专利名称：催化剂在线置换式反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种催化剂在线置换式反应器，特别是可以实现催化剂在线置换 的渣油上流式加氢反应器。
背景技术：
随着国民经济的发展，对原油的需求逐步增加；随着原油资源的重质化和劣质化， 减压渣油含量也越来越高，而且渣油含有高硫、高金属、高残炭，其加工处理非常困难。因 此，渣油的加工和充分利用成为炼油工业主要的课题。目前渣油加氢工艺最成熟的为固定床渣油加氢处理技术，其可以生产优质的重油 催化裂化原料，将渣油深度转化，在炼油企业应用较多。但是由于渣油中浙青质含量高、特 别是金属杂质含量过高，金属在催化剂上沉积，催化剂床层逐渐堵塞，压力降快速上升，装 置频繁停工并更换催化剂。加氢处理反应器有各种设计，U. S. 4990243和U. S. 5071805提出下流式固定床加 氢处理反应器的层状催化剂床层，以便最大限度利用构成床层的每种催化剂的不同特性。 催化剂床层从上到下粒度逐渐变小、孔径逐渐变小、活性逐渐增加，根据渣油的性质进行级 配装填，确实达到了很好的效果，但是因为原料中存在高含量的金属，非常容易使床层压降 升高，而且会随时间加重，最后反应器堵塞，不得不停工处理。U. S. M39860提出了在固定床 层中不同活性催化剂物理混合装填的方法，使脱除的金属均勻分布在整个床层上，但没能 解决催化剂失活的问题，反而使加氢活性和脱硫活性丧失。U. S. 5076908设计了渣油加氢处理移动床反应器，原料和氢气向上流动，催化剂向 下移动，在反应器底部排出失活的催化剂，新催化剂从反应器顶部加入，这种设计不能使用 级配装填方式，对于催化剂的有效利用效果不好。U. S. 4571326和U. S. 4744887公开了沸腾床反应器采用了原料和氢气向上流动足 以使催化剂悬浮，并造成催化剂的随意流动，沸腾床体积会膨胀至少20%以上，通常其为一 个床层，没有催化剂级配存在，如果需要不同的催化剂级配，则需要多个反应器串联使用。CN1349554A公开了上流式固定床反应器，催化剂床层有很少的膨胀或不膨胀，反 应器有3个床层，可以使催化剂级配装填，解决了渣油污染物的均勻沉积问题，减少了压力 降，但是催化剂依然不能在线更换，装置运转周期不能有效延长。发明内容针对现有技术的不足，本实用新型提供一种反应器，既能满足催化剂级配装填的 要求，又可以实现催化剂在线置换。本实用新型催化剂在线置换式反应器包括反应器和催化剂在线置换系统，反应器 底部设置反应物料入口，反应器顶部设置反应后物料出口，反应器内安装有2 5个弧形催 化剂支撑筛板，筛板将反应器分隔为不同的催化剂床层反应空间，在筛板上开有均勻的反 应物料流动小孔；催化剂在线置换系统包括催化剂加入/卸出系统，筛板弧形最下端设置催化剂排出口，以及每个催化剂床层反应空间设置催化剂加入口，催化剂排出口和催化剂 加入口与催化剂加入/卸出系统相连通。上述反应器中，弧形催化剂支撑筛板的弧度下向弯曲，筛板的小孔直径根据使用 时催化剂颗粒的大小设计，一般要求催化剂不能从小孔中漏出。筛板与反应器的内壁固定 连接。上述反应器中，反应器内下部安有油气分配盘，反应器内上部安有防止催化剂被 携带出的催化剂阻挡筛板。上述反应器中，催化剂加入/卸出系统根据需要设置适宜的阀门。上述反应器中，催化剂加入/卸出系统与高压氢气管线和备用催化剂储存罐连 接，用氢气提供动力方便催化剂的加入或卸出。本实用新型与现有技术相比，通过改变支撑筛板的形状，实现了催化剂的卸出，设 计的外置催化剂加入系统可补充新催化剂。并且每个床层都可进行在线置换，保持了催化 剂的级配使用优点，可以保证装置延长运转周期，减少停工。
图1为反应器的结构示意图；图2为催化剂支撑筛板示意图-主视图；图3为催化剂支撑筛板示意图-俯视图。其中1、反应器，2、催化剂加入/卸出系统，3、油气分配盘，4、催化剂床层支撑筛 板，5、油气出口，6、油气进口，7、上床层催化剂加入口，8、中床层催化剂加入口，9、下床层催 化剂加入口，10、上床层催化剂卸出口，11、中床层催化剂卸出口，12、下床层催化剂卸出口， 13、催化剂阻挡筛板，a、b、c、d、e、f、g、h、i、相应阀门。
具体实施方式
本实用新型设计了上流式可在线置换反应器，既能满足催化剂的级配装填方案， 又能对每个床层的催化剂单独置换，达到装置的长周期运转，实现少停工或不停工。下面以三个床层为例，进一步说明本实用新型反应器的结构的使用方式及效果。 反应器被分为3个床层，最下床层装填颗粒大、孔径大、活性差的催化剂，首先脱除部分易 脱除的物质。中间床层装填颗粒中、孔径中、活性中的催化剂，进一步脱除渣油中的金属和 易生焦组分。最上床层装填颗粒小、孔径小、活性高的催化剂，最大限度地脱除杂质，满足后 续固定床反应器对原料的性质要求。为实现催化剂的在线置换目的，在每个筛板的最下部有一漏斗状开口，其通过管 线与催化剂卸出系统连接，因为卸出系统压力低于反应器内压力，油气混合物夹带床层最 下部催化剂从反应器内卸出，完成了废催化剂的卸出。催化剂的加入则通过反应器每个床 层上部的入口来实现，床层中的催化剂卸出后，床层下降，为补充新催化剂提供空间，新催 化剂与氢气被加压，压力高于反应器内压力，在氢气带动下，催化剂被推入到反应器内，完 成催化剂的置换。外置催化剂加入/卸出系统其目的是最大限度增加反应器的有效空间，另外反应 器内过多安装件会破坏油气分布，也易于使生焦物粘附在附件上，对反应是非常不利的。该设计把催化剂加入和卸出集合到一个共用系统，减少了管线的复杂性，该系统与新催化剂 储存罐相连，同时与氢气系统连接，氢气压力必须是可调节的，可调节高于或低于反应器压 力。根据附图1对反应器催化剂在线置换进行详细的叙述。反应器1的催化剂级配装填为从下床层到上床层催化剂粒度逐渐减小，孔径逐 渐变小，活性逐渐增大。油气从反应器油气进口 6进入，油气出口 5流出。根据渣油与催化 剂的接触顺序，每个床层的下部催化剂最先失活，应该被置换。全部阀门呈关闭状态。当下床层需置换催化剂时，把催化剂加入/卸出系统2充入氢气，其压力低于反应 器1内的压力，阀门g、h、i打开，打开阀门f，催化剂在油气混合物推动下，通过下床层催化 剂卸出口 12被带出，由于支撑筛板呈弧形，各处最下部催化剂会向下滑动，聚集到出口被 携带出，放出预计量催化剂后，关闭阀门f，整个床层下降，为补加催化剂留出空间。当补充 新催化剂时，关闭阀门i，催化剂加入/卸出系统2充压，压力高于反应器1系统压力，打开 阀门e，新催化剂在高压氢气带动下进入反应器1，由于油气对催化剂床层的扰动，催化剂 会自动趋平。完成了下床层的催化剂置换。当中床层需置换催化剂时，把催化剂加入/卸出系统2充入氢气，其压力低于反应 器1内的压力，阀门g、h、i打开，打开阀门d，催化剂在油气混合物推动下，通过中床层催化 剂卸出口 11被带出，由于支撑筛板呈弧形，各处最下部催化剂会向下滑动，聚集到出口被 携带出，放出预计量催化剂后，关闭阀门d，整个床层下降，为补加催化剂留出空间。当补充 新催化剂时，关闭阀门h，催化剂加入/卸出系统2充压，压力高于反应器1系统压力，打开 阀门c，新催化剂在高压氢气带动下进入反应器1，由于油气对催化剂床层的扰动，催化剂 会自动趋平。完成了中床层的催化剂置换。当上床层需置换催化剂时，把催化剂加入/卸出系统2充入氢气，其压力低于反应 器1内的压力，阀门g、h、i打开，打开阀门b，催化剂在油气混合物推动下，通过上床层催化 剂卸出口 10被带出，由于支撑筛板呈弧形，各处最下部催化剂会向下滑动，聚集到出口被 携带出，放出预计量催化剂后，关闭阀门b，整个床层下降，为补加催化剂留出空间。当补充 新催化剂时，关闭阀门g，催化剂加入/卸出系统2充压，压力高于反应器1系统压力，打开 阀门a，新催化剂在高压氢气带动下进入反应器1，由于油气对催化剂床层的扰动，催化剂 会自动趋平。完成了上床层的催化剂置换。权利要求1.一种催化剂在线置换式反应器，包括反应器和催化剂在线置换系统，反应器底部设 置反应物料入口，反应器顶部设置反应后物料出口，其特征在于反应器内安装有2 5个 弧形催化剂支撑筛板，筛板将反应器分隔为不同的催化剂床层反应空间，在筛板上开有均 勻的反应物料流动小孔；催化剂在线置换系统包括催化剂加入/卸出系统，筛板弧形最下 端设置催化剂排出口，以及每个催化剂床层反应空间设置催化剂加入口，催化剂排出口和 催化剂加入口与催化剂加入/卸出系统相连通。
2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于弧形催化剂支撑筛板的弧度下向弯曲， 筛板的小孔直径要求催化剂不能从小孔中漏出，筛板与反应器的内壁固定连接。
3.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于反应器内下部安有油气分配盘，反应器 内上部安有防止催化剂被携带出的催化剂阻挡筛板。
4.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于催化剂加入/卸出系统设置适宜的阀门。
5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于催化剂加入/卸出系统与高压氢气管 线和备用催化剂储存罐连接。
专利摘要本实用新型提供一种催化剂在线置换式反应器，包括反应器和催化剂在线置换系统，反应器内安装有2～5个弧形催化剂支撑筛板，筛板将反应器分隔为不同的催化剂床层反应空间，在筛板上开有均匀的反应物料流动小孔；催化剂在线置换系统包括催化剂加入/卸出系统，筛板弧形最下端设置催化剂排出口，以及每个催化剂床层反应空间设置催化剂加入口，催化剂排出口和催化剂加入口与催化剂加入/卸出系统相连通。本实用新型用于上流式反应器催化剂的在线置换，催化剂的级配装填应用置换，可以实现连续保持催化剂活性，减少停工带来的损失。
文档编号B01J8/00GK201832624SQ20102056968
公开日2011年5月18日 申请日期2010年10月14日 优先权日2010年10月14日
发明者刘淑琴, 吴锐, 孙万付, 张会成, 耿敬远, 耿新国 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