一种劣质焦化粗苯加氢精制变径反应器的制作方法

本实用新型涉及煤化工和芳烃化合物生产技术领域，具体为一种劣质焦化粗苯加氢精制变径反应器。

背景技术：

焦化粗苯是从炼焦过程中产生的粗煤气中回收得到的一种轻质馏分油，其中苯、甲苯、二甲苯芳烃化合物含量可达90％以上，据统计2017年焦化粗苯达428万吨，因此焦化粗苯是有机化工原料苯、甲苯和二甲苯的重要来源之一。粗苯的组成非常复杂，主要由芳香烃(苯、甲苯、二甲苯等含量为90～95％)、非芳烃，萘系化合物，不饱和化合物(戊烯、环戊烯、环戊二烯、二聚环戊二烯、苯乙烯、茚等含量为1.5～2.9％)，杂环化合物(含硫、氮和氧化合物)等组成。含硫(噻吩类)、氮(吡啶类)吡啶类化合物容易导致其利用过程中催化剂中毒和影响下游产品质量，为此焦化粗苯在作为化工原料使用前必须精制。

目前加氢精制是最先进的粗苯精制工艺，专利cn207025290u公开了一种粗苯加氢装置中预反应器，包括预反应器罐。该技术存在的缺陷如下：预反应器罐的罐体上下相同，罐体内部直径不变，由于预反应器罐罐体上下内径不变，根据流体力学的原理，催化剂在预反应器罐向下流动的过程中，速度慢，停留时间长，会发生副反应，导致产品品质和稳定性降低。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可减少副反应发生，提高产品的品质和稳定性的劣质焦化粗苯加氢精制变径反应器。

本实用新型通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：

一种劣质焦化粗苯加氢精制变径反应器，包括反应器罐，所述反应器罐包括第一罐体、第二罐体和第三罐体；所述第一罐体下端与第二罐体上端固定；所述第二罐体为从上到下内径逐渐变小的罐体结构，所述第二罐体下端与第三罐体上端固定；

所述第一罐体内部上端设置有催化剂保护剂床层，所述第一罐体内部中间设置有第一加氢脱硫催化剂床层，所述第一罐体内部下端设置有第二加氢脱硫催化剂床层；所述第三罐体内部设置有加氢脱氮催化剂床层；

所述加氢脱氮催化剂床层的直径小于所述第一加氢脱硫催化剂床层和第一加氢脱硫催化剂床层的直径。

本实用新型通过将反应器罐设计为内径呈上大下小的结构，第二罐体为过渡段，第三罐体的内径相比于第一罐体的内径小，通过将第一加氢脱硫催化剂床层和第二加氢脱硫催化剂床层设置在第一罐体内，将加氢脱氮催化剂床层设置在第三罐体内，加氢脱氮催化剂床层直径小于第一加氢脱硫催化剂床层和第一加氢脱硫催化剂床层的直径，根据流体力学原理，物料在反应器罐向下流动的过程中流速变快，因而在加氢脱氮催化剂床层停留时间短，从动力学上减少芳烃化合物加氢反应的发生，进而可提高产品的品质和稳定性。

优选地，在所述反应器罐上且位于所述第一罐体顶部设置有物料进管，且所述物料进管与所述第一罐体内部连通。

优选地，在所述反应器罐上且位于所述第三罐体底部设置有物料出管，且所述物料出管与所述第三罐体内部连通。

优选地，在所述第一罐体侧壁上且位于所述第二加氢脱硫催化剂床层上方开设有人孔；本实用新型通过在第一罐体侧壁上且第二加氢脱硫催化剂床层上方开设有人孔，可以在粗苯精制车间检修或技改时，通过人孔用加氢脱氮催化剂更换部分加氢脱硫催化剂，加氢脱氮催化剂的活性相比于加氢脱硫催化剂的活性更高，有利于含氮化合物的精制。

优选地，所述第一罐体内部且位于所述催化剂保护剂床层下方装配有第一气液分配器；通过在催化剂保护剂床层下方设置有第一气液分配器，可用于将物料均匀喷洒到下方的第一加氢脱硫催化剂床层表面，以充分发挥整个床层中催化剂的作用，从而保证反应产物的质量和收率。

优选地，所述第一气液分配器两侧通过螺栓与第一罐体内壁固定连接。

优选地，所述第一罐体内部且位于所述第一加氢脱硫催化剂床层下方设置有第二气液分配器；通过在第一加氢脱硫催化剂床层下方设置有第二气液分配器，可用于将物料均匀喷洒到下方的第二加氢脱硫催化剂床层表面，以充分发挥整个床层中催化剂的作用，从而保证反应产物的质量和收率。

优选地，所述第二气液分配器两侧通过螺栓与第一罐体内壁固定连接。

优选地，所述加氢脱氮催化剂床层位于所述第一加氢脱硫催化剂床层和第二加氢脱硫催化剂床层下游；本实用新型针对加氢脱氮催化剂为温度敏感反应的特性，设计加氢脱氮催化剂床层处于工艺下游，有利于含氮化合物的精制，提产品的品质。

优选地，所述加氢脱氮催化剂床层与所述第一加氢脱硫催化剂床层直径比为0.5:0.9。

工作原理：本实用新型在粗苯加氢精制反应中，首先将加氢脱氮催化剂填装进加氢脱氮催化剂床层内，装填量可以依据加工粗苯设计，然后将一部分加氢脱硫催化剂装填进第二加氢脱硫催化剂床层内，再将另一部分加氢脱硫催化剂装填进装填进第一加氢脱硫催化剂床层上，最后将催化剂保护剂填装进催化剂保护剂床层内，然后可以通过人孔用加氢脱氮催化剂更换第二加氢脱硫催化剂床层内的部分加氢脱硫催化剂，催化剂填装好后，从第一罐体顶部的物料进管处向反应器罐内部通入物料，物料依次流经第一加氢脱硫催化剂床层和第二加氢脱硫催化剂床层，再通过第二罐体区域段流至加氢脱氮催化剂床层，根据流体力学原理，物料在反应器罐向下流动的过程中流速变快，因而在加氢脱氮催化剂床层短时间停留后，最后产品从第三罐体底部的物料出管流出，进而可实现劣质焦化粗苯加氢精制工艺。

本实用新型的优点在于：

1、本实用新型通过将反应器罐设计为内径呈上大下小的结构，第二罐体为过渡段，第三罐体的内径相比于第一罐体的内径小，通过将第一加氢脱硫催化剂床层和第二加氢脱硫催化剂床层设置在第一罐体内，将加氢脱氮催化剂床层设置在第三罐体内，加氢脱氮催化剂床层直径小于第一加氢脱硫催化剂床层和第一加氢脱硫催化剂床层的直径，根据流体力学原理，物料在反应器罐向下流动的过程中流速变快，因而在加氢脱氮催化剂床层停留时间短，从动力学上减少芳烃化合物加氢反应的发生，进而可提高产品的品质和稳定性。

2、本实用新型通过在第一罐体侧壁上且第二加氢脱硫催化剂床层上方开设有人孔，可以在粗苯精制车间检修或技改时，通过人孔用加氢脱氮催化剂更换部分加氢脱硫催化剂，加氢脱氮催化剂的活性相比于加氢脱硫催化剂的活性更高，有利于含氮化合物的精制。

3、本实用新型通过在催化剂保护剂床层下方设置有第一气液分配器，可用于将物料均匀喷洒到下方的第一加氢脱硫催化剂床层表面；通过在第一加氢脱硫催化剂床层下方设置有第二气液分配器，可用于将物料均匀喷洒到下方的第二加氢脱硫催化剂床层表面，以充分发挥整个床层中催化剂的作用，从而保证反应产物的质量和收率。

4、本实用新型针对加氢脱氮催化剂为温度敏感反应的特性，设计加氢脱氮催化剂床层处于工艺下游，有利于含氮化合物的精制，提产品的品质。

附图说明

图1为本实用新型的劣质焦化粗苯加氢精制变径反应器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的反应器罐的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的第一气液分配器和第二气液分配器的结构示意图。

附图标号说明：

1、反应器罐；101、第一罐体；102、第二罐体；103、第三罐体；2、催化剂保护剂床层；3、第一加氢脱硫催化剂床层；4、第二加氢脱硫催化剂床层；5、加氢脱氮催化剂床层；6、物料进管；7、物料出管；8、人孔；9、第一气液分配器；10、第二气液分配器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一

如图1所示，本实施例公开了一种劣质焦化粗苯加氢精制变径反应器，包括反应器罐1、催化剂保护剂床层2、第一加氢脱硫催化剂床层3、第二加氢脱硫催化剂床层4和加氢脱氮催化剂床层5。

如图1所示，反应器罐1包括第一罐体101、第二罐体102和第三罐体103；第一罐体101下端与第二罐体102上端通过现有的焊接的方式固定连接，第一罐体101下端与第二罐体102上端也可以是一体成型的；第二罐体102为从上到下内径逐渐变小的罐体结构，第二罐体102为上大下小的喇叭状结构，第二罐体102下端与第三罐体103上端通过现有的焊接的方式固定连接，第二罐体102下端与第三罐体103上端也可以是一体成型的。

催化剂保护剂床层2通过现有的填充技术填充在第一罐体101的内部上端；第一加氢脱硫催化剂床层3通过现有的填充技术填充在第一罐体101内部中间位置；第二加氢脱硫催化剂床层4通过现有的填充技术填充在第一罐体101内部下端；加氢脱氮催化剂床层5通过现有的填充技术填充在第三罐体103内部。

如图1-3所示，本实施例的加氢脱氮催化剂床层5的直径小于第一加氢脱硫催化剂床层3和第二加氢脱硫催化剂床层4的直径。

如图1-3所示，本实施例在反应器罐1上且位于第一罐体101顶部设置有物料进管6，且物料进管6与第一罐体101内部连通，物料进管6可以直接焊接在第一罐体101顶部，也可以通过现有的螺栓连接的方式固定连接在第一罐体101顶部。

如图1-3所示，在反应器罐1上且位于第三罐体103底部设置有物料出管7，且物料出管7与第三罐体103内部连通，物料出管7可以直接焊接在第三罐体103顶部，也可以通过现有的螺栓连接的方式固定连接在第三罐体103顶部。

如图1-3所示，在第一罐体101侧壁上且位于第二加氢脱硫催化剂床层3上方开设有人孔8；本实用新型通过在第一罐体101侧壁上且位于第二加氢脱硫催化剂床层4上方开设有人孔8，可以在粗苯精制车间检修或技改时，通过人孔8用加氢脱氮催化剂更换部分加氢脱硫催化剂，加氢脱氮催化剂的活性相比于加氢脱硫催化剂的活性更高，有利于含氮化合物的精制。

本实用新型的加氢脱氮催化剂床层5的粒径大于第一加氢脱硫催化剂床层3和第二加氢脱硫催化剂床层4的粒径。本实用新型针对加氢脱氮催化剂为温度敏感反应的特性，设计加氢脱氮催化剂床层5处于工艺下游，有利于含氮化合物的精制，提产品的品质。

本实施例的工作原理是：本实用新型提供一种劣质焦化粗苯加氢精制变径反应器，首先将加氢脱氮催化剂填装进加氢脱氮催化剂床层5内，装填量可以依据加工粗苯设计，然后将一部分加氢脱硫催化剂装填进第二加氢脱硫催化剂床层4内，再将另一部分加氢脱硫催化剂装填进装填进第一加氢脱硫催化剂床层3上，最后将催化剂保护剂填装进催化剂保护剂床层2内，然后可以通过人孔8用加氢脱氮催化剂更换第二加氢脱硫催化剂床层4内的部分加氢脱硫催化剂，催化剂填装好后，从第一罐体101顶部的物料进管6处向反应器罐1内部通入物料，物料依次流经第一加氢脱硫催化剂床层3和第二加氢脱硫催化剂床层4，再通过第二罐体102区域段流至加氢脱氮催化剂床层5，根据流体力学原理，物料在反应器罐1向下流动的过程中流速变快，因而在加氢脱氮催化剂床层5短时间停留后，最后产品从第三罐体103底部的物料出管7流出，进而可实现劣质焦化粗苯加氢精制工艺。

本实用新型相比现有技术存在以下优点：其一，本实用新型通过将反应器罐1设计为内径呈上大下小的结构，第二罐体102为过渡段，第三罐体103的内径相比于第一罐体101的内径小，通过将第一加氢脱硫催化剂床层3和第二加氢脱硫催化剂床层4设置在第一罐体101内，将加氢脱氮催化剂床层5设置在第三罐体103内，加氢脱氮催化剂床层5直径小于第一加氢脱硫催化剂床层3和第二加氢脱硫催化剂床层4的直径，根据流体力学原理，物料在反应器罐1向下流动的过程中流速变快，因而在加氢脱氮催化剂床层5停留时间短，从动力学上减少芳烃化合物加氢反应的发生，进而可提高产品的品质和稳定性。其二，本实用新型通过在第一罐体101侧壁上且位于第二加氢脱硫催化剂床层4上方开设有人孔8，可以在粗苯精制车间检修或技改时，通过人孔8用加氢脱氮催化剂更换部分加氢脱硫催化剂，加氢脱氮催化剂的活性相比于加氢脱硫催化剂的活性更高，有利于含氮化合物的精制。其三，本实用新型针对加氢脱氮催化剂为温度敏感反应的特性，设计加氢脱氮催化剂床层5处于工艺下游，有利于含氮化合物的精制，提产品的品质。

实施例二

本实施例与上述实施例的区别在于：如图3所示，第一罐体101内部且位于催化剂保护剂床层2下方装配有第一气液分配器9；第一气液分配器9两侧通过螺栓与第一罐体101内壁固定连接。

通过在催化剂保护剂床层2下方设置有第一气液分配器9，可用于将物料均匀喷洒到下方的第一加氢脱硫催化剂床层3表面，以充分发挥整个床层中催化剂的作用，从而保证反应产物的质量和收率。

如图3所示，第一罐体101内部且位于第一加氢脱硫催化剂床层3下方设置有第二气液分配器10；第二气液分配器10两侧通过螺栓与第一罐体101内壁固定连接。

通过在第一加氢脱硫催化剂床层3下方设置有第二气液分配器10，可用于将物料均匀喷洒到下方的第二加氢脱硫催化剂床层4表面，以充分发挥整个床层中催化剂的作用，从而保证反应产物的质量和收率。

实施例三

本实施例与上述实施例的区别在于：加氢脱氮催化剂床层5与第一加氢脱硫催化剂床层3直径比为0.5:0.9。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。