CN111375349A - 一种上流式反应器和其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种上流式反应器和其应用，所述反应器包括反应器壳体，反应器壳体内沿物料流动方向设置浮动式支撑格栅、催化剂床层、浮动格栅夹层；所述反应器壳体底部设置反应物料入口，反应器壳体顶部设置反应物料出口；所述浮动支撑格栅包括滑道、格栅板、密封构件；所述滑道沿反应器轴向位置固定在反应器内表面，格栅板活动搭接在滑道下边缘上，与滑道之间靠密封构件进行密封；所述密封构件的一端固定在格栅板的外边缘上，另一端活动搭接在滑道表面。本发明的上流式加氢反应器，能够最大程度的减少催化剂颗粒之间的运动磨损，可以大幅度减缓催化剂床层压降升高，维持上流式反应器的长周期稳定运行。

Description

一种上流式反应器和其应用

技术领域

本发明属于石油化工设备领域，涉及一种上流式反应器及其应用。

背景技术

在石油化工领域中，加氢工艺是一种重要的处理馏分油及二次加工油的技术手段，通过加氢可以实现油品中的硫、氮、金属、胶质、残炭等杂质的有效脱除以及将不饱和烃加氢转化为饱和烃。根据反应器类型可以将加氢工艺分为固定床加氢工艺、悬浮床加氢工艺、沸腾床加氢工艺，其中以固定床加氢工艺的应用最为广泛。

根据固定床反应器的进料方式，可以分为上流式即下进料和下流式即上进料固定床反应器两种方式，其中的上流式固定床反应器能够处理多种类型的油品，在油品加氢过程中显示出了独特的优势，如劣质油品渣油、煤液化油中由于杂质含量高，容易造成加氢催化剂中毒或者催化剂孔道堵塞而快速失活，并且杂质可能堵塞床层使压降快速升高导致反应器工况变差，甚至无法正常操作，若采用上流式加氢反应过程使气液并流向上运动造成催化剂床层的膨胀，可以增加床层的空隙率，避免催化剂床层的堵塞。

CN200810117101.1提出了一种上流式反应器及其应用，上流式反应器包括位于反应器底部的初始分布器和初始分布器上方的中间分布器，初始分布器由一个锥形折流板和一个位于其上方的筛板组成；中间分布器由开孔筛板和筛板板串结构组成，该发明所提供的上流式反应器的目的是实现气体均匀分布，从而提高催化剂的利用率。CN201110353672.7提出了一种上流式反应器气液分布器及应用，包括分布盘塔板和帽罩式集气分配器组成，该发明目的是使气相的均匀分布，提高气液两相的传质效率。CN201510697566.9提出了一种上流式分配器和上流式反应器，该发明的目的是通过本技术方案，流体通过上流式分配器后能够均匀地分配和均匀混合。CN201110156274.6公开了一种渣油加氢处理工艺，是在渣油加氢处理装置的脱金属剂床层之前增加一个进料口，渣油和氢气通过渣油加氢装置原料进料口进入装置反应，催化裂化回炼油通过增设的进料口处进入装置反应，渣油加氢装置采用催化剂级配装填，依次为保护剂、脱金属剂、脱硫剂在内的三类或三类以上催化剂，采用上流式反应器或固定床反应器。该方法的目的是提高渣油加氢处理杂质脱除率，延长渣油加氢处理装置操作周期，该发明方法中主要是渣油加氢工艺流程的优化。

上流式加氢反应器中，原料和氢气混合后由反应器底部进入反应器，经折流板和分布器及床层支撑进入催化剂床层，气相被分散成气泡与液相连续相并流向上运动，由于流体流动使得床层产生了膨胀，少量催化剂颗粒会被流体携带继续向上运动，这部分颗粒会到达相邻的催化剂床层的分布器或者床层支撑。由于床层支撑缝隙很小催化剂颗粒无法通过，因此这些颗粒很有可能就此堵塞分布器或者床层支撑，导致流体、特别是气体分布不均匀，从而影响到反应器内流体的分布，对反应过程产生不利影响。而且也会同时伴随催化剂颗粒间的磨损及粉化，产生大量的催化剂粉尘，这些粉尘随着反应物料向上运动，在丝网或格栅表面发生堵塞现象，导致床层压降迅速升高，影响了反应的开工周期。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种上流式反应器和其应用，所述反应器内设置浮动格栅夹层和粉尘沉积层，本发明的上流式加氢反应器，能够最大程度的减少催化剂颗粒之间的运动磨损，提高催化剂使用寿命，并使催化剂粉尘沿反应器实现轴向均匀化，可以大幅度减缓催化剂床层压降升高，维持上流式反应器的长周期稳定运行。

本发明提供一种上流式反应器，所述反应器包括反应器壳体，反应器壳体内沿物料流动方向设置浮动式支撑格栅、催化剂床层、浮动格栅夹层；所述反应器壳体底部设置反应物料入口，反应器壳体顶部设置反应物料出口。

本发明所述的上流式反应器中，所述催化剂床层设置N个，分别为第1催化剂床层、第2催化剂床层、……、第N-1催化剂床层、第N催化剂床层（N≥1）。

本发明所述的上流式反应器中，所述浮动格栅夹层设置N个，分别为第1浮动格栅夹层、第2浮动格栅夹层、……、第N-1浮动格栅夹层、第N浮动格栅夹层（N≥1）。

本发明所述的上流式反应器中，所述催化剂床层与浮动格栅夹层数量相同，两者交替设置，沿物料流动方向依次包括第1催化剂床层、第1浮动格栅夹层、第2催化剂床层、第2浮动格栅夹层、……、第N-1催化剂床层、第N-1浮动格栅夹层、第N催化剂床层、第N浮动格栅夹层。

本发明所述的上流式反应器中，所述催化剂床层高度沿反应器进料方向依次递增，既从第1催化剂床层、第2催化剂床层、……、第N-1催化剂床层、至第N催化剂床层，催化剂床层高度依次增加；浮动格栅夹层高度沿反应器进料方向依次递减，既从第1浮动格栅夹层、第2浮动格栅夹层、……、第N-1浮动格栅夹层、至第N浮动格栅夹层，浮动格栅夹层高度依次减小。

本发明所述的上流式反应器中，所述浮动支撑格栅包括滑道、格栅板、密封构件，其中，格栅板活动搭接在滑道下边缘上，与滑道之间靠密封构件进行密封；所述密封构件的一端固定在格栅板的外边缘上，另一端活动搭接在滑道表面，使格栅板在滑道表面上下浮动时保持高度密封，防止物料、催化剂颗粒及粉尘的漏出。所述格栅板可以为平行的金属栅条或约翰逊网；所述滑道沿反应器轴向位置固定在反应器内表面，优选采用焊接固定在反应器内表面，滑道上边缘紧邻第1催化剂床层。

本发明所述的上流式反应器中，所述的浮动格栅夹层在使用过程中是随催化剂床层的膨胀\收缩而上下浮动，其位置主要与催化剂床层的浮力大小有关；当催化剂床层浮力小时，浮动格栅夹层位置靠近反应器下方，当催化剂床层浮力大时，浮动格栅夹层位置靠近反应器上方，通过浮动格栅夹层随催化剂床层的上下浮动，减少了催化剂颗粒的磨损的同时，保证催化剂床层的压降稳定。

本发明所述的上流式反应器中，所述浮动格栅夹层包括滑道、可浮动层和密封构件；其中可浮动层包括第一格栅压板、第二格栅压板、第一格栅压板和第二格栅压板之间的固定夹层，第一格栅压板与第二格栅压板通过若干组轴向筋板进行固定连接，形成“笼式”框架结构；所述密封构件的一端固定在可浮动层的外边缘上，另一端活动搭接在滑道表面，使可浮动层在滑道表面上下浮动时保持高度密封，防止物料、催化剂颗粒及粉尘的漏出。所述密封构件可以为密封圈和/或密封条。所述滑道沿反应器轴向位置固定在反应器内表面，滑道下边缘紧邻催化剂床层，所述可浮动层在滑道上浮动时为整体浮动。

本发明所述的上流式反应器中，所述的滑道长度为10mm～800mm，优选为50mm～300mm。滑道长度过小会使得催化剂颗粒由于浮动空间小而发生堵塞，进而导致开工周期短；滑道长度过大会使催化剂浮动空间变大，而对催化剂造成严重磨损，从而引发催化剂粉尘过多和催化剂的活性金属脱落等问题。

本发明所述的上流式反应器中，所述的第一格栅压板和第二格栅压板的结构形式相同或不相同，可以采用平行的金属栅条或约翰逊网；当采用平行的金属栅条时，栅条宽度一般为20～60mm，栅条间条缝宽度可以根据催化剂颗粒直径和固定夹层内惰性材料的直径进行确定，要求条缝宽度小于固定夹层内的惰性材料直径和催化剂颗粒直径，防止惰性材料和催化剂漏出，一般为1mm～30mm；当采用约翰逊网时，网丝之间的间距一般为1mm～10mm，防止催化剂颗粒正好卡在网丝上即可。

本发明所述的上流式反应器中，所述的固定夹层内可以填装惰性填充材料，所述惰性填充材料可以是惰性氧化铝瓷球、多孔陶瓷、多孔金属材料中的一种或几种。在使用过程中，惰性填充材料在固定夹层内具有适宜的活动空间，惰性填充材料之间可以相对运动，防止催化剂粉尘的粘附和积存。当固定夹层内填装惰性氧化铝瓷球时，一般惰性氧化铝瓷球的直径为3mm～30mm。

本发明所述的上流式反应器中，所述的催化剂床层填装本领域人员熟知的具有催化功能的催化剂，催化剂床层的总填装高度一般由催化剂的使用最佳空速和反应器高径比确定，而单个催化剂床层的高度一般为30mm～5000mm，优选300mm～2000mm。

本发明所述的上流式反应器中，所述最上层浮动格栅夹层（第N浮动格栅夹层）上方设置有粉尘沉积层，所述最上层浮动格栅夹层与粉尘沉积层之间留有一定的空间，用于最上层浮动格栅夹层的上下浮动。

本发明所述的上流式反应器中，所述粉尘沉积层包括压板、粉尘沉积板和若干组液固分离组件，所述液固分离组件设置于压板和粉尘沉积板之间，并均匀布置在粉尘沉积板上；所述液固分离组件包含滑道、分离筒、分离帽，其中分离筒固定在粉尘沉积板上，分离帽位于分离筒上方，分离帽与分离筒之间利用竖直筋板连接；所述的滑道下部固定在粉尘沉积板上，上部固定在压板上，分离帽活动搭接在滑道面上，当粉尘沉积板上的粉尘沉积量逐渐增加时，分离帽可以沿滑道向上浮动，从而保持物料的流通空间和液固沉积效果。物料自分离筒的底部进入，在分离帽的作用下发生折流，基于重力作用使物料中夹带的粉尘颗粒沉积下来落至粉尘沉积板上，实现物料中粉尘的沉积。

本发明所述的上流式反应器中，所述液固分离组件中的分离筒的外形可以为圆柱形、正方体、菱形体、长方体、多边形体等中的任意一种，优选为圆柱形；液固分离组件的单元高度一般为10～1000mm，优选50～200mm。

本发明第二方面提供一种本发明上流式反应器的应用，将所述上流式反应器用于烃油加氢反应，特别适用于烃油液相加氢反应。

本发明上流式反应器的应用中，所述烃油是馏程在130～550℃范围内任意馏分的烃类原料，可以选自但不限于石脑油、重整生成油、航煤、柴油、蜡油、润滑油、渣油、脱沥青油、生物柴油、动物油或植物油等中的一种或多种。

本发明上流式反应器的应用中，所述上流式反应器的加氢反应条件为：温度为40～360℃；压力为0.5～20.0MPa，优选为1.0～8.0MPa；液时体积空速为0.5～15h^-1；氢气的给量可以远大于加氢过程中的化学氢耗，一般为氢油质量比为0.001%～15%，优选0.01%～5%。

本发明上流式反应器的应用中，当用于烃油液相加氢反应时，首先将原料油与氢气进行混合溶解，得到一种含有氢气的物流；然后将形成的物流作为反应进料自上流式反应器的底部引入，经过反应后自反应器顶部离开。其中，所述的原料油与氢气的混合溶解，可以采用常规的壳体式氢油混合组件，外壳内含有SWN型、SMX型、SMK型、SML型、SMH型、螺旋板片、波纹板片、旋转叶片、平叶片、弯曲叶片或多孔板片等任意强化流体扰动的组件中的任意一种或几种；也可以利用膜管微分散器、微孔板、微孔材料等对原料油和氢气进行溶解分散，优选利用膜管微分散器，预分散的氢气的气泡尺寸为10nm～1000nm，一般为50～500nm。所述的混合溶解过程中，氢油质量比为0.001%～15%；氢油混合溶解条件为：40～360℃，0.5～20.0MPa，停留时间为0.5～30分钟；氢油混合后形成的反应器进料混合物可以为气液两相，也可以为溶解分散了氢气的纯液相。

与现有技术相比，本发明所述上流式反应器具有如下优点：

1、本发明所述上流式反应器中设有浮动格栅夹层，与传统的上流式反应器相比，反应器内设置浮动格栅夹层，一方面防止上流式反应器在进液后催化剂下沉而造成的催化剂颗粒运动磨损粉化，保护催化剂并减少粉尘的产生，另一方面可以随着催化剂床层的压降逐渐升高，浮动格栅夹层可以向上浮动，保证反应器长周期运行。

2、本发明所述上流式反应器中，通过设置多组催化剂床层和浮动格栅夹层，所述催化剂床层高度沿反应器进料方向依次递增，浮动格栅夹层高度沿反应器进料方向依次递减，通过这样设置可以对催化剂床层压降进行分段控制，实现催化剂粉尘沿着反应器轴向均匀化，减缓压降的上升。

3、本发明所述上流式反应器中，所述第N层浮动格栅压层上方还设有催化剂粉尘过滤层，因为催化剂使用过程中由于浮力作用和生产波动，避免不了颗粒之间的碰撞磨损而产生一定的粉尘，通过设置催化剂粉尘过滤层，可以将透过浮动格栅夹层的催化剂粉尘过滤除掉，防止粉尘进入其它部位如顶部出口管线造成堵塞。

4、本发明所述上流式反应器中，浮动格栅夹层中第一格栅板和第二格栅板组成的框架为一体式固定结构，在反应器内浮动时为整体上下浮动，但夹层内填充的惰性瓷球或惰性填充材料具有适当的活动空间，瓷球与瓷球之间可以相对运动，可以防止催化剂粉尘的粘附和积存。

5、本发明所述上流式反应器中，粉尘沉积层设置了浮动式分离帽，可以根据物料中粉尘量大小进行调整，实现催化剂粉尘的有效拦截，并保持催化剂粉尘沉积层的压降稳定。

附图说明

图1是本发明所述的上流式反应器结构示意图。

图2是本发明所述的浮动格栅夹层结构示意图。

图3是本发明所述的粉尘沉积层结构示意图。

图4是采用本发明上流式反应器的液相加氢工艺流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但不因此限制本发明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语 “上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设有”、“置于”、“相连”、“连接”、“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图3所示，本发明提供一种上流式反应器，所述上流式反应器5包括反应器壳体6，反应器壳体6内沿物料流动方向设置浮动支撑格栅8、第1催化剂床层11、第1浮动格栅夹层12，第2催化剂床层13，第2浮动格栅夹层14，第N催化剂床层15，第N浮动格栅夹层16，催化剂粉尘沉积层17；所述反应器壳体6的底部设置反应物料入口4，反应器壳体顶部设置反应物料出口7。

所述浮动支撑格栅8包括滑道9、格栅板10及密封构件，所述滑道9沿反应器轴向位置固定在反应器内表面，滑道9上边缘紧邻第1催化剂床层11。格栅板10活动搭接在滑道9的下边缘上，与滑道9之间靠密封构件进行密封；所述密封构件的一端固定在格栅板10的外边缘上，另一端活动搭接在滑道9的表面，使格栅板10在滑道9的表面上下浮动时保持高度密封，防止物料、催化剂颗粒及粉尘的漏出。

以第1浮动格栅夹层为例说明其结构，所述第1浮动格栅夹层12包括滑道19、可浮动层20、密封构件24；其中可浮动层包括第一格栅压板21、第二格栅压板22、第一格栅压板21和第二格栅压板22之间的固定夹层23，第一格栅压板21与第二格栅压板22通过若干组轴向筋板进行固定连接，形成“笼式”框架结构；所述的中间固定夹层23内可以装填惰性材料，优选为装填惰性氧化铝瓷球；所述密封构件24的一端固定在可浮动层20的外边缘上，另一端活动搭接在滑道19的表面，使可浮动层20在滑道19表面上下浮动时保持高度密封，防止物料、催化剂颗粒及粉尘的漏出。所述密封构件24可以为密封圈和/或密封条。所述滑道19沿反应器轴向位置固定在反应器内表面，滑道下边缘紧邻第1催化剂床层11，所述可浮动层20在滑道19上浮动时为整体浮动。所述第1浮动格栅夹层12在使用过程中是随着第1催化剂床层11的膨胀\收缩而上下浮动，其位置主要与第1催化剂床层11的浮力大小有关；当第1催化剂床层11浮力小时，第1浮动格栅夹层12位置靠近反应器下方，当第1催化剂床层11浮力大时，第1浮动格栅夹层12位置靠近反应器上方，通过第1浮动格栅夹层12随第1催化剂床层11的上下浮动，减少了催化剂颗粒的磨损的同时，保证催化剂床层的压降稳定。

所述粉尘沉积层17包括压板25、粉尘沉积板26和若干组液固分离组件27，其中的液固分离组件27位于压板25和粉尘沉积板26之间，并均匀布置在粉尘沉积板26上；所述液固分离组件27包含滑道28、分离筒29、分离帽30和竖直筋板31，其中分离筒29固定在粉尘沉积板26上，分离帽30位于分离筒29上方，分离帽30与分离筒29之间利用竖直筋板31连接；物料自分离筒29的底部进入，在分离帽30的作用下发生折流，基于重力作用使物料中夹带的粉尘颗粒沉积下来落至粉尘沉积板26上，实现物料中粉尘的沉积。所述的滑道28下部固定在粉尘沉积板26上，上部固定在压板25上，分离帽30活动搭接在滑道28的滑道面上，当粉尘沉积板26上的粉尘沉积量逐渐增加时，分离帽30可以沿滑道28向上浮动，从而保持物料的流通空间和液固沉积效果。

如图4所述，以油品液相加氢工艺为例，进行说明其具体反应过程：氢气1与原料油2经由氢油混合设备3进行溶解混合，形成一种气液混合物或溶解了氢气的液相物料，作为上流式加氢反应进料经反应物料入口4引入上流式反应器5，依次经过浮动支撑格栅8、第1催化剂床层11、第1浮动格栅夹层12、第2催化剂床层13、第2浮动格栅夹层14、直至第N催化剂床层15、第N浮动格栅夹层16、催化剂粉尘沉积层17、出口收集器18后，作为上流式加氢反应出料经反应物料出口7离开反应器。在正常运行过程中，由于该反应过程的特殊性，由于浮力的作用，使催化剂床层（包括第1催化剂床层11、第2催化剂床层13、第N催化剂床层15）在进料后处于膨胀状态，并随着进料的波动而处于上下浮动，而浮动格栅夹层（包括第1浮动格栅夹层12、第2浮动格栅夹层14、第N浮动格栅夹层16）随催化剂床层的膨胀\收缩而上下浮动，减少催化剂颗粒的磨损和产生粉尘；经过第N浮动格栅夹层16后的物料进入催化剂粉尘沉积层17，将物料中夹带的粉尘进行逐级过滤拦截和集存。

本发明实施例及对比例中采用的原料油为来自某厂常减压装置的常一线，具体性质见表1。实施例及对比例加氢反应中采用的保护剂/催化剂为抚顺石油化工研究院的FBN-03B01/FH-40A。

表1 原料性质

实施例1

采用本发明所述的上流式反应器，将原料油与氢气采用常规的静态混合器（型号为SV2.3/25-6.4-500）进行混合，然后将该混合物作为反应器进料引入上流式反应器（反应器直径为100mm），反应器内沿物料流动方向依次填装浮动支撑格栅、第1催化剂床层300mm、第1浮动格栅夹层100mm、第2催化剂床层500mm、第2浮动格栅夹层80mm；浮动支撑格栅中，滑道长度为60mm；第1浮动格栅夹层中，第一格栅压板和第二格栅压板的结构形式相同，都采用平行的金属栅条，栅条宽度一般为40mm，栅条间条缝宽度为2mm；固定夹层内填装Φ3～6惰性氧化铝瓷球；第2浮动格栅夹层与第1浮动格栅夹层完全相同；填装过程中，各床层之间压紧填装；其中各床层之间不填装任何不锈钢丝网，反应结果见表1。

实施例2

采用本发明所述的上流式反应器，将原料油与氢气采用无机膜管分散器进行混合，首先将氢气分散为50nm尺寸的微气泡后渗透至管外，与壳体内通入的液体形成反应器进料混合物，然后将该混合物作为反应器进料引入上流式反应器（反应器直径为150mm）；反应器内沿物料流动方向依次填装浮动支撑格栅、第1催化剂床层400mm、第1浮动格栅夹层100mm、第2催化剂床层600mm、第2浮动格栅夹层80mm、催化剂粉尘沉积层120mm；浮动支撑格栅中，滑道长度为80mm；第1浮动格栅夹层中，第一格栅压板和第二格栅压板的结构形式相同，都采用平行的金属栅条，栅条宽度为40mm，栅条间条缝宽度为2mm；固定夹层内填装Φ3～6惰性氧化铝瓷球；第2浮动格栅夹层与第1浮动格栅夹层完全相同；液固分离组件中的分离筒的外形为圆柱形，单元高度为50mm。填装过程中，各床层之间压紧填装；其中各床层之间不填装任何不锈钢丝网。反应结果见表1。

实施例3

采用本发明所述的上流式反应器，将原料油与氢气采用常规的静态混合器（型号为SV2.3/25-6.4-500）进行混合，然后将该混合物作为进料引入上流式反应器（反应器直径为DN300×1070mm）；反应器内沿物料流动方向依次填装浮动支撑格栅、第一催化剂床层400mm、第一浮动格栅夹层120mm、第二催化剂床层600mm、第二浮动格栅夹层100mm、催化剂粉尘沉积层150mm；浮动支撑格栅中，滑道长度为80mm；第1浮动格栅夹层中，第一格栅压板和第二格栅压板的结构形式相同，都采用平行的金属栅条，栅条宽度一般为40mm，栅条间条缝宽度为2mm；固定夹层内填装Φ3～6惰性氧化铝瓷球；第2浮动格栅夹层与第1浮动格栅夹层完全相同，液固分离组件中的分离筒的外形为圆柱形，单元高度为70mm；填装过程中，各床层之间压紧填装；其中各床层之间不填装任何不锈钢丝网。反应结果见表1。

对比例1

与实施例1相比，不同之处在于反应器内没有设置浮动支撑格栅、浮动格栅夹层、催化剂粉尘沉积层，而是采用常规的催化剂填装方式，但是将催化剂床层分为两层，每个床层都利用固定格栅固定，而在催化剂上方和下方分别填装瓷球层。

将原料油与氢气采用常规的静态混合器（型号为SV2.3/25-6.4-500）进行混合，然后将该混合物作为反应器进料引入常规上流式反应器；反应器直径为150mm；反应器内沿物料流动方向依次填装催化剂支撑格栅、φ13mm氧化铝瓷球层60mm、φ3-φ6mm氧化铝瓷球层60mm、催化剂床层300mm、φ3-φ6mm氧化铝瓷球层60mm、φ13mm氧化铝瓷球层60mm、催化剂支撑格栅、φ13mm氧化铝瓷球层60mm、φ3-φ6mm氧化铝瓷球层60mm、催化剂床层300mm、φ3-φ6mm氧化铝瓷球层60mm、φ13mm氧化铝瓷球层60mm、催化剂压盖格栅；填装过程中，各床层之间压紧填装；其中各床层之间不填装不锈钢丝网。反应结果见表1。

表2反应结果

注：液体表观流速指的是在反应器不考虑装入任何构件，按空塔计算流体通过塔的平均流速，用液体的进料流量除以反应器的截面积而得到的数值。

本领域技术人员熟知，采用常规的加氢反应器进行上流式加氢反应时，为了保证反应效果及长周期运行，对催化剂高径比有一定的要求，反应器直径不宜过大或过小，这就影响上流式反应器内的液体表观流速，若液体表观流速较大，对催化剂床层、保护剂床层的冲击力大，造成催化剂磨损较为严重，那么催化剂磨损产生的粉尘就容易堵塞格栅条缝而导致反应器床层压降升高速率较快，反之，若液体表观流速较小，对催化剂床层、保护剂床层的冲击力小，造成催化剂磨损少，那么反应器床层压降升高的就比较缓慢，为此，本实施例及对比例对于上流式反应器使用效果的测定方法为：同一处理量条件下，采用常规上流式反应器与本发明的上流式反应器进行对比，对比过程中通过改变液体表观流速的方法来测试反应器床层的压降上升速率。到达一定运行时间时，催化剂床层压降越低，表示使用效果越好。为减少实验带来的误差，实验过程中液体表观流速采取多次测量求平均值的方法。

由本实施例及对比例的反应器压降上升速率可以看出，采用本发明的上流式反应器及上流式反应方法后，反应器压降上升速率较为缓慢，装置运行时间大幅度延长，说明通过本发明能够有效防止反应器在进液后催化剂下沉而造成的催化剂颗粒运动磨损粉化，保护催化剂并减少粉尘的产生，且通过对催化剂床层间设置浮动格栅夹层，对催化剂床层进行分段固定、压降分段控制，实现催化剂粉尘沿着反应器轴向均匀化，减缓压降的上升保证反应器长周期运行。

Claims (15)

1.一种上流式反应器，所述反应器包括反应器壳体，反应器壳体内沿物料流动方向设置浮动式支撑格栅、催化剂床层、浮动格栅夹层；所述反应器壳体底部设置反应物料入口，反应器壳体顶部设置反应物料出口；

所述浮动支撑格栅包括滑道、格栅板、密封构件；所述滑道沿反应器轴向位置固定在反应器内表面，格栅板活动搭接在滑道下边缘上，与滑道之间靠密封构件进行密封；所述密封构件的一端固定在格栅板的外边缘上，另一端活动搭接在滑道表面；

所述浮动格栅夹层包括滑道、可浮动层和密封构件；其中可浮动层包括第一格栅压板、第二格栅压板、第一格栅压板和第二格栅压板之间的固定夹层，第一格栅压板与第二格栅压板通过若干组轴向筋板进行固定连接，形成“笼式”框架结构；所述密封构件的一端固定在可浮动层的外边缘上，另一端活动搭接在滑道表面。

2.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于：所述催化剂床层设置N个，分别为第1催化剂床层、第2催化剂床层、……、第N-1催化剂床层、第N催化剂床层（N≥1）；所述浮动格栅夹层设置N个，分别为第1浮动格栅夹层、第2浮动格栅夹层、……、第N-1浮动格栅夹层、第N浮动格栅夹层（N≥1）。

3.按照权利要求2所述的上流式反应器，其特征在于：所述催化剂床层与浮动格栅夹层数量相同，两者交替设置，沿物料流动方向依次包括第1催化剂床层、第1浮动格栅夹层、第2催化剂床层、第2浮动格栅夹层、……、第N-1催化剂床层、第N-1浮动格栅夹层、第N催化剂床层、第N浮动格栅夹层。

4.按照权利要求2所述的上流式反应器，其特征在于：所述催化剂床层高度沿反应器进料方向依次递增，既从第1催化剂床层、第2催化剂床层、……、第N-1催化剂床层、至第N催化剂床层，催化剂床层高度依次增加；浮动格栅夹层高度沿反应器进料方向依次递减，既从第1浮动格栅夹层、第2浮动格栅夹层、……、第N-1浮动格栅夹层、至第N浮动格栅夹层，浮动格栅夹层高度依次减小。

5.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于： 所述格栅板为平行的金属栅条或约翰逊网。

6.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于：所述的第一格栅压板和第二格栅压板的结构形式相同或不相同，采用平行的金属栅条或约翰逊网。

7.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于：所述的固定夹层内填装惰性填充材料，所述惰性填充材料是惰性氧化铝瓷球、多孔陶瓷、多孔金属材料中的一种或几种。

8.按照权利要求1所述的上流式反应器，其特征在于：最上层浮动格栅夹层上方设置有粉尘沉积层，所述最上层浮动格栅夹层与粉尘沉积层之间留有一定的空间，用于最上层浮动格栅夹层的上下浮动。

9.按照权利要求8所述的上流式反应器，其特征在于：所述粉尘沉积层包括压板、粉尘沉积板和若干组液固分离组件，所述液固分离组件设置于压板和粉尘沉积板之间，并均匀布置在粉尘沉积板上；所述液固分离组件包括滑道、分离筒和分离帽，其中分离筒固定在粉尘沉积板上，分离帽位于分离筒上方，分离帽与分离筒之间利用竖直筋板连接；所述的滑道下部固定在粉尘沉积板上，上部固定在压板上，分离帽活动搭接在滑道面上。

10.按照权利要求9所述的上流式反应器，其特征在于：所述液固分离组件中的分离筒的外形为圆柱形、正方体、菱形体、长方体、多边形体等中的任意一种，优选为圆柱形；液固分离组件的单元高度为10～1000mm，优选50～200mm。

11.权利要求1-10中任一权利要求所述上流式反应器的应用，将所述上流式反应器用于烃油加氢反应。

12.按照权利要求11所述的应用，其特征在于：所述烃油是馏程在130～550℃范围内任意馏分的烃类原料，为石脑油、重整生成油、航煤、柴油、蜡油、润滑油、渣油、脱沥青油、生物柴油、动物油或植物油中的一种或多种。

13.按照权利要求11所述的应用，其特征在于：所述加氢反应条件为：温度为40～360℃；压力为0.5～20.0MPa，优选为1.0～8.0MPa；液时体积空速为0.5～15h^-1；氢油质量比为0.001%～15%，优选0.01%～5%。

14.按照权利要求11所述的应用，其特征在于：当用于烃油液相加氢反应时，首先将原料油与氢气进行混合溶解，得到一种含有氢气的物流；然后将形成的物流作为反应进料自上流式反应器的底部引入，经过反应后自反应器顶部离开。

15.按照权利要求11所述的应用，其特征在于：所述的混合溶解过程中，氢油质量比为0.001%～15%；氢油混合溶解条件为：40～360℃，0.5～20.0MPa，停留时间为0.5～30分钟。

Images