专利名称：一种沸腾床催化剂在线加注系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种沸腾床反应器催化剂在线加注系统及催化剂在线加注方法。
背景技术：
进入21世纪，石油需求量随世界经济发展逐年增加，原油劣质化、重质化呈全球性的趋势，增加轻质燃料油产量，提高石油利用率成为目前及将来石油加工的目标。沸腾床加氢技术具有原料适应性广，操作灵活等特点，是重、渣油深度加工的重要手段之一，因此沸腾床加氢技术成为炼油工业开发重点。沸腾床反应器是上流式三相流化床反应器，其最大一个特点是流动的催化剂颗粒能够实现在正常操作工况下加入和排出，而不影响反应的进行和装置的操作。因此，对沸腾床反应器内的催化剂进行定时加排，可以保证反应器内催化剂的活性，从而实现渣油加氢处理过程连续长周期运行。沸腾床反应器工况压力为14 18ΜΙ^之间，温度范围为360 440°C之间，在高温高压下将催化剂加注高温高压的反应器里而不影响反应正常进行，并且不能存在设备风险小是相当困难的。US3398085、US3547809分别介绍了一种采用输送油输送催化剂的工艺方法，在该过程中先将催化剂放置到一个低压状态的中转罐(加剂罐)中，首先利用泵建立从输送油储罐到反应器的输送油路，将中转罐的压力升到与反应器压力一致或者高于反应器压力， 利用差压驱动催化剂进入输送油路，用输送油将催化剂冲送至反应器。这种方案的缺点是 需要一个完整的输送油系统，包括输送油储罐，高压输送泵；需要一个高温高压的催化剂中转罐，在中转罐低压时将催化剂加入，然后将中转罐压力升至高于反应器压力，再将催化剂加注到反应器里。在该过程中，高温设备经历压力从低压至高压的循环过程，设备安全风险太大，在实际工业中操作非常复杂。US4398852介绍了一种采用氢气压力为推动力的加注方法，该方法设置一个高压容器，高压容器通过一个直管与反应器相连，先将催化剂放入高压容器里，利用氢气压力将催化剂压入反应器里。这种方法简单，但是氢气在加压后容易将催化剂颗粒在管道中压实，气体由催化剂颗粒之间缝隙穿过，造成管道堵塞；每次加注后高压容器里会有催化剂残留；需要一个高温高压中转罐，设备安全风险太大。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种改进的沸腾床催化剂在线加注系统。本发明的技术方案为—种沸腾床催化剂在线加注系统，包括沸腾床反应器、热高压分离罐、液体喷射泵、催化剂储罐、保护罐和循环泵，其中所述的循环泵入口与热高压分离罐的液体出口相连；所述的液体喷射泵包括喷射液入口管、抽吸腔、喉管段和扩张段，在抽吸腔靠近喉管的一侧设有催化剂入口，抽吸腔靠近喷射液入口管的一侧设置旋流液入口管，所述的旋流液入口管与抽吸腔相切，喷射液入口管的末端为收缩段；液体喷射泵分别通过喷射液入口管和旋流液入口管与循环泵出口相连，催化剂入口依次与保护罐和催化剂储罐相连接，液体
3喷射泵的扩张段出口与沸腾床反应器相连接。根据本发明的沸腾床在线加注系统，在所述的保护罐上游和下游分别设置有阀门，同时在保护罐上还设置有压力表。其中所述液体喷射泵的喷射液入口管末端为收缩段，该收缩段的收缩角为15° 60°，优选25° 30°，喉管段的长度为喉管直径的2 3倍；所述的抽吸腔为同心收缩管，收缩角度为15° 60°，优选30° 40°，长度为喉管段直径的5 8倍；所述扩张段的扩张角为15° 30°，优选15° 20°。本发明的催化剂在线加注系统，在热高压分离罐下设置循环泵，采用热高压分离罐的液相产品作为输送介质，利用液体喷射泵抽吸颗粒态的催化剂直接进入沸腾床反应器。在液体喷射泵上方设置一个体积很小的高温高压保护罐，设置保护罐是为了在喷射泵正常工作后抽吸腔压力降低到设定值前将高压系统与低压系统隔离。保护罐上方设置一个中压容器催化剂储罐。所述的液体喷射泵具有两个液相入口管一个喷射液入口管，形成射流对抽吸腔产生抽吸；一个旋流液入口管，在抽吸腔内产生旋流携带颗粒催化剂进入喷射器喉管段，可以有效清除残留在抽吸腔壁上的催化剂，防止抽吸腔堵塞。保护罐上设置有压力表，工作时，先启动液体喷射泵，形成抽吸，保护罐先与喷射器连接，调节喷射器旋流液相进料流量，保证保护罐上压力表读数达到要求，同时将催化剂放置在催化剂储罐中，并通入氮气置换和升压至保护罐压力，然后将保护罐与催化剂料斗连通，在抽力与催化剂自身重力作用下，催化剂颗粒经过保护罐进入液体喷射泵，先被旋流的液相卷入喷射泵喉管段，再与射流的液相混合一起进入反应器中。本发明系统中所述的沸腾床反应器，具有本领域技术人员熟知的结构。优选内部设置三相分离器的沸腾床反应器，三相分离器可以对反应物进行气液固三相进行分离。例如，所述的沸腾床反应器可以采用CN1448212A中记载的沸腾床反应器等。该沸腾床反应器中一般使用粉状微球催化剂。所述微球催化剂的活性金属可以为镍、钴、钼或钨中的一种或几种。如催化剂组成以重量百分比计可以包括镍或钴为 0. 5 % 8 % (按其氧化物来计算)，钼或钨为1 % 10 % (按其氧化物来计算)，载体可以为氧化铝、氧化硅、氧化铝-氧化硅或氧化钛中的一种或几种。催化剂的形状呈挤出物或球形，堆密度为0. 3 0. 8g/cm3,颗粒直径(球形直径或条形直径)为0. 1 0. 8mm,比表面积为 80 120m2/go与现有技术相比较，本发明的沸腾床反应器在线加注系统具有以下优点1、采用热高压分离罐液相产品作为输送介质，而无需从其他装置引入输送油或单独设置输送油系统，简化了输送油系统的设计；在液体喷射泵的作用下，既能够实现沸腾床催化剂的在线加注，又可以有效防止催化剂颗粒在液体喷射泵体内的粘连和堵塞，从而可以省掉额外的冲洗系统。2、本发明的加注系统取消了常规加注系统中的高温高压加注中转罐，输送设备只有保护罐为高温高压容器，并且体积很小；催化剂加注罐为中压容器，避免了高温高压设备的一系列问题，安全性高，可以降低设备投资。
图1是本发明沸腾床催化剂在线加注系统的示意图。
图2是液体喷射器的结构示意图。图3是液体喷射器的A向视图。
具体实施例方式以下结合附图进一步说明本发明的技术方案和效果。如图1所示，本发明沸腾床催化剂在线加注系统，包括沸腾床反应器1，热高压分离罐2，循环泵3，液体喷射泵4、保护罐5和催化剂储罐6。管线7为渣油与氢气混合进料管线，沸腾床反应器1通过管线8与热高压分离器2相连，热高压分离罐2经管线10与冷高压分离罐相连，经管线9与热低压分离罐相连；所述的循环泵3的入口通过管线11与热高压分离器2的液相出口相连；所述的液体喷射泵4通过管线12和管线13与循环泵的出口相连，液体喷射泵4的出口通过管线14与沸腾床反应器1相连；所述的液体喷射泵4的正上方放置保护罐5，并通过管线15与保护罐5相连；所述的保护罐5的正上方放置催化剂储罐6，并通过管线16与催化剂储罐6相连；所述的催化剂储罐6上设置有催化剂入口管线17，气体排放管线18，氮气入口管线19，氢气入口管线20。所述液体喷射泵4的结构示意图见图2，图3。如图2所示，液体喷射器4包括抽吸腔21、喉管段22、扩张段23、喷射液入口管M、 旋流液入口管25和催化剂入口管沈。所述的抽吸腔21为同心圆锥体，圆锥体的收缩角度为15° 60°，优选30° 40°，长度为喉管段22直径的3 8倍；所述的喉管段22的表观液速为2m/s 3m/s，喉管长度为喉管直径的2 3倍；所述的扩张段23的扩张角为 15° 30°，优选15° 20° ；所述的喷射液入口管对设有收缩口，收缩口的收缩角为 15° 60°，优选25° 30° ；所述的旋流液入口管从抽吸腔的圆周边上切向进入，见图 3。下面结合附图简单介绍一下本发明的沸腾床反应器催化剂在线加注系统的工作原理。催化剂开始加注前，所有阀门都处于关闭状态。首先打开阀27、阀28、阀四和阀 30，启动循环泵3，建立经过管线11、管线12、管线14从热高压分离罐2—液体喷射泵4 一沸腾床反应器1的输送油路。所述的循环泵3为高温高压泵，其扬程15MPa 20MPa，优选 20MPa，循环泵3的入口压力与热高压分离罐2的压力一致。启动循环泵3的同时，打开阀31，干态的催化剂经计量加热后经管线17加入到催化剂储罐6中。催化剂与CN1448212A里微球催化剂类似，直径大小为0. Imm 0. 8mm。力口入方式可以采用人工加入，也可以采用风力输送，加热方式可以采用夹套加热或微波加热。 关闭阀31，打开阀33，氮气经管线19进入催化剂储罐6中，用氮气进行反复置换，置换的气体经阀32，管线18排出。氢气经管线20进入催化剂储罐6中，用氢气进行反复置换，并升压至1 4MPa，置换的气体经阀32，管线18排出。保护罐5为高温高压容器，直径大小只比管线16大一个等级，保护罐5上装有压力表37。打开阀36，调节管线13流量，管线13流量为液体喷射泵抽吸量的10% 30%，从液体喷射泵4的旋流液入口管25进入，形成旋流。打开阀35，待压力表37显示压力低于催化剂储罐6压力时，打开阀34，催化剂经保护罐5进入液体喷射泵4，与旋流的液相混合进入液体喷射泵4的喉管段22，与喷射液混合一起进入沸腾床反应器1中。
催化剂加注结束后先关闭阀35，阀34，再依次关闭阀30、阀36、阀四和阀28。再关闭循环泵3，阀27。然后关闭阀33，打开阀32，催化剂储罐6降压至常压，一次加注结束。
权利要求
1.一种沸腾床催化剂在线加注系统，包括沸腾床反应器、热高压分离罐、液体喷射泵、 催化剂储罐、保护罐和循环泵，其中所述的循环泵入口与热高压分离罐的液体出口相连；所述的液体喷射泵包括喷射液入口管、抽吸腔、喉管段和扩张段，在抽吸腔上靠近喉管的一侧设有催化剂入口，抽吸腔上靠近喷射液入口管的一侧设置旋流液入口管；液体喷射泵分别通过喷射液入口管和旋流液入口管与循环泵出口相连，催化剂入口依次与保护罐和催化剂储罐相连接，液体喷射泵的扩张段出口与沸腾床反应器相连接。
2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，在所述的保护罐上游和下游分别设置阀门，同时在保护罐上还设置有压力表。
3.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的旋流液入口管与抽吸腔相切。
4.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述液体喷射泵的喷射液入口管末端为收缩段，该收缩段的收缩角为15° 60°。
5.按照权利要求4所述的系统，其特征在于，所述收缩段的收缩角为25° 30°。
6.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的喉管段的长度为喉管直径的2 3倍。
7.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的抽吸腔为同心收缩管，收缩角为 15° 60°，抽吸腔的长度为喉管段直径的5 8倍。
8.按照权利要求7所述的系统，其特征在于，所述的同心收缩管的收缩角为30° 40° ο
9.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述扩张段的扩张角为15° 30°。
10.按照权利要求9所述的系统，其特征在于，所述扩张段的扩张角为15° 20°。
全文摘要
本发明公开了一种沸腾床催化剂在线加注系统。该系统主要包括液体喷射泵、保护罐和循环泵；液体喷射泵包括喷射液入口管、抽吸腔、喉管段和扩张段，在抽吸腔设有催化剂入口和旋流液入口；循环泵入口与热高分相连，出口与喷射液入口和旋流液入口相连。本发明系统利用循环泵抽吸热高分液相进入液体喷射泵，在抽吸腔产生负压，抽吸粉体催化剂进入抽吸腔，与旋流液入口的液相混合，通过喉管段和扩张段进入反应器完成在线加注过程。本发明以热高分液相为输送介质，简化了输送油系统；引入旋流液简化了冲洗系统；保护罐为体积很小的高温高压容器；催化剂加注罐为中压容器，避免了高温高压设备的一系列问题，安全性高，可以大幅度降低设备投资。
文档编号B01J8/24GK102463078SQ20101053916
公开日2012年5月23日 申请日期2010年11月5日 优先权日2010年11月5日
发明者刘忠信, 刘杰, 彭德强, 李欣, 王岩, 齐慧敏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院