为0.5-1：1。
在优选情况下，为了便于在所述反应器和所述外管6之间形成外环流，所述外管6的上端开口趋向于向下倾斜，所述外管6的下端开口趋向于向上倾斜。所述外管6的形状没有特别的限定，例如，所述外管6可以为半圆环形。在一种较优选的实施方式中，所述外管6的形状如图1和2所示，所述外管6包括三段，且从所述外管6的上端开口道所述外管6的下端开口，依次为倾斜段、竖直段和倾斜段。
更优选地，所述外管6的上端开口的方向与所述直筒段5的轴线的夹角（ω）为15-90°，更优选为30°至小于75°，进一步优选为40-60°。
更优选地，所述外管6的下端开口的方向与所述直筒段5的轴线的夹角（θ）为15-90°，更优选为30°至小于75°，进一步优选为40-60°。
在优选情况下，为了便于在所述反应器和所述外管6之间形成外环流，所述气液分布器7的出口位于所述外管6的下端开口的下方。在这里，“所述气液分布器7的出口位于所述外管6的下端开口的下方”是指所述气液分布器7的出口位于所述外管6的下端开口的下沿的下方。当然，所述气液分布器7的出口完全位于所述外管6的下端开口的下方是更优选地，这是因为来自所述气液分布器7的流速较快的物流会冲击来自所述外管6的物流，从而快速改变来自外管6的物流的流动方向，使其向上运动，从而能够有利地实现环流。
在本发明中，如图1和2所示，所述壳体1的底部通常还设置有进料口11，待反应的气液混合物通过所述进料口11并经过所述气液分布器7进入所述沸腾床反应器中。所述壳体1的顶部通常还设置有排气口12，用于将经过所述三相分布部件2分离出的气体排出反应器。所述排气口12优选设置在所述壳体1的顶部的中心处。
在本发明中，所述气液分布器7可以为各种常规的能够使气体和液体分布均匀的结构，例如可以为泡帽结构。
在本发明的所述沸腾床反应器中，所述三相分离部件2主要是用于将经过所述直筒段5反应后的物料进行气固液三相分离，以将反应产生的气体和液体分离出来并分别通过排气口12和液体排出口31排出。在优选情况下，为了减少通过液体排出口31带出的催化剂的量，并且进一步促使所述直筒段5和所述外管6之间顺利地形成环流，如图1和2所示，所述三相分离部件2将所述扩大段3和所述过渡段4的内部空间分成从内到外依次分布的分离区2-1、第一折流区2-2、第二折流区2-3和液体收集区2-4，所述分离区2-1位于所述直筒段5的正上方，所述第一折流区2-2、所述第二折流区2-3和所述液体收集区2-4的底部与所述直筒段5之间具有沿着所述壳体1的侧壁分布的连通通道；所述分离区2-1的顶部与所述第一折流区2-2连通，所述第一折流区2-2的顶部与所述第二折流区2-3连通，所述液体排出口31位于所述液体收集区2-4。
为了实现将将所述扩大段3和所述过渡段4的内部空间分成分离区2-1、第一折流区2-2、第二折流区2-3和液体收集区2-4，所述三相分离部件2的结构优选如下：所述三相分离部件2包括从内到外依次分布的内筒21、中筒22和外筒23，所述内筒21和所述中筒22的下部均为大开口朝下的空心圆台，所述外筒23的上端开口位于所述中筒22的上端开口的上方，所述中筒22的上端开口位于所述内筒21的上端开口的上方；所述外筒23的下端开口位于所述中筒22的下端开口的上方，所述中筒22的下端开口位于所述内筒21的下端开口的上方；所述内筒21、所述中筒22和所述外筒23的下端与所述壳体1的内壁之间均具有间隙，其中，所述内筒21的内壁和所述直筒段5的上端开口构成所述分离区2-1；所述中筒22的内壁和所述内筒21的外壁构成所述第一折流区2-2；所述外筒23的内壁和所述中筒22的外壁构成所述第二折流区2-3；所述壳体1的内壁和所述外筒23的外壁构成所述液体收集区2-4。
当所述三相分离部件2具有上述优选结构时，在所述沸腾床反应器的运行过程中，经过所述直筒段5反应后的气液固混合物进入所述分离区2-1，由于气液固混合物流遇到突然扩大的结构，该物流向上的速度减小，液体夹带着大部分固体和部分气体开始折流向下，进入所述第一折流区2-2，然后沿着所述壳体1的侧壁的连通通道返回到直筒段5；部分液体则夹带着小部分固体和部分气体漫过中筒22的上端开口进入所述第二折流区2-3，此时液体的流速已经较小了，大部分气体在浮力的作用下逸出并富集于壳体1的顶部，随后经过排气口12排出，对于进入所述第二折流区2-3的混合物流（液体夹带着固体和小部分气体），大部分沿着所述壳体1的侧壁的连通通道返回到直筒段5，小部分液体则进入所述液体收集区2-4。在所述液体收集区2-4中，由于液速远小于固体流化的临界液速，所述固体颗粒不会进入清液层，因此通过液体排出口31排出的液体中基本上不包含固体颗粒。而且，进入所述分离区2-1、所述第一折流区2-1和所述第二折流区2-3的物流均为气液固三相的混合物；并且通过所述直筒段5的侧壁上的上开口进入所述外筒6中的物流也是气液固三相的混合物，因此，在整个所述沸腾床反应器中，除了所述液体收集区2-4以及所述壳体1的顶部形成的气体富集区之外，其余部位的物流都是以气液固三相的混合物的形式存在的，因而都能够发生催化反应。因此，当所述三相分离部件2具有上述优选结构时，基本上可以避免催化剂固体通过液体排出口31带出，而且还可以进一步提高沸腾床反应器的利用效率，同时大大减少非临氢环境下的热裂解反应的发生。
当所述三相分离部件2具有上述优选结构时，优选地，所述内筒21、所述中筒22和所述外筒23均与所述壳体1同轴设置。
进一步优选地，所述直筒段5的直径（d1）、所述内筒21的下端开口直径（d3）、所述中筒22的下端开口直径（d4）和所述外筒23的下端开口直径（d10）依次增大。
进一步优选地，所述内筒21的上端开口直径（d7）、所述中筒22的上端开口直径（d9）和所述外筒23的上端开口直径依次增大（d10）。
当所述三相分离部件2具有上述优选结构时，所述外筒23的形状没有特别的限定，例如，所述外筒23可以由上部的直筒和下部的大开口朝下的空心圆台构成。在一种实施方式中，如图1和2所示，所述外筒23为直筒。
当所述三相分离部件2具有上述优选结构时，优选地，所述外筒23的上端开口位于所述扩大段3的上端开口的下方，所述外筒23的下端开口位于所述扩大段3的下端开口的下方。进一步优选地，所述外筒23的上端开口位于所述液体排出口31的上方，以确保所述液体收集区2-4中的液体不会溢过所述外筒23进入所述第二折流区2-3。所述外筒23的高度（h4）与所述扩大段3的高度（h3）之比可以为0.8-1.2：1。
作为所述液体排出口31，其优选靠近所述扩大段3的上部，更优选地，所述液体排出口31的中心轴线到所述扩大段3的下端开口的最小距离占所述扩大段3的高度（h3）的60-90%。
当所述三相分离部件2具有上述优选结构时，所述内筒21的上部可以为直筒，也可以为大开口朝上的空心圆台，优选情况下，所述内筒21的上部为大开口朝上的空心圆台。当所述内筒21的上部为大开口朝上的空心圆台时，所述内筒21的上部的空心圆台的母线与轴线的夹角可以为大于0°至30°。所述内筒21的下部的空心圆台的母线与轴线的夹角可以为大于0°至75°。
当所述三相分离部件2具有上述优选结构时，所述中筒22的上部可以为直筒，也可以为大开口朝上的空心圆台，优选情况下，所述中筒22的上部为大开口朝上的空心圆台。当所述内筒21的上部为大开口朝上的空心圆台时，所述中筒22的上部的空心圆筒的母线与轴线的夹角可以为大于0°至45°。所述中筒22的下部的空心圆筒的母线与轴线的夹角可以为大于0°至75°。
当所述三相分离部件2具有上述优选结构时，优选地，所述第一折流区2-2的入口面积与所述内筒21的上端开口面积之比（(d8 2-d7 2)/d7 2）为0.5-2：1，其中，d7为所述内筒21的上端开口直径，d8为所述第一折流区2-2的入口直径。
当所述三相分离部件2具有上述优选结构时，优选地，所述第二折流区2-3的入口面积与所述第一折流区2-2的入口面积之比（(d10 2-d9 2)/(d8 2-d7 2)）为0.5-2：1，其中，d9为所述中筒22的上端开口直径，d10为所述第二折流区2-2的入口直径。
在本发明的所述沸腾床反应器中，优选还设置有在线更换催化剂的系统，以实现固体催化剂在线加入和取出功能。所述更换催化剂的系统可以选用任何合适的设备和方法，例如可以参照US4398852中公开的设备和方法。在一种实施方式中，为了实现在线更换催化剂，可以在所述壳体1的顶部设置催化剂加入管9，在所述壳体1的底部设置催化剂排出管10。在这种情况下，可以通过反应器顶部的催化剂加入管9加入新鲜的固体催化剂，并且可以通过反应器底部的催化剂排出管10排出失活的固体催化剂。所述催化剂加入管9伸入所述壳体1内的深度没有特别的限定，优选情况下，所述催化剂加入管9的出口位于所述扩大段3的下端开口的上方，并且所述催化剂加入管9的出口到所述扩大段3的下端开口的最小距离为所述扩大段3的高度（h4）的40-95%，优选为60-90%。
在一种较优选的实施方式中，如图1和2所示，所述沸腾床反应器包括：壳体1和三相分离部件2，所述壳体1自上而下依次包括扩大段3、过渡段4和直筒段5，所述三相分离部件2设置在所述扩大段3和所述过渡段4内，其中，所述沸腾床反应器还包括外管6和气液分布器7，所述外管6的上端开口和下端开口分别与所述直筒段5的侧壁上的上开口和下开口连通，所述气液分布器7设置于所述直筒段5的底部；
所述三相分离部件2包括从内到外依次分布的内筒21、中筒22和外筒23，所述内筒21和所述中筒22的下部均为大开口朝下的空心圆台，所述内筒21和所述中筒22的上部均为大开口朝上的空心圆台，所述外筒23的上端开口位于所述中筒22的上端开口的上方，所述中筒22的上端开口位于所述内筒21的上端开口的上方；所述外筒23的下端开口位于所述中筒22的下端开口的上方，所述中筒22的下端开口位于所述内筒21的下端开口的上方；所述内筒21、所述中筒22和所述外筒23的下端与所述壳体1的内壁之间均具有间隙，其中，所述内筒21的内壁和所述直筒段5的上端开口构成所述分离区2-1；所述中筒22的内壁和所述内筒21的外壁构成所述第一折流区2-2；所述外筒23的内壁和所述中筒22的外壁构成所述第二折流区2-3；所述壳体1的内壁和所述外筒23的外壁构成所述液体收集区2-4；
所述外筒23为直筒，所述直筒段5的直径、所述内筒21的下端开口直径、所述中筒22的下端开口直径和所述外筒23的下端开口直径依次增大，所述内筒21的上端开口直径、所述中筒22的上端开口直径和所述外筒23的上端开口直径依次增大；
所述扩大段3的侧壁上设置有液体排出口31，而且所述液体排出口31位于所述外筒23的上端开口的下方；
所述外筒23的上端开口位于所述扩大段3的上端开口的下方，所述外筒23的下端开口位于所述扩大段3的下端开口的下方。
对于上述优选的沸腾床反应器，其运行过程可以包括：
待反应的气液混合原料由进料口11进入反应器，经过气液分布器7后与外管6循环来的气液固混合物流一起进入直筒段5内并向上流动。直筒段5和外管6为反应区，两者的催化剂装填总量至少为反应器有效容积的20%，通常为40%-70%，优选范围为50%-60%。在反应器稳定操作时，催化剂在直筒段5和外管6形成环流，使得催化剂布满整个反应区域，因此反应器的利用效率较高。直筒段5内的气液原料在固体催化剂的催化下进行催化反应，反应后的部分气液固混合物进入外管6中循环回反应器入口，部分气液固混合物从直筒段5的顶部进入三相分离部件2进行气液固三相分离。气液固混合物首先进入所述分离区2-1，由于物流遇到突然扩大的结构，物流向上的速度减小，液体夹带着大部分固体和部分气体开始折流向下，进入所述第一折流区2-2，然后沿着所述壳体1的侧壁的连通通道返回到直筒段5；部分液体则夹带着小部分固体和部分气体漫过中筒22的上端开口进入所述第二折流区2-3，此时液体的流速已经较小了，大部分气体在浮力的作用下逸出并富集于壳体1的顶部，随后经过排气口12排出，对于进入所述第二折流区2-3的混合物流（液体夹带着固体和小部分气体），大部分沿着所述壳体1的侧壁的连通通道返回到直筒段5，小部分液体则进入所述液体收集区2-4。在所述液体收集区2-4中，由于液速远小于固体流化的临界液速，所以固体颗粒不会进入清液层，因此通过液体排出口31排出的液体中基本上不包含固体颗粒。新鲜的固体催化剂通过壳体1顶部的催化剂加入管9加入，而失活的固体催化剂通过壳体1底部的催化剂排出管10排出，从而实现催化剂在线更换。
从本发明的所述沸腾床反应器的结构特征和运行过程可以看出，固体催化剂在入口物料的动能和反应器内密度差的推动下在反应器内循环流化，能耗较低。由于外管6中也有气体存在，使外管6中也可以发生充分的催化反应，所以该反应器具有较高的利用效率。而且，在所述沸腾床反应器中，当所述三相分离部件2具有上述较优选的结构时，三相分离的操作弹性大大增大了，一方面，可以对所述第一折流区2-2中没有分离完全的物料再次进行分离；另一方面，所述第二折流区2-3具有缓冲的作用，使得经过所述第一折流区2-2分离出来的流速较大的物料无法对液体收集区2-4的液体造成冲击，从而可以减少甚至避免固体催化剂带出反应器。
由此可见，上述优选实施方式的所述沸腾床反应器具有以下优点：
（1）采用外环流式沸腾床反应器，物料在反应器内的循环由入口物料的动能以及上升管（即直筒段5）和下降管（即外管6）的密度差来共同推动，降低了能耗。取消了操作复杂的循环泵和料面监控仪，操作简单。而且，与同样取消循环泵的其他已有沸腾床反应器相比，在相同的能耗下该反应器能够支持更高的催化剂浓度，提高了反应器的利用效率。
（2）三相分离部件使用两层分离结构，并与反应器扩大段和反应器物料出口（即排气口12和液体排出口31）有机地结合在一起，大大减少了催化剂带出量，提高了三相分离部件的操作弹性。
（3）采用外环流式沸腾床反应器，除了反应器顶部的气体富集区和液体收集区之外，反应器内的其他地方都是气液固三相共存的状态，大大提高了反应器的利用效率，同时大大减少了非临氢环境下的热裂解反应的发生。
（4）采用外环流式沸腾床反应器，上升管（即直筒段5）和下降管（即外管6）的密度差可以作为调节手段来增加反应器的操作弹性，可以根据需要灵活调节催化剂粒径范围和催化剂浓度，增强了对不同催化剂的适应性。适用于本发明的所述沸腾床反应器的催化剂颗粒的粒径可以为0.1-1mm，优选为0.2-0.6mm。
以下通过实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例中使用的沸腾床反应器为上述较优选的实施方式中的沸腾床反应器。
d5为所述内筒21的上部空心圆台和下部空心圆台重合处的开口直径，d6为所述中筒22的上部空心圆台和下部空心圆台重合处的开口直径。
实施例1
本实施例中使用的沸腾床反应器的具体尺寸如下表1所示。
表1
固体催化剂选用粒径为0.2-0.3mm的球形催化剂。催化剂填装量为反应器有效容积的55%。液相使用直馏煤油，体积空速为0.25-3h-1。气相使用氮气，气油体积比为20-150。
对通过液体排出口31排出的液体进行检测得知，固体催化剂的带出量为2.0μg/g，可见催化剂的带出量是极低的。
而且，通过观察发现，外管6中也有充足的循环气体，固体催化剂的流化状态良好。
实施例2
本实施例中使用的沸腾床反应器的具体尺寸如下表2所示。
表2
固体催化剂选用粒径为0.5-0.6mm的球形催化剂。催化剂填装量为反应器有效容积的45%。液相使用直馏煤油，体积空速为0.25-3h-1。气相使用氮气，气油体积比为20-150。
对通过液体排出口31排出的液体进行检测得知，固体催化剂的带出量为1.5μg/g，可见催化剂的带出量是极低的。
而且，通过观察发现，外管6中也有充足的循环气体，固体催化剂的流化状态良好。
由上述实施例1和2可以看出，在较大的催化剂粒径和进料量变化范围内，本发明的所述沸腾床反应器都可以支持高浓度的催化剂，催化剂流化状态良好，且催化剂的带出量较低，可以满足工业生产的需求。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (16)
1.一种沸腾床反应器，该沸腾床反应器包括壳体(1)和三相分离部件(2)，所述壳体(1)自上而下依次包括扩大段(3)、过渡段(4)和直筒段(5)，所述三相分离部件(2)设置在所述扩大段(3)和所述过渡段(4)内，所述扩大段(3)的侧壁上设置有液体排出口(31)，其特征在于，所述沸腾床反应器还包括外管(6)和气液分布器(7)，所述外管(6)的上端开口和下端开口分别与所述直筒段(5)的侧壁上的上开口和下开口连通，所述气液分布器(7)设置于所述直筒段(5)的底部；
所述三相分离部件(2)将所述扩大段(3)和所述过渡段(4)的内部空间分成从内到外依次分布的分离区(2-1)、第一折流区(2-2)、第二折流区(2-3)和液体收集区(2-4)，所述分离区(2-1)位于所述直筒段(5)的正上方，所述第一折流区(2-2)、所述第二折流区(2-3)和所述液体收集区(2-4)的底部与所述直筒段(5)之间具有沿着所述壳体(1)的侧壁分布的连通通道；所述分离区(2-1)的顶部与所述第一折流区(2-2)连通，所述第一折流区(2-2)的顶部与所述第二折流区(2-3)连通，所述液体排出口(31)位于所述液体收集区(2-4)。
2.根据权利要求1所述的沸腾床反应器，其中，所述气液分布器(7)的出口位于所述外管(6)的下端开口的下方。
3.根据权利要求1所述的沸腾床反应器，其中，所述外管(6)的直径与所述直筒段(5)的直径之比为0.5-1：1。
4.根据权利要求1或3所述的沸腾床反应器，其中，所述外管(6)的上端开口的方向与所述直筒段(5)的轴线的夹角为15-90°，所述外管(6)的下端开口的方向与所述直筒段(5)的轴线的夹角为15-90°。
5.根据权利要求1所述的沸腾床反应器，其中，所述三相分离部件(2)包括从内到外依次分布的内筒(21)、中筒(22)和外筒(23)，所述内筒(21)和所述中筒(22)的下部均为大开口朝下的空心圆台，所述外筒(23)的上端开口位于所述中筒(22)的上端开口的上方，所述中筒(22)的上端开口位于所述内筒(21)的上端开口的上方；所述外筒(23)的下端开口位于所述中筒(22)的下端开口的上方，所述中筒(22)的下端开口位于所述内筒(21)的下端开口的上方；所述内筒(21)、所述中筒(22)和所述外筒(23)的下端与所述壳体(1)的内壁之间均具有间隙，其中，所述内筒(21)的内壁和所述直筒段(5)的上端开口构成所述分离区(2-1)；所述中筒(22)的内壁和所述内筒(21)的外壁构成所述第一折流区(2-2)；所述外筒(23)的内壁和所述中筒(22)的外壁构成所述第二折流区(2-3)；所述壳体(1)的内壁和所述外筒(23)的外壁构成所述液体收集区(2-4)。
6.根据权利要求5所述的沸腾床反应器，其中，所述直筒段(5)的直径、所述内筒(21)的下端开口直径、所述中筒(22)的下端开口直径和所述外筒(23)的下端开口直径依次增大。
7.根据权利要求5所述的沸腾床反应器，其中，所述内筒(21)的上端开口直径、所述中筒(22)的上端开口直径和所述外筒(23)的上端开口直径依次增大。
8.根据权利要求5-7中任意一项所述的沸腾床反应器，其中，所述外筒(23)为直筒。
9.根据权利要求5-7中任意一项所述的沸腾床反应器，其中，所述外筒(23)的上端开口位于所述扩大段(3)的上端开口的下方，所述外筒(23)的下端开口位于所述扩大段(3)的下端开口的下方。
10.根据权利要求5-7中任意一项所述的沸腾床反应器，其中，所述内筒(21)的上部为大开口朝上的空心圆台。
11.根据权利要求10所述的沸腾床反应器，其中，所述内筒(21)的上部的空心圆台的母线与轴线的夹角为大于0°至30°，所述内筒(21)的下部的空心圆台的母线与轴线的夹角为大于0°至75°。
12.根据权利要求5-7中任意一项所述的沸腾床反应器，其中，所述中筒(22)的上部为大开口朝上的空心圆台。
13.根据权利要求12所述的沸腾床反应器，其中，所述中筒(22)的上部的空心圆筒的母线与轴线的夹角为大于0°至45°，所述中筒(22)的下部的空心圆筒的母线与轴线的夹角为大于0°至75°。
14.根据权利要求1和5-7中任意一项所述的沸腾床反应器，其中，所述第一折流区(2-2)的入口面积与所述内筒(21)的上端开口面积之比为0.5-2：1。
15.根据权利要求1和5-7中任意一项所述的沸腾床反应器，其中，所述第二折流区(2-3)的入口面积与所述第一折流区(2-2)的入口面积之比为0.5-2：1。
16.根据权利要求1所述的沸腾床反应器，其中，所述壳体(1)的顶部设置有催化剂加入管(9)，所述壳体(1)的底部设置有催化剂排出管(10)。
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