加氢反应器及其预分配盘的制作方法

本发明涉及加氢反应设备，尤其是反应器规模较大的加氢反应设备，特别涉及一种加氢反应器及其预分配盘。

背景技术：

1、近年来，随着经济的快速发展和环保意识的增强，对石化产品的质量和环保要求越来越高。作为生产清洁燃料的技术手段之一，加氢技术在炼油工业中的重要性和发挥的作用越来越大。在加氢装置中，同加氢催化剂技术和加氢工艺技术一样，加氢反应器内构件技术也是反应系统的重要组成部分，三者构成了反应器性能的三因素。

2、在加氢装置中，作为关键设备的加氢反应器，按一定比例混氢后的原料油借助加氢催化剂的作用，完成了精制和裂化等反应。加氢反应器内的加氢反应能否稳定操作，加氢催化剂能否充分地发挥其作用，产品质量是否能够达到优质，很大程度上取决于气液相在催化剂床层中分布的均匀性。而气液两相在催化剂床层中的分布是否均匀，则与加氢反应器内构件的设计有着密切的关系。可以说，内构件性能的好坏直接影响到催化剂寿命、产品质量和装置的运转周期，采用一套性能优良的加氢反应器内构件不亚于更换一种活性更高的加氢催化剂。因此国内外对加氢反应器及其内构件的研究和工程开发一直非常重视，不断更新反应器内构件，以求取得更好的效果。

3、加氢反应器通常是由反应器顶部中心位置进料，物料通过入口扩散器进行分布时，液相在封头空间内的流线为倾斜线，其残余的动能会产生强大的惯性力，导致落到顶部分配盘后沿反应器四周产生集聚。顶部分配盘的液层在重力作用下虽然有趋向于水平的趋势，但是随着加氢装置的处理规模越来越大，加氢反应器直径也逐渐增加，从工程实施中能明显观察到，反应器顶部分配盘上的液层自中心位置向边缘位置呈现出递增式分布，即中心位置区域物料液层高度相对较小，边壁处物料液层高度相对较大。而气相受反应器封头空间内分压的影响，在经过入口扩散器后会向反应器中心区域聚集，产生与液相完全相反的分布规律，导致加氢反应器规模越大，气液相物料的分布偏差越严重。

4、加氢过程为放热反应，物料分布不均匀会导致催化剂润湿效果好的部位反应程度剧烈，反应速率越快生成的热量越多，进而影响反应器的径向温差。当径向温差较大时，催化剂局部温度升高形成过热点，使得这部分催化剂性能过早失活，损害催化剂的性能，甚至会导致催化剂部分区域的结焦、板结，物料无法正常流过。由于固定床加氢反应器为滴流床流态，板结区域下方的催化剂不能继续发挥作用，会极大降低催化剂的使用寿命与装置的开工周期，而且出现局部板结现象还会导致催化剂床层压力降升高，被动提高反应器的操作压力，一方面造成能耗的增加，另一方面为装置的稳定运行带来隐患。压力降的过快升高达到反应器设计值时，不得不非正常停工，进行撇头处理，额外支出检维修费用，同时催化剂的筛分也会造成催化剂的流失与浪费。

5、传统的加氢反应器在顶部分配盘上方增置一层气液预分配盘，来改善顶部分配器工作的入口条件。中国专利cn109985573a公开了一种提高液相均匀度的加氢反应器，在反应器上封头闲置空间内或反应器筒体上端设置有折边式减冲均流盘，通过竖直设置于塔盘上的烟囱式分配器将物料分布到顶部分配盘，为顶部分配盘提供平稳均匀的入口工况，优化顶部床层的物料分布，实现初分配功能。中国专利cn204058374u公开了一种流体预分配器和流体预分配盘，通过安装在固定床加氢反应器内气液分配盘上方的流体预分配盘，对加氢原料进行预分配，减少气液两相对下部气液分配盘的冲击，保持液面稳定形成更均匀良好的分配效果。

6、现有技术并未从根本上解决液相在塔盘上自中心位置向边缘位置递增式分布的问题，首先，液相集聚的原因来自于入口扩散器对物料流线的改变，增设气液预分配盘后虽然避免了直接影响到顶部分配盘，但依然会在预分配盘上形成递增式分布。而预分配盘上起到分配作用的分配器，通常都需要达到一定的液层高度才会进入工作状态，这就导致当反应器边壁处的分配器启动时，预分配盘中心位置区域的分配器由于液层高度不够，在顶部分配盘中心出现液相空白区域，仍然会形成自中心位置向边缘位置的递增式分布现象。即使性能最好的分配器，在不同高度液层的条件下，也无法实现均匀分配物料，严重影响顶部分配器的工作效果，径向温差的扩大不可避免。

7、其次，气相受反应器封头空间内压力分布的影响，在经过入口扩散器后会产生向反应器中心区域聚集的现象，形成与液相完全相反的分布规律。当预分配盘中心位置区域的分配器无法正常启动时，气相可以不与液相混合就直接穿过预分配盘，严重的甚至直接穿过顶部分配盘进入催化剂床层，随着加氢反应器的直径越来越大，导致气液相物料分布产生极大偏差。

8、第三，为了确保流过每个分配器的液相量相同，实现物料对催化剂床层的均匀覆盖，预分配盘对水平度的要求极高，但随着目前加氢反应器直径越来越大，塔盘多采用分块组合方式安装，无法精准保证分配板面的整体水平度。通常安装误差会使分配板面沿水平方向有1/8°～1/2°的倾斜，最大倾斜可达到3/2°，即使安装之初的水平度较高，也会在操作过程中因为热膨胀和物料冲击载荷的共同作用失去水平度，进而影响分配器的使用效果。

9、公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于，提供一种加氢反应器及其预分配盘，从而改善现有加氢反应器中入口扩散器造成的气液相物料分布不均的问题。

2、本发明的另一目的在于，提供一种加氢反应器及其预分配盘，从而改善现有加氢反应器中预分配盘安装精度要求高、操作过程中易变形等问题。

3、为实现上述目的，根据本发明的第一方面，本发明提供了一种预分配盘，其包括：多个塔盘，其包括一个圆形塔盘和多个环形塔盘，多个塔盘的内外径依次匹配，并呈以圆形塔盘为中心的多层阶梯分布，圆形塔盘为最低层，外径最大的环形塔盘为最高层，多个塔盘均设有多个筛孔；以及连接件，其连接相邻的两层塔盘，并将相邻的两层塔盘的层间间隙密封。

4、进一步，上述技术方案中，每一个环形塔盘由多个塔盘板拼接而成。

5、进一步，上述技术方案中，连接件包括竖直部和横向部，相邻的两层塔盘中，上层塔盘的内沿与竖直部相连接，下层塔盘的外沿与横向部相连接，竖直部将相邻的两层塔盘的层间间隙密封。

6、进一步，上述技术方案中，连接件与相邻的两层塔盘之间采用焊接、螺纹连接和卡扣连接中的一种或几种。

7、进一步，上述技术方案中，连接件为环形塔盘的内沿向下延伸的折边。

8、进一步，上述技术方案中，连接件为角钢，角钢焊接在每一个环形塔盘的内沿上。

9、进一步，上述技术方案中，连接件为工字梁，相邻的两层塔盘中，上层塔盘的内沿搭接在工字梁的上翼板的上表面，下层塔盘的外沿搭接在工字梁的下翼板的上表面。

10、进一步，上述技术方案中，工字梁为圈梁。

11、进一步，上述技术方案中，预分配盘还包括：多个支撑梁，其沿径向设置，多个支撑梁分别连接相邻的两层圈梁。

12、进一步，上述技术方案中，相邻的两层塔盘的高度差为70～400mm。

13、根据本发明的第二方面，本发明提供了一种加氢反应器，其包括：本体，其为圆筒状结构，本体上端中心设有进料口；入口扩散器，其设置在进料口处；如上述技术方案中任意一项的预分配盘，其同轴设置在入口扩散器下方；以及顶部分配盘，其设置在预分配盘的下方。

14、进一步，上述技术方案中，本体的内壁上设有一圈凸台，预分配盘的外周通过凸台安装在本体内。

15、进一步，上述技术方案中，凸台焊接在本体的上封头内。

16、进一步，上述技术方案中，本体的直径大于或等于3.5m。

17、与现有技术相比，本发明具有如下一个或多个有益效果：

18、1.本发明的预分配盘通过圆形塔盘和多个环形塔盘形成多层阶梯分布，改变了传统预分配盘的布置方式，通过在相邻的塔盘之间制造出的断层，确保各个塔盘上的液层不处在同一水平面，减少了流动过程中同向液体的阻碍作用，避免液相在反应器四周产生集聚；相邻的塔盘上的液层没有直接接触，不存在布满整个反应器截面的单一连续液面，从根本上打破了液相间相互依托所产生的“引桥”效应，消除了自中心位置向边缘位置呈现出的液层递增式分布现象。

19、2.本发明的预分配盘上不设置常规的气液分配器，液相通过各层塔盘上的筛孔流下，经过每个筛孔的液相量基本相同，确保整个反应器截面各处的气体分压大致相同，实现气相的均匀分布，避免气液相物料产生极大偏差，为加氢装置的稳定运行提供良好的先决条件。

20、3.本发明的预分配盘中的塔盘处在不同的水平位置，有效降低了径向方向的累计误差，安装过程中仅需保证同层内塔盘的水平度，无需精准保证预分配盘的整体水平度，从而降低了预分配盘的安装难度。

21、4.本发明的预分配盘可以不采用常规的支撑，而是通过塔盘的刚性进行自支撑，利用塔盘的自重使整个预分配盘产生向中心方向的倾斜，安装过程中无需保证同层内塔盘的水平度，无需精准保证预分配盘的整体水平度，从而降低了塔盘的安装难度。

22、5.每个塔盘可以根据人孔尺寸分割为多个塔盘板，塔盘板的数量和塔盘层数随着加氢反应器直径的增大相应增加，提高了装置运行过程中对于热膨胀和物料冲击载荷的抵抗力。

23、上述说明仅为本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段并可依据说明书的内容予以实施，同时为了使本发明的上述和其他目的、技术特征以及优点更加易懂，以下列举一个或多个优选实施例，并配合附图详细说明如下。