一种反应器新型内部结构的制作方法

本实用新型涉及一种加氢反应器的新型内部结构，属于炼油化工和煤化工领域。

背景技术：

浆态床反应器也被称为悬浮床反应器，是一种气液或气液固三相反应器。它能够处理高硫、高氮、高重金属和高沥青质含量的重质油，还能够处理油煤混合物，以轻油收率高和环保清洁的特点深受人们青睐。近些年逐渐成为重油加工、煤直接液化和油煤共炼工艺的重点研究对象。

目前浆态床反应器的类型主要是空筒反应器和强制内循环反应器两种。空筒反应器结构简单，其外形为细长的圆筒，里面除必要的管道进出口外无其他多余的构件。为达到足够的停留时间，同时有利于物料的混合和反应器的制造，通常用几个反应器串联。氢气和煤浆从底部进料，反应后的物料从上部出，反应器内介质为平推流状态。空筒反应器具有内构件少，结焦附着点少，设计和制造简单、造价低的优点。但缺点是显而易见的，反应器上下端温差大，易劳损，使用寿命短；由于反应器入口温度达不到反应温度，所以实际反应段小于反应器长度；反应器内反应物料无返混，与氢气及催化剂的接触机会少，原料转化率受限，为达到反应深度，需要大量的外循环，而外循环能耗高，造成装置能耗高，不经济；反应器内轻、重组分的反应时间相同，轻组分的气化率高，轻油收率低。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种加氢反应器的新型内部结构，在反应器底部采用循环泵强制物料循环，并在反应器内上部增加一个与筒体配合的特殊设计的循环泡罩，底部与通向反应器底部的导流管连接。重组分反应物循环加氢反应，同时由于新的内部结构能够更好的将轻组分及时地分离出去，减少气化率，使得反应器轴向压差和温差低，降低能耗。

本实用新型的技术方案如下：

一种反应器新型内部结构，包括反应器筒体、进料口和出料口，所述进料口位于所述反应器筒体的下部，所述出料口位于所述反应器筒体的顶部，其特征在于包括内循环系统，所述内循环系统包括循环泡罩、导流管和循环泵，所述循环泡罩包括上部的空心圆柱形杯罩和下部的空心圆台形杯罩，所述圆柱形杯罩的顶部敞口，位于所述出料口的下方，所述圆台形杯罩的下底面的直径小于上底面的直径，所述上底面的周边与所述圆柱形杯罩底部周边连接，所述下底面的周边与所述导流管连接，所述导流管的下端通向所述反应器筒体的底部，与位于所述反应器筒体外部的所述循环泵连通，所述循环泵的另一端通向所述进料口，所述圆柱形杯罩外壁与所述反应器筒体内壁之间的环隙宽度为所述导流管外壁与所述反应器筒体内壁之间的环隙宽度的0.3-15‰，所述圆台形杯罩的侧壁的水平倾斜角为25°～75°。

优选的还包括若干个具有开合开关的中空泡罩上升管，所述泡罩上升管底部开口于所述圆台形杯罩的上部的表面。

优选的所述泡罩上升管的内径与所述空心圆柱形杯罩外壁与所述反应器筒体内壁之间的环隙宽度之比为1:5至3:1。

优选的所述泡罩上升管的数量为20～40个。

所述导流管外壁与所述反应器筒体内壁之间的环隙内介质流速为0.01～1.5m/s，所述圆柱形杯罩的外壁与所述反应器筒体内壁之间的环隙内介质流速为2～20m/s。

所述循环泡罩上方与所述出料口之间的介质流速为0.005～0.5m/s。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型的一种加氢反应器的内部结构，通过在反应器筒体的外部采用循环泵强制物料循环，并通过循环泡罩与筒体配合的结构改变物料上升速度，优化轻组分和重组分的分离。物料自反应器筒体底部在导流管外壁与反应器筒体内壁之间的环隙向上运动，通过使导流管与反应器筒体内壁之间的环隙远大于圆柱形杯罩外壁与反应器筒体内壁之间的环隙使得物料在圆台形杯罩外壁与反应器筒体内壁之间的环隙随着空间逐渐变窄而加速向上运动，并从圆柱形杯罩外壁与反应器内壁之间最窄的环隙以较快速度上升，物料的雷诺系数增大，至循环泡罩与出料口之间的反应器空间内，空间骤然变大，物料的速度骤然下降，从而促使轻重组分分离，重组分进入空心循环泡罩内，沿导流管下降至底部的循环泵，循环上述加氢过程。这种循环加氢过程大大增加了物料在反应器内的混合速度和混合程度，增加了反应物料与氢气及催化剂的接触机会，提高原料转化率和轻油收率，并能将轻组分及时分离出去，降低气化率，使反应器内的轴向温差和压差保持在较低水平，达到了节能的目的。上述反应器还能使反应物料中的固体颗粒和沥青质等粘稠物无阻碍通过，避免在反应器内沉积和结焦。

物料也可以通过泡罩上升管快速上升至循环泡罩上方，并可根据实际气体的量，控制泡罩上升管开合的数量，使得物料上升速度可以更好的把控。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的反应器的内部剖视局部图；

图2为本实用新型实施例2的反应器的内部剖视局部图；

图3为图2中的A-A的截面图。

附图标号：1-循环泡罩，2-泡罩上升管，3-反应器内壁，4-圆柱形杯罩外壁，5-圆台形杯罩外壁，6-导流管，7-出料口；8-进料口；9-循环泵。

具体实施方式

为进一步阐述本实用新型的具体特征，将结合附图和实施例加以说明。

实施例1

本实施例应用于油煤浆态床加氢工艺。

1、进料工艺：

如图1所示，油煤混合物通过循环泵9加压后，送至反应器筒体底部的进料口8进入反应器内部，通过反应器内壁3与导流管6之间的较大的环隙向上流动，接着沿所述循环泡罩底部的圆台形杯罩外壁5和反应器内壁3之间逐渐缩小的环隙加速上升，最后通过圆柱形杯罩外壁4与反应器内壁3之间的环隙继续快速上升至循环泡罩1的上切面进入反应器内，空间骤然变大，混合物的速度骤然降低，轻重组分借此充分分离，轻组分从顶部的出料口7流出，重组分重力落入循环泡罩1内，通过循环泡罩1底部连接的导流管6向下再次进入循环泵9，重复上述过程，循环加氢。

2、设备尺寸：

如图1所示，循环泡罩1的循环量为3000m³/h，圆台形杯罩外壁5的水平倾斜角为45°角，反应器内径为5m，圆柱形杯罩外壁4的外径为4.99m，泡罩上壁4与反应器内壁3之间的环隙尺寸为10mm，导流管6的内径为740mm。

3、工艺参数：

导流管6与反应器内壁3之间的环隙内的介质流速为0.04m/s，雷诺系数为2050；圆柱形杯罩外壁4与反应器内壁3之间的环隙内的介质流速为10.3m/s，雷诺系数为3050；循环泡罩1上方的介质流速为0.03m/s，雷诺系数为1800；导流管6内介质流速为1.94m/s，雷诺系数为900。

上述循环工艺的设计使得反应器内的轴向温差控制在10℃以内，轴向压差在1MPa以内，装置运行2年停工后打开检查，无明显结焦和沉积现象。

实施例2

总体结构类似实施例1，应用于重油加氢，还包括30个具有开合开关的中空泡罩上升管2，所述泡罩上升管2底部开口均匀分布于所述圆台形杯罩外壁5的上部接近圆柱形杯罩外壁4底部的表面，顶部开口略高于圆柱形杯罩上周边，如图2、3所示，泡罩上升管2的内径为10mm。

物料也可以通过泡罩上升管2快速上升至循环泡罩上方，其上升速度接近圆柱形杯罩外壁4与反应器内壁3之间的环隙，根据情况控制泡罩上升管2开合的数量，使得物料上升速度可以更好的把控。

结论：

从上述实施例可以看出，使用本实用新型的加氢反应器，在气液或气液固三相反应中取得了很好的效果。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。