反应器内脱除固体杂质的装置及方法与流程

本发明涉及石油化工领域，特别涉及一种固定床反应器内脱除液体中的金属杂质、悬浮颗粒等固体杂质的装置及方法。

背景技术：

1、固定床反应过程，一般为气液固三相反应。特别是加氢反应一般在中压或高压条件下进行，其中气相主要成分为氢气，液相为要加工的原料，通常是渣油、蜡油、粗柴油等各种石油组分和催化油浆、罐底油、催化柴油、焦化柴油、焦化蜡油等二次加工油以及煤合成油、煤焦油等性质较差的原料。由于这些劣质原料通常含有胶质、沥青质、金属杂质和悬浮颗粒等杂质，在一定反应条件下会产生结垢物质，造成床层压降升高。床层压降的大小不但涉及装置能耗、催化剂使用效率，更重要的是影响反应器的运行周期。一般地，90％以上的压力降都发生在第一催化剂床层顶部。随着原料油劣质化日趋严重、原料来源越加复杂，原料油中含酸引起设备及工艺管线腐蚀所产生的锈垢、上游工艺失稳夹带而来的助剂、储运过程中的溶氧等，进入加氢反应器后均会产生垢物、覆盖催化剂床层表面，使反应器的压力降逐渐升高，严重时影响装置的正常生产。

2、现有技术中解决反应器内积垢问题主要的方法包括：设置入口过滤器、设置积垢篮筐、保护剂级配技术以及撇头处理等方法。在反应器前设置过滤器，只能对较大颗粒有拦截作用，夹带进反应器的原料的机械杂质仍然较多。积垢篮筐类方法使得物流分布效果不佳，造成积垢篮筐下部床层杂质集中沉积，偏流现象加剧，对于延缓压降上升效果不明显，并且浪费反应器有限空间。保护剂级配方法适合处理低杂质含量的原料处理过程，对于进入反应器的杂质按照颗粒大小、反应活性高低等性质分层分部位沉积，避免集中引起压降急剧上升，由于反应器体积有限，为保证主剂反应活性，保护剂装填体积受到限制，因此这种方法对于杂质的过滤脱除效果有限。撇头处理方式安全风险较高，并且经济成本较高。

3、中国专利申请cn1765477a公开了一种积垢分配器，包括积垢器分配底板和积垢器，积垢器设置在积垢器分配底板上；积垢器为外筒骨架和内筒骨架构成的套筒结构，积垢器顶部设置挡板，外筒骨架和内筒骨架侧壁设过滤网，内筒骨架底部及积垢器分配底板与内筒骨架底部对应处为开口结构，积垢分配器下部出口设碎流扳。该积垢分配器可以用于各种固定床反应器，特别是石油化工等领域。但该方案液相流速较快，缺少沉积过程，脱杂脱固效果并不理想。

4、因此，亟需一种反应器内置的脱除固体杂质的装置及方法，能够有效脱除沉积原料中金属杂质、各种悬浮颗粒物等结垢物，减缓催化剂床层的积垢结焦，延缓压降快速上升，维持装置长周期运转。

5、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种反应器内脱除固体杂质的装置及方法，通过液相缓流区、固体杂质沉降区以及过滤区的共同作用，能够更为有效地脱除沉积原料中金属杂质、各种悬浮颗粒物等结垢物，从而进一步延缓反应器内床层压降。

2、为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种反应器内脱除固体杂质的装置，该装置数量为多个且均匀间隔设于反应器入口与气液分配盘之间，包括：外筒，其固定安装在气液分配盘上，该外筒筒壁为筛网结构；内筒，其与外筒同轴设置，外筒和内筒之间填充填料和/或保护剂；该内筒筒壁上部为筛网结构并与外筒相应位置之间构成过滤区；内筒筒壁下部为封闭状态，封闭部分的液位以下形成液相缓流区和固体杂质沉降区；盖板，其覆盖外筒和内筒所在的区域并在盖板和内、外筒之间形成气相通道。

3、进一步，上述技术方案中，内筒筒壁下部为封闭状态可具体为：将内筒筒壁制作为上部镂空下部封闭的一体成型结构，或，在所述内筒内壁设置封闭单元。

4、进一步，上述技术方案中，封闭单元可以为与内筒内壁尺寸相适配的管体，管体在高度范围内阻止外筒外侧的液相沿径向流入内筒中。

5、进一步，上述技术方案中，管体可与内筒紧固连接，管体为上下开口结构，管体下部与烟囱式气液分配器连通且同轴设置。

6、进一步，上述技术方案中，外筒直径可以设置为8至50cm；内筒直径可以设置为1.5至5cm；内、外筒高度可以相同且为20至100cm。

7、进一步，上述技术方案中，管体外径可与内筒内径相匹配，管体壁厚可以设置为0.2至0.6cm，管体高度可以设置为10至80cm。

8、进一步，上述技术方案中，外筒内壁和内筒外壁之间的顶部可设有用于防止填料和/或保护剂溢出的筛网。

9、进一步，上述技术方案中，填料可采用惰性填料，保护剂可采用活性加氢保护剂。

10、根据本发明的第二方面，本发明提供了一种应用前述装置的反应器内脱除固体杂质的方法，包括如下步骤：气、液相进料进入反应器内后，通过盖板的作用分散在各个装置之间；大部分气相进料通过气相通道进入内筒，小部分气相进料通过过滤区进入内筒；液相进料在内筒封闭部分形成的液位以下建立液相缓流区，并在缓流区下部形成固体杂质沉降区；液相缓流区的液相进料经过过滤区并在高于液位处溢流进入内筒，经缓流、沉降以及过滤后的液相进料在内筒中与气相进料汇合，并最终进入装置下部的烟囱式气液分配器。

11、进一步，上述技术方案中，内筒封闭部分通过与内筒内径尺寸相适配的管体进行封闭，并形成前述液位。

12、进一步，上述技术方案中，当固体杂质沉降区的填料和/或保护剂的空隙被固体杂质逐渐充满、堵塞沉积高度超过管体高度时，过滤区下部的堵塞部位形成新的封闭高度，缓流区液面升高，液相进料从过滤区上部过滤溢流至内筒中。

13、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

14、1)本发明通过将脱除固体杂质的装置设置在反应器入口和气液分配盘之间，利用气液分配盘顶部空余空间，可不占用反应器内有限的催化剂床层空间；

15、2)在内筒下部设置一段封闭段，形成围堰，液相进料进入反应器后在缓流区可以迅速降低液速，更有利于固体杂质的沉降，经过沉降后的液相进料进入过滤区可达到精细过滤的效果；

16、3)当固体杂质沉降区的填料和/或保护剂的空隙、孔隙被固体杂质逐渐充满、堵塞沉积高度超过管体高度时，过滤区下部的堵塞部位会自发形成新的新的围堰高度，缓流区液面升高，液相进料仍能从上部新鲜的填料/保护剂区域过滤溢流，因此过滤一段时间后仍能保证本发明装置对杂质垢物的脱除沉积功能；

17、4)经缓流、沉降、过滤后的液相进料可以更为有效地脱除沉积原料中金属杂质、各种悬浮颗粒物等结垢物，有效脱除固体杂质后的液相进料与气相进料进入催化剂床层，可有效减缓催化剂床层的积垢结焦，延缓压降快速上升，维持装置长周期运转。

18、上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。

技术特征：

1.一种反应器内脱除固体杂质的装置，其特征在于，该装置数量为多个且均匀间隔设于反应器入口与气液分配盘之间，包括：

2.根据权利要求1所述的反应器内脱除固体杂质的装置，其特征在于，所述内筒筒壁下部为封闭状态具体为：将内筒筒壁制作为上部镂空下部封闭的一体成型结构，或，在所述内筒内壁设置封闭单元。

3.根据权利要求2所述的反应器内脱除固体杂质的装置，其特征在于，所述封闭单元为与所述内筒内壁尺寸相适配的管体，所述管体在高度范围内阻止外筒外侧的液相沿径向流入内筒中。

4.根据权利要求3所述的反应器内脱除固体杂质的装置，其特征在于，所述管体与内筒紧固连接，管体为上下开口结构，管体下部与烟囱式气液分配器连通且同轴设置。

5.根据权利要求4所述的反应器内脱除固体杂质的装置，其特征在于，所述外筒直径为8至50cm；内筒直径为1.5至5cm；内、外筒高度相同且为20至100cm。

6.根据权利要求5所述的反应器内脱除固体杂质的装置，其特征在于，所述管体外径与内筒内径相匹配，管体壁厚为0.2至0.6cm，管体高度为10至80cm。

7.根据权利要求1所述的反应器内脱除固体杂质的装置，其特征在于，所述外筒内壁和内筒外壁之间的顶部设有用于防止填料和/或保护剂溢出的筛网。

8.根据权利要求1所述的反应器内脱除固体杂质的装置，其特征在于，所述填料为惰性填料，所述保护剂为活性加氢保护剂。

9.一种反应器内脱除固体杂质的方法，其特征在于，应用如权利要求1至8中任意一项所述的装置，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的反应器内脱除固体杂质的方法，其特征在于，所述内筒封闭部分通过与内筒内径尺寸相适配的管体进行封闭，并形成所述液位。

11.根据权利要求10所述的反应器内脱除固体杂质的方法，其特征在于，当所述固体杂质沉降区的填料和/或保护剂的空隙被固体杂质逐渐充满、堵塞沉积高度超过所述管体高度时，过滤区下部的堵塞部位形成新的封闭高度，缓流区液面升高，液相进料从过滤区上部过滤溢流至所述内筒中。

技术总结
本发明公开了一种反应器内脱除固体杂质的装置及方法，该装置数量为多个且均匀间隔设于反应器入口与气液分配盘之间，包括：外筒，其固定安装在气液分配盘上，该外筒筒壁为筛网结构；内筒，其与外筒同轴设置，外筒和内筒之间填充填料和/或保护剂；该内筒筒壁上部为筛网结构并与外筒相应位置之间构成过滤区；内筒筒壁下部为封闭状态，封闭部分的液位以下形成液相缓流区和固体杂质沉降区；盖板，其覆盖外筒和内筒所在的区域并在盖板和内、外筒之间形成气相通道。本发明的装置及方法通过液相缓流区、固体杂质沉降区以及过滤区的共同作用，能够更为有效地脱除沉积原料中金属杂质、各种悬浮颗粒物等结垢物，从而进一步延缓反应器内床层压降。

技术研发人员：王欣,曹禹,王志武,李安琪,安晟
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11