一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法技术

本发明专利技术公开了一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法，该反应器为“几”形管式反应器，包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式加氢反应段和下流式加氢反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式加氢反应段和下流式加氢反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口。本发明专利技术可以实现烃类原料中的轻/重质组分均匀加氢，有利于控制反应转化率、降低径向温差、减少局部热点、缓解催化剂表面的积碳结焦，延长催化剂使用寿命和装置的开工周期。

A hydrogenation reactor and method of hydrocarbon raw materials

【技术实现步骤摘要】
一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法
本专利技术属于石油加工领域，尤其涉及一种烃类原料的加氢反应器和加氢方法，可广泛的用于石油化工领域的加氢反应过程。背景技油品液相加氢技术是一种新形加氢技术，与常规的滴流床气\液\固三相加氢过程相比，液相加氢工艺消除了氢气扩散传质的影响，使加氢反应在动力学控制区进行，在反应器中为纯液相反应，可消除氢气从气相到液相的传质影响，具有工艺流程简单、节省投资、降低生产成本、反应效率高等优点。CN201510697566.9公开了一种上流式分配器和上流式反应器，该上流式分配器包括壳体，该壳体的下部设置有开口。该专利技术在上流式分配器的壳体上设置有第一分配孔，多个该第一分配孔的轴线设置为从壳体向外发散地延伸。通过上述技术方案，目的是使流体能够通过第一分配孔从上流式分配器的壳体向外发散地流出，从而使得流体通过上流式分配器后能够均匀地分配，并且能够在分配流体过程中使得混合流体中的气体和液体更加均匀地混合。该专利技术方法的目的是使反应气体和液体更加均匀地混合在一起，并没有解决物料在流动过程中产生的轻重组分浓度差以及反应不均的问题。对于上流式反应器，重质组分的运动速率慢、停留时间长，缺氢条件下极易发生裂化反应导致催化剂结焦，尤其在反应末期的温度较高，而氢气剩余量小，催化剂床层容易发生结焦反应；虽然反应进料与催化剂表面接触充分，能达到一定的加氢处理效果，但是在加氢反应后期温度较高时产生的结焦物容易附着在催化剂表面，而造成催化剂结焦堵塞床层的问题。CN201380060228.3涉及一种多层床下流式反应器，该下流式反应器包括竖向间隔的固体接触材料床、以及混合装置，混合装置布置在相邻床之间的床间空间中。一方面，混合装置包括成圈的第一喷嘴，这些第一喷嘴环绕竖向轴线分布，且被布置成用于在第一喷射方向上将流体喷射到所述床间空间中；另一方面，所述混合装置包括成圈的第二喷嘴，这些第二喷嘴环绕竖向轴线分布，且被布置成用于在第二喷射方向上将流体喷射到所述床间空间中。该专利技术方法的目的是为了让流体在进入反应器前或进入邻近下层的分布更加均匀，从而使流体温度更加均匀，但仍旧使没有解决物料在流动过程中产生的轻重组分浓度差以及反应不均的问题。对于下流式反应器，重质组分的运动速率快、停留时间短，存在与催化剂表面接触不充分的问题，而一些硫化物、氮化物、金属氧化物等杂质均存在于重质组分中，因此达不到理想的加氢处理效果。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法，加氢反应器采用特殊结构的“几”形管式反应器，烃类原料与氢气通过“几”形管式反应器发生液相加氢反应。本专利技术可以实现烃类原料中的轻/重质组分均匀加氢，有利于控制反应转化率、降低径向温差、减少局部热点、缓解催化剂表面的积碳结焦，延长催化剂使用寿命和装置的开工周期。本专利技术的烃类原料的加氢反应器为“几”形管式反应器，包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式加氢反应段和下流式加氢反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式加氢反应段和下流式加氢反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口。所述的“几”形管式反应器，前均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上，利用膜管管束释放出的纳/微米氢气气泡的剪切力将工作液组分由外向内、由周边向中心通道推动和聚集，形成一种轻、重组分微观均匀的溶氢物料进入上流式加氢反应段发生加氢反应；前均化段的长径比为50:1～1:1，优选5:1～15：1；前均化段的液相停留时间为0.5～10分钟，优选1.5～3.0分钟。所述的“几”形管式反应器，上流式加氢反应段与前均化段的末端连通，用于对前均化段形成的轻、重组分微观均匀的溶氢物料进行上流式液相加氢反应；上流式加氢反应段的高径比为1:0.5～1:15，优选1:1～1:5。所述的“几”形管式反应器，弧形导流段内部设置弧形导流板，用于对上流式加氢反应段流出物料进行均布导流；弧形导流板优选为若干组等距分布的弧形导流均布板，导流均布板可以为百叶窗式，百叶窗表面可适当开孔；弧形的圆心角为0°～360°，优选180°～270°。所述的“几”形管式反应器，下流式加氢反应段与后均化段的前端连接，用于对上流式加氢反应段流出物料进行下流式液相加氢反应；下流式加氢反应段的高径比为1:0.5～1:15，优选1:1～1:5。所述的“几”形管式反应器，上流式加氢反应段可以与下流式加氢反应段的直径相同或不同，基于上流式加氢反应段内物料平均流速偏低，而下流式加氢反应段内物料平均流速偏高，为了保证上流式和下流式的反应均匀性，优选上流式加氢反应段的直径小于等于下流式加氢反应段，直径比一般为1:10～1:1。所述的“几”形管式反应器，上流式加氢反应段的顶部及底部与下流式加氢反应段的顶部及底部可以位于同一高度或不同高度，优选位于统一高度。所述的“几”形管式反应器，后均化段的结构同前均化段，用于对下流式液相加氢反应段的出料进行再次溶氢及原料中轻重组分的均化，一方面对反应物料进行溶氢，另一方面将反应产物中的轻组分强制均匀混合在重组分中，形成氢气、轻组分、重组分微观混合均匀的溶氢物流；后均化段的液相物料的停留时间为0.1～5.0分钟，优选0.1～2.0分钟。所述的“几”形管式反应器，上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为15:1～1:5，优选5:1～1:1；下流式氢化反应段与后均化段的直径比可以为15:1～1:15，优选2:1～150:1。所述的“几”形管式反应器，前均化段（后均化段）的环形分散器为一种陶瓷膜管束结构，管束内可以包含一根或多根膜管，管内通入氢气，在压差推动下氢气通过管壁上的纳/微米孔道进行渗透扩散，形成纳/微米气泡进入管外的壳体空间，并分散至壳体空间的液相中，形成一种携带了纳/微米气泡氢的液相原料。所述的纳/微米气泡氢的尺寸一般为10nm～1000nm，优选为50nm～500nm。所述的“几”形管式反应器，上流式加氢反应段和下流式加氢反应段，可以填装相同的或不同的催化剂，填装的催化剂可以根据反应的需要使用适宜的加氢催化剂，实现不同的加氢目的，如加氢精制催化剂、预加氢精制催化剂、加氢改质催化剂、选择性加氢催化剂、加氢处理催化剂、加氢裂化催化剂、补充加氢催化剂等，各种催化剂可以选择商品催化剂，也可以根据现有技术制备。催化反应可以脱除部分或全部烃类原料中的硫、氮、氧、砷、金属、残碳等杂质，或饱和/部分饱和烯烃、芳烃、二烯烃，或发生烃类分子异构化、烷基化、环化、芳构化、裂化、裂解等反应；催化剂活性组分包括但不局限于贵金属、Co、Mo、Ni、W、Mg、Zn、稀土元素等一种或多种组合。本专利技术同时提供一种液相加氢反应系统，该系统包括若干串联的“几”形管式反应器，前一反应器的后均化段与后一反应器的前均化段连通，一般设置2~10个，优选2～5个。本专利技术同时提供一种液相加氢反应系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烃类原料的加氢反应器，其特征在于：加氢反应器为“几”形结构的管式反应器，包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式加氢反应段和下流式加氢反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式加氢反应段和下流式加氢反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口；前均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上。/n

【技术特征摘要】
1.一种烃类原料的加氢反应器，其特征在于：加氢反应器为“几”形结构的管式反应器，包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式加氢反应段和下流式加氢反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式加氢反应段和下流式加氢反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口；前均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上。


2.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：前均化段的长径比为50:1～1:1，优选5:1～15:1。


3.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：上流式加氢反应段与前均化段的末端连通，用于对前均化段形成的轻、重组分微观均匀的溶氢物料进行上流式液相加氢反应；上流式加氢反应段的高径比为1:0.5～1:15，优选1:1～1:5。


4.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：弧形导流段内部设置弧形导流板，用于对上流式加氢反应段流出物料进行均布导流；弧形的圆心角为0°～360°，优选180°～270°。


5.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：下流式加氢反应段与后均化段的前端连接，用于对上流式加氢反应段流出物料进行下流式液相加氢反应；下流式加氢反应段的高径比为1:0.5～1:15，优选1:1～1:5。


6.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：上流式加氢反应段的直径与下流式加氢反应段的直径比为1:10～1:1。


7.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：后均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上；用于对下流式液相加氢反应段的出料进行再次溶氢及原料中轻重组分的均化。


8.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：上流式氢化反应段与前均化段的直径比为15:1～1:5；下流式氢化反应段与后均化段的直径比为15:1～1:15。


9.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：环形分散器为一种陶瓷膜管束结构，管束内包含一根或多根膜管，管内通入氢气，在压差推动下氢气通过管壁上的纳/微米孔道进行渗透扩散，形成纳/微米气泡进入管外的壳体空间，并分散至壳体空间的液相中，形成一种携带了纳/微米气泡氢的液相原料；所述的纳/微米气泡氢的尺寸为10～1000nm。


10.一种液相加氢反应系统，其特征在于：该系统包括若干串联的权利要求1~9任一所述的“几”形管式反应器，前一反应器的后均化段与后一反应器的前均化段连通。


11.一种液相加氢反应系统，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨秀娜，何佳，阮宗琳，王昊辰，金平，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司大连石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11