一種固定床加氫反應器內的過濾設備的制作方法

本實用新型屬于石油煉制和化工設備領域，特別涉及一種固定床加氫反應器內的過濾設備。

背景技術：

近年來，隨著環保法規日趨嚴格，原油逐漸重質化劣質化，而市場對優質餾分油的需求又不斷增加，因此，渣油等重質油加氫技術會對經濟效益產生非常重要的影響。

石油煉制領域的烴類原料，特別是渣油等含雜質或易結焦的成分較多的原料，通常含有膠質、瀝青質、金屬雜質及懸浮顆粒等雜質，同時在實際運行中，系統及管道中也會產生銹垢等雜質。而進入加氫反應器前的機械過濾只能除去不溶性污物，帶有可溶性雜質的原料進入反應器后，會在催化劑床層表面形成污垢并積累，將迅速減小介質流通通道，甚至造成阻塞，這些雜質進入催化劑段就會沉積到催化劑表面，堵塞催化劑孔道，使催化劑的孔容大大下降，從而使催化劑活性快速降低。同時，垢物在催化劑床層表面積累還會使反應器壓降上升，嚴重時會壓垮塔盤，造成非計劃停工。

為解決上述問題，最早的方法是根據液相進料性質及反應裝置工況，在反應器內設置若干個積垢籃，攔截、過濾、沉積液相進料中的污物。常見的積垢籃為筒式結構，外裹篩網，置于催化劑頂部床層上表面的瓷球床層內，瓷球床層的下面敷設保護劑床層。具體結構和形式參見《石油化工設備技術》1995年第1期“加氫反應器內構件的發展”一文中第17頁。工業應用證明，這種結構的積垢籃安裝非常煩瑣，并且積垢籃占用反應器有效空間較大，因而會減小反應器有效體積、降低催化劑藏量。由于這種積垢籃是分散間歇安裝，不能保證所有的物料都經過過濾，同時還會影響液相進料在催化劑頂部床層上分布的均勻性，目前在工業裝置上已經使用較少。

申請號為CN201420434290.6、CN201420434739.9、CN200410050765.2、CN200510069872.4和CN200520017581.6的中國專利均公開了一種帶過濾功能的流體預分配器和流體預分配盤，在這些專利中，其內容均涉及了多種帶過濾功能的流體預分配器，安裝在反應器封頭里，效果較好，但是這種結構類似于氣液分配器，安裝復雜，裝填的保護劑數量有限，工程上大規模、長周期運行還是存在一定的問題，尤其是裝置大型化以后，難以有限充分的利用封頭空間。

申請號為CN200810049861.3和CN200810049860.9的中國專利，公開了一種用于氣液并流固定床反應器內的過濾設備，這類過濾設備在反應器水平截面上的各處位置都能均勻地過濾液相進料中的污物，不會出現短路。其過濾面積大，過濾效率高、效果好，積垢能力能夠充分發揮，積垢能力利用率較高。這兩項專利技術分別介紹了兩種分塊方式，各有自身特點，將這兩種結構應用到目前大型加氫反應器也能滿足過濾要求，但是并不能充分利用大型加氫反應器的封頭空間。

目前國內加氫反應器的直徑已經發展到了5m以上，封頭空間的高度有2m以上，如果仍采用現有的技術難以充分利用反應器的內部空間，本發明主要是根據加氫反應器大型化的發展趨勢，充分利用反應器的封頭空間，采用多層組合過濾結構，結合氣液流動特性，合理布局每層過濾盤的結構，可以在壓降較小的情況下，實現油品的過濾，同時多層結構可以設置不同的機械過濾、保護劑或者催化劑，大大提高設備的催化劑裝填量。

技術實現要素：

本實用新型的目的在于提供一種固定床加氫反應器內的過濾設備，以解決現有技術中存在積垢籃或過濾設備用于大型固定床加氫反應器時有效空間利用率不高、積垢能力不高等問題。

本實用新型提供一種固定床加氫反應器內的過濾設備，其特征在于：該固定床加氫反應器內的過濾設備包括從上到下布置的三個過濾層，上面過濾層和下面過濾層結構相同，其包括一個水平截面形狀為圓形的固定盤框，固定盤框內設有一個圓筒形過濾槽和若干個水平截面形狀為扇環形的條形過濾槽，圓筒形過濾槽設于固定盤框的中心位置，條形過濾槽環繞圓筒形過濾槽呈輻射狀均勻布置，中間過濾層包括若干個水平截面形狀為扇環形的條形過濾槽，條形過濾槽環繞固定盤框的中心位置呈輻射狀均勻布置，上面過濾層與下面過濾層的條形過濾槽布置位置上下對應，中間過濾層的條形過濾槽布置在上面過濾層的相鄰兩個條形過濾槽的中間位置處，所述圓筒形過濾槽和條形過濾槽均設有由網條濾網構成的底面和側面，頂部為開口結構，網條濾網固定于圓筒形過濾槽框架和條形過濾槽框架上，條形過濾槽的側面包括一個內圓弧面側面、一個外圓弧面側面和兩個平面側面。

本實用新型所述條形過濾槽的內圓弧面側面與圓筒形過濾槽之間留有內環形縫隙，條形過濾槽的外圓弧面側面與固定盤框之間留有外環形縫隙，相鄰兩個條形過濾槽的平面側面之間留有條形縫隙，中間過濾層中的條形過濾槽中心為圓形縫隙，條形過濾槽之間、條形過濾槽與圓筒形過濾槽以及與固定盤框之間通過活動連接件連接。

本實用新型主要用于直徑在4.5m以上的大型固定床加氫反應器內，使用時安裝在固定床反應器頂部的封頭內，位于入口擴散器的下方、氣液分配器的上方。采用本實用新型結構所具有的有益效果如下：

(1)本實用新型的安裝、檢修都比較方便，結構也比較簡單；

(2)大型加氫反應器封頭空間很大，本實用新型設置三個過濾層，可以充分有效的利用封頭空間，可以在封頭內部填裝瓷球，保護劑，甚至催化劑，可以大大提高反應器內部催化劑裝填率；

(3)本實用新型設置三個過濾層，每一層條形過濾槽之間的縫隙較大，上下過濾槽間隔布局，從而形成從上至下，截面上過濾槽全覆蓋，并且壓降較小；

(4)本實用新型設置三個過濾層，上下過濾槽間隔布局的另一有益之處是即使一個周期，三層過濾槽中有一層或者多層過濾失效的情況下，也不至于導致整個裝置的停車。

本實用新型作為一種大型加氫反應器內構件，分多層安裝在反應器的封頭內，在液相進料進入催化劑床層之前對液相進料中的污物進行攔截、過濾、沉積，有效減緩催化劑頂部床層的積垢、結焦，消除由其造成的各種問題。

下面結合附圖和具體實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明。但附圖和具體實施方式并不限制本實用新型要求保護的范圍。

附圖說明

圖1為本實用新型一種固定床加氫反應器內的過濾設備的結構示意圖。

圖2是上面過濾層布局示意圖。

圖3是中間過濾層布局示意圖。

圖4是下面過濾層布局示意圖。

圖5是條形過濾槽的立體結構示意圖，過濾槽內裝填有瓷球，保護劑或催化劑。

圖中所示附圖標記為：

1—反應器筒體，2—催化劑床層，3—保護劑床層，4—管式氣液分配器，5—封頭，6—下面過濾層，7—中間過濾層，8—上面過濾層，9—氣液擴散器，10—條形過濾槽，11—圓筒形過濾槽，12—網條濾網。

具體實施方式

參見圖1、圖2、圖3和圖4，本實用新型用于固定床加氫反應器內的過濾設備，包括從上到下布置的三個過濾層，即上面過慮層8、中間過濾層7和下面過濾層6，上面過濾層8和下面過濾層6結構相同，其包括一個水平截面形狀為圓形的固定盤框，固定盤框內設有一個圓筒形過濾槽11和若干個水平截面形狀為扇環形的條形過濾槽10，圓筒形過濾槽11設于固定盤框的中心位置，條形過濾槽10環繞圓筒形過濾槽11呈輻射狀均勻布置，中間過濾層7包括若干個水平截面形狀為扇環形的條形過濾槽10，條形過濾槽10環繞固定盤框的中心位置呈輻射狀均勻布置，上面過濾層8與下面過濾層6的條形過濾槽10布置位置上下對應，中間過濾層7的條形過濾槽10布置在上面過濾層8的相鄰兩個條形過濾槽10的中間位置，即上面過濾層8、中間過濾層7和下面過濾層6的條形過濾槽10間隔布局。所述圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10均設有由網條濾網12(如圖5所示)構成的底面和側面，頂部為開口結構，網條濾網12固定于圓筒形過濾槽框架和條形過濾槽框架上，條形過濾槽10的側面包括一個內圓弧面側面、一個外圓弧面側面和兩個平面側面。

如圖1所示，固定床加氫反應器內的過濾設備全部安裝在反應器筒體1內的反應器封頭5內。

網條濾網12由平行排列的網條和垂直于網條的支撐條焊接而成，一般稱為“約翰遜網”。圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10中的網條濾網12高度H可以一樣，也可以不一樣，H一般為50-300mm，優選100-180mm。

所述條形過濾槽10的內圓弧面側面與圓筒形過濾槽11之間留有內環形縫隙，內環形縫隙的水平截面形狀為圓環形；條形過濾槽10的外圓弧面側面與固定盤框之間留有外環形縫隙，相鄰兩個條形過濾槽10的平面側面之間留有條形縫隙，條形縫隙的水平截面形狀為扇環形，中間過濾層7的條形過濾槽10的中心有圓形縫隙，條形過濾槽10之間、條形過濾槽10與圓筒形過濾槽11以及與固定盤框之間通過活動連接件連接。

中間過濾層7中，只有條形過濾槽10，中心有圓形縫隙，條形過濾槽10的外圓弧面側面與固定盤框之間有外環形縫隙外。因為中間過濾層的條形過濾槽10正好在上面過濾層8的條形縫隙下方，下面過濾層6的條形縫隙上方，形成相間布局的方式。條形過濾槽10上、中、下相間布局，一方面可以保證所有油品經過過濾，另一方面相間布局可以大大降低整個過濾設備的壓降。

內環形縫隙和外環形縫隙的寬度一般情況下，均為50～500mm，圓形縫隙的直徑為400-800mm，圓筒形過濾槽11的直徑為400-800mm，主要是氣相物料的流動通道，縫隙越小，過濾槽越多，有效容積率越多，過濾效果越好，但是壓降會隨之增大。

所述網條濾網12中網條之間的條縫寬度一般為20～100微米。

所述條形過濾槽10一般設置10～30個，優選10～20個。

每層過濾槽之間的間距A一般為封頭高度B的1/4左右，且每層之間的間距相等，一般都在250-500mm之間。

本實用新型過濾設備的圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10風可裝填保護劑，保護劑的裝填高度h一般為圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10高度H的30％-60％。

所述連接方式可以采用現有的活動連接方式，便于檢修時的拆卸和更換新劑。

上面過慮層8、中間過濾層7和下面過濾層6的三層過濾槽中也可以沒有保護劑和催化劑，也可以有保護劑或者催化劑。其中一種優選情況是，上面過濾層8沒有保護劑和催化劑，純機械過濾；中間過濾層7內部裝有保護劑，下面過濾層6內部裝有催化劑。

優選情況的工作原理：進入反應器前進行機械過濾、剩余有部分機械雜質的液相進料與氣相進料混合，經換熱、加熱后由封頭上的進料入口進入反應器，經入口的氣液擴散器9擴散到本實用新型的過濾設備上。

氣相進料攜帶很少量的液相進料從內環形縫隙和條形縫隙通過，流動至位于過濾設備下方的管式氣液分配器4。絕大部分的液相進料首先由上面過濾層8中的圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10頂部的開口進入圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10內，由圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10底面和側面下部的網條濾網12對液相進料中的污物(機械雜質)進行攔截、過濾、沉積，之后液相進料從濾網網條之間的條縫流出，向下流動至中間過濾層7。隨著運轉時間的延長，污物逐漸在圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10內沉積，過濾槽底面和側面下部的網條濾網12堵塞，過濾槽內的液面上升，液相進料由圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10側面上部未堵塞的網條濾網12過濾，之后從這部分濾網網條之間的條縫流出，分別經圓形縫隙和條形縫隙向下流動至中間過濾層7。

上部絕大部分液相進料到達中間過濾層7，與上面過濾層8不同之處是，中間過濾層7內部裝有保護劑，由保護劑通過物理-化學作用對液相進料中的可溶性污物進行吸附、脫除，并進一步攔截、沉積液相進料中的機械雜質。液相進料從與保護劑接觸的圓筒形過濾槽和條形過濾槽底面側面的濾網網條之間的條縫流出，進入下面過濾層6。隨著運轉時間的延長，保護劑被吸附、沉積的污物堵塞后，液相進料由保護劑上方、不與保護劑接觸的圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10側面的網條濾網過濾，進入下面過濾層6。此時圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10仍能過濾掉液相進料中的機械雜質和部分可溶性雜質，但是依然不會完全堵死，氣液物流仍然可以進入下一層過濾槽。

上部絕大部分液相進料到達下面過濾層6，與中間過濾層7不同之處是，下面過濾層6內部裝有催化劑，由于上兩層過濾槽基本可以將催化劑中的雜質脫除干凈，下面過濾層6中就可以填裝少量的催化劑，從而進一步提高大型化反應器內部的催化劑裝填率。

由以上過濾原理可知，本實用新型過濾設備在圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10完全堵塞后，氣相進料和液相進料可以通過圓形縫隙和條形縫隙向下流動，因而不會影響反應裝置的正常運轉。在反應器正常的停工檢修期間，可將圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10從反應器內取出進行除垢、清洗，或者進行更換。中間過濾層7和下面過濾層6里的圓筒形過濾槽11和條形過濾槽10內需要裝填保護劑或催化劑時，在檢修時重新裝填新的保護劑或催化劑，從而達到提高大型固定床反應器內空間的有效利用率和積垢能力的目的。