[发明专利]一种上流式反应器气液分配盘及其段间补氢装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种上行式液相鼓泡加氢反应器气液分布与段间补氢装置，属于石油化工领域，适用于各类低氢油比加氢反应工艺，如固定床渣油加氢上行式流动反应器、柴油液相加氢反应器、悬浮床加氢反应器、膨胀床加氢反应器等。

背景技术

在固定床加氢反应器中，氢气不断地溶解在原料中，再通过原料与催化剂接触，进行加氢反应。所以为了更好地发挥催化剂的性能，必须设置合理的反应器内构件，使得气液物流分配均匀，因此开发一种用于将气液两相物流充分混合，同时均匀地分配到催化剂床层的反应器内构件十分重要。

根据固定床反应器的进料方式，可以分为下行式和上行式两种流动方式。同下行式流动相比，上行式流动有很多优点，正在逐渐引起人们的重视，已经成为某些加氢过程的首选。在上行式流动反应器中，液相是连续相，气相是分散相，床层持液量可达到下行式流动反应器的两倍，因此，气-液-固三相接触充分。由于上行式流动液体会对催化剂产生浮力，能造成床层膨胀，因此可防止杂质积累对床层的堵塞，避免由此引起的压降快速升高导致的反应器工况变差甚至无法正常操作的问题，特别适合于渣油加氢处理，尤其是对加工硫、钙、铁含量高的劣质渣油具有很好的适应性和灵活性。采用上行式流动反应器进行渣油加氢处理已取得显著效果。除此之外，上行式流动反应器中为保持液相为连续相、气泡为分散相，可在比下行式流动低得多的氢油比下操作，但这并不影响反应效果，相反，还能大大降低氢气循环量。例如，在固定床渣油加氢中，上流式反应器氢油比仅为180:1,约为下行式固定床反应器的20％-40％,从而降低了氢气循环量和装置的能耗。在某些不需要过多氢气存在的反应工艺中，如果能根据化学计量比控制氢气量，并且按精确方式进行气液分布，可最终取消氢气循环。

常规的固定床加氢反应器为下行式流动，这类反应器气液分配盘研究较多，设计也非常成熟。在上行式流动反应器中，气液两相沿与重力相反方向流动，气体以气泡方式分散在液相中，极易出现局部气含率过高或过低问题。因此，促使气相均匀分配，增加气液两相界面积，对于提高上行式流动反应器的传质效率尤为重要。

US4639354的初始分布器为分支管状分布器，分支管状分布器的设计较为复杂，对于分布器安装的水平度具有一定的要求。US4639354的中间分布器开有两种尺寸的孔结构，小孔孔径只能允许气相经过，而大孔则主要通过液相。大孔下方与垂直管件相连，管件底部设有折流板。气液两相分路经过中间分布器重新混合。由于小孔过孔阻力大，将会在小孔下方的反应器空间产生一个布气室空间，降低了反应器空间利用率，同时小孔容易被杂质堵塞影响到气泡的均布。

US4753721的初始分布器为管环分布器，在环形管底部开孔，管环两侧开有带条缝的隔板，使得生成的气泡破碎、再分布。对于大型反应器而言，此种设计所提供的气泡分布区域过于狭小，若要实现气泡的均布，需要附加中间分布器。中间分布器采用泡帽结构，即在多孔板的每个开孔上方与泡帽相连。这种设计结构较复杂，泡帽的结构对于气泡分布影响大。

US5298226采用筛板结构作为流体的分布器，筛板具有不均匀开孔结构。筛板的横截面分为三个区域：中心区、中间区与边壁区。由于流体是在筛板中心区的上方或者下方流入反应器，因此为了避免流体集中在中心区通过而造成的流体分布不均匀，中心区、中间区与边壁区的开孔率依次升高，造成沿半径方向由筛板中心区至边壁区流体的流动阻力逐渐降低，使得流体趋向均匀的流过筛板，实现流体的均匀分布。

CN1118542C公开了一种用于含氢气体和液体烃类加氢处理的分布器组件。该分布器组件有一圆形板，许多空心提升管连接其上，使含氢气体和液体烃类通过圆形板部件中的开孔分布。每一空心提升管在其相关的侧面上有一个管开孔。分布器组件与反应器的内壁连接。该方法的升液管侧壁开孔大小很难控制，开孔稍大会导致气液两相液面上升至开孔处，气体的流动会时缓时急，分配不均匀。若开孔较小则集布气室的气相逐渐增多，气液两相液面降至升液管末端，气相也经过升液管上升，无法控制气泡的大小。