[发明专利]一种内循环催化剂的沸腾床反应器及其加氢方法

说明书

本发明公开一种内循环催化剂的沸腾床反应器及其加氢方法。该反应器包括设置在沸腾床反应器内的旋流分离器和导流件；沸腾床反应器的底部设置有气相和液相进入的进料口，顶部设置有气相出口；以沸腾床反应器中心轴线为对称轴的圆周方向上均匀排布有两个以上旋流分离器，两个以上旋流分离器进口均处于同一高度且朝向中心轴线，旋流分离器的液体分离管连接至沸腾床反应器的液体出口；导流件用于改变流体的流向以使流体具有水平分向速度，从而部分流体流向旋流分离器的进口。该反应器及其加氢方法可实现催化剂的完全流化和内部循环，调节沸腾床内部液体的流速，并可实现调整催化剂内循环的停留时间和液体通过反应器的停留时间。

技术领域

本发明涉及一种内循环催化剂的沸腾床反应器及其加氢方法。

背景技术

重质油的加氢提质过程是增加炼厂收益的关键环节。通过在高压临氢条件下的催化反应，重质油中的杂质组分（如金属、硫、氮等）被脱除，而生成油中重馏分得到了转化。由于常规的固定床反应器内催化剂无法移动，在处理重质油时易发生堵塞和结焦，不但催化剂失活后必须停车进行更换，而且床层压降升高迅速，难以长周期连续运转。

沸腾床反应器是渣油、重质油提质过程中的主流反应器类型，其特点是反应器内气液固三相自由流动，且催化剂在床层内处于完全流化状态。由于催化剂在床层内不断移动的特点，沸腾床反应器内部催化剂分布较为均匀，催化剂操作周期更长，即使出现催化剂失活现象也可以进行在线更换，因而更适用于重质油加氢的反应过程。

目前已有的沸腾床反应器设计采用循环泵辅助循环的方式控制反应器内部的液体流速，使床层保持膨胀的同时保证催化剂仅被提升至固定高度并处于悬浮状态，并不参与流体流动。这类沸腾床反应器严重依赖循环泵的液速控制，一方面必须保证催化剂在床层内悬浮且不能完全流化，否则将从内部循环流道内流出，损害循环泵体；另一方面，循环泵内流体必然存在一定气体组分，循环泵设计必须有足够的汽蚀余量以防止泵体损坏；此外，为防止反应物料结焦等副反应的发生，这类沸腾床反应器的循环泵必须设置在反应器内，以便反应物料在反应器内原位进行物料循环，因此必须选用耐受高温和高压重质油物料的循环泵，使得此类沸腾床反应器的操作难度和装置费用都较高。

另一类沸腾床反应器通过内置三相分离器实现了催化剂和气体与产品油分离在反应器内分离。如CN 101172220A公开一种三相沸腾床反应器，包括垂直于地面的反应器壳体和位于所述壳体内上部的三相分离器，所述的三相分离器是由内径不同的两个同心圆筒内筒、外筒连同反应器壳体的内壁构成，在所述外筒的上端设置有浮筒，在三相分离器的上下两端分别设置有上限位器和下限位器，三相分离器可在上限位器和下限位器之间移动。此类沸腾床反应器虽然省去了循环泵的设置，利用完全流化的催化剂和内部特定流场实现了油和催化剂的内部返混，却存在如下问题：

（1）沸腾床反应器内部液速不可控，必须依赖沸腾床反应器底部的进料口的速度进行缓慢的调整。以工业级20m高的沸腾床反应器为例，若表观液速为1.5mm/s，若想改变该反应器三相分离器处的液速以控制催化剂流化的话，需要等待3.33小时才能使反应器稳定在新的液速操作条件下。因此，此类反应器仅能通过入口空速调节反应器停留时间，不但操作手段少，其响应时间也较慢。

（2）由于沸腾床的流体速度和三相器催化剂下料口大小的影响，环流很难形成，流体速度的调整范围非常窄。如当沸腾床的流体速度较大和/或三相器催化剂下料口大时，沸腾床内的流体直接通过催化剂下料口向上流动，不能形成环流；当沸腾床的流体速度较小，不能实现轻重多级配催化剂全部处于悬浮状态；当三相器催化剂下料口小时，容易造成下料口堵塞。

（3）在线卸出催化剂时，直接从反应器底部引出含有大量重质油和催化剂的混合反应体系，当快速更换催化剂时，瞬间外排的重质油量大，严重影响反应器内重质油的加氢效果，若缓慢更换催化剂时，则会造成更换催化剂时间非常长。

发明内容