CN205146188U - 一种内环流式沸腾床反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种内环流式沸腾床反应器。所述反应器包括壳体、所述壳体自上而下包括三相分离段和反应段；还包括三相分离部件设置于所述三相分离段内；在所述反应段内设置导流筒；在所述导流筒下端开口下设置气体均布装置，在所述导流筒内、所述气体均布装置上方设置至少一个物料分布器，在所述导流筒上端开口的外壁上设置若干折流板；还包括设置于所述导向结构上方的挡板；还包括与导向结构相连的若干气体分离管。上述反应器产生了反应器内的定向环流，使工艺节能；新鲜料、循环油分区进料，强化了循环流动模式；强化油气混合和气液分布，同时气体扰动可以有效避免反应器底部死区的产生，并且可以起到缓冲作用，减小对分布板的冲击作用。

Description

一种内环流式沸腾床反应器

技术领域

本实用新型属于沸腾床反应器制备领域，具体的涉及一种内环流式沸腾床反应器。

背景技术

沸腾床反应器是气液固三相流化床反应器，应用于加氢反应具有很多优点：可应用于金属含量高、高残炭值的重、劣质原料；反应器内温度均匀且易控，压力降低且恒定；可在线装卸催化剂，保持催化剂性能稳定，可使反应过程连续化；可以实现较长的操作周期和较高的转化率等。

现有的工业化沸腾床加氢技术主要包括H-Oil工艺和LC-Fining工艺，在上述两种工艺中，在沸腾床反应器内设置循环杯来进行气液分离，分离出来的油品经循环下降管和循环泵进行循环。上述工艺中：需要设置循环油泵，循环油泵发生故障时催化剂将无法流化，工艺操作复杂，系统稳定性差；催化剂的流化靠循环油泵打入大量的循环油来实现，能耗大；循环下降管内氢气很少，液体在高温下会发生二次裂解导致结焦，产品质量也会降低。

针对上述现有技术的不足，目前对于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，降低能耗以及提高反应器的操作弹性等。例如中国专利文献CN101376092A和CN103769010A各公开了一种沸腾床反应器，均取消了复杂的料面监控仪和循环油泵，因此具有结构简单、操作容易等优点，但是上述专利文献均存在一些不足。例如中国专利文献CN101376092A公开的沸腾床反应器，在三相分离器下部相邻处设置一导向结构，导向结构为设置于反应器内壁的环形凸起结构，导向结构沿反应器轴线的纵截面为梯形或弓形，由于导向结构的设置，使得三相分离部件下方形成了一个反应收缩段，降低了反应器内部的空间利用率，影响反应器的生产效率；另外，经下料口下流的催化剂和液体反应原料可能会被催化剂床层上行的液体直接带着上行循环，无法实现在整个反应器内循环，影响反应效果。例如中国专利文献CN103769010A公开的沸腾床反应器，其壳体是由直筒段、过渡段和扩大段组成，存在制造成本增加、加工困难的问题；此外，其内、外筒与过渡段内壁形成的弯角区域容易形成死区，导致结焦，并且不利于反应器内物料循环，导致内循环效果差，反应不完全。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的沸腾床反应器存在加工困难、制造成本高且反应器内存在死区，内循环效果差的缺陷，从而提供一种容易加工、定向环流稳定、循环强化、减少死区的内环流式沸腾床反应器。

为此，本实用新型的技术方案如下：

一种内环流式沸腾床反应器，包括：

壳体，呈直筒形，所述壳体自上而下依次包括三相分离段和反应段，在所述三相分离段的侧壁上设有液体溢流口，所述壳体的顶部设有排气口，底部设有液相进料口和气相进料口，所述壳体上还设有至少一个催化剂加入管和至少一个催化剂排出管；

导流筒，设置于所述壳体内，并从所述三相分离段的下部延伸至所述反应段的下部；

三相分离部件，设置于所述三相分离段内；

所述三相分离部件包括导向结构和挡板，所述导向结构由一个中心圆筒和一个有弧度的锥形筒连接构成，所述中心圆筒设于所述导流筒的上端开口处、并从所述上端开口向下延伸至所述导流筒内一定距离；所述锥形筒的上端与中心圆筒上端连接，所述锥形筒的下端呈伞状朝所述导流筒外侧下方延伸以超出所述导流筒的外壁，所述锥形筒的内壁与所述导流筒的外壁构成的环形区域形成三相分离段的第一折流区；所述锥形筒的外壁与所述壳体的内壁之间的空间形成三相分离段的第二折流区；所述挡板设置于所述导向结构上方一定高度位置处，所述挡板与所述导向结构之间的空间形成三相分离段的第三折流区。

上述内环流式沸腾床反应器中，在所述导流筒的上端开口的外壁上设置有若干个与所述锥形筒的下端内壁相对应的折流板。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述三相分离部件还包括若干气体分离管，所述若干气体分离管的下端开口位于所述导向结构的锥形筒的顶部，所述若干气体分离管的上端开口位于所述壳体顶部与所述挡板之间。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述若干气体分离管的下端开口的总面积为由所述导向结构的中心圆筒外壁与所述导流筒外壁构成的环形区域的横截面积的10％～50％。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述液体溢流口倾斜向上设置，其与壳体轴向夹角为5-45°。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述三相分离部件还包括溢流缓冲罐，所述溢流缓冲罐具有液体排出口和催化剂返回口，所述溢流缓冲罐通过所述液体溢流口与所述壳体连接，所述溢流缓冲罐为旋液分离结构，分离后的澄清液体从所述液体排出口排出，带出的催化剂通过底部的所述催化剂返回口返回所述壳体内。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述溢流缓冲罐设置有用于冲洗沉积颗粒以免所述催化剂返回口堵塞的冲洗管。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述导流筒与所述壳体同轴设置，所述导流筒的直径为所述壳体直径的0.6～0.8倍。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述中心圆筒直径为导流筒直径的0.65～0.85倍，所述锥形筒的下端开口直径为壳体直径的0.75～0.9倍。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述挡板为伞形结构，其在水平切面的投影圆的直径为导流筒直径的1～1.2倍。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述至少一个催化剂加入管位于所述环形区域的上方，并且所述至少一个催化剂加入管的下端开口穿过所述锥形筒的筒壁，所述至少一个催化剂排出管设于所述壳体的底部。

上述内环流式沸腾床反应器中，还包括设于导流筒下端开口的下部的气体均布装置，所述气体均布装置与所述气相进料口相连。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述气体均布装置为气体鼓泡盘，所述气体鼓泡盘的出口向下。

上述内环流式沸腾床反应器中，还包括设置在所述导流筒内、气体均布装置上方的至少一个物料分布器。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述物料分布器为分布有小孔的圆形平板，所述圆形平板面积与导流筒的横截面积的比为0.8～1，所述圆形平板的开孔率为0.2～0.7。

上述内环流式沸腾床反应器中，位于圆形平板中心区域的小孔的直径小于远离中心区域的小孔的直径。

上述内环流式沸腾床反应器中，还包括沿所在壳体圆周的切线方向设置的若干循环油进料管。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述若干循环油进料管在所述壳体上设置位置低于所述导流筒的上端开口位置。

本实用新型的技术方案，具有如下优点：

1、本实用新型的内环流式沸腾床反应器，通过导流筒、挡板、导向结构在反应器内产生了定向环流，物料在反应器内的循环完全可以由入口物料的动能以及上升管(即导流筒)和下降管(即由壳体和导流筒构成的环形管)中物料的密度差来共同推动，使得整个工艺更加节能；在导向结构与导流筒的相互作用下形成第一折流区，加强了反应器内的定向环流流动以及传质的传热和混合，使反应器内温度均匀，减少结焦；导向结构为折流型式，导向结构与壳体的内壁之间第二折流区，形成气腔导气，使中心流向四周扩散为溢流形态并向下，便于定向环流流动。挡板与导向结构之间的空间形成三相分离段的第三折流区。并且折流板的设置使反应器下降管(即由壳体和导流内筒构成的环形管)形成多个流动区，形成自循环螺旋下料，增加了湍动。

2、本实用新型的内环流式沸腾床反应器，设置循环油进料管，使新鲜料、循环油分区进料，强化了循环流动模式；设置气体均布装置，强化油气混合和气液分布，同时气体扰动可以有效避免反应器底部死区的产生，并且可以起到缓冲作用，减小对分布板的冲击作用。

3、本实用新型的内环流式沸腾床反应器，设置倾斜溢流口和溢流缓冲罐，形成旋流出料，将颗粒沉积到下部，带出的催化剂通过底部的所述催化剂返回口返回壳体内，并设有冲洗管冲洗沉积颗粒，可设置回流调控流量；底部催化剂卸料管设置反冲洗支管，可作为打循环油的停工置换线；循环油在反应器侧面沿切向设置若干个进料口，采用旋流进料方式。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施方式提供的沸腾床反应器的轴向剖面结构示意图；

图2为图1沿A-A线的剖面图；

图3为图1沿B-B线的剖面图；

图4为图1沿C-C线的剖面图；

图5为图1沿D-D线的剖面图；

其中，图标为：1-壳体，2-液相进料口，3-气体鼓泡盘，4-导流筒，5-物料分布器，6-导向结构，7-气体分离管，8-挡板，9-溢流口，10-溢流缓冲罐，11-液体排出口，12-催化剂返回口，13-排气口，14-折流板，15-循环油进料管，16-催化剂加入管，17-催化剂排出管。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

图1为本实施方式提供的沸腾床反应器的轴向剖面结构示意图。如图1所示，一种内环流式沸腾床反应器，包括壳体1、导流筒4和三相分离部件。

其中，壳体1，呈直筒形，所述壳体自上而下依次包括三相分离段和反应段，在所述三相分离段的侧壁上设有液体溢流口9，所述壳体1的顶部设有排气口13，底部设有液相进料口2和气相进料口，所述壳体上还设有至少一个催化剂加入管16和至少一个催化剂排出管17。

导流筒4，设置于所述壳体1内，并从所述三相分离段的下部延伸至所述反应段的下部；三相分离部件，设置于所述三相分离段内。

通过在壳体内设置导流筒，使反应器内形成定向循环流动，物料在反应器内的循环完全可以由入口物料的动能以及上升管(即导流筒)和下降管(即由壳体和导流筒构成的环形管)中物料的密度差来共同推动，使得整个工艺更加节能。

所述三相分离部件包括导向结构6和挡板8，所述导向结构6由一个中心圆筒和一个有弧度的锥形筒连接构成，所述中心圆筒设于所述导流筒4的上端开口处、并从所述上端开口向下延伸至所述导流筒内一定距离；所述锥形筒的上端与中心圆筒上端连接，所述锥形筒的下端呈伞状朝所述导流筒4外侧下方延伸以超出所述导流筒4的外壁，所述锥形筒的内壁与所述导流筒4的外壁构成的环形区域形成三相分离段的第一折流区，所述锥形筒的外壁与所述壳体1的内壁之间的空间形成三相分离段的第二折流区。所述挡板8设置于所述导向结构6上方一定高度位置处，所述挡板8与所述导向结构6之间的空间形成三相分离段的第三折流区。

在所述导流筒6的上端开口的外壁上设置有若干个与所述锥形筒的下端内壁相对应的折流板14。

在本实施方式中，折流板14设置为3个，但本实用新型对于折流板的数量不作具体限制，在其他实施方式中还可以设置为2个、4个、5个等，如图5所示。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述三相分离部件还包括若干气体分离管7，所述若干气体分离管7的下端开口位于所述导向结构6的锥形筒的顶部，所述若干气体分离管7的上端开口位于所述壳体1顶部与所述挡板8之间。

所述若干气体分离管的下端开口的总面积为由所述导向结构的中心圆筒外壁与所述导流筒外壁构成的环形区域的横截面积的10％。

在本实施方式中，气体分离管7设置为4个，但本实用新型对于气体分离管的数量不作具体限制，在其他实施方式中还可以设置为2个、6个、8个等。

所述液体溢流口9倾斜向上设置，其与壳体轴向夹角为30°。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述三相分离部件还包括溢流缓冲罐10，所述溢流缓冲罐10具有液体排出口11和催化剂返回口12，所述溢流缓冲罐10通过所述液体溢流口9与所述壳体1连接，所述溢流缓冲罐10为旋液分离结构，分离后的澄清液体从所述液体排出口11排出，带出的催化剂通过底部的所述催化剂返回口12返回所述壳体1内。

所述溢流缓冲罐10设置有用于冲洗沉积颗粒以免所述催化剂返回口堵塞的冲洗管。

上述内环流式沸腾床反应器中，所述导流筒4与所述壳体1同轴设置，所述导流筒4的直径为所述壳体1直径的0.6倍。在本实用新型中，“直径”通常是指内径。

所述中心圆筒直径为导流筒6直径的0.7倍，所述锥形筒的下端开口直径为壳体直径的0.8倍。

所述挡板8为伞形结构，其在水平切面的投影圆的直径为导流筒直径的1.2倍。

一个催化剂加入管16位于所述环形区域的上方，并且催化剂加入管16的下端开口穿过所述锥形筒的筒壁，一个催化剂排出管17设于所述壳体1的底部。

上述内环流式沸腾床反应器中，还包括设于导流筒4下端开口的下部的气体鼓泡盘3，所述气体鼓泡盘3与所述气相进料口相连；所述气体鼓泡盘3的出口向下，如图3所示。

上述内环流式沸腾床反应器中，还包括设置在所述导流筒4内、气体鼓泡盘3上方的物料分布器5。

在本实施方式中，物料分布器5设置为1个，但本实用新型对于物料分布器的数量不作具体限制，在其他实施方式中还可以设置为2个、3个等。

所述物料分布器5为分布有小孔的圆形平板，所述圆形平板面积与导流筒的横截面积的比为0.8，所述圆形平板的开孔率为0.5。位于圆形平板中心区域的小孔的直径小于远离中心区域的小孔的直径，如图2所示。

上述内环流式沸腾床反应器中，还包括沿所在壳体圆周的切线方向设置的若干循环油进料管15。

在本实施方式中，循环油进料管15设置为3个，循环油进料管在所述壳体上设置位置低于所述导流筒的上端开口位置，如图4所示。但本实用新型对于循环油进料管的数量不作具体限制，在其他实施方式中还可以设置为2个、4个、5个等。

反应的液相原料由液相进料口2进入反应器壳体1，反应的气相原料由气相进料口进入壳体1，经气体鼓泡盘3均匀分布后向下进入反应器与上行的液相原料以及下降管(即由壳体1与导流筒4形成的环形管)循环来的气液固混合物一起，经过物料分布器5进入导流筒4。导流筒4和下降管为反应区，两者的催化剂装填总量为反应器有效容积的50％。在反应器稳定操作时，催化剂在导流筒4和下降管内形成环流。导流筒4内的气液混合原料在固体催化剂的催化下进行反应。

在导流筒4的上端周围设置导向结构6，气固原料以及反应后的油气夹带着大部分催化剂固体颗粒分路进入导向结构6的中心圆筒及其与导流筒4形成的环隙内，环隙内向上运动的液体和固体随着导向结构6和导流筒4形成的空间作为第一折流区而进入下降管，气体可以直接通过气体分离管7进入壳体1顶部的气体富集区，并随后通过壳体1顶部的排气口13排出。导向结构6的中心圆筒内物流向上运动遇到突然扩大的结构，速度减小，同时在反应器上部空间设置弧形挡板8，强制导向分流，液体夹带着催化剂和部分气体沿着导向结构6开始折流向下，进入由所述导向结构6和壳体1内壁形成的第二折流区进入下降管，由于液体速度已经较小，大部分气体由于浮力作用逸出并在反应器顶部富集，随后经排气口13排出反应器。

在第二折流区，部分液体会通过溢流口9进入溢流缓冲罐10。由于溢流口向上倾斜，在溢流过程中部分被带出的催化剂颗粒由于重力作用返回到反应器中，另外少部分催化剂被带入溢流缓冲罐10，缓冲罐10为旋液分离结构，经过分离后催化剂通过催化剂返回口12返回反应器，并设冲洗管冲洗沉积颗粒，以免堵塞；上层清液通过液体排出口11收集。为了增强下降管内的循环动力，通过壳体上设置的切向循环油进料口15补充循环油。新鲜的固体催化剂通过壳体1顶部的催化剂加入管16加入，而失活的催化剂通过壳体1底部的催化剂排出管15排出，从而实现催化剂在线更换。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (18)

1.一种内环流式沸腾床反应器，包括：

壳体，呈直筒形，所述壳体自上而下依次包括三相分离段和反应段，在所述三相分离段的侧壁上设有液体溢流口，所述壳体的顶部设有排气口，底部设有液相进料口和气相进料口，所述壳体上还设有至少一个催化剂加入管和至少一个催化剂排出管；

导流筒，设置于所述壳体内，并从所述三相分离段的下部延伸至所述反应段的下部；

三相分离部件，设置于所述三相分离段内；

其特征在于，所述三相分离部件包括导向结构和挡板，所述导向结构由一个中心圆筒和一个有弧度的锥形筒连接构成，所述中心圆筒设于所述导流筒的上端开口处、并从所述上端开口向下延伸至所述导流筒内一定距离；所述锥形筒的上端与中心圆筒上端连接，所述锥形筒的下端呈伞状朝所述导流筒外侧下方延伸以超出所述导流筒的外壁，所述锥形筒的内壁与所述导流筒的外壁构成的环形区域形成三相分离段的第一折流区；所述锥形筒的外壁与所述壳体的内壁之间的空间形成三相分离段的第二折流区；所述挡板设置于所述导向结构上方一定高度位置处，所述挡板与所述导向结构之间的空间形成三相分离段的第三折流区。

2.根据权利要求1所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，在所述导流筒的上端开口的外壁上设置有若干个与所述锥形筒的下端内壁相对应的折流板。

3.根据权利要求1所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述三相分离部件还包括若干气体分离管，所述若干气体分离管的下端开口位于所述导向结构的锥形筒的顶部，所述若干气体分离管的上端开口位于所述壳体顶部与所述挡板之间。

4.根据权利要求3所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述若干气体分离管的下端开口的总面积为由所述导向结构的中心圆筒外壁与所述导流筒外壁构成的环形区域的横截面积的10％～50％。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述液体溢流口倾斜向上设置，其与壳体轴向夹角为5-45°。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述三相分离部件还包括溢流缓冲罐，所述溢流缓冲罐具有液体排出口和催化剂返回口，所述溢流缓冲罐通过所述液体溢流口与所述壳体连接，所述溢流缓冲罐为旋液分离结构，分离后的澄清液体从所述液体排出口排出，带出的催化剂通过底部的所述催化剂返回口返回所述壳体内。

7.根据权利要求6所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述溢流缓冲罐设置有用于冲洗沉积颗粒以免所述催化剂返回口堵塞的冲洗管。

8.根据权利要求1-4中任一项所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述导流筒与所述壳体同轴设置，所述导流筒的直径为所述壳体直径的0.6～0.8倍。

9.根据权利要求1-4中任一项所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述中心圆筒直径为导流筒直径的0.65～0.85倍，所述锥形筒的下端开口直径为壳体直径的0.75～0.9倍。

10.根据权利要求1-4中任一项所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述挡板为伞形结构，其在水平切面的投影圆的直径为导流筒直径的1～1.2倍。

11.根据权利要求1-4中任一项所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述至少一个催化剂加入管位于所述环形区域的上方，并且所述至少一个催化剂加入管的下端开口穿过所述锥形筒的筒壁，所述至少一个催化剂排出管设于所述壳体的底部。

12.根据权利要求1-4中任一项所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，还包括设于导流筒下端开口的下部的气体均布装置，所述气体均布装置与所述气相进料口相连。

13.根据权利要求12所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述气体均布装置为气体鼓泡盘，所述气体鼓泡盘的出口向下。

14.根据权利要求13所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，还包括设置在所述导流筒内、气体均布装置上方的至少一个物料分布器。

15.根据权利要求14所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述物料分布器为分布有小孔的圆形平板，所述圆形平板面积与导流筒的横截面积的比为0.8～1，所述圆形平板的开孔率为0.2～0.7。

16.根据权利要求15所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，位于圆形平板中心区域的小孔的直径小于远离中心区域的小孔的直径。

17.根据权利要求1-4中任一项所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，还包括沿所在壳体圆周的切线方向设置的若干循环油进料管。

18.根据权利要求17所述的内环流式沸腾床反应器，其特征在于，所述若干循环油进料管在所述壳体上设置位置低于所述导流筒的上端开口位置。