一种多重优化的浆态床加氢反应器及其用途与设计方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种浆态床加氢反应器及与其配套的相关工艺，属于石油化工和煤化 工领域。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着原油开采量的不断增加和常规原油储量的不断减少，原油劣质化趋 势越来越严重，原油直接蒸馏得到的中间馏分油及焦化、催化裂化等二次加工得到的中间 馏分中的s、N含量也相应增加。而市场对轻质油的需求不断增加，人们环保意识的不断增 强，环保法律法规对发动机尾气排放要求更加严格，各种燃油标准要求S、N的含量也更加 苛刻。因此，如何降低中间馏分中的硫、氮等杂质含量以满足环保要求是各炼厂所面临的重 要问题。
[0003] 在此现实环境下，重/渣油轻质化越来越受到重视。在重油加氢、煤直接液化和煤 混炼工艺中，浆态床加氢具有操作灵活和原料适应性强以及可以处理高金属、高沥青质含 量的重、劣质原料油及油煤混合物等特点而成为重要的研宄方向。浆态床加氢过程为：首先 将烃原料与催化剂混合均匀，然后与氢气混合以上流式从反应器底部进入反应器，进行加 氢裂化、加氢脱硫、脱氮、脱金属反应。
[0004] 浆态床加氢通常采用空筒式或有简单内构件的反应器，催化剂通常为固体微粒催 化剂，以烃原料为载体连续进出反应器。反应器中没有固定的催化剂床层，催化剂加入量很 少，通常占原料量的百分之几至万分之几。因此在此反应条件下，原料与催化剂的接触不紧 密，不利于原料与氢气和催化剂之间的传质传热反应。特别是劣质重/油以及煤原料中固 体含量较多，反应速度较慢，又由于比重较大，经常会发生未充分反应的固体物料堆积于反 应器塔体底部的情况，既导致转化率的降低也严重影响反应器内进一步反应的进行。
[0005] 国外相关专利提出一种增设内循环式反应器结构，将沸腾床反应器使用的内循环 结构用于悬浮床反应器，以增强反应器内的返混效果，强化烃原料与催化剂及氢气之间的 传质和传热过程，提高加氢转化效果。其缺点在于其将整个反应器形成一个循环区，新鲜进 料与转化后物流进行充分返回，使得单个反应器的转化率低，反应器串联个数多；其催化剂 需要在线加入和回收，占地面积大，建设成本和操作费用高。
【发明内容】
[0006] 本发明提供一种多重优化的浆态床加氢反应器，增设强制内循环结构，增强了反 应物的返混程度，提高了原料转化率和轻油收率，同时还解决了结焦、堵塞及飞温问题。
[0007] 本发明的技术方案：
[0008] -种多重优化的浆态床加氢反应器，具有反应器塔体、进料口和出料口，所述进料 口位于所述反应器塔体的下部，所述出料口位于塔体顶部，其特征在于还包括内循环结构 和进料分布器，
[0009] 所述内循环结构包括循环泡罩、循环管和循环泵，所述循环泡罩和循环管位于反 应器塔体内，所述循环泡罩为上部开口的上底面大于下底面的台状空心杯，下端连通所述 循环管的上端，所述循环管的下端通向所述反应器塔体底部并连通位于塔体外部的循环 泵；所述进料口包括入口进料口和循环进料口，所述进料分布器包括入口进料分布器和循 环进料分布器，位于所述塔体内下部塔体内壁与循环管之间并分别对应入口进料口和循环 进料口，反应物料通过入料进料口后再通过所述入口进料分布器进入塔体，所述内循环结 构回收的循环物料通过循环泵进入循环进料口后再通过所述循环进料分布器进入塔体。
[0010]所述反应塔体竖直布置，所述循环管的高度为反应塔体高度的20-95%。
[0011] 优选的所述循环管高度为反应塔体高度的70-92%，所述循环管直径为塔体内径 的 30-50%。
[0012] 优选的所述塔体高度为3500mm，内径为200mm;所述循环管高度为3200mm，直径为 80mm〇
[0013]包括多个冷氢入口，沿所述塔体的圆周侧壁均匀分布。
[0014]包括冲洗油进口，设置在反应器上部和下部各1-6个，沿所述塔体的圆周侧壁均 勾分布。
[0015]所述反应器塔体内壁具有含钛合金的复合材料的涂层。
[0016]包括紧急泄压口，位于所述塔体外部，所述循环管和循环泵之间或所述循环泵和 循环进料口之间。
[0017]所述反应器串联使用，串联数量为2-3个。
[0018] 上述的一种多重优化的浆态床加氢反应器的用途，用于重油加氢工艺、煤直接液 化工艺和油煤混炼工艺，所述重油为重质原油、渣油、催化油浆、脱油沥青、煤焦油的一种或 者多种组合，所述煤为褐煤、烟煤、不粘煤中的一种或者多种组合，油煤混炼中油与煤的比 例范围为97:3-40:60。
[0019]还包括对于以上浆态床加氢反应器的设计方法。
[0020] 本发明的有益技术效果：
[0021] 本发明的一种多重优化的浆态床加氢反应器，在反应器内下部进料处增设进料分 布器，使得进料不会积存于反应器底部形成死区，有利于烃原料和催化剂与氢气的传质传 热，加快反应速率。反应器内设置强制型内循环结构，未反应的重质物料通过循环泡罩回 收，循环管引流，循环泵传递重新进料，并通过循环进料分布器分散再次进入反应区，强制 循环量为进料量的1-7倍，有效增加了返混程度和反应时间，深化反应程度，特别适合用于 反应物料中固体重质物料含量较多的重质原油、劣质渣油加氢或油煤混炼或煤直接液化工 艺中，可显著提高烃原料转化率和轻油收率；同时也避免了为增加固体物料的转化率导致 反应器塔体过长，降低了成本。循环管与塔体的尺寸比例可根据反应物料的固体量进行选 择，使得反应器整体的尺寸在保证转化率和轻油收率、且解决了结焦与堵塞等问题的情况 下能在一个合理的范围内。
[0022] 反应器圆周壁上设置的冷氢进口用于调节反应温度和紧急降温。所述冷氢进口的 数量可根据反应器大小和反应器热力学模型确定。
[0023] 沿圆周均匀分布的冲洗油进口用于冲洗反应器内壁上的沉积物和结焦物。
[0024]所述涂层耐高温、高压的前提下使内壁光滑，减小摩擦力，使反应物不易沉积或堆 积在侧壁上。
[0025] 反应器设置紧急泄压措施，以处理飞温工况。
【附图说明】
[0026] 图1为本发明实施例的反应器简图，图中各标号列示如下：
[0027] 1-进料口；2-入口进料分布器；3-出料口；4-冷氢进口；5-冲洗油进口；6-反应 器内循环泡罩；7-反应器循环管；8-反应器循环泵；9-循环进料分布器；10-紧急泄压口。
【具体实施方式】
[0028] 为进一步阐述本发明的具体特征，将结合图1加以说明。
[0029]本发明的多重优化的浆态床加氢反应器包括反应器塔体，塔体底部具有进料口 1， 顶部具有出料口 3,内部具有强制循环装置。所述循环装置包括反应器内循环泡罩6、反应 器循环管7以及反应器循环泵8。反应器内循环泡罩6位于塔体上部、出料口 3下方的反应 器内循环泡罩6,为倒置的圆台状空心杯。反应器循环管7与反应器内循环泡罩6的下杯底 连接的竖直通向塔体底部伸向塔体外部与塔体外部的反应器循环泵8连接。
[0030] 反应器塔体内