[发明专利]一种用于重油加氢裂化的双固相悬浮床反应器及其应用

说明书

技术领域

本发明属于煤化工领域，具体涉及一种用于煤焦油、渣油和重油加氢裂化的双固相悬浮床反应器及其应用。

背景技术

重油指沸点大于350℃的烃类组分，在煤焦油、渣油、重质原油中占有很大比例，重油深加工多采用加氢裂化工艺，其核心装置是加氢反应器。现有的加氢反应器包括固定床、沸腾床和悬浮床。传统固定床加氢反应器存在压降大、反应器内温度分布不均、催化剂易失活等缺点，只能适用于轻质重油或馏分油的加氢。而沸腾床和悬浮床反应器能够处理劣质渣油和重质原油，成为了近年来的研究热点。

常见的沸腾床加氢反应器是一种气液固三相流化床，使用数百微米级的粗颗粒催化剂，在操作时气液同时进料使催化剂床层膨胀，催化剂持留在反应器内，不随液体出料而带出。沸腾床反应器具有反应器内温度分布均匀，重油转化率高，原料适应性强等优点，但也存在设备复杂，催化剂易生焦积碳、易吸附重金属而失活的问题。悬浮床加氢反应器使用微米级一次性细颗粒催化剂，催化剂和液相形成浆态相同时进料，催化剂利用效率高，反应器具有转化率高，温度分布均匀等优点，但是细颗粒催化剂无法持留在反应器内，容易随物料一起排出，催化剂回收困难。

现有技术中，中国专利CN103265971A公开了一种非均相煤焦油悬浮床加氢工艺，使用含钼、镍、钴、钨或铁的单金属活性组分或复合多金属组分的粒径为1-100μm的粉状催化剂制备催化剂油浆并与煤焦油及氢气等一同通入一个或多个串联的悬浮床加氢反应器制备轻质油，该工艺中使用的催化剂成本较高且容易跑损；中国专利CN1362477A公开了一种采用沸腾床加工劣质油的工艺技术，该技术中使用流体分布盘或筛板将沸腾床反应器分成不同的反应区，并控制各个反应区的催化剂膨胀比和催化剂置换速度以达到催化剂充分发挥活性的目的，但该反应器结构与操作都比较复杂；中国专利CN104560137A公开了一种内环流式沸腾床反应器，在反应器中设置三相分离区、沸腾区、环流区，取消循环泵和料面监控仪，操作简单，但是进料物流需经气液分布器后方进入反应器内，入口物流动能较小，而一般的加氢裂化反应器都是在低气速和低液速下操作，采用气液分布器难以诱导内部的流体循环。

发明内容

结合现有沸腾床和悬浮床加氢反应器的优缺点，本发明拟同时采用粗颗粒和细颗粒两种催化剂，粗颗粒为高活性催化剂，长期持留在反应器内，以提高加氢活性；细颗粒为一次性低活性催化剂，起催化和吸附作用，吸收焦炭和重金属杂质，随物料一起排出反应器；使本发明的反应器就同时具备沸腾床和悬浮床的特点。

工业加氢反应器要求满足固体悬浮、液相混合、气液传质三方面要求，加氢裂化是个慢速放热反应，催化剂分布不均匀会导致反应不均匀，混合不好易导致产生局部热点，催化剂生焦而失活；除了靠液相强制内部循环措施之外，还可以靠内部安装导流筒进行气升式内部自动循环，从而达到固体悬浮与均匀混合的要求；而后者结构更为简单，属于静设备，且不需要外部提供动力。

本发明提供的双固相悬浮床反应器，包括壳体、锥形底、导流筒和喷嘴，所述壳体顶部设有物料出口，锥形底设在壳体底部，导流筒同轴设置在壳体内且两端开口，喷嘴设置在锥形底底部；所述的喷嘴具有松动气出口孔、驱动气出口和液体出口，且松动气出口孔贴近锥形底底部，驱动气出口和液体出口高出所述的松动气出口孔。

本发明中，所述的喷嘴为三套管结构，中心为所述的液体出口，外环为所述的松动气出口孔，内环为所述的驱动气出口。

作为优选的效果，喷嘴可以为一个或多个，各喷嘴呈阶梯形三套管结构，中心管为喷嘴液体出口，内环隙管为驱动气出口，外环隙管为松动气出口，三管同心放置，松动气出口贴近所述锥形底底部；由于喷嘴的液体出口和驱动气出口位于锥形底底部正上方一定高度处，松动气通过松动气出口射流进入反应器，可以有效促进锥形底底部固相的悬浮，防止出现死区；同时驱动气和夹带了细颗粒催化剂的液相分别通过驱动气出口和液体出口高速射流进入反应器，进一步的，绝大部分驱动气直接进入导流筒内，驱动气和液相通过射流强烈混合并产生大量气泡在导流筒和降液管(即由导流筒和壳体之间的环形区域)之间形成较大的密度差，该密度差会推动液相在导流筒和降液管之间的内循环流动，促进反应器内物料的混合，使反应充分进行并且保证反应器内的温度均匀。

优选的，所述松动气出口孔的外法线方向与锥形底母线夹角为0-30°；驱动气出口和液体出口位于同一水平面上，距离锥形底底部高度为所述锥形底高度的30％-50％。