一种新型沸腾床反应器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气液固三相沸腾床反应器，具体地说是用于液体原料与气体及固体催化剂进行化学反应的一种三相沸腾床反应器。
【背景技术】
[0002]沸腾床反应器是气、液、固三相流化床，可以处理高金属、高沥青质、高残炭的重、劣质原料油。相比传统的固定床反应器，沸腾床反应器具有压力降小、温度分布均匀、原料与催化剂接触充分且均匀，可保持整个运转周期内催化剂活性恒定、可在运转中加入新鲜催化剂和取出废催化剂等特点。上述特点决定了沸腾床反应器适宜于追求劣质渣油高转化率。但在劣质渣油高转化率操作时会遇到一些问题，首先是原料结焦问题，在高苛刻度条件下，渣油等劣质原料中的沥青质会从体系中析出，在高温热作用下生焦，焦炭一部分会沉积在催化剂表面，一部分会悬浮在体系中随物流一起进入后续分离分馏设备，造成热高压高温分离器、换热器、常压塔进料加热炉、常压塔、分馏塔、减压塔及减压塔换热器等处结焦，轻则影响后续设备正常工作，重则直接导致装置非计划停工，给炼厂正常生产造成不必要的麻烦;此外，目前可能困扰企业生产的另一问题是催化剂携带问题，在现有的具备三相分离器的反应器中，催化剂颗粒相对传统催化剂粒径相对较小，一般在0.4?0.6mm，设计人员在考虑三相分离器的作用区域时，也是主要考虑此粒径范围内催化剂颗粒的分离，但是在实际运转过程中，催化剂颗粒在反应器内部不断碰撞摩擦，难免会有一些碎片或碎颗粒产生，这些小颗粒的三相分离器内分离时，难度相对较大，很容易随物流一起带出反应器，这部分催化剂除造成后续分离分馏设备有可能堵塞外，还会加剧阀门的磨碎，尤其对一些高温高压阀的磨损，会造成比较大的安全隐患。
[0003]US Re 25，770中描述了典型的沸腾床工艺，但该工艺方法在实际应用中存在以下不足:反应器内催化剂藏量较少，反应器空间利用率低;循环油栗维护保养费用较高，而且一旦循环油栗工作失常及损坏，就会造成催化剂下沉聚集，结果迫使装置被迫停工;反应器内液体产品在非催化加氢条件下停留时间过长，在高温下很容易进行二次热裂解反应结焦而降低产品质量。
[0004]中国专利CN02109404.7介绍了一种新型的沸腾床反应器，和典型的沸腾床反应器相比，具有结构简单、操作容易和反应器利用率高等特点。但由于使用粒径为0.1?0.2_的微球催化剂，催化剂容易随反应油气带出反应器。要保证此种沸腾床反应器的正常稳定操作，关键是要求在反应器上部装配高效的三相分离器，将反应油气携带的催化剂分离出来，避免催化剂从反应器中带出造成损失和对下游装置造成影响。该专利介绍的三相分离器在正常操作情况下能够达到较好的分离效果，催化剂带出量能够控制在2 Owp pm以下。但在实际使用中发现，如果进油量或循环氢量不稳定，或者反应器排油或排气管线不畅通，会造成反应器内液面的波动，一旦超过三相分离器外筒的最上端，三相分离器就会失去作用，导致催化剂的大量带出，不仅导致催化剂的损失，还会对下游装置造成不利影响。另外，该反应器需要预留一定的催化剂沉降区，以确保三相分离器的分离效率，该沉降区一方面占用了反应空间，降低了反应器空间利用率。
【实用新型内容】
[0005]针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种可长期稳定操作的三相沸腾床反应器，该反应器结构简单，操作容易，操作弹性大，能够满足长周期稳定运转的需要。
[0006]本实用新型提供一种新型沸腾床反应器，所述沸腾床反应器包括壳体和位于壳体内上部的三相分离器，所述三相分离器是由内径不同的两个同心圆筒内筒、外筒连同反应器壳体的内壁构成，所述外筒外壁及与外筒相对应的壳体内壁上设置挡板，所述挡板分别固定在壳体内壁上和外筒外壁上。
[0007]所述反应器壳体的底部设有原料入口和气液分布器，所述的气液分布器可以选用任何能使气体或液体物流均匀分布的结构，例如可采用泡帽或分布管结构;在反应器壳体顶部设有气体产品排出口，上部壳壁设有产品排出口，用于将反应生成的气体和液体导出；所述的三相分离器设置于壳体内上部空间内。
[0008]所述的三相分离器是由内径不同的两个同心圆筒连同反应器壳体内壁共同构成，内筒直径小于外筒直径，内筒及外筒的上下全部开口；所述内筒的下部开口是底部放大的无顶圆锥形开口，该圆锥形开口的底部直径应小于反应器壳体的内径，而且内筒下部所设圆锥形开口底部的水平位置应低于所述外筒下部所设开口底部的水平位置。
[0009]所述的气体排出口一般设置在反应器顶部中心处。
[0010]所述的液体排出口一般可设置在反应器上部靠近封头处，其中心距三相分离器的外筒上部水平切面的高度一般至少应为分离器高度的10%，更适宜为20%?50%。本发明此处及以下所述三相分离器高度是指三相分离器的外筒上部水平面至内筒下部放大的圆锥形开口底部水平面的垂直距离，所述反应器壳体高度是指所述反应器壳体顶部封头及底部封头的水平切线之间的距离。一般说来，反应器壳体的径高比的范围可以在0.01?0.1之间。[0011 ]为了在反应过程中或反应结束后方便地置换催化剂，在反应器壳体上还设置有催化剂在线置换辅助设备，例如在反应器壳体顶部设置催化剂添加管，底部设置催化剂排出管。所述的催化剂置换系统及使用方法，可以是任何适用的设备或方法，例如可参照美国专利US3398085或US4398852所述的方法进行。
[0012]所述的三相分离器的高度一般至少占反应器高度的5%，通常为5%?35%，最好为7%?25%。
[0013]所述三相分离器的外筒上部水平面距反应器上部封头水平切面距离一般至少应为分离器高度的1%，最好为1.5%?2.5%。
[0014]所述挡板多层交错布置在壳体内壁与外筒外壁上，且相邻两层挡板的投影存在部分重叠区域，所述挡板与竖直面的夹角为30°?70°，优选为25°?45°。所述挡板外端高于内端，挡板的内端为锯齿型结构。
[0015]所述外筒下部所设的底部放大的圆锥形开口的高度至少应为分离器高度的10%，最好为15%?75%。此处所指圆锥形开口的高度是指外筒与圆锥形开口交接处的水平位置与所述圆锥形开口底部的水平位置高度之差。
[0016]所述的内筒构成三相分离器的中心管，内筒与外筒之间的环状空间组成该三相分离器的折流筒，外筒与反应器内壁之间的环状空间为该三相分离器的澄清液体产品收集区，所述内筒下部设置的底部放大的圆锥形开口为物流导入口，所述内筒下部所设的底部放大的圆锥形开口的底部与反应器内壁构成的环状开口为该三相分离器的催化剂下料口。
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