[发明专利]一种加氢反应器用冷氢箱

说明书

本发明公开了一种加氢反应器用冷氢箱，包括反应器壳体以及自上而下设置于反应器壳体内壁上的冷氢管、集液板和集液管；冷氢管为环管，靠近反应器壳体内壁设置；集液板为正圆锥形，设置于冷氢管下方，其圆锥大端直径大于冷氢管内环直径小于冷氢管中心环线直径；集液管是截面为弧形的环管，开口朝上，设置于冷氢管正下方，其管壁上开有排液孔；冷氢管朝向集液板的管壁上开有朝向集液板的喷孔，冷氢管朝向集液管的管壁上开有朝向集液管的喷孔。本发明通过对热物流的两次收集、两次冷却，充分均匀地对热物料进行降温；且结构紧凑，充分利用反应器内部的空间，节省反应器的投资。

技术领域

本发明涉及加氢反应器内构件技术领域，具体地说，涉及一种加氢反应器用冷氢箱。

背景技术

近年来，随着石化产品质量标准的逐渐升级和环保法规的日益严格，加氢技术在炼油工业中发挥着越来越重要的作用，加之对原料油“吃干榨尽”的要求，国内外炼油企业为提高经济效益和应对环保的要求，迅速扩大各类油品加氢处理能力。

加氢处理关键核心设备为加氢反应器，在加氢反应器内部，一定比例氢气和原料油的混合物在一定温度和压力下，借助催化剂的作用，完成各类加氢反应。由于加氢反应是气、液、固三相存在的强放热反应，随着反应的进行反应器内温度会升高，但催化剂在温度过高时会失活甚至结焦、板结，因此，为了使催化剂性能稳定和装置平稳运行，需要往反应器内加入冷氢气来控制床层温升的速度。反应器内一般设置有2个以上的催化剂床层，床层之间设置冷氢箱，其作用是将冷氢管注入的低温氢气与上方催化剂床层流下的高温反应物混合，以降低反应物料的温度，以充分发挥催化剂的性能。冷氢箱是冷氢气和热物流进行混合传热的场所，是加氢反应器的关键内构件之一，对加氢反应的稳定性、催化剂寿命、产品质量和装置的运转周期有直接影响。

目前冷氢箱结构设计时一般采用节流、碰撞、旋流和雾化的原理，因此结构比较复杂。评价冷氢箱性能主要有两个方面：混合传热性能和压降。气液两相接触越充分，冷氢的混合传热性能越好，热物流的温度得到有效降低；冷氢箱的压降越低，循环氢压缩机的负荷就越小，能量损耗就越少。此外，冷氢箱还应尽量紧凑，以降低冷氢箱高度，以减小反应器总高度、节省投资。

专利CN201210408335.8公开了一种急冷氢箱，自上而下包括集液板、滴液板、隔板和再分布筛板，冷氢管以环管的形式埋在集液槽的液相中，冷氢从冷氢环管中喷射出来对液相形成搅动和鼓泡，利用冷氢与液相较大的温差增强气液传热；集液槽中的液体经滴液板分散后以液滴的形式落下，提高了气液两相的接触面积，从而大幅提高了冷氢箱的换热效率。但该冷氢箱物料停留时间较短，易造成换热不均，且当气液比出现变化时，会出现一系列的问题。

专利CN200620133859.0公开了一种旋流式冷氢箱，由冷氢管、挡板、半圆形混合道、切向导流管、混合箱和筛孔板等构成。其特点在于增设了助混结构和开孔导流锥，使冷氢气与热物流先在半圆形混合道内进行预混合后，再到混合箱内进行旋流混合，提高了冷氢气与热物流之间的混合传热效果。但是由于切向导流管的原因使得该冷氢箱所占的体积仍然较大，且气、液两相并流时由于密度差容易形成分层流动，单靠延长流动路径对传热效果增加不明显。

专利CN201210168308.8公开了一种冷氢推进的旋流式冷氢箱，混合筒设置在下支撑板中心，旋流管与混合筒沿水平方向切向连通。矩形气液下降管垂直设置在混合筒外侧，上部与上支撑板上的流体入口连接，下部与旋流管外壁沿垂直方向切向连通。冷氢支管上端与位于上支撑板外的冷氢管连接，下端与旋流管外部沿水平方向切向连接。混合筒中心设出口，出口两侧设弧形旋流叶片，出口下方设下支撑板。该冷氢箱利用冷氢推动气液旋流，通过流体三维旋转延长了停留时间，提高了传热效率，但结构复杂，占用空间较大。

上述冷氢箱是通过旋流延长冷热物流接触时间，或通过冷氢对液相形成搅动和鼓泡增加接触面积，以提高冷热物料的传热效果。但仍存在冷氢与热物料混合不够充分、热物流降温不均匀的现象，且结构体积大，压降大，需进一步改进。

发明内容