一种重油加氢浆态床反应器及重油加氢方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种浆态床反应器及其应用方法，更具体地说，涉及一种适用于重油 加氢过程的浆态床环流反应器和一种重油加氢方法。
【背景技术】
[0002] 加氢是一种重要的劣质原料处理的技术路线，通过加氢，重质油品中的金属、胶 质、残炭、硫、氮等杂质均可以被有效脱除。目前加氢处理过程中最常用的是下流式固定床 反应器，即滴流床反应器，但是重质油品（如渣油、煤液化油）由于杂质含量高，容易造成加 氢催化剂中毒或者催化剂孔道堵塞而快速失活，并且杂质可能堵塞床层使压降快速升高导 致反应器工况变差，甚至无法正常操作。而采用气液并流向上运动的反应器是进行重质油 品加氢较佳的选择。此类反应器包括上流式反应器、沸腾床反应器和浆态床反应器。在气 液两相并流向上流动的过程中，油品做为连续相，而氢气做为分散相，既可以加工杂质含量 高的重质油品，又克服了固定床催化剂床层容易堵塞的问题。
[0003] US4753721公开了 一种沸腾床渣油加氢反应器。气液并流向上通过催化剂床层，使 得床层产生了显著的膨胀。大部分液相在反应器顶部被循环泵重新由反应器底部注入反应 器，实现循环流动。部分液相和富氢气体通过排料口流出反应器。由于催化剂床层膨胀显 著，因而不容易发生床层堵塞的问题。
[0004] CN1349554A公开了一种加氢处理重质原料用带层状催化剂床层的上流式反应器 系统，上流式反应器含有至少两个不同加氢活性的催化剂层，以选择性脱除通过整个床层 的污染物以防止堵塞和提高催化剂寿命。将含重质原料和氢气的流体送入固定床反应器的 底部，流体首先与下部水平催化剂床层中的催化剂接触，然后再与上部水平催化剂床层中 的催化剂接触，以及从固定床反应器的顶部取出加氢后的产品。用于脱除油品中的大部分 金属与固体颗粒杂质和部分硫、氮，以延长主反应器中加氢催化剂的使用寿命。由于气相被 分散成气泡与液相连续相并流向上运动，使得催化剂床层产生了膨胀，可以避免床层堵塞。
[0005] CN2538416Y公开了一种适用于重油浆态床加氢裂化的内环流反应器。该反应器有 两个导流筒，上导流筒的内径和高度都大于下导流筒。反应器内温度分布均匀，气含率高， 有利于反应过程的进行，无焦炭沉积，运转周期长。
[0006] 对比上流式反应器和沸腾床反应器，浆态床反应器由于催化剂颗粒直径很小（一 般为几十微米或者更小)，消除了催化剂内扩散的影响，具有很高的反应比表面和活性，因 此可以大大减少催化剂的用量。
[0007] CN101081357A公开了一种浆态床环流反应器，包括上升管和至少一根下降管，上 升管和下降管两端分别通过管线相连，所述的上升管上部为管径扩大的沉降区，沉降区的 顶部设有排气口，每根下降管内被过滤介质分成滤液区和浆液区两部分，其中滤液区下端 与液体出料口连通，浆液区的两端与上升管的两端相连通。该浆态床环流反应器应用于气 液固三相反应系统，可以实现浆液中气体、液体与固体颗粒的连续分离。由于重质馏分油比 较粘稠，杂质含量高，容易堵塞，这种浆态床环流反应器不适用于重油加氢过程。需要开发 一种适用于重质馏分油如渣油加氢的浆态床反应器。
【发明内容】
[0008] 本发明要解决的技术问题之一是在现有技术的基础上，提供一种用于重油加氢的 浆态床反应器。
[0009] 本发明要解决的技术问题之二是提供一种重油加氢方法。
[0010] 一种重油加氢浆态床反应器，包括上升管4、上升管顶部的扩大段1和下降管8,所 述的扩大段1和下降管8的上部连通，所述的上升管4下部与下降管8底部连通，所述的扩 大段1内设置浆相分离器，浆相分离器为内筒3和外筒2的套筒结构，所述的浆相分离器 上部设置除沫器11，所述的扩大段顶部设置气体出口 10,所述的扩大段侧壁设置物料出口 13,所述的上升管4底部设置流体分布器7,所述上升管4底部设置原料进口 9。
[0011] 所述的流体分布器的垂直高度低于上升管下部与下降管的连接处。
[0012] 本发明供的重油加氢方法，采用上述的重油加氢浆态床反应器，含有加氢裂化催 化剂颗粒的重油和氢气由底部经原料进口进入浆态床反应器的上升管，进行加氢裂化反 应，反应物流向上流动进入扩大段，在扩大段内浆液和气体分离，分离出的气体经扩大段顶 部的气体出口排出反应器，分离出的浆液经扩大段侧壁的物料出口排出反应器，其余浆液 沿浆相分离器内筒与外筒之间的环隙向下流动，进入下降管，在下降管的底部重新进入上 升管继续反应。
[0013] 本发明提供的重油加氢方法的反应操作条件为：反应压力8-30MPa，反应温度为 350-500。。。
[0014] 本发明提供的重油加氢浆态床反应器及重油加氢方法的有益效果为：
[0015] 与现有技术中公开的适用于重油加氢的反应器相比，本发明提供的浆态床环流反 应器结构简单，反应器顶部的气浆分离器可以强化气体和浆液的分离，又可以强化加氢反 应得到的轻质油品与未反应的重质油品的分离，得到的轻质油品中固体颗粒含量低，便于 后续工艺设备对浆液的加工。反应器顶部的除沫器可以充分的除去气相中夹带的浆相，有 利于维持反应器内的液位，也便于后续设备对于气相的处理。反应物流在反应器内形成的 主体环流可以冲刷反应器内壁，有效抑制固体颗粒的沉积和附着。未反应的重质油品在反 应器上升管底部与新鲜反应物混合，提高了油品的相溶度，提高了重质油品的加氢转化率， 并且抑制了油品中结焦前驱体团聚成结焦颗粒的可能性。在下降管中流动的浆相夹带了部 分气泡，气泡可以有效抑制浆相中结焦前驱体团聚成结焦颗粒。采用本发明提供的浆态床 重质油品加氢反应器可以有效延长反应器的操作周期，抑制结焦颗粒的生成，必要的时候 可以通过反应器底部的排料口排出部分浆液以及沉积在反应器底部的固体颗粒，以延长反 应器的操作周期。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明提供给的重油加氢浆态床反应器结构示意图；
[0017] 其中：卜扩大段；2-外筒；3-内筒；4-上升管；5-气泡；6- ;7_流体分布器；8 -下 降管；9_原料入口； 10-气体出口； 11-除沫器；12-上升管气液主相界面；13-物料出口。
【具体实施方式】
[0018] 以下详细说明本发明提供的重油加氢浆态床反应器及重油加氢方法的具体实施 方式，说明书中提到的顶部是指由下至上容器高度的90%_100%的位置；上部是指由下至上 容器高度的70%-100%位置，中上部是指由下至上容器高度的50%-100%位置，所述的下部是 指由下至上容器高度的0-30%位置；所述的底部是指由下至上容器高度的0-10%位置。
[0019] 本发明提供的用于重油加氢的浆态床反应器是这样具体实施的：
[0020] 本发明提供的重油加氢浆态床反应器，包括上升管4、上升管顶部的扩大段1和下 降管8,所述的扩大段1和下降管8的上部连通，所述的上升管4下部与下降管8底部连通， 所述的扩大段1内设置浆相分离器，浆相分离器为内筒3和外筒2的套筒结构，所述的浆相 分离器上部设置除沫器11，所述的扩大段顶部设置气体出口 10,所述的扩大段侧壁设置物 料出口 13,所述的上升管4底部设置流体分布器7,所述上升管4底部设置原料进口 9。
[0021] 优选地，所述的扩大段与上升管的直径比为1. 1?4。
[0022] 优选地，所述的流体分布器4的开孔方向朝下。
[0023] 优选地，所述的除沫器11的水平位置高于上升管1内的气液主相界面。
[0024] 优选地，所述的上升管1直径与下降管8直径比为0. 5?20 :1，更优选1?10 :1。
[0025] 优选地，所述的浆相分离器的内筒与外筒的直径比为0. 01?0. 9 :1，优选0. 1? 0? 7 :1。
[0026] 优选地，所述的浆相分离器的外筒与扩大段的直径比为：0. 4?0. 9 :1。
[0027] 优选地，所述的上升管的底部设置浆液排出口 6。在使用过程中用于排出失活的催 化剂和过重的浆液。
[0028] 本发明提供的浆态床反应器中，所述的上升管顶部为管径扩大的扩大段，所述的 扩大段底部经锥形管与上升管顶部相接。所述的扩大段与下降管上部经连通，上升管下部 与下降管底部连通，所述的扩大段与下降管的连通位置优选在扩大段中气液主相界面以下 0. 5-1. 5m处；所述的上升管下部与下降管连通的位置为流体分布器以上0. 5-1. 5m处。本 发明提供的浆态床反应器在使用过程中，所述的上升管为反应区，所述的扩大段和下降管 为分离区，其中所述的下降管的数量为至少一个，可以是一个或多个。
[0029] 本发明提供的重油加氢浆态床反应器中，浆态床反应器的上升管底部的流体分布 器开孔方向优选朝向反应器上升管的底部，使上升管底部受到较强的流体流动冲刷，避免 了结焦颗粒的沉积和附着。扩大段上部设置除沫器，以除去气相中夹带的浆相，有利于维持 反应器内的液位，便于后续设备对于气相的处理。
[0030] 本发明提供的重油加氢浆态床反应器，可用于渣油、煤液化油等杂质含量高的重 油原料进行加氢裂化或加氢处理。可以提高加氢反应的转化率，抑制重油反应物中的生成 结焦颗粒，有效延长反应器的操作周期。
[0031] 一种重油加氢方法，采用重油加氢浆态床反应器，含有加氢裂化催化剂颗粒的重 油和氢气由底部原料进口进入浆态床反应器的上升管，进行加氢裂化反应，反应物流向上 流动进入扩大段，在扩大段内浆液和气体分离，分离出的气体经扩大段顶部的气体出口排 出反应器，分离出的浆液经扩大段侧壁的物料出口引出反应器，浆液沿浆相分离器内筒与 外筒之间的环隙向下流动，进入下降管，加氢裂化催化剂和未反应原料由下降管底部返回 上升管底部继续反应。
[0032] 其中，所述的重油加氢浆态床反应器，包括上升管4、上升管顶部的扩大段1和下 降管8,所述的扩大段1和下降管8的上部连通，所述的上升管4下部与下降管8底部连通， 所述的扩大段1内设置浆相分离器，浆相分离器为内筒3和外筒2的套筒结构，所述的浆相 分离器上部设置除沫器11，所述的扩大段顶部设置气体出口 10,所述的扩大段侧壁设置物 料出口 13,所述的上升管4底部设置流体分布器7,所述上升管4底部设置原料进口 9。
[0033] 本发明提供