一种烃油加氢反应器论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种烃油加氢反应器，包括中空的反应器本体，所述反应器本体的一端设有进料口，反应器本体的另一端设有出料口，所述反应器本体内设有至少一个催化剂床层，所述催化剂床层的上游侧设有至少一个用于将氢气混入待加氢烃油中的膜混合器；反应器本体的侧壁上设有至少一个与膜混合器连通的进气口。本实用新型的烃油加氢反应器结构紧凑、合理，有利于简化烃油加氢反应设备。该反应器和方法的使用，不仅可以省掉循环烃油和循环氢气，还能有效提升烃油催化加氢反应效率，改善烃油品质，提升装置烃油加氢能力。

主设计要求

1.一种烃油加氢反应器，包括中空的反应器本体（1），所述反应器本体（1）的一端设有进料口（4），反应器本体（1）的另一端设有出料口（6），其特征在于，所述反应器本体（1）内设有至少一个催化剂床层（2），所述催化剂床层（2）的上游侧设有至少一个用于将氢气混入待加氢烃油中的膜混合器；反应器本体（1）的侧壁上设有至少一个与膜混合器连通的进气口（5）。

设计方案

2.根据权利要求1所述的烃油加氢反应器，其特征在于，所述反应器本体（1）内设有至少两个催化剂床层（2），所述催化剂床层（2）沿反应器本体内物料流动方向依次分布，每个催化剂床层（2）的上游侧均设有一个膜混合器。

3.根据权利要求1所述的烃油加氢反应器，其特征在于，所述膜混合器包括若干个用于供烃油通过的液体流道和若干个用于供氢气通过的气体流道，所述液体流道和气体流道之间设有膜层，所述膜层内设有多个连通液体流道和气体流道的通孔。

4.根据权利要求3所述的烃油加氢反应器，其特征在于，所述通孔为纳米尺寸或微米尺寸。

5.根据权利要求1-4任一项所述的烃油加氢反应器，其特征在于，所述膜混合器为金属膜混合器（3）或陶瓷膜混合器（7）。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种烃油加氢反应器，属于石油化工领域。

背景技术

近年来，随着石油资源的日益匮乏，原油重质化、劣质化趋势日趋严重，由原油蒸馏所得的中间馏分油的 S、 N、 O 和金属含量也相应增加。然而，世界各国的法律法规对各种燃油中的 S、 N、 O 和金属含量要求却越来越苛刻。

加氢处理是脱除烃油中 S、 N、 O 及金属杂质，改善中间馏分油质量的常用手段。所述烃油包括汽油、重整生成油、喷气燃料、柴油、蜡油、煤焦油、润滑油等；所述加氢包括加氢脱金属、脱氮、脱氧、脱烯烃、脱硫和加氢裂化等。目前，炼油加氢工艺主要采用固定床加氢工艺，进行加氢处理时，需要将氢气注入液态待加氢油料中，实现油气混合，油气混合物随后与催化剂接触，进行加氢反应。固定床加氢反应设备一般包括油气混合器和固定床反应器，现有的固定床加氢反应设备中，油气混合器一般与固定床反应器分开设置，由于油气本身相容性较差，难以保持在较好的混合状态。油气混合后，油气混合物到达催化剂床层的行程较长，故而与催化剂接触的反应物中，油气混合效果往往已不理想，导致加氢反应效率及反应完成度均较低。另外现有工艺为了增加烃油携氢量，提高加氢效果，往往加入大量稀释油循环和\/或将大量氢气循环，这样既增加了装置能耗，又降低了塔空速。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种烃油加氢反应器，以进一步提升加氢反应效率。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案如下：

一种烃油加氢反应器，包括中空的反应器本体，所述反应器本体的一端设有进料口，反应器本体的另一端设有出料口，所述反应器本体内设有至少一个催化剂床层，所述催化剂床层的上游侧设有至少一个用于将氢气混入待加氢烃油中的膜混合器；反应器本体的侧壁上设有至少一个与膜混合器连通的进气口。

本实用新型中，上游侧是指更靠近进料口的一侧。

进一步地，本实用新型的催化剂床层可采用常规液相加氢方法中所用的催化剂床层。

进一步地，所述反应器本体内设有至少两个催化剂床层，所述催化剂床层沿反应器本体内物料流动方向依次分布，每个催化剂床层的上游侧均设有一个膜混合器。

进一步地，所述膜混合器包括若干个用于供烃油通过的液体流道和若干个用于供氢气通过的气体流道，所述液体流道和气体流道之间设有膜层，所述膜层内设有多个连通液体流道和气体流道的通孔。

进一步地，所述通孔为纳米尺寸或微米尺寸。其中，纳米尺寸一般为1nm-1000nm，微米尺寸一般为1μm-1000μm。

进一步地，所述膜混合器为金属膜混合器或陶瓷膜混合器。上述膜混合器可采用商购膜混合器。

一般地，金属膜混合器包括若干个气体通道，膜管外壁为一个液体通道。陶瓷膜混合器包括若干个液体通道，膜管外壁为一个气体通道。

进一步地，金属膜混合器主要由304不锈钢、304L不锈钢、316不锈钢、316L不锈钢、Ni-Cu合金、哈氏合金、镍合金、钛合金等特殊材料中的一种制成；其过滤精度可根据需要选用，一般为0.1、0.2、0.5、1、3、5、8、10、15、20、30、50、80、100、150、200μm中的一种。

进一步地，陶瓷膜混合器包括横截面为蜂窝状的支撑体，支撑体的蜂窝结构的内壁设有膜层，膜层内分布有多个膜孔，膜孔孔径选自0.05、0.1、0.4、0.8、1.2、5、10、20μm中的一种。一般地，支撑体由 α-氧化铝制成；膜层为α-氧化铝微滤膜或ZrO _{2<\/sub>超滤膜。}

进一步地，所述烃油包括汽油、重整生成油、喷气燃料、柴油、蜡油、煤焦油、润滑油等；所述加氢包括加氢脱金属、脱氮、脱氧、脱烯烃、脱硫和加氢裂化等。

本实用新型中，将膜混合器与催化剂床层集成于同一反应器本体内，可通过膜混合器将氢气一次或分多次混入烃油中，有利于获得分散均匀的含氢烃油，随后含氢烃油与催化剂床层接触，在床层表面完成加氢反应。由于含氢烃油仅需流过较短的路径，即可到达催化剂床层，与催化剂床层接触反应，此时，含氢烃油中氢气与烃油的混合效果仍然保持在较为均匀的状态，有利于提升加氢反应效率，获得更好的加氢效果；另外，本实用新型中，可在反应器本体内设置多个沿物料流动方向排列催化剂床层，并在相应催化剂床层的上游侧设置多个膜混合器，在反应器本体内形成多个“混合+反应”单元，可将烃油催化加氢反应所需氢气按比例从各个进气口输入反应器本体内，有利于进一步提升加氢反应效率和加氢效果，申请人经过反复研究发现，该种设置能够明显提升加氢反应效率和加氢效果，无需使用稀释剂或循环油或循环氢来提高氢气在烃油中的携带量，有利于提升本实用新型的塔空速，提升装置产能；此外，膜混合器与催化剂床层集成于一体，有利于降低加氢反应器的体积大小、占地面积大小。

一种烃油加氢处理方法，利用如上任一项所述的烃油加氢反应器进行，包括如下步骤：

S1、将烃油通过进料口输入反应器本体内，同时，在常规液相加氢处理条件下，将氢气通过进气口输入膜混合器内，使得氢气通过微孔分散并与烃油混合，获得油气混合物；

S2、油气混合物通过催化剂床层，与催化剂接触，发生加氢反应，获得加氢反应产物；

进一步地，所述催化剂床层的数量至少为两个，S1中，各进气口中氢气的注入量沿物料流动方向依次递减，最后一个进气口中氢气的注入量至少为氢气总注入量的10vol.%，相邻进气口中氢气的注入量的差值为氢气总注入量的30vol.%-90vol.%。

进一步地，S1中，氢气的总注入量为氢气在烃油中的饱和溶解量的0.2-4倍。

一般地，液相加氢处理条件中，温度为100-550℃；按表压计，压力为1.5-25MPa；烃油的体积空速为1-30h^-1<\/sup>。

本实用新型的烃油加氢反应器结构紧凑、合理，可以省掉循环烃油和循环氢气，有利于简化烃油加氢反应设备，能有效提升塔空速和烃油催化加氢反应效率及加氢效果，改善烃油品质，获得更好的加氢产物，提升装置烃油加氢能力。

附图说明

图1是本实用新型第一种实施方式的烃油加氢反应器的结构示意图。

图2是本实用新型第二种实施方式的烃油加氢反应器的结构示意图。

图3是本实用新型第三种实施方式的烃油加氢反应器的结构示意图。

图4是本实用新型第四种实施方式的烃油加氢反应器的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，一种烃油加氢反应器，包括中空的反应器本体1，所述反应器本体1的一端设有进料口4，反应器本体1的另一端设有出料口6，所述反应器本体1内设有催化剂床层2，所述催化剂床层2的上游侧设有用于将氢气混入待加氢烃油中的膜混合器；反应器本体1的侧壁上设有与膜混合器连通的进气口5。

所述膜混合器包括膜管外壁供烃油通过的液体流道和若干用于供氢气通过的气体流道，所述液体流道和气体流道之间设有膜层，所述膜层内设有多个连通液体流道和气体流道的通孔。

所述通孔为纳米尺寸。

所述膜混合器为金属膜混合器3。

如图2所示，重复第一种实施方式，在所述反应器本体1内设置两个催化剂床层2，所述两个催化剂床层2沿反应器本体内物料流动方向依次分布，每个催化剂床层2的上游侧均设有一个膜混合器。

如图3所示，重复第一种实施方式，仅将金属膜混合器3替换成陶瓷膜混合器7。

如图4所示，重复第二种实施方式，仅将金属膜混合器3替换成陶瓷膜混合器7。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

设计图

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