[发明专利]一种对流型微纳多相流过程强化反应装置

说明书

一种对流型微纳多相流过程强化反应装置，包括上方设置有上封头、下部设置有下封头的反应管；在上封头顶端设置有气体出料口和气液固三相进料口，所述气液固三相进料口的出口设置有位于反应管的反应腔内的分配盘，所述的下封头为锥形结构且在其底部设置有液固两相出料口，在下封头锥形结构内设置有带有微纳米通孔的气体分布锥板，下封头侧壁上底部开设有与下封头和气体分布锥板之间形成的空腔相连通的气体进料口。本发明能够快速将反应器内生成的固体排出装置，有效降低反应器内固体沉积的几率，大幅度降低装置操作苛刻性，具有转化率高、氢耗低、油收率高、经济效益好，利于装置长周期、规模化运转等优点。

技术领域

本发明涉及石油化工以及煤化工领域，特别涉及一种对流型微纳多相流过程强化反应装置。

背景技术

常规煤液化及重油加氢轻质化工艺具有反应温度高、停留时间长、原料残炭值高、氢耗高等特性，极易在反应转化过程中发生结焦挂壁、固体沉积、压差增大等现象，是导致该工艺技术难以大面积推广应用的主要原因。

目前，国内外相关技术多采用强制内循环、设置环流筒等方式，强化体系内部气体、液体、固体之间的传递速率，提高体系的加氢效率、降低反应的生焦和固相沉积概率，但是设置内构件的方式会增加反应体系流体的死区、弱区，引起反应器内部的挂焦，内构件的磨损、传热效率的降低；常规平推流型反应器虽然无内构件，流动死区少，但气液两相的传质效率差，氢气利用率低，同样会引起体系的结焦和固相沉积。

此外，现阶段的重油轻质化反应器设计普遍采用原料与氢气混合下进上出的进料模式，在重劣质油加氢转化以及煤油共炼反应过程中，极易出现固体的沉积到反应器底部，影响装置的长周期稳定运行，增加了底部高压差减压阀的磨损程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够快速将反应器内生成的固体排出，有效降低反应器内固体沉积的几率，大幅度降低装置操作苛刻性，具有转化率高、氢耗低、油收率高、经济效益好，利于装置长周期、规模化运转的对流型微纳多相流过程强化反应装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：包括上方设置有上封头、下部设置有下封头的反应管；在上封头顶端设置有气体出料口和气液固三相进料口，所述气液固三相进料口的出口设置有位于反应管的反应腔内的分配盘，所述的下封头为锥形结构且在其底部设置有液固两相出料口，在下封头锥形结构内设置有带有微纳米通孔的气体分布锥板，下封头侧壁上底部开设有与下封头和气体分布锥板之间形成的空腔相连通的气体进料口。

所述的上封头为椭圆形、半球形或锥形结构。

所述的下封头的锥角α为35°≤α≤135°。

所述的气体出料口位于上封头的最顶端，所述气液固三相进液口位于下封头椎体的最低端。

所述的分配盘为方向向下的锥形结构，锥角β通常为15°≤β≤165°，分配盘底部开设有连通反应器的通道。

所述的气体分布锥板的上部与反应管底部内壁相连接，下部与下封头底部内壁相连。

所述的气体进料口与气液固三相进液口之间的角度γ为10°≤γ≤75°。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用液固料从反应器上部进入，向下流动，并与由下进料向上流动的微纳米分散状气体形成强对流的方式，大幅度强化反应器内的传质传热能力，为进口强加氢裂化反应区域提供很好的供氢性能，降低反应的氢耗、增加原料转化率和经济性；

(2)本发明采用液固流体从反应器底部出口排出的方式，能够有效避免反应生成的半焦、灰分以及催化剂等固体的沉积，有利于提高装置操作弹性，降低装置操作苛刻性，实现装置的长周期稳定运行；

(3)本发明采用的气、液、固三相进料混合后分散喷射方式进入反应器内部，能够有效降低喷射口上部的气泡夹带量，避免反应器出口气液夹带现象的发生。