[发明专利]一种应用于生物航油加氢脱氧炼制的三相反应器与方法

说明书

本发明公开了一种应用于生物航油加氢脱氧炼制的三相反应器与方法。该三相反应器，包括固定床反应器，固定床反应器内部均匀设置有导热油列管管束，固定床反应器分为上部的低温加氢反应段与下部的高温加氢脱氧反应段；低温加氢反应段的高度是高温加氢脱氧反应段高度的一半；高温加氢脱氧反应段外部设置有导热油夹套，导热油夹套下部侧面设置有夹套导热油入口，上部侧面设置夹套导热油出口。本发明提出的三相反应器实现了原料逐步加氢与加氢脱氧，缓解了反应热集中释放引起的热聚集，同时，加氢催化剂和加氢脱氧催化剂床层中设置的导热油列管管束及时移走大量的反应热，有效抑制了加氢催化剂和加氢脱氧催化剂的飞温问题。

技术领域

本发明涉及生物质能源技术领域，尤其涉及一种应用于生物航油加氢脱氧炼制的三相反应器与方法。

背景技术

与传统的煤、石油等资源主要由碳、氢元素组成不同，生物质资源的主要组成元素是碳、氢、氧，其中的氧含量高达40％～50％。因此加氢脱氧是由生物质原料制备高品质烃类交通燃料的核心步骤。

由生物质制备高品质生物航油是近年来发展起来的一种新型技术。根据ZL201110346501.1、ZL201210439417.9、ZL201610304296.5等发明专利公开的内容，生物质制备生物航油的技术一般是醛类平台化合物(糠醛、5-羟甲基糠醛、甲基糠醛等)与含羰基平台化合物(丙酮、乙酰丙酸等)通过羟醛缩合实现骨架碳链的延长至航油的碳数分布范围内，再通过加氢脱氧实现航油产品的制备。尽管在实验室的微型反应装置上均取得了不错的转化效率，但是在工程化放大的过程中，发现催化剂床层飞温现象严重，催化剂寿命明显下降，甚至因结焦导致催化剂床层堵塞，使生产运行无法正常进行。造成这一现象的根本原因在于缩合产物(航油中间体)含有大量的C＝C双键、C＝O双键(参见缩合产物的结构式，如式1所示)，在加氢脱氧反应过程中，这些双键被加氢饱和时会剧烈地释放大量的反应热，从而引起催化剂床层飞温。

发明内容

本发明提供了一种应用于生物航油加氢脱氧炼制的三相反应器与方法，解决了加氢脱氧反应过程中热效应剧烈的难题：(1)优化反应器的温度场分布，使原料的加氢反应逐步进行，缓解热聚集效应；(2)在加氢催化剂和加氢脱氧催化剂床层设置取热管，及时导出反应热。

本发明的目的是提出了应用于生物航油加氢脱氧炼制的三相反应器，包括固定床反应器，所述的固定床反应器内部均匀设置有导热油列管管束，所述的固定床反应器分为上部的低温加氢反应段与下部的高温加氢脱氧反应段；所述的低温加氢反应段的高度是高温加氢脱氧反应段高度的一半；所述的高温加氢脱氧反应段外部设置有导热油夹套，所述的导热油夹套下部侧面设置有夹套导热油入口，上部侧面设置夹套导热油出口，所述的固定床反应器的顶端设置有氢气气体入口、氮气气体入口和液体物料入口，液体物料入口与雾化器喷嘴相连接，所述的导热油列管管束的底端设置有管束导热油进口，顶部设置有管束导热油出口。导热油夹套的作用是保持固定床反应器反应温度，在反应器温度过高时，把固定床反应器内的热量带走。

本发明提出的三相反应器是两段式固定床反应器，上部分为加氢反应段，下部分为加氢脱氧反应段，并在固定床反应器内部设置了列管式导热油管束，该反应器实现了原料逐步加氢与加氢脱氧，缓解了反应热集中释放引起的热聚集。同时，加氢催化剂和加氢脱氧催化剂床层中设置的导热油列管管束及时移走大量的反应热，有效抑制了加氢催化剂和加氢脱氧催化剂的飞温问题。

优选地，所述的固定床反应器的底端设置有反应物料出口，所述的高温加氢脱氧反应段下部设置有催化剂挡板。

优选地，所述的导热油列管管束贯穿设置于低温加氢反应段的加氢催化剂床层和高温加氢脱氧反应段的加氢脱氧催化剂床层。

优选地，所述的固定床反应器顶部还设置有压力测量口和安全阀。

优选地，所述的固定床反应器顶部设置有测量低温加氢反应段加氢催化剂床层的第一热电偶测温口和测量高温加氢脱氧反应段加氢脱氧反应催化剂床层温度的第二热电偶测温口。