CN201644076U - 一种液相加氢反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种液相加氢反应器，反应器包括反应器筒体和催化剂床层，反应器出口和反应器入口，特征在于：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。
Description
技术领域
本发明涉及氢存在下烃油精制领域，特别涉及一种液相加氢反应器。
背景技术
目前世界经济的持续发展和环保法规的日益严格，需要生产大量轻质清洁燃料，这些都要求对现有的炼油技术进行完善和改进，以最低的成本生产出符合要求的产品。随着原油资源的日益短缺和重质化、劣质化发展，催化裂化和焦化成为生产轻质燃料产品的重要手段，但这两种工艺得到的产品质量一般难以达到严格的质量指标要求。轻质燃料产品质量体系中，硫含量是最重要的指标，如何降低石油产品中硫含量是当前石油化工行业面对的最重要问题之一，另外柴油产品的十六烷值一直受到关注，其规格要求也越来越严格。目前，以脱硫和改质为主要目的加氢工艺在清洁燃料生产中获得了广泛应用。
加氢技术是改善烃油质量常用的技术之一，随着全球原油市场供应趋于较高硫含量的原油，炼厂需加工含硫较高的劣质烃油，将硫、氮、氧和金属等杂质在炼制过程中脱除，通过改变烃油的分子结构改变其品质，从而使各种产品满足规范要求。烃油加氢过程实际上参与反应的氢气只有用于化学氢耗的氢气，而传统滴流床反应器加氢技术，需要有大量过剩的氢气存在，使得反应器的体积比较大，并且维持过剩氢气需要用循环氢压缩机。
在传统的加氢工艺中氢需要从气相传递到液相，然后共同吸附在催化剂的表面，在催化剂活性中心的作用下进行反应。由于加氢反应是一个强放热反应，为了维持反应温度，利用大量的氢气和原料油通过催化剂床层带走反应产生的热量，而在加氢反应过程中实际需要的氢(化学氢耗)比较少，没有参加反应的氢气，循环到加氢反应器继续参与反应；传统烃油加氢技术采用大量过剩氢气的另一个主要原因是维持烃油加氢反应的氢分压，维持较高的氢分压在热力学上有利于加氢精制和加氢裂化反应，抑制生成焦炭的缩合反应。
没有参加反应的氢气通过分离器与液相分离并除去杂质后，通过循环氢压缩机将其压力升高到反应所需的压力送到反应器继续参加加氢反应。循环氢压缩机的作用就是将没有参与加氢反应的氢气提高压力使其循环使用，因此循环氢气压缩机在现有加氢技术中成为必不可少的设备，业内称其为加氢装置的心脏。
传统的固定床加氢反应器内是气、液、固三相并存，气相为氢气和烃类原料的蒸气，液相为未汽化的烃类原料，固相为催化剂。气液两相是以滴流的形 式通过催化剂床层，因此也称滴流床反应器。
在滴流床反应器中，为了加大传质力度，氢气与原料油的体积比一般为50～2000∶1，因此加氢反应器设计的比较大，而实际参加反应的原料油与液时空速有关，空速反映了装置的处理能力，工业上希望采用较大的空速操作，但空速受到反应速度的制约。空速根据催化剂活性、原料性质、反应深度的不同一般在0.5～10h-1之间波动。目前工业应用的加氢精制过程在一定反应温度条件下降低空速会提高烯烃饱和率、加氢脱硫率和加氢脱氮率。在加氢裂化条件下，提高空速对总的转化率影响不大，但反应产物中的轻组分含量下降较多。
采用过剩氢气的目的是加强传质和带走因加氢反应而产生的大量热量，循环氢压缩机作为加氢过程的心脏，投资和操作费用均较高，为了取消循环氢压缩机，人们开始考虑利用供氢剂为烃油加氢过程提供氢源，USP4698147公开了利用供氢剂减小停留时间，反应后供氢剂利用氢气进行再生，再生后循环使用。为了加强裂化反应，USP4857168公开了利用供氢剂和氢气为重油加氢提供氢源的重油加氢裂化方法，供氢剂主要起抑制生成焦炭的缩合反应的作用。
上述改进仍然需要循环氢和循环氢压缩机，CN200810141293.X提出了一种两相加氢方法，取消了循环氢和循环氢压缩机，将氢气在溶剂或者稀释剂的存在下与新鲜原料油和部分循环油混合形成混合物流，混合物流在分离罐中将气体分离后，液相进入反应器与催化剂接触进行反应，反应流出物一部分作为循环油，另一部分去气液分离器进行分离后得到产品，但加氢反应器的内构件尚未提起，而加氢反应器内构件是反应器的核心，决定着加氢反应的传质及反应速度，以及加氢的效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种液相加氢反应器，该反应器床层间设有床层混合器，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。
本实用新型一种液相加氢反应器，反应器包括反应器筒体和催化剂床层，反应器出口和反应器入口，特征在于：催化剂床层之间设置混合器，混合器有进料和氢气入口，混合器还有溶氢混合物和气体出口，混合器溶氢混合物出口插到催化剂床层中。
所述的一种液相加氢反应器，与混合器进料入口相连的催化剂床层出口，设一个或多个密封式液体出口。
所述的一种液相加氢反应器入口设置在反应器上部，特别是顶部或者上部侧面，反应器出口设置在反应器下部，特别是在底部或者下部侧面。
反应器入口设置在反应器下部，特别是在底部或者下部侧面，反应器出口设置在反应器上部，特别是顶部或者上部侧面。
所述的一种液相加氢反应器，其特征还在于：反应器顶部设有气体排出口。
所述的一种液相加氢反应器，其特征还在于：反应器床层底部设一个或多个密封式液体出口，与混合器进料入口相连。
所述的一种液相加氢反应器，其特征还在于：混合器溶氢混合物出口浸在下一个催化剂床层液相中。
本实用新型所述一种液相加氢反应器，至少脱除其硫、氮、氧、金属杂质中一种污染物，并饱和芳烃，改变烃油分子结构。
本实用新型所述一种液相加氢反应器中催化剂至少分两段床层装填，催化剂床层间设有床层混合器，使床层间注入的氢气溶解在从第一段催化剂床层出来的流出物中，排出部分气体后，液体进入第二床层与催化剂接触继续进行反应，从第二段催化剂床层出来的流出物进入床层混合器使床层间注入的氢气溶解其中，排出部分气体后，液体进入第三段催化剂床层，与催化剂接触继续进行反应，依此类推，反应流出物从反应器出口引出。
本实用新型所述一种液相加氢反应器的新鲜原料油为烃油或者烃油馏分油，如石油馏分、馏分油、柴油、脱沥青油、渣油、润滑油、煤液化油和页岩油或者其产品。
本实用新型一种液相加氢反应器利用床层间的床层混合器使氢气溶解在各段催化剂床层出来的流出物中为烃油的加氢反应提供氢源。
本实用新型一种液相加氢反应器可用于直馏馏分油、FCC循环油、焦化瓦斯油CGO，或者其混合煤油和柴油加氢处理，还可用于FCC原料预处理，用于新建装置和缓和加氢裂化改造，用于生产ULSD，用于原料预处理或者产品的后处理。
本实用新型液相加氢反应器有以下优点：
1)催化剂用量少；
2)氢损失较小；
3)较低的操作费用；
4)液体收率较高；
5)较大的操作灵活性；
6)产品的硫氮含量非常低；
7)较低的投资；
8)减小了反应器体积；
9)对于生产超低硫柴油而言，改造费用很低。
与滴流床加氢反应器的现有技术相比，本发明：可脱硫90％～98％，而氢耗仅是滴流床加氢反应器的70％～90％，催化剂总用量仅为15％～30％。
附图说明
图1为本实用新型一种液相加氢反应器。
图中：1.反应器入口，2.反应器筒体，3.混合器进料入口，4.混合器，5.反应器顶气体出口，6.混合器气体出口，7.混合器氢气入口，8.催化剂床层，9.催化剂床层，10.反应器出口，11.混合器出口，12.混合物流，13.反应器顶气体，14.混合器气体，15.氢气，16.反应流出物，17.液体液位
具体实施方式
如图1所示，图中所示反应器为两段催化剂床层。由反应器筒体2、反应器入口1、混合器4，反应器顶气体出口5、催化剂床层8、9催化剂床层和反应器出口10组成，混合器4设置有进料入口3和氢气入口7、溶氢混合物出口11和混合器气体出口6。
新鲜原料油与氢气和循环油在混合溶解器中混合形成混合物流，混合物流从反应器入口1进入反应器，从反应器顶部气体出口5排出反应器顶气体13，液体进入反应器第一段催化剂床层与催化剂接触反应，从第一催化剂床层间出来的反应器物流，从进料入口3进入混合器4，氢气从氢气入口7进入混合器，氢气进行溶解后、溶氢混合物从溶氢混合物出口11流出进入第二催化剂床层液相继续进行反应，气体从混合器气体出口6排出，从第二催化剂床层出来的反应流出物16经反应器出口10流出反应器，流出物部分作为循环油，部分进行分离得到产品。
Claims (9)
1.一种液相加氢反应器，反应器包括反应器筒体和催化剂床层，反应器出口和反应器入口，特征在于：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。
2.依照权利要求1所述一种液相加氢反应器，其特征在于：反应器入口设置在反应器上部，反应器出口设置在反应器下部。
3.依照权利要求1所述一种液相加氢反应器，其特征在于：反应器入口设置在底部或者下部侧面，反应器出口设置顶部或者上部侧面。
4.依照权利要求1所述一种液相加氢反应器，其特征在于：反应器入口设置在反应器下部，反应器出口设置在反应器上部。
5.依照权利要求1所述一种液相加氢反应器，其特征在于：反应器入口设置在顶部或者上部侧面，反应器出口设置底部或者下部侧面。
6.依照权利要求1所述一种液相加氢反应器，其特征在于：反应器顶部设有气体排出口。
7.依照权利要求1所述一种液相加氢反应器，其特征在于：加氢反应器至少设置两个床层。
8.依照权利要求1所述一种液相加氢反应器，其特征在于：与混合器进料入口相连的催化剂床层出口，设置一个或多个液体出口。
9.依照权利要求8所述一种液相加氢反应器，其特征在于：与混合器进料入口相连的催化剂床层出口，设置一个或多个密封式液体出口。
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