[发明专利]沸腾床反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液固三相沸腾床反应器，具体地说是用于液体和气体物 质并流向上与固体颗粒接触情况下进行化学或物理反应的一种改进的三相沸腾 床反应器。

背景技术

重油沸腾床加氢反应器属于气、液、固三相流化床反应器，可以处理高金 属、高沥青质含量的重、劣质原料油，具有压力降小、温度分布均匀、可保持 整个运转周期反应器内催化剂活性均一、可在运转中加入新鲜催化剂和取出废 催化剂等特点。

US Re 25,770中描述了典型的沸腾床工艺，采用循环油泵的操作方式，但该 工艺方法在实际应用中存在以下不足：反应器内催化剂藏量较少，反应器空间 利用率低；循环油泵维护保养费用较高，而且一旦循环油泵工作失常及损坏， 就会造成催化剂下沉聚集，结果迫使装置被迫停工；反应器内液体产品在非催 化加氢条件下停留时间过长，在高温下很容易进行二次热裂解反应结焦而降低 产品质量。

CN02109404.7介绍了一种新型的沸腾床反应器，和典型的沸腾床反应器相 比，具有结构简单、操作容易和反应器利用率高等特点。但由于使用粒径为 0.1～0.2mm的微球催化剂，催化剂容易随反应油气带出反应器。要保证此种沸腾 床反应器的正常稳定操作，关键是要求合理设计反应器的内部结构，使之与上 部的高效的三相分离器相配合，将反应油气携带的催化剂分离出来，避免催化 剂从反应器中带出造成损失和对下游装置造成影响。该专利介绍的三相分离器 的下料口和反应器出口位置操作弹性小，被三相分离器分离下来的催化剂会粘 附在催化剂下料口并且下料口处，易发生气相串流现象，影响三相分离器的分 离效果，并且带出的催化剂容易堵塞下游装置，不利于装置的长周期运转。

同时，沸腾床反应器中，物料流速在径向上分布不均，在中心区域，流速 较高；在边壁区域，流速较低，甚至有向下流动的可能。流速差异随着反应器 直径的增大而增大，这就可能导致气泡聚并，大气泡的形成，气相与液相之间 接触不充分，流化效果较差。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种可长期稳定操作的新型沸腾床 反应器。该反应器结构简单，操作容易，操作弹性大，能够满足长周期稳定运 转的需要。

本发明提供的沸腾床反应器包括反应器壳体和三相分离器，所述的三相分 离器设置在反应器壳体内上部，三相分离器为包括内筒和外筒的套筒结构。所 述内筒和外筒的上下两端均为开口结构，内筒和外筒均由相连的上段和下段组 成，内筒和外筒的上段均为倒置的锥台形结构，内筒和外筒的下段均为正置的 锥台形结构，外筒的上端开口高于内筒的上端开口，外筒的下端开口高于内筒 的下端开口。

本发明沸腾床反应器中，三相分离器外筒上段锥台面与水平面夹角(垂直 切面上的夹角，记为夹角P)为35～70度，三相分离器内筒上段锥台面与水平面 夹角(垂直切面上的夹角，记为夹角Q)为40～80度，优选P<Q。

本发明沸腾床反应器中，所述反应器壳体可以为直筒式反应器，优选是由 上至下包括扩大段和直筒段的反应器。反应器壳体包括扩大段时，所述的三相 分离器设置在扩大段内，扩大段与直筒段采用倒置锥台形结构连接，三相分离 器内筒和外筒形成的套筒下端开口正对于反应器壳体扩大段和直筒段连接处的 倒置锥台形斜面处。扩大段与直筒段连接的倒置锥台结构与直筒段延长线夹角 (称扩大角)为锐角，扩大角优选为45～60度。扩大段直径(指内径)为直筒 段直径(指内径)的1.2～2倍，最好为1.4～1.6倍。扩大段的直径与高之比为0.3～2。 直筒段的径高比范围在0.01～0.1之间。

本发明沸腾床反应器中，可以在反应器壳体内三相分离器之下任意位置设 置物料分布器，物料分布器的数量根据反应器的高度具体确定，一般为1～3个 即可。物料分布器为设置若干圆孔的平板结构。

本发明沸腾床反应器中，所述三相分离器的内筒构成分离器的中心管，内 筒与外筒之间的环状空间组成三相分离器的折流区，外筒与反应器内壁之间的 环状空间为该三相分离器的澄清液体产品收集区；所述内筒的下段开口为物流 导入口，内筒的下段开口与反应器内壁构成的圆环状开口为该三相分离器的催 化剂下料口，分离出的固体微粒催化剂在此处沿着反应器壳壁重新返回到催化 剂床层中。