一種固定床加氫反應器及應用方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于石油化工領域，涉及一種加氫反應器，更具體地說，涉及一種采用氣液相產(chǎn)物預分離技術，并且消除壁流、偏流的固定床加氫反應器及應用。
【背景技術】
[0002]石腦油等液態(tài)烴原料經(jīng)蒸汽裂解和分離后，碳三餾分中含有丙烯，丙烷，及少量的丙炔和丙二烯(簡稱MAPD)，MAH)的含量約為1%?5% (體積)。在丙烯聚合反應中，MAPD會降低聚丙烯催化劑的活性，影響聚合級丙烯產(chǎn)品的質(zhì)量。為了將MAPD從碳三餾分中脫除，當前工業(yè)上采用催化選擇加氫和溶劑吸收法脫除MAPD。由于催化加氫法工藝流程簡單，沒有環(huán)境污染，所以催化加氫法的應用日益普遍。
[0003]碳三餾分催化加氫技術主要采用固定床反應器，分為等溫固定床反應器和絕熱固定床反應器。等溫固定床反應器具有良好的傳熱性能，單位床層具有較大的傳熱面積，管內(nèi)溫度較易控制，適用于碳三餾分氣相加氫工藝，但由于設備投資大，氣相物料需換熱冷卻進入下游，能耗較高，其局限性日益突出。絕熱固定床反應器，反應器外殼包裹絕熱保溫層，使催化劑床層與外界沒有熱量交換。中空圓筒的底部放置擱板，上面堆放固體催化劑，氣體從上而下通過催化劑床層。其結(jié)構(gòu)簡單，床層橫截面溫度均勻，單位體積內(nèi)催化劑裝填量大，即生產(chǎn)能力大，比較適合于熱效應不大的反應，非常適合碳三餾分液相加氫工藝。
[0004]傳統(tǒng)的碳三餾分固定床液相加氫工藝中，原料與氫氣混合后從反應器上部進入，從上而下通過催化劑床層，反應后的氣相中含有大量氫氣和少量烴類，液相產(chǎn)物主要以烴類為主，氣相和液相產(chǎn)物一起由反應器底部的出料口采出，在經(jīng)過換熱器和/或冷卻器降低溫度后，經(jīng)過壓力平衡罐穩(wěn)壓后進入到下游丙烯精餾塔。精餾塔進料中的氫氣和甲烷需要經(jīng)由塔頂巴氏精餾段分離后返回壓縮機入口 ；如果碳三液相加氫反應后的剩氫較多，將會直接影響丙烯精餾塔的分離效果，造成產(chǎn)品丙烯中氫含量超標。
[0005]李德寶、劉巖等的專利CN03695024A公布了一種滴流床反應器的費托合成工藝，反應產(chǎn)物從反應器底部采出，匯流在油水氣分離器分離出合成水、氣體以及油相，分別進入下游流程。
[0006]戴偉、張立巖等的專利CN101139242公布了一種碳三餾分液相選擇加氫方法，取消了反應器出口的冷卻器，并將壓力平衡罐改為氣液分離罐，并在氣液分離罐上部設有冷凝器，將少量的氣相碳三餾分冷凝為液相。與傳統(tǒng)的碳三加氫技術相比，該方法減少了設備投資，降低了丙烯精餾塔的分離負荷，甚至可以省去巴氏精餾段，但受管道傳輸?shù)挠绊?，氣液分離罐的溫度受物料流量影響較大，冷凝器控制難度較大，很容易造成整個碳三加氫系統(tǒng)的壓力波動，影響催化加氫反應。
[0007]在固定床加氫反應器內(nèi)，形成了氣-液-固三相共存的反應體系，反應效率高低取決于氣-液-固三相的相間傳質(zhì)速度。由于氣相需要溶解到液相中，才能與固相(催化劑)發(fā)生吸附反應，所以氣相分布方式對反應器的傳質(zhì)效率和氫氣使用效率有重要影響。
[0008]甘永勝和李斌等的專利CN101279229公布了一種反應器的氣液分布器，氣相從氣液分布器的液相通道管頂部小孔橫向進入反應器，液相從氣液分布器的液體通道管小孔流出，形成不同直徑的環(huán)形分布，改善反應器內(nèi)部氣液分布。
[0009]葉汀的專利CN20286053公布了一種液體分布器，在分布器底部設置滴液頭，提高了液滴分布的均勾程度以及液相與氣相的反應質(zhì)量。
[0010]專利GB1175709公開了一種苯加氫成環(huán)己燒的液相催化加氫器，氫氣和液體引入加氫反應器，通過反應器上部催化劑層和孔板，氣相在反應器中部的氣體分相室分離并經(jīng)由側(cè)壁開口排出反應器，液相繼續(xù)通過反應器下部的催化劑床層和孔板與逆向的氫氣流接觸，加氫后液體從反應器底部流出。這種中部氣體采出雖然可以降低換熱能耗，但這種氣液分離方式采用反應器側(cè)壁開口的方式排出氣相，容易造成反應物料不能均勻通過催化劑床層。在催化劑床層氫氣濃度分布不均，產(chǎn)生大量的壁流和偏流，降低了催化劑的加氫效率，無法在烯烴精制反應中，將炔烴和二烯烴脫除干凈。
[0011]采用氣液分布器能夠提高氣液兩相在反應器內(nèi)催化劑床層上部初始分布均勻程度，但隨著裝置規(guī)模的擴大，反應器直徑和高度不斷加大，氣液分布難以在催化劑床層中部到下部也形成均勻分布，液相物料易于在反應器壁形成壁流，降低反應效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了解決現(xiàn)有技術中存在的問題，提高固定床加氫反應器的反應效果，降低剩氫以及后續(xù)出處理的分離負荷，本發(fā)明提供了一種固定床加氫反應器及其應用方法。
[0013]本發(fā)明的一種固定床加氫反應器是這樣實現(xiàn)的:
[0014]—種固定床加氫反應器，所述反應器包括筒體1，沿所述筒體I的軸向從上至下依次設置有預分配器2、氣液分配盤3、催化劑床層4、氣液分相室6，和設置在所述筒體I底部的液相出口聚集器9 ;在所述氣液分相室6的上部設有氣相出料口 7，所述氣相出料口 7是以所述氣液分相室6中軸為圓心的開口向上或向下的圓形，在所述氣相出料口 7的向上或向下的方向設有擋板8，所述氣相出料口 7通過水平管路聯(lián)通至所述筒體I之外。
[0015]在具體實施時，所述氣相出料口 7的開口向上時，所述擋板8位于所述氣相出料口7的正上方；所述擋板8是圓盤或者方向朝上的圓錐、圓弧盤，優(yōu)選圓錐，其水平截面直徑是所述氣相出料口 7直徑的1.2-2.0倍，優(yōu)選1.2-1.5倍。所述氣相出料口 7的開口向下時，所述擋板8位于所述氣相出料口 7的下部邊緣；所述擋板8是擴口桶形，其水平截面開口直徑是所述氣相出料口 7直徑的1.01-1.3倍，優(yōu)選1.05-1.2倍。
[0016]在具體實施時，在所述催化劑床層4對應的所述筒體I的內(nèi)壁上設有環(huán)形折流板5，與所述筒體I內(nèi)壁之間沒有空隙，其在垂直方向的截面呈底邊垂直的等腰三角形。在所述催化劑床層4對應的所述筒體I內(nèi)壁，均勻分布設置1-10層所述環(huán)形折流板5，優(yōu)選1-4層所述環(huán)形折流板5 ;所述環(huán)形折流板5等腰三角形底邊的厚度為1-10厘米，優(yōu)選2-5厘米；所述等腰三角形頂點的夾角為45-75度。
[0017]本發(fā)明的一種固定床加氫反應器的應用方法是這樣實現(xiàn)的:
[0018]采用所述加氫反應器，所述液相餾分物料與氫氣混合后，由所述筒體I上部的入口進入，經(jīng)預分配器2、氣液分配盤3均勻分配所述物料和氫氣中的氣液兩相，通過所述催化劑床層4進行加氫反應；然后在所述氣液分相室6內(nèi)建立液面，氣相產(chǎn)物由所述氣相出料口 7采出，液相產(chǎn)物由所述液相出口聚集器9排出反應器。
[0019]在具體實施時，所述加氫反應器用于碳三餾分液相選擇加氫脫除甲基乙炔和丙二烯；所述加氫反應的溫度O?500°C，壓力0.1?3.0MPa，催化劑床層高度0.8?4.0米，優(yōu)選為1.5?3.5米，催化劑床層徑高比1:1?1:5，優(yōu)選為1:1.5?1: 3.5，液相空速10-280h \ 優(yōu)選為 70 ?200h 1O
[0020]本發(fā)明反應器的氣相出料口位于氣液分相室內(nèi)，且以反應器中軸為圓心向上或向下開口，提高了加氫系統(tǒng)溫度和壓力的穩(wěn)定性，避免了氣相出口設置于反應器側(cè)壁造成偏流；折流板設置在反應器筒體內(nèi)壁面上，有效地改善了反應器器壁附近的氣液分布狀態(tài)，消除了壁流，提高加氫精制反應效率。本發(fā)明的反應器不但可以穩(wěn)定操作系統(tǒng)，節(jié)省設備投資，還能改善加氫反應環(huán)境，提高丙烯物料中MAPD加氫精制反應效率。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明固定床加氫反應器示意圖(氣相出料口向上)；
[0022]圖2為本發(fā)明固定床加氫反應器示意圖(氣相出料口向下)；
[0023]圖3為傳統(tǒng)固定床反應器示意圖；
圖4為對比例2固定床反應器示意圖；
[0024]其中:1-反應器筒體，2-預分配器，3-氣液分配盤，4-催化劑，5-折流板，6_氣液分相室，7-氣相出料口，8-擋板，9-液相出口聚集器(圖3中9為氣、液相出口聚集器)
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合實施例和附圖進