一種上流式反應器內氫氣與烴油的混合系統的制作方法
【專利摘要】一種上流式反應器內氫氣與烴油的混合系統。所述混合系統設置在上流式固定床反應器的兩個催化劑床層之間，并沿著反應器軸向自下向上依次設置烴油匯集管(2)、混合器(3)、出油管(4)和液體分配器(5)，其中烴油匯集管(2)與前一個催化劑床層(1)的頂部連接，并在烴油匯集管上設置烴油流出管(8)和進氣管(9)，在反應器的頂部設置出氣管(10)。本混合系統可以有效解決無氫氣循環的烴油加氫處理工藝過程中，氫氣與烴油在反應器內混合的問題，投資費用和操作費用低。
【專利說明】一種上流式反應器內氫氣與烴油的混合系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種氫氣與烴油的混合系統，具體適用于烴油加氫的固定床反應器中。
【背景技術】
[0002]隨著世界范圍內車輛柴油化趨勢的加快，未來柴油的需求量將進一步增大。然而，柴油燃燒后排放的廢氣中含有硫氧化物(SOX)、氮氧化物(NOX)和顆粒物(PM)等大量的有害物質。這些物質不僅形成城市及周邊地區的酸雨、破壞地球的臭氧層，還可能導致人體致癌。為此，世界范圍內柴油標準日益嚴格，生產環境友好的低硫或超低硫柴油已成為世界各國政府和煉油企業普遍重視的問題。歐盟國家從2009年開始實施了歐V排放標準，美國、日本等發達國家也頒布了各自的汽、柴油產品指標。中國也從2010年開始實施了相當于歐III排放標準的國III標準，在北京已經開始實施國V排放標準的地方汽產品指標，柴油也即將實施國V排放標準。
[0003]目前生產滿足歐IV、歐V排放標準的汽、柴油采用的加氫處理技術大都是滴流床加氫反應器，即反應器內的氣相為連續相，液相被氣相空間所包圍以液滴或液膜的形式存在。研宄表明，在滴流床反應器中，氫氣從氣相擴散并溶解到油中的速度是整個加氫反應的控制步驟。傳統的滴流床反應采用較高的氫油比的原因之一就是強化氣液傳質，加速氫氣的溶解，從而提高加氫脫硫、脫氮反應的反應速率。另外，加氫反應是一個強放熱反應，為了維持催化劑床層溫度，需要利用大量的過量氫通過催化劑床層帶走反應產生的熱量。因此，傳統的滴流床加氫工藝反應物中氫氣和原料油的初始體積比較大(標準狀態氫油體積比一般為化學氫耗量的4?8倍)。這些沒有參與化學反應的過量的氫氣需要不斷地循環使用，這就造成加氫精制裝置的投資費用和操作成本大幅度提高。
[0004]為了解決氫氣大量循環的問題，開始考慮利用烴油作為溶氫介質為加氫過程供氫。其原理是將原料油和氫氣預先混合，氫氣溶解于烴油中，靠烴油中溶解的氫氣為加氫反應供氫。但是烴油中溶解的氫氣的量較少，不足以滿足加氫反應的需求，因此現有技術中采用了一個通用的方法，將反應器出口物流部分循環，與原料、氫氣一同混合，使之溶解氫氣，為加氫反應供氫。然而，大量的產物循環將造成能耗增大。
[0005]US6428686公開了可以從反應器中部將烴油抽出，與氫氣充分混合后將烴油返回反應器繼續反應。這使得原料油和稀釋劑能夠多次與氫氣充分混合，烴油能夠溶解更多的氫氣，該方法可以處理化學氫耗較大的原料油，拓寬了該工藝的應用范圍。但是器外混合的設備和操作過程較復雜。
實用新型內容
[0006]本實用新型的目的是提供一種氫氣與烴油的混合系統，解決無氫氣循環的烴油加氫處理工藝過程中，氫氣與烴油在反應器內混合的問題。
[0007]本實用新型提供的氫氣與烴油的混合系統為，所述混合系統設置在上流式固定床反應器的兩個催化劑床層之間，并沿著反應器軸向自下向上依次設置烴油匯集管2、混合器
3、出油管4和液體分配器5，其中烴油匯集管2與前一個催化劑床層I的頂部連接，并在烴油匯集管上設置烴油流出管8和進氣管9，在反應器的頂部設置出氣管10。
[0008]所述上流式固定床反應器中，原料物流是從反應器底部進料，自上而下流過催化劑床層，并從反應器頂部出料。
[0009]對于無氫氣循環的烴油加氫處理技術來說，反應器中氫氣與烴油的混合量和混合位置十分重要，如果氫氣混入過多，則氫氣過量造成氫耗高，如果氫氣混入量過低，或者混合位置選擇不當，則會造成產品質量下降或者催化劑失活。為了解決上述問題，本實用新型采用床層間設置混合系統，所述的烴油匯集管與前一個催化劑床層I的頂部連接，使得通過催化劑床層I的物流都能從烴油匯集管2流過。并在烴油匯集管2上設置烴油流出管8。所述烴油流出管8上設置流量控制閥，能控制烴油的流出。通過檢測流出烴油的溶氫量，來確定這個床層間的氫氣與烴油混合系統中所需混入氫氣的流量。
[0010]所述進氣管9的入口設置在烴油匯集管2和混合器3連接處下方的位置。從進氣管9將需要混入的氫氣引入混合器3中。
[0011]所述混合器3內設置能使氫氣與烴油充分混合的內構件。
[0012]所述的出油管4 一端與混合器3相連，另一端與液體分配器5相連，流經混合器3的物流全部流經出油管4，并進入液體分配器5，然后從液體分配器5流出。
[0013]所述的出氣管10安裝在上流式反應器的頂部，對整個催化劑床層的液相狀態進行調控。所述出氣管10上設置壓控閥。通過該壓控閥調節排出反應器中氣體的流量，來調節反應器的壓力，從而保證后一個催化劑床層7始終能夠被烴油所覆蓋。
[0014]在正常運行的狀態下，后一個催化劑床層7具有烴油覆蓋層6，所述液體分配器5設置在所述烴油覆蓋層6的下方。
[0015]本實用新型的優點:
[0016]1、本實用新型內置于上流式固定床的反應器中，與外置混合器相比，不需要承受高壓介質和混合器外大氣的壓力差，因此不需要過厚的器壁，整體投資費用和操作費用低。
[0017]2、本實用新型通過烴油流出管8上的流量控制閥，可以控制烴油的流出，并同時能夠很容易檢測所流出烴油的溶氫量，從而確定是否補入氫氣或補入氫氣的量，能夠更好地控制氫氣消耗。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018]附圖為氫氣與烴油的混合系統結構示意圖。
[0019]其中，I一前一個催化劑床層、2—烴油匯集管、3—混合器、4一出油管、5—液體分配器、6—烴油覆蓋層、7—后一個催化劑床層、8—烴油流出管、9一進氣管和10出氣管。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖對本實用新型進行進一步的說明，但并不因此而限制本實用新型。
[0021]在上流式固定床反應器的前一個催化劑床層I和后一個催化劑床層7之間設置混合系統，沿著反應器軸向方向自下而上依次設置烴油匯集管2、混合器3、出油管4和液體分配器5。前一個催化劑床層反應后的物料進入烴油匯集管2，并由此進入混合器3中。部分烴油可從設置在烴油匯集管2上的烴油流出管8抽出反應器，通過檢測所流出烴油的溶氫量，可以確定補入氫氣的量，從而更好地控制氫氣消耗。需要混入的氫氣通過進氣管9引入混合器3中。混合器3內部有大量內構件，使得氫氣與烴油能夠進行充分混合。為反應提供良好的溶氫環境氛圍，保證加氫反應高效率進行。
[0022]混合后的氫氣與烴油的混合物通過出油管4進入液體分配器5，然后從液體分配器5流出，流向后一個催化劑床層7。所述出氣管10上設置壓控閥。所述的出氣管10安裝在上流式反應器的頂部，通過該壓控閥調節排出反應器中氣體的流量，來調節反應器的壓力，保證在正常運行的狀態下，后一個催化劑床層7具有烴油覆蓋層6，所述液體分配器5設置在所述烴油覆蓋層6的下方。
[0023]本實用新型將出油管與液體分配器相連接，保證了從出油管通過的物流能夠均勻地流入后一個催化劑床層。有效避免了床層再次分布不均，而引起溝流、床層死區問題，有效保護催化劑使用效率；本實用新型催化劑在上流式反應器的頂部設有出氣管，出氣管上有壓控閥，用于調節壓力，保證后一個催化劑床層始終能夠被烴油所覆蓋。保證床層始終處于液相加氫環境，充分彰顯液相加氫的優勢。
【權利要求】
1.一種上流式反應器內氫氣與烴油的混合系統，其特征在于，所述混合系統設置在上流式固定床反應器的兩個催化劑床層之間，并沿著反應器軸向自下向上依次設置烴油匯集管(2^混合器(3^出油管(4)和液體分配器(5),其中烴油匯集管(2)與前一個催化劑床層(1)的頂部連接，并在烴油匯集管上設置烴油流出管(8)和進氣管(9),在反應器的頂部設置出氣管(10)。
2.按照權利要求1所述的混合系統，其特征在于，所述烴油流出管(8)上設置流量控制閥。
3.按照權利要求1所述的混合系統，其特征在于，所述進氣管(9)的入口設置在烴油匯集管(2)和混合器(3)連接處下方的位置。
4.按照權利要求1所述的混合系統，其特征在于，所述混合器(3)內設置能使氫氣與烴油混合的內構件。
5.按照權利要求1所述的混合系統，其特征在于，所述出氣管(10)上設置壓控閥。
6.按照權利要求1所述的混合系統，其特征在于，在正常運行的狀態下，后一個催化劑床層(7)具有烴油覆蓋層￠)，所述液體分配器(5)設置在所述烴油覆蓋層￠)的下方。
【文檔編號】C10G45/02GK204208536SQ201420618921
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年10月23日 優先權日:2014年10月23日
【發明者】張銳, 高曉冬, 牛傳峰, 丁石 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院