一种流化床反应器及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种流化床反应器及其应用。
【背景技术】
[0002] 随着世界各国对环保要求的不断提高，汽油硫含量的指标正日趋严格。这就对汽 油脱硫技术提出了更高的要求。从反应器结构来分，目前汽油脱硫技术主要有固定床脱硫 和流化床脱硫两种方法。
[0003] 固定床脱硫有加氢精制和吸附脱硫两种方法，前者会因加氢过程中汽油烯烃和芳 烃的饱和，造成汽油辛烷值损失，尤其是烯烃含量高的汽油深度脱硫会使汽油辛烷值损失 更大；后者存在催化剂失活问题，需要催化剂频繁再生。
[0004] 流化床脱硫的典型代表是美国康菲公司开发的S-Zorb工艺，该工艺是一种反应 吸附脱硫工艺，将流化床反应器和连续再生技术相结合，解决了固定床催化剂的失活问题。 相对于固定床吸附脱硫，流化床脱硫具有固体颗粒和气体的混合均匀、不会造成局部飞温 的优点。
[0005] 现有的S-Zorb吸附脱硫技术采用流化吸附反应器，反应产物通过反应器顶部设 置的粉尘过滤器离开反应器，固体颗粒则通过设置在反应器上部床层料面下方的排料管引 出反应器，进入再生器和还原器中进行再生和还原。但是，在流化吸附反应器中，催化剂中 细粉及颗粒长期磨损产生的细粉被扬析到流化床的沉降空间长期悬浮，使得悬浮颗粒没有 机会返回到流化床密相床层，也不能排出反应器，长期下来则影响着装置的稳定运行。
[0006] 为消除流化床反应器中催化剂床层上部稀相空间颗粒长期悬浮及气固分离问题， 传统流化床反应器在顶部设置旋风分离器来回收固体颗粒。但一般旋风分离器要求进入旋 风分离器的气速在15-25m/S的范围内，高入口气速固然有利于提高气固效率，但会增加颗 粒的磨损。而汽油吸附脱硫所用催化剂机械强度较低，如果在流化吸附反应器中设置传统 的旋风分离器，则因入口气速较大，会加剧催化剂颗粒的磨损，进而大大提高装置的运行成 本。
[0007] 因此，需要提供一种新的吸附脱硫反应器，该反应器不仅能够实现吸附脱硫，而且 能够将反应器中形成的催化剂细粉及时移出反应体系，减少反应器沉降区中悬浮的催化剂 颗粒的量，同时不会加剧催化剂颗粒的磨损，实现装置的稳定、长周期运转。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服现有的吸附脱硫流化床反应器存在的催化剂细粉在流化 床反应器的沉降空间长期悬浮，影响装置运行稳定性的技术问题，提供一种流化床反应器， 该流化床反应器能够及时将催化剂细粉移出反应体系，减少反应器沉降区中悬浮的催化剂 颗粒的量，并且不会加剧催化剂颗粒的磨损，实现装置的稳定、长周期运转。
[0009] 本发明提供了一种流化床反应器，该流化床反应器包括密封的反应器主体、至少 一个旋流式气固分离器和导气管；
[0010] 所述反应器主体的内部空间自下而上包括反应区和沉降区；
[0011] 所述旋流式气固分离器的主体为顶部密封的中空结构，其内部空间自上而下包括 直筒区和锥体区，所述旋流式气固分离器的主体设置在所述沉降区中，所述旋流式气固分 离器的出料口位于所述锥体区的底部并向下延伸至所述反应区中，所述导气管的进气口位 于所述直筒区中，所述导气管的出气口位于所述流化床反应器的外部；
[0012] 其中，所述直筒区的上部沿切向设置有至少两个导向进风通道，所述导向进风通 道的轮廓线为螺旋曲线。
[0013] 本发明还提供了根据本发明的流化床反应器在含硫烃原料吸附脱硫中的应用。
[0014] 根据本发明的流化床反应器能够有效降低沉降空间中催化剂细粉的悬浮浓度，并 及时将反应过程中产生的催化剂细粉移出反应系统，避免催化剂细粉在流化床反应器中的 累积，使得流化床反应器能够稳定长周期运转，从而获得良好且稳定的反应效果。
[0015] 并且，本发明的流化床反应器中使用的旋流式气固分离器对催化剂颗粒的磨损 小，特别是在用作吸附脱硫的反应器时，能够明显降低催化剂的消耗量，从而降低运行成 本。
【附图说明】
[0016] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
[0017] 图1用于说明根据本发明的流化床反应器的一种实施方式。
[0018] 图2用于说明根据本发明的流化床反应器中使用的旋流式气固分离器。
[0019] 图3用于说明根据本发明的流化床反应器中使用的旋流式气固分离器的导向进 风通道。
[0020] 图4用于说明本发明的流化床反应器中使用的旋流式气固分离器的一种优选实 施方式。
[0021] 图5为图4所述的优选实施方式的俯视图。
[0022] 图6用于说明根据本发明的流化床反应器中的内构件。
[0023] 图7用于说明根据本发明的流化床反应器中内构件的一种优选的实施方式。
[0024] 图8用于说明根据本发明的流化床反应器的作为吸附脱硫反应装置的反应器的 应用。
[0025] 附图标记说明
[0026] 1 :反应器主体 11 :反应区
[0027] 12 :沉降区 13 :直筒段
[0028] 14:扩径段 2:旋流式气固分离器
[0029] 21 :直筒区 22 :锥体区
[0030] 23:导向进风通道 3 :导流罩
[0031] 4:导气管 5:物料输入管
[0032] 6 :催化剂输入管 7 :待生催化剂输出管
[0033] 8:内构件 81 :固定板
[0034] 82 :挡板 811 :外环板
[0035] 812:隔板 9:流化床反应器
[0036] 10 :细粉收集器 101 :主体结构
[0037] 102:过滤器 103:油气出口
[0038] 104 :回收催化剂输送管道 105 :催化剂输送支管
[0039] 210 :第一旋流式气固分离器 211 :直筒区
[0040] 212 :锥体区 213:导向进风通道
[0041] 214:出料口 220 :第二旋流式气固分离器
[0042] 221 :直筒区 222 :锥体区
[0043] 223:导向进风通道 224:出料口
【具体实施方式】
[0044] 以下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0045] 本发明中，如未特别说明，术语"上"和"下"以进料的流动方向为基准。
[0046] 根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种流化床反应器，如图1所示，该流化 床反应器包括密封的反应器主体1、至少一个旋流式气固分离器2和导气管4。
[0047] 如图1所示，反应器主体1的内部空间自下而上包括反应区11和沉降区12,旋流 式气固分离器2的主体设置在沉降区12中。
[0048] 本发明中，所述反应区是指用于将反应物与催化剂接触反应的空间，所述沉降区 是指用于容纳来自于反应区的油剂混合物，并使油剂混合物中的粒度较大的催化剂颗粒沉 降并返回反应区的空间。
[0049] 反应区11可以为直筒型反应区，也可以为变径反应区，优选为变径反应区，更优 选为变径圆柱形反应区。在反应区11为变径反应区时，如图1所示，反应区11优选包括直 筒段13和扩径段14。扩径段14的外轮廓线与水平面的夹角α可以为常规选择。一般地， 扩径段14的外轮廓线与水平面的夹角α可以为30?75°，优选为35?60°。
[0050] 可以在所述反应区内设置本领域常用的各种用于强化气固两相接触的内构件。
[0051] 沉降区12的形状可以为本领域的常规选择，以能够实现使粒度较大的催化剂颗 粒沉降并返回反应区11为准。一般地，沉降区12为圆筒形。
[0052] 反应区11与沉降区12的横截面面积之比可以为常规选择。反应区11的横截面 面积为A 11,沉降区12的横截面面积为A12，一般地，A12A11可以为1. 2?6,优选为1. 5?4。 在反应区11为变径反应区时，A11是指反应区中的直筒段的横截面面积。
[0053] 如图1所示，本发明的流化床反应器还设置有物料输入管5和催化剂输入管6。物 料输入管5位于流化床反应器的底部，用于将进料（S卩，待处理物料)送入流化床反应器的反 应区11中与催化剂接触反应。物料输入管5 -般与设置在反应区11内底部的物料分布器 (未示出）相连，以使进料均匀进入反应区中。催化剂输入管6 -般设置在反应区的下部侧 壁上，用于将催化剂送入反应区11中，其另一端一般与催化剂再生还原单元连通。
[0054] 如图1所示，反应区11的上部侧壁上设置有待生催化剂输出管7,用于将待生催化 剂送入催化剂再生还原单元中进行再生和还原。待生催化剂输出管7位于催化剂床层的料 面之下，以便于输送待生催化剂。
[0055] 如图1所示，旋流式气固分离器2的主体设置在沉降区12中，用于将来自于沉降 区12的油剂混合物中的油气混合物分离出来，并将分离出的油气混合物送出流化床反应 器，同时分离出的催化剂颗粒沿旋流式气固分离器的出料