一种加氢反应器进料分布器及其进料工艺、设计方法和用途

摘要

本发明涉及一种加氢反应器进料分布器及其进料工艺、设计方法和用途，属于炼油化工和煤化工领域。所述进料分布器，包括进料口、进料分配盘、上升管和上升管泡罩，所述进料分配盘置于进料口上方，每个所述上升管置于所述进料分配盘的通孔上，上升管通道向上直径逐渐缩小；所述上升管上部被上升管泡罩包裹，所述上升管上部侧面设置有通向泡罩的水平切口，在泡罩底端设置有出口。本发明提供一种加氢反应器进料工艺结合一整套设备将进料速度和流动状态控制在合理范围内，进料不发生沉积、结焦，同时又不会对流道产生冲蚀。

说明书

技术领域

本发明涉及一种加氢反应器进料分布器及其进料工艺、设计方法和用途，属于炼油化工和煤化工领域。

背景技术

近年来，世界石油资源日益短缺，而且石油资源的重质化和劣质化问题越来越明显，但是随着经济的快速增长，社会对石油产品的需求与日俱增。重油加工技术不但可以有效利用石油资源，而且能够提高石油加工企业的经济效益，但是目前炼油厂加工减压渣油(特别是重金属含量高的)普遍采用延迟焦化工艺，其轻油收率较低，且除焦时的无组织粉尘排放会造成严重的环境污染，于是重质油加氢技术，尤其是重油浆态床技术以其高收率、环保特点成为倍受人们青睐的重油加工技术。基于我国煤多油少的基本国情，煤直接液化制油和油煤共炼成为众多企业和科研单位的研究对象。重油浆态床加氢、煤直接液化和油煤浆态床共炼技术的核心之一是浆态床加氢反应器。

重油浆态床加氢和油煤浆态床加氢的进料通过管道进入反应器，反应器内径通常是管道内径的10倍以上，进料进入反应器后流速突然下降，极易分层和沉积。重组分沉积在反应器入口，反应器内温度通常在400℃以上，这部分重组分得不到及时加氢会结焦于此，堵塞反应器，造成装置停工。由于反应器进料粘度高、固含量大，必须使进料保持在高流速和扰动状态下，才能保证进料连续稳定地进入反应状态。但是流速高，扰动性强又会冲蚀反应器内部结构，甚至动摇反应器框架。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种加氢反应器进料分布器，根据反应器进料的性质，设计一套配套设备和工艺流程，解决反应器进料的沉积、堵塞和冲蚀问题。

本发明技术方案如下：

一种加氢反应器进料分布器，其特征在于包括进料口、进料分配盘、上升管和上升管泡罩，所述进料分配盘置于进料口上方，每个所述上升管置于所述进料分配盘的通孔上，上升管通道向上直径逐渐缩小；所述上升管上部被上升管泡罩包裹，所述上升管上部侧面设置有通向泡罩的水平切口，在泡罩底端设置有出口。

优选的所述进料口包括新鲜进料口和循环进料口，进料口与分布器角度为30-90°。

优选的进料分配盘的孔径范围为5-50mm。

优选的所述进料分配盘与上升管焊接相连，所述进料分配盘与反应器壁也是焊接相连。

上述加氢反应器进料分布器的进料工艺为，进入反应器的介质先经进料口进入进料分配盘；介质进入上升管通道后随着直径的缩小，流动速率逐渐增大，形成扰动而避免分层；介质在上升管上部沿水平孔洞水平流出进入泡罩，之后向下流动，在泡罩底端通过出口流出。

进料速度为1.5-13m/s。

所述进料分配盘流速范围3-20m/s。

所述上升管通道内介质流速为5-30m/s。

上述加氢反应器进料分布器的用途，用于油煤浆态床加氢工艺、渣油浆态床加氢工艺及固定床加氢工艺。

还包括上述加氢反应器进料分布器的设计方法。

本发明的技术效果：

采用本发明的进料分布器时，进入反应器的介质先经进料口进入进料分配盘的上升管通道，由于上升管通道逐渐缩小，介质在此流动速率逐渐增大，形成一定的扰动而避免分层；上升管上部被上升管泡罩包裹，介质在上升管上部沿设置的水平孔洞水平流出进入泡罩，之后向下流动，在泡罩底端通过出口流出，至此介质走完进料分配器的全程。介质在分配器、上升管和上升管泡罩内的雷诺系数≥2000。本发明的进料分布器及其进料工艺能够很巧妙地将进料送进反应器，使进料的流动状态控制在合理的范围内。这特别适合渣油浆态床(悬浮床)或沸腾床加氢反应器进料和油煤浆态床加氢进料，因为其进料粘度和温度较高，易结焦和沉积，本发明能够将进料在反应器径向范围内均匀地分布，且不产生结焦和沉积，对进料内构件不产生冲蚀。

本发明提供一种加氢反应器进料工艺结合一整套设备将进料速度和流动状态控制在合理范围内，进料不发生沉积、结焦，同时又不会对流道产生冲蚀。本发明适用于固定床反应器、沸腾床加氢反应器、浆态床(悬浮床)加氢反应器，适合液相进料、气液两相进料和气液固三相进料，反应器新鲜进料和循环进料均可通过此进料分配器处理。

附图说明

图1为本发明实施例的进料分配盘的示意图，

图2为单个上升管的仰视图；

图3为本发明实施例一组上升管和上升管泡罩的示意图。

图中各标号列示如下：

1-进料分配盘，2-上升管外壁，3-上升管内壁，4-上升管，5-上升管通道入口，6-上升管通道出口，7-水平切口，8-上升管泡罩，9-泡罩出口。

具体实施方式

为进一步阐述本发明，将结合附图和实施例加以说明。

实施例：

本实施例应用于油煤浆态床加氢工艺。

1、进料工艺：

(1)如图1-3所示，油煤混合物首先经进料口进入反应器，到达布置于进料口内的进料分配盘1，然后进入进料分配盘1上每个孔上方对应的上升管4，上升管通道为进口大出口小的结构，外部有上升管泡罩8包围，在上升管4上部设置4个上升管水平切口7，介质从水平切口7流出，外部上升管泡罩8将上方堵死，介质从泡罩下端4个小孔即泡罩出口9流出。

(2)该反应器带内循环结构，循环进料口从下部竖直进入反应器，流动过程与新鲜进料相同。本实施例反应器筒体、进料口和内循环结构均为常规设置，图中未示出。

2、新鲜进料口与进料分配盘成45°角，进料量为3000m³/h，进料管内径为500mm；循环进料口与分配盘成90°角，循环进料量为1500m³/h，循环管内径为500mm；分配盘上设置1060个孔，每个孔对应一个上升管4，如图3所示，上升管通道入口5直径为40mm，上端的上升管通道出口6为15mm，4个水平切口7为10mm，下端4个泡罩出口9为8mm。

3、新鲜进料管内流速为4.25m/s，雷诺系数为3200；循环进料管内流速为2.12m/s，雷诺系数为2800；上升管通道入口5流速为0.73m/s，雷诺系数为2200；上升管通道出口6流速为6.68m/s，雷诺系数为4000；水平切口7流速为3.76m/s，雷诺系数为3100；下端泡罩出口9流速为5.87m/s，雷诺系数为3500。

装置运行2年停工后打开检查，无明显结焦和沉积现象。

以上进料分布器应用于渣油浆态床加氢、煤直接液化同样获得上述效果。

结论：

从上述实施例可以看出，本发明在渣油浆态床加氢、煤直接液化和油煤混炼中，都取得了很好的效果。

以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。