CN214937248U - 一种气液逆流式反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种气液逆流式反应器，包括反应器壳体、设置于反应器壳体中部的原料油进口、设置于反应器壳体下部的氢气进口、设置于反应器壳体顶部的气体产物出口和设置于反应器壳体底部的液体产物出口，反应器壳体内包括气液逆流式催化反应区构成的下段和反应产物气液分离区构成的上段，气液逆流式催化反应区位于氢气进口的上方设置有至少一个催化剂床层，反应产物气液分离区设置有至少一个填料床层。本实用新型的气液逆流式反应器将气液逆流式催化反应区和反应产物气液分离区组合在一起，可以解决常规沸腾床或悬浮床反应器及其反应过程存在的缺陷。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气液逆流式反应器，特别地讲本实用新型涉及一种用于烃类加氢过程的将气液逆流式催化反应区和反应产物气液分离区组合在一起的气液逆流式反应器；更特别地讲本实用新型涉及一种适用于废弃生物质燃料加氢过程特别是预加氢过程使用的将气液逆流式催化反应区和反应产物气液分离区组合在一起的气液逆流式反应器。
背景技术
反应过程易积固的烃加氢过程，指的是反应原料含有固体或反应过程在催化剂表面易积固或反应产物含有固体的烃类加氢过程，为了维持反应过程的连续性，通常使用上流式加氢反应器。比如催化剂表面易积固的烃类加氢过程比如渣油加氢裂化过程、煤直接液化过程等使用的上流式反应器，有多种已知的形式，比如上流式固定床、上流式微膨胀床、上流式移动床、上流式在线置换床、沸腾床、悬浮床、鼓泡床及其特定形式的组合，并且大多数有工业应用案例，形成了较为固定的技术特点。
而常规的沸腾床或悬浮床存在如下缺点：
①常规的沸腾床或悬浮床其单床层温升通常很高且反应产物的二次整流难度较大，采用常规沸腾床或悬浮床的反应器，在一个反应器壳体内通常仅设置一个床层，这也限制了沸腾床或悬浮床对催化剂的组合利用；
②由于常规的沸腾床或悬浮床加氢过程采用的是氢气与烃类原料并行向上流动的工艺过程，而加氢反应过程生成的水、硫化氢、氨及烃类小分子分布于气相中，导致氢分压降低，会抑制后续的加氢反应，降低反应速率；
③由于常规的沸腾床或悬浮床加氢过程采用的是氢气与烃类原料并行向上流动的工艺过程，而加氢反应是放热过程，随着反应的进行，温度会越来越高，在反应区内形成自下而上的温度梯度，这也不利于加氢反应的进行；
④常规的沸腾床或悬浮床加氢过程产生的含有催化剂固体颗粒的反应流出物经热高分气液分离后，热高分气通常会携带微小的催化剂固体颗粒，进入后续降温过程，会对后续设备如高压换热器、高压空冷器等造成磨蚀，减少高压设备使用寿命；
⑤常规的沸腾床或悬浮床加氢过程采用的是氢气与烃类原料并行向上流动的工艺过程，当装置出现紧急工况，启动紧急泄压系统时，通常进料被切断，反应器壳体内的气体经顶部出口排出反应器，而脱离了氢气的高温重油则滞留在反应器下部催化剂床层内，重油在催化剂活性中心的快速结焦是不可避的，极大的缩短了催化剂的使用寿命，非常不利于装置的长周期运行；而重油持续的结焦生碳，沉积在反应器底部，也为装置再次开工带来极大困难。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型的目的在于提供一种气液逆流式反应器。
本实用新型的目的通过下述技术方案实现：一种气液逆流式反应器，包括反应器壳体、设置于反应器壳体中部的原料油进口、设置于反应器壳体下部的氢气进口、设置于反应器壳体顶部的气体产物出口和设置于反应器壳体底部的液体产物出口，反应器壳体内包括气液逆流式催化反应区构成的下段和反应产物气液分离区构成的上段，气液逆流式催化反应区位于氢气进口的上方设置有至少一个催化剂床层，反应产物气液分离区设置有至少一个填料床层。
进一步的，所述催化剂床层的数量为两个或两个以上，相邻两个催化剂床层之间设置有补充氢气进口。
进一步的，所述补充氢气进口连接有补充氢气分配器。
进一步的，所述氢气进口连接有氢气分配器。
进一步的，所述原料油进口连接有原料油分配器。
进一步的，所述填料床层的数量为两个或两个以上，每个填料床层上方均设置有洗涤油进口。
进一步的，每个所述洗涤油进口均连接有洗涤油分配器。
本实用新型的有益效果在于：本实用新型的气液逆流式反应器将气液逆流式催化反应区和反应产物气液分离区组合在一起，可以解决常规沸腾床或悬浮床反应器及其反应过程存在的缺陷。
本实用新型的气液逆流式反应器，在反应器下段催化反应区内，气体和液体逆向流动，形成自然返混，解决了常规的沸腾床或悬浮床气液并流需要二次整流的问题，可以弥补催化反应区不能设置多个床层的缺陷，可以将反应区设置的更长，减少反应器的设置数量，降低反应器投资，也使沸腾床催化剂和悬浮床催化剂的组合使用成为可能。
本实用新型的气液逆流式反应器，在反应器下段催化反应区内，气体和液体逆向流动，反应过程生成的水、硫化氢、氨及烃类小分子分布于气相中，被上升的气体携带向反应区上部移动，向下流动的原料油则进一步与自下而上来的更高纯度的氢气接触，解决了随着反应的进行氢浓度越来越低引起的氢分压越来越低的问题，保证了后续的反应速率。
本实用新型的气液逆流式反应器，在反应器下段催化反应区内，加氢反应是放热过程，在反应区的中上部，气相自下而上将部分反应热向上携带，加热自上而下来的原料油；在反应区的中下部，液相自上而下将部分反应热向下携带，加热自下而上来的氢气，上述过程使整个反应区的反应温度趋于等温或温差很小，这样更有利于反应的进行。
本实用新型的气液逆流式反应器，反应器壳体顶部设置气体产物排出口，反应器壳体底部设置液体产物排出口，当装置出现紧急工况，启动紧急泄压系统后，气体自顶部气体产物排出口排出反应器，同时可以通过液体产物排出口有计划的将高温重油排出反应器，可以解决高温重油滞留在反应器内持续结焦的问题。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
附图标记为：反应器壳体1、原料油进口11、原料油分配器111、氢气进口12、氢气分配器121、气体产物出口13、液体产物出口14、催化剂床层15、填料床层16、补充氢气进口17、补充氢气分配器171、洗涤油进口18、洗涤油分配器181。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1对本实用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。
见图1，一种气液逆流式反应器，包括反应器壳体1、设置于反应器壳体1中部的原料油进口11、设置于反应器壳体1下部的氢气进口12、设置于反应器壳体1顶部的气体产物出口13和设置于反应器壳体1底部的液体产物出口14，反应器壳体1内包括气液逆流式催化反应区构成的下段和反应产物气液分离区构成的上段，气液逆流式催化反应区位于氢气进口12的上方设置有至少一个催化剂床层15，反应产物气液分离区设置有至少一个填料床层16。
本实施例中，所述催化剂床层15的数量为两个或两个以上，相邻两个催化剂床层15之间设置有补充氢气进口17。
本实施例中，所述补充氢气进口17连接有补充氢气分配器171。补充氢气分配器171的作用是使补充氢气均匀分布在反应器内主流工艺介质的流动截面上。
本实施例中，所述氢气进口12连接有氢气分配器121。氢气分配器121的作用是使氢气均匀分布在反应器内主流工艺介质的流动截面上，使氢气进料均匀分布在床层底部。
本实施例中，所述原料油进口11连接有原料油分配器111。原料油分配器111的作用是使原料油均匀分布在反应器内主流工艺介质的流动截面上，使原料油均匀分布在床层顶部。
本实施例中，所述填料床层16的数量为两个或两个以上，每个填料床层16上方均设置有洗涤油进口18。洗涤油自洗涤油进口18进入反应器壳体1内，均匀分布在填料床层16的顶部，洗涤自下而上来的气相反应产物，脱除气相反应产物中的固体颗粒，通常可以脱除气相反应产物中80％以上的固体颗粒，一般可以脱除气相反应产物中90％以上的固体颗粒，最高可以脱除气相反应产物中95％以上的固体颗粒。可以解决常规的沸腾床或悬浮床加氢反应流出物分离过程，含催化剂颗粒固体的热高分气对后续设备如高压换热器、高压空冷器等的磨蚀问题，保证高压设备的使用寿命。
本实施例中，每个所述洗涤油进口18均连接有洗涤油分配器181。洗涤油分配器181的作用是使洗涤油均匀分布在填料床层16的流动截面上。
本实用新型的气液逆流式反应器中，气液逆流式催化反应区的操作条件为：温度为160～470℃，压力为3.0～20.0MPa。
本实用新型的气液逆流式反应器中催化剂床层15的工作方式可以是以下形式中的一种或多种的组合：固定床、沸腾床、悬浮床、在线间歇式置换床以及移动床。
本实用新型的气液逆流式反应器中填料床层16装填的填料可以是以下填料的一种或多种的组合：散堆填料、规整填料以及其它具有填料功能的填充剂。
本实用新型的气液逆流式反应器中气液逆流式催化反应区进行烃类原料的加氢过程，烃类原料选自下列物料中的一种或多种：①煤焦油(如高温煤焦油、中温煤焦油、低温煤焦油)或其馏分油；②煤或液化过程所得煤液化油或其馏分油；③页岩油或其馏分油；④乙烯裂解焦油；⑤动、植物油脂等生物质液体燃料；⑥废弃塑料等高分子聚合物；⑦阔叶树材干馏得到的木焦油或其馏分油；⑧石油基蜡油热裂化焦油；⑨石油砂基重油或其热加工过程所得油品；⑩石油基重油热加工过程所得油品。
本实用新型的气液逆流式反应器还可以包括如下基本部件和辅助部件：
基本部件：
①可能安装的测量仪表：测量反应器内介质温度的测温部件如热电偶，测量反应器内压力的压力表，测量反应器液位的液位仪表比如玻璃板、浮筒、双法兰差压计、导波雷达、射线料位计等；
②出口整流部件：如收集器、防涡流器、除雾器(破沫器)。
辅助部件：外部保温材料、支撑件(裙座或支耳)、基础、梯子、操作平台及可能存在的消防配件如蒸汽消防环；根据建设地地质、气相等条件，结合设备重量、高度等条件，本实用新型的气液逆流式反应器，根据需要其基础之下需要打桩以控制反应器基础的沉降速度。
上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，本实用新型还可以其它方式实现，在不脱离本实用新型构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种气液逆流式反应器，其特征在于：包括反应器壳体、设置于反应器壳体中部的原料油进口、设置于反应器壳体下部的氢气进口、设置于反应器壳体顶部的气体产物出口和设置于反应器壳体底部的液体产物出口，反应器壳体内包括气液逆流式催化反应区构成的下段和反应产物气液分离区构成的上段，气液逆流式催化反应区位于氢气进口的上方设置有至少一个催化剂床层，反应产物气液分离区设置有至少一个填料床层。
2.根据权利要求1所述的一种气液逆流式反应器，其特征在于：所述催化剂床层的数量为两个或两个以上，相邻两个催化剂床层之间设置有补充氢气进口。
3.根据权利要求2所述的一种气液逆流式反应器，其特征在于：所述补充氢气进口连接有补充氢气分配器。
4.根据权利要求1所述的一种气液逆流式反应器，其特征在于：所述氢气进口连接有氢气分配器。
5.根据权利要求1所述的一种气液逆流式反应器，其特征在于：所述原料油进口连接有原料油分配器。
6.根据权利要求1所述的一种气液逆流式反应器，其特征在于：所述填料床层的数量为两个或两个以上，每个填料床层上方均设置有洗涤油进口。
7.根据权利要求6所述的一种气液逆流式反应器，其特征在于：每个所述洗涤油进口均连接有洗涤油分配器。
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