CN104941525A

CN104941525A - 一种下流式反应器

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Publication number: CN104941525A
Application number: CN201410127427.8A
Authority: CN
Inventors: 何巨堂
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-09-30

Abstract

本发明涉及一种下流式反应器，包含设置集液室的上段气液分离区和设置1个或2个或多个催化剂床层的下段催化反应区，催化剂床层可以是固定床和或在线置换床，在反应器内整个物流流动方向上，上段气液分离区和下段催化反应区为串联关系。本发明组合了反应进料气液分离器和下流式反应器的功能，简化了分离器结构，提高了分离效率，特别适用于中低温煤焦油深度加氢改质过程的预加氢反应流出物的分离器和预加氢产物的深度加氢改质反应器的组合。集液室排出的液体可以作为返回上游流程的循环油使用，其余液体和或气体作为预加氢反应产物进入下段催化反应区；或者自分离区的集液室排出的液体和自分离区的气相空间排出的气体分别进行后续处理。

Description

一种下流式反应器

技术领域

本发明涉及一种下流式反应器，将反应进料气液分离区和下流式反应区组合在一起，包含设置集液室的气液分离区即上段和设置1个或2个或多个催化剂床层的催化反应区即下段；特别地讲，本发明涉及一种用于烃加氢过程的将反应进料气液分离区和下流式反应区组合在一起的下流式反应器；更特别地讲，本发明涉及一种中低温煤焦油深度加氢改质过程使用的将由预加氢反应流出物构成的深度加氢改质反应过程的反应进料的气液分离区和下流式深度加氢改质反应区组合在一起的下流式反应器。

背景技术

以下结合中低温煤焦油深度加氢改质过程使用的将由预加氢反应流出物构成的深度加氢改质反应过程的反应进料的气液分离区和下流式深度加氢改质反应区组合在一起的下流式反应器描述本发明。

本发明所述中低温煤焦油F1，可以是全馏分中低温煤焦油或中低温煤焦油的馏分油比如中低温煤焦油的煤沥青，通常含有预加氢易反应组分如金属、烯烃、酚、多环芳烃、胶状沥青状组分、灰分等，所述的预加氢易反应组分通常在反应条件下造成催化剂表面结焦或固体沉积。中低温煤焦油F1，通常含有多环芳烃、稠环芳烃、胶状沥青状组分。本文所说的稠环芳烃的芳环数大于5，而多环芳烃的芳环数为3～5。

对于预加氢易反应组分含量高的富含胶状沥青状组分的劣质中低温煤焦油F1，其目标产品为柴油馏分的深度加氢改质过程通常包括煤焦油原料F1的预加氢反应过程R1和预加氢反应流出物R1P的深度加氢改质反应过程R2，为了最大限度获得轻质产品如汽油、柴油馏分，通常对胶状沥青状组分的深度加氢改质生成油中的常规沸点高于350℃的烃组分进行包含热裂化反应的二次热加工(比如加氢裂化或加氢裂解或焦化或催化裂化或催化裂解等)。

在中低温煤焦油原料F1的预加氢反应过程R1，通常使用预加氢催化剂R1C，预加氢催化剂R1C可以是加氢保护剂、烯烃加氢饱和剂、加氢脱氧剂、加氢脱金属剂、加氢脱硫剂、芳烃加氢部分饱和催化剂等的单剂或双剂或多剂的串联组合或混装组合，在预加氢催化剂R1C存在条件下，所述中低温煤焦油F1与氢气进行加氢反应，生成一个由氢气、杂质组份、常规气体烃、常规液体烃组成的预加氢反应流出物R1P；基于预加氢反应过程R1的目的是过滤脱除机械杂质、烯烃饱和、脱除金属、脱除部分有机氧(比如有机酚)、脱除部分有机硫以及对其它部分易反应组分加氢(比如多环芳烃中的第一个芳环的加氢饱和)，因此预加氢反应过程R1的反应条件比深度加氢改质反应过程R2的反应条件较为缓和，通常，预加氢反应过程R1的较好的操作条件为：温度为170～390℃、压力为4.0～30.0MPa、预加氢催化剂R1C体积空速为0.05～5.0hr^-1、氢气/原料油体积比为500∶1～4000∶1，通常化学纯氢耗量为0.5～2.5％(对中低温煤焦油F1的重量)。

在深度加氢改质反应过程R2，在深度加氢改质催化剂R2C(通常至少使用具备加氢精制功能的深度加氢精致催化剂R21C、有时联合使用具备加氢裂化功能的催化剂R22C)存在条件下，所述预加氢反应流出物R1P进行深度加氢改质反应，生成一个由氢气、杂质组份、常规气体烃、常规液体烃组成的深度加氢改质反应流出物R2P；基于深度加氢改质反应过程R2预期的改质产物的指标要求，深度加氢改质反应过程R2通常必须脱除大部分硫、脱除大部分氮、显著降低芳烃浓度、提高十六烷值、降低密度，通常化学纯氢耗量为2.5～7.5％(对煤焦油F1的重量)，深度加氢改质反应过程R2的反应温度比预加氢反应过程R1的反应温度一般高20℃以上、通常高50℃以上、特别地高90℃以上。深度加氢改质反应过程R2的深度加氢精致催化剂R21C的操作条件通常为：温度为260～440℃、压力为4.0～30.0MPa、精制催化剂R21C体积空速为0.1～4.0hr^-1、氢气/原料油体积比为500∶1～4000∶1。深度加氢改质反应过程R2有时联合使用具备加氢裂化功能的催化剂R22C，催化剂R22C的操作条件通常为：温度为300～440℃、压力为4.0～30.0MPa、催化剂R22体积空速为0.5～4.0hr^-1、氢气/原料油体积比为500∶1～4000∶1。

在中低温煤焦油的预加氢过程中，使用富含供氢烃的联合反应稀释烃可以优化煤焦油重馏分的预加氢反应效果，为此，本发明人提出了以煤焦油预加氢生成油为互溶性好的富含供氢烃的联合反应稀释烃的煤焦油加氢转化方法，见表1所列专利申请，需要设置预加氢反应流出物的气液分离器和深度加氢改质反应过程R2，气液分离器排出的部分液体返回上游流程作为循环油使用，其余液体和气体作为预加氢反应流出物进入深度加氢改质反应过程R2的催化反应区，此时需要设置循环油循环泵系统，为循环泵提供循环油的集液器必须置于高标高位置，以保证加压泵REFL-PUMP的必须汽蚀余量的要求。或者可以将预加氢反应流出物分离为液体和气体分别进行后续处理。

表1需要实施预加氢反应流出物的气液分离过程和部分液体循环使用过程的煤焦油重油加氢转化方法

由于中低温煤焦油的预加氢反应流出物的深度加氢改质反应过程R2，通常属于强放热反应过程，反应温升较大，为了降低催化剂床层的平均温度，深度加氢改质反应过程R2通常使用多个催化剂床层，在催化剂床层之间使用急冷物流(冷氢气或冷油)。

为了简化设备结构和优化工程设计，本发明提出了一种下流式反应器，将反应进料气液分离区和下流式反应区组合在一起，包含设置集液室的气液分离区即上段和设置1个或2个或多个催化剂床层的催化反应区即下段，应用于中低温煤焦油深度加氢改质过程时，将由预加氢反应流出物构成的深度加氢改质反应过程的反应进料的气液分离区和下流式深度加氢改质反应区组合在一起，形成了组合功能的反应器或反应器系统，类似的技术未见报道。

因此，本发明的第一目的在于提出一种下流式反应器，将反应进料气液分离区和下流式反应区组合在一起，包含设置集液室的气液分离区即上段和设置1个或2个或多个催化剂床层的催化反应区即下段。

本发明的第二目的在于提出一种用于烃加氢过程的将反应进料气液分离区和下流式反应区组合在一起的下流式反应器。

本发明的第三目的在于提出一种中低温煤焦油深度加氢改质过程使用的将由预加氢反应流出物构成的深度加氢改质反应过程的反应进料的气液分离区和下流式深度加氢改质反应区组合在一起的下流式反应器。

对于金属含量高或烯烃含量高或酚含量高或胶质含量高或沥青质含量高或某种易反应物含量高的烃物料F1的深度加氢改质过程R2，本发明均可应用，这些物流可以选自下列物料中的一种或几种：

①低温煤焦油或其馏分油或其热加工过程所得油品；

②中温煤焦油或其馏分油或其热加工过程所得油品；

③高温煤焦油或其馏分油或其热加工过程所得油品；

④煤液化过程所得煤液化油或其馏分油或其热加工过程所得油品；

⑤页岩油或其馏分油或其热加工过程所得油品；

⑥石油砂基重油或其热加工过程所得油品；

⑦乙烯裂解焦油；

⑧石油基蜡油热裂化焦油；

⑨石油基重油热加工过程所得油品，热加工过程是重油焦化过程或重油催化裂化过程或重油催化裂解过程；

⑩其它芳烃含量高的富含胶状沥青状组分的烃油。

发明内容

本发明一种下流式反应器，其特征在于：在一台反应器RE的壳体RES内，将反应进料气液分离区构成的上段REUS和串联操作的下流式催化反应区构成的下段REDS组合在一起，上段REUS设置集液室CLD，下段REDS设置1个或2个或多个催化剂床层；主进料REF自反应器RE上部进入反应器RE，主产物REP自反应器RE下部排出反应器RE，来自集液室CLD的液相区的液体产物REFL排出反应器RE。

本发明特征进一步在于：下段REDS设置2个或多个催化剂床层，催化剂床层之间的空间设置流入支路进料REF2的支路进料口；根据需要，催化剂床层之间的空间还设置与支路进料口连接的支路进料分配器，支路进料分配器的工艺作用是：使支路进料REF2均匀分布在反应器内主流工艺介质的流动截面上；根据需要，催化剂床层之间的空间设置有使支路进料REF2与上部催化剂床层流出物混合的混合部件，混合部件的工艺作用是：使支路进料REF2与下部催化剂床层流出物混合均匀。

本发明特征进一步在于：根据需要，下段REDS设置的催化剂床层的入口，设置有床层进料分配器，床层进料分配器的工艺作用是：在反应器内主流工艺介质的流动截面上使床层进料均匀分布在床层底部。

下段REDS设置有催化剂床层，催化剂床层可以选自下列方式中的一种或几种：

①催化剂床层为固定床。

②催化剂床层为下流式在线移动床，所述下流式在线移动床，床层内工艺介质向下流动，以连续的方式从床层底部卸出活性已经降低的催化剂，从床层上部补入新鲜催化剂维持床层催化剂藏量。

③催化剂床层为下流式在线间歇式置换床，所述下流式在线间歇式置换床，床层内工艺介质向下流动，以间歇的方式卸出活性已经降低的催化剂，以间歇的方式补入新鲜催化剂维持床层催化剂藏量。

本发明一种下流式反应器，在反应器壳体RES内设置隔离下段REDS与上段REUS空间的分段隔板，设置输送下段REDS的上流式催化反应区的产物进入上段REUS的气液分离区的通道DP，有以下5种形式可供选择：

①第一种形式是，通道DP布置于反应器RE的壳体外，此时，分段隔板将反应器壳体RES内的上段REUS空间与下段REDS空间隔离。

②第二种形式是，通道DP布置于反应器RE的壳体内，通道DP穿过分段隔板。

③第三种形式是，集液室CLD侧壁之间和或集液室CLD侧壁与反应器壳体RES之间的流体下行空间，就是输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP。

④第四种形式是，集液室CLD侧壁之间的流体下行空间，就是输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP。

⑤第五种形式是，集液室CLD侧壁与反应器壳体RES之间的流体下行空间，就是输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP。

本发明一种下流式反应器，主进料REF可以为含有烃油的物流。

本发明一种下流式反应器，主进料REF为高芳烃原料HDS，下段REDS设置的下流式催化反应区进行高芳烃原料HDS的加氢改质过程；

高芳烃原料HDS选自下列物料中的一种或几种：

①低温煤焦油或其馏分油；

②中温煤焦油或其馏分油；

③高温煤焦油或其馏分油；

④煤液化过程所得煤液化油或其馏分油；

⑤页岩油或其馏分油；

⑥乙烯裂解焦油；

⑦石油基蜡油热裂化焦油；

⑧石油砂基重油或其热加工过程所得油品，热加工过程是重油焦化过程或重油催化裂化过程或重油催化裂解过程；

⑩其它芳烃重量含量高于50％的胶状沥青状组分重量含量高于15％的烃油。

本发明一种下流式反应器，进行高芳烃原料HDS的加氢改质过程时，其特征在于：

下段REDS设置的上流式催化反应区的操作条件为：温度为170～480℃、压力为4.0～30.0MPa。

本发明一种下流式反应器，自集液室的液相区CLD排出反应器RE的液体产物REFL，经过加压泵升压后的去向可以选自下列方式中的一种或几种：

①自集液室的液相区CLD排出反应器RE的液体产物REFL，经过加压泵升压后进入产生主进料REF的反应器内循环使用。

②自集液室的液相区CLD排出反应器RE的液体产物REFL，经过加压泵升压后进入产生支路进料REF2的反应器内循环使用。

本发明一种下流式反应器，根据需要，上段REUS设置集液室CLD，通过设置有阀门的管路与下段REDS设置的催化剂床层的上部空间联通，在反应器紧急停工阶段，用自集液室的液相区CLD排出反应器RE的液体产物REFL冲洗催化剂床层，催化剂床层内制造下流式流体流动。

本发明一种下流式反应器，根据需要，上段REUS，部分或全部气体产物作为反应进料闪蒸气REFV自反应器RE上部排出反应器RE，进入反应器REFV-R。

本发明一种下流式反应器，根据需要，上段REUS，部分或全部液体产物REFL自集液室的液相区CLD排出反应器RE，进入反应器REFL-R。

本发明一种下流式反应器，根据需要，上段REUS，部分气体产物作为进料闪蒸气REFV自反应器RE上部排出反应器RE，进入冷却过程REFV-CS。

本发明一种下流式反应器，根据需要，上段REUS，至少一部分液体产物REFL自集液室的液相区CLD排出反应器RE，进入冷却过程REFL-CS。

附图说明

附图是本发明一种下流式反应器RE的基本功能结构示意图。如附图所示，在一台反应器RE的壳体RES内，将反应进料气液分离区构成的上段REUS和串联操作的下流式催化反应区构成的下段REDS组合在一起，反应器RE的壳体RES包括上段REUS和下段REDS，主进料REF自反应器RE上部进入反应器RE；上段REUS设置集液室CLD，来自集液室的液相区CLD的液体产物REFL排出反应器RE，可能的气体产物REFV自反应器RE上部排出反应器RE；在反应器壳体RES内设置隔离上段REUS与下段REDS的分段隔板SB，设置输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP，通道DP布置于反应器RE的壳体内，通道DP穿过分段隔板；下流式催化反应区构成的下段REDS包括三个催化剂床层，1、2床层之间设有支路支路进料REF21的分配器，2、3床层之间有支路支路进料REF22的分配器；主产物REP自反应器RE上部排出反应器RE。

具体实施方式

本发明所述一种下流式反应器，是工业装置使用的一种下流式反应器，其中穿行于催化剂床层间的工艺介质的宏观流动主导方向为由上向下；反应器也可以称为反应塔。

本发明所述下流式反应器，基本部件通常有：

①反应器壳体RES；

②反应器壳体上的开口(或称为接管)；

③布置于反应器下段壳体内的催化剂床层；

④隔离上段REUS空间与下段REDS空间的分段隔板SB；

⑤设置输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP，通道DP可以穿过分段隔板或通过反应器壳体外连通管道而不穿过分段隔板；

⑥布置于反应器上段壳体内的集液室CLD；

⑦可能安装的测量仪表：测试催化剂床层温度的测温部件如热电偶，测量反应器系统特定位置压力的压力表，测量集液室CLD液位的液位仪表比如玻璃板、浮筒、双法兰差压计、导波雷达、射线料位计；

⑧进料分布器(或分配器)；

⑨床层间的混合器；

⑩出口整流部件，如收集器、防涡流器、除雾器(破沫器)。

本发明所述下流式反应器，辅助部件为外部保温材料、支撑件(裙座或支耳)、基础、梯子、操作平台及可能存在的消防配件如蒸汽消防环。根据建设地地质、气象等条件，结合设备重量、高度等条件，本发明所述下流式反应器根据需要其基础之下需要打桩以控制下流式反应器RE基础的沉降速度。

本发明所述下流式反应器RE，在一台反应器RE的壳体内，将反应进料气液分离区构成的上段REUS和串联操作的下流式催化反应区构成的下段REDS组合在一起，在反应器内设置隔离下段REDS与上段REUS空间的分段隔板SB，设置输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP，有以下2种形式可供选择：

①第一种形式是通道DP布置于反应器RE的壳体内，此时，通道DP穿过分段隔板SB；

②第二种形式是通道DP布置于反应器RE的壳体外，此时，分段隔板将反应器RE的壳体内空间隔离为下段REDS与上段REUS空间的。

本发明下流式反应器RE，下段REDS设置1个或2个或多个催化剂床层，催化剂床层的工作方式有以下几种形式可供选择：

①上流式固定床；

②下流式在线间歇式置换床，床层内工艺介质向下流动，以间歇的方式卸出活性已经降低的催化剂，以间歇的方式补入新鲜催化剂维持床层催化剂藏量；

③下流式移动床，床层内工艺介质向下流动，以连续的方式从床层底部卸出活性已经降低的催化剂，从床层上部补入新鲜催化剂维持床层催化剂藏量。

本发明下流式反应器RE，至少一部分来自集液室的液相区CLD的液体产物REFL排出反应器RE，液体产物REFL排出反应器RE的方式有以下几种形式可供选择：

①形式A在下流式反应器RE上段的集液室的液相区CLD的靠近底板(通常为分段隔板)的反应器的器壁上设置开口REFL-PX，开口REFL-PX可以是1各或2个或多个，开口REFL-PX之间尽可能对称布置；该形式的优点是结构简单，缺点之一是集液室的液位存在一定梯度降低了集液室的存液效率，缺点之二是位于开口REFL-PX低沿之下的集液室的存液空间成为流动死区降低了集液室的存液效率，缺点之三是集液室的存液空间流动死区会沉积反应产物中夹带的固体颗粒并可能对下游单元的进料构成颗粒物浓度波动；

②形式B在下流式反应器RE上段的集液室的底部(最好是集液室中心的底部)安装器内导液管REFL-IP，器内导液管REFL-IP与下段的靠近分段隔板的反应器的器壁上的开口REFL-P连接将液体产物REFL排出反应器RE；与形式A相比，优点之一是降低了集液室的液位梯度提高了集液室的存液效率，优点之二是消灭了集液室的存液空间的流动死区提高了集液室的存液效率，缺点是结构略为复杂；

③形式C，对于大直径下流式反应器RE，在下流式反应器RE上段的集液室的底部(最好是集液室中心的底部)安装2个或多个器内导液管REFL-IPX，器内导液管REFL-IPX在器内汇合后的总管与下段的靠近分段隔板的反应器的器壁上的开口REFL-P连接将液体产物REFL排出反应器RE；与形式B相比，优点是降低了集液室的液位梯度提高了集液室的存液效率，缺点是结构略为复杂；

④形式D，对于下流式反应器RE特别是对于大直径下流式反应器RE，在下流式反应器RE上段的集液室的底部(最好是集液室中心的底部)安装2个或多个尽可能对称布置的器内导液管REFL-IPX，每支器内导液管REFL-IPX与下段的靠近分段隔板的反应器的器壁上的开口REFL-PX连接将液体产物REFL排出反应器RE，尽可能对称布置的反应器外的各支路导管与总管联通；与形式C相比，优点是取消了反应器内的总管从而简化了反应器内的内件安装工作，开口REFL-PX相连管道内流体流动对反应器造成的不稳定性影响可以尽可能抵消，缺点是增加了反应器壁面开口个数；

⑤形式E，对于单个催化剂床层的下流式反应器RE特别是对于单个催化剂床层的大直径下流式反应器RE，在下流式反应器RE上段的集液室的底部(最好是集液室中心的底部)安装1个布置于反应器中心位置的器内导液管REFL-IPX，器内导液管REFL-IPX向下穿过催化剂床层后直接与安装在反应器内的循环泵连通，将来自反应器RE上段的液体产物REFL排入反应器RE的下段催化剂床层的下部空间内形成液体循环；当然，也可以根据需要安排2个或多个尽可能对称布置的器内导液管REFL-IPX；该形式，优点是解决了导液管的伴热保温问题，缩短了循环路径长度，减弱了外排液体产物REFL对反应器RE造成的不稳定性影响；缺点是循环泵置于反应器内，结构复杂，增加了反应器投资、降低了安全性，另外备用的循环泵更难以布置；

⑥形式F，对于单个催化剂床层的下流式反应器RE特别是对于单个催化剂床层的大直径下流式反应器RE，在下流式反应器RE上段的集液室的底部(最好是集液室中心的底部)安装1个布置于反应器中心位置的器内导液管REFL-IPX，器内导液管REFL-IPX向下穿过催化剂床层后与下段的靠近反应器底部器壁上的开口REFL-PX连接将液体产物REFL排出反应器RE；当然，也可以根据需要安排2个或多个尽可能对称布置的器内导液管REFL-IPX，尽可能对称布置的反应器外的各支路导管与总管联通；该形式，优点是解决了导液管的伴热保温问题，减弱了外排液体产物REFL对反应器RE造成的不稳定性影响；缺点是器内导液管REFL-IPX向下穿过催化剂床层，结构复杂。

液体产物REFL排出反应器RE的第一常用方式是：形式D，对于下流式反应器RE特别是对于大直径下流式反应器RE，在下流式反应器RE上段的集液室的底部(最好是集液室中心的底部)安装2个对称布置的器内导液管REFL-IPX，每支器内导液管REFL-IPX与下段的靠近分段隔板的反应器的器壁上的开口REFL-PX连接将液体产物REFL排出反应器RE，尽可能对称布置的反应器外的2个支路导管与总管联通。

液体产物REFL排出反应器RE的第二常用方式是：形式F，对于单个催化剂床层的下流式反应器RE特别是对于单个催化剂床层的大直径下流式反应器RE，在下流式反应器RE上段的集液室的底部(最好是集液室中心的底部)安装1个布置于反应器中心位置的器内导液管REFL-IPX，器内导液管REFL-IPX向下穿过催化剂床层后与下段的靠近反应器底部器壁上的开口REFL-PX连接将液体产物REFL排出反应器RE。

对于反应产物中含有表面张力大、粘度大的易发泡组分比如胶状沥青状组分的工况，为了保证脱气效果，在下流式反应器RE上段的集液室安装的液体产物REFL排出反应器RE的管道的工作状态下介质流速一般取较低值，比如通常小于1米/秒、一般小于0.5米/秒、特别地小于0.2米/秒。

本发明一种下流式反应器，反应进料气液分离区产生气体产品时，气体产物REFV自反应器RE上部排出反应器RE的方式通常为：在下流式反应器RE上段的集液室的液相区CLD的液面以上的任意合适位置均可以设置气体产物REFV排出口，常用方案是在反应器的顶部侧壁设置开口REFV-PX，开口REFV-PX可以是1各或2个或多个，多个开口REFV-PX之间尽可能对称布置，开口REFV-PX通常为1个。

本发明一种下流式反应器，主产物REP自反应器RE下部排出反应器RE，主产物REP排出反应器RE的方式通常为：在下流式催化反应区构成的下段REDS的底部的任意合适位置均可以设置主产物REP排出口，常用方案是在反应器的低部中心设置开口REP-PX，开口REP-PX可以是1各或2个或多个，多个开口REP-PX之间尽可能对称布置，开口REP-PX通常为1个。

本发明下流式反应器RE，至少一部分来自集液室的液相区CLD的液体产物REFL排出反应器RE，当液体产物REFL进入加压泵REFL-PUMP时，上段REUS的集液室CLD的标高必须足够高，以保证加压泵REFL-PUMP的必须汽蚀余量的要求。

本发明下流式反应器RE，适用于烃加氢过程，特别适用于易结焦烃油的反应温度不太高因而结焦反应比较弱的烃加氢改质过程，或者特别适用于含有较少灰分的易结焦烃油的加氢改质过程。本发明下流式反应器RE，适用于煤焦油加氢改质过程，特别适用于中低温煤焦油的预加氢改质过程。本发明下流式反应器RE，可以与上游反应器或下游反应器组合使用，构成多种形式的反应系统。

以下详细描述本发明的特征部分。

①催化剂床层为固定床。

高芳烃原料HDS选自下列物料中的一种或几种：

①低温煤焦油或其馏分油；

②中温煤焦油或其馏分油；

③高温煤焦油或其馏分油；

④煤液化过程所得煤液化油或其馏分油；

⑤页岩油或其馏分油；

⑥乙烯裂解焦油；

⑦石油基蜡油热裂化焦油；

本发明“顶部集液室+下流式反应段”的组合功能反应器，主要优点如下：

①从设备专业角度讲，有以下优点：设备功能紧凑，大大简化了热态高压分离器结构，至少节省了两个封头，节省了大量合金钢材料；

②从工艺专业角度讲，有以下优点：内置式段间通道DP，可以同时也是上段REUS气液分离区的下流产物的分布器即是下段REDS催化反应区原料的分布器，具有多重作用，由于工作效率高，降低了无效空间，提高了空间利用率；

③从管道专业角度讲，有以下优点：减少了反应器与分离器之间的物料输送管道；

④从土建专业角度讲，有以下优点：节省了一台独立分离器的几乎所有建筑、结构附件，这些附件包括裙座、操作平台、基础；

⑤从总图专业角度讲，有以下优点：节省了占地面积。

实施例

中温煤焦油性质见表2，分离为主要由常规沸点低于480℃的烃组成的重量收率为82％的轻馏分和主要由常规沸点高于480℃的烃组成的重量收率为18％的煤沥青，轻馏分单独进行深度加氢改质，煤沥青用作高芳烃原料HDS。

供氢烃物流SHS选自预加氢反应过程R1所得预加氢生成油R1P，数量为高芳烃原料HDS的5倍，通过预加氢反应流出物R1P的气液分离过程得到，此时，供氢烃前身物物流就是高芳烃原料HDS自身；供氢烃组分SH的重量比例为约25重量％，物流SHS中胶质含量低于5重量％、残炭低于1.5％。

工艺加工方案的步骤如下：

(1)预加氢反应R1R过程中，工艺指标为：

①预加氢催化剂床层进料中，来自供氢烃物流SHS的供氢烃组分SH的重量流量SH-W与来自高芳烃原料HDS的胶状沥青状组分HD的重量流量HD-W之比KX＝SH-W/HD-W，KX＝1.30～1.35；

预加氢催化剂床层的液相中，来自供氢烃物流SHS的供氢烃组分SH的重量流量SH-CLW与来自高芳烃原料HDS的胶状沥青状组分HD的重量流量HD-CLW之比KY＝SH-CLW/HD-CLW，KY≥1.10；

②氢油体积比为200；

③高芳烃原料HDS的相态分布为：总体液相率HDS-KL≥0.77，即总体气化率HDS-KV≤0.23；

高芳烃原料HDS中的胶状沥青状组分HD的相态分布为：总体液相率HD-KL≥0.77，即总体气化率HD-KV≤0.23；

④反应热的选择性指标，基于高芳烃原料HDS的反应热HDS-Q与基于供氢烃物流SHS的反应热SHS-Q之比值为KZ，KZ＝HDS-Q/SHS-Q，KZ≥2.1；

预加氢反应器R1-SB的工作方式为上流式微膨胀床反应器；进料自反应器R1-SB下部进入，反应流出物R1P自反应器R1-SB上部流出；在温度为300～320℃、压力为15.0～17.0MPa、预加氢催化剂R1-CAT体积空速为0.6～0.7hr^-1的反应条件下，完成预加氢反应得到预加氢反应流出物R1P；所述上流式微膨胀床，床层膨胀比KBED小于1.03；

注入预加氢反应器的富氢气物流优先为新氢物流，不足时用循环氢补充；

预加氢反应器内气相中硫化氢体积浓度控制为0.3～0.5％；

(2)深度加氢改质反应流出物R2P中的全馏分柴油的十六烷值高于32。

(3)在分离部分HPS，分离深度加氢改质反应流出物R2P得到主要由氢气组成的富氢气气体HPV和深度加氢改质生成油R2P0，至少一部分富氢气气体HPV返回加氢反应过程循环使用。

(4)设置加氢裂化反应过程R3，以分离深度加氢改质反应流出物R2P的加氢生成油R2P0所得主要由常规沸点高于350℃烃组成的加氢改质重油R2P0-D0为原料，在加氢裂化反应过程R3转化为加氢裂化反应流出物R3P，加氢裂化反应流出物R3P与加氢反应流出物R2P混合后分离。

表2、表3为中温煤焦油性质。

表4为高芳烃原料HDS的预加氢反应过程R1使用的催化剂的组成和物化性质。

表5为高芳烃原料HDS的深度加氢改质反应过程R2使用的催化剂的组成和物化性质。

表6为加氢裂化反应部分用催化剂的组成和物化性质。

表7为预加氢反应过程R1、深度加氢改质反应过程R2、加氢裂化反应过程R3的操作条件和产品性质。

该装置的预加氢反应器R1-SB采用上流式反应器，预加氢反应器R1-SB排出的预加氢反应流出物RIP串联进入采用本发明结构的第一深度加氢改质反应器和一台常规的下流式滴流床反应器。

第一深度加氢改质反应器，采用本发明组合式的下流式反应器，在一台反应器壳体RES的内，将反应进料气液分离区构成的上段REUS和串联操作的下流式催化反应区构成的下段REDS组合在一起，上段REUS设置集液室CLD，下段REDS设置4个催化剂床层，按照原料流过的顺序分别为保护催化剂、加氢脱金属催化剂、加氢脱残炭催化剂、加氢脱硫催化剂；主进料REF自反应器RE上部进入反应器RE，主产物REP自反应器RE下部排出反应器RE，来自集液室的液相区CLD的液体产物REFL排出反应器RE后通过循环泵加压后返回预加氢反应器R1-SB进料口。

设计参数如下：

①通道DP中介质流速选择范围为0.5～8米/秒，优选为1～3米/秒；

②集液室的液相区CLD的液体产物REFL的停留时间选择范围为10～100分钟，优选为30～40分钟；

③循环泵入口管道内介质流速为0.2～1.0米/秒、优选为0.4～1米/秒。

表2煤焦油性质

项目	数值
		瓶密度(20℃)，kg.m^-3	1.0658
馏程，℃(模拟蒸馏)
		IBP/10％/30％/50％	164/237/314/374
70％/80％/85％/89.2	435/486/542/750
		硫，μg.g^-1	1800
氮，μg.g^-1	6101
		C，％	81.36
H，％	8.21
		凝点，℃	30
残炭，％	9.77
		水分，％	4.1
沉淀物，％	0.48
		闪点(闭口)，℃	126
重金属，μg.g^-1
		Fe/Na/Ni/Mg	108.70/5.74/1.39/56.32
Ca/V/K/Pb	362.4/0.17/16.25/11.43
		Co/Cu/Mn/Zn/Mo	0.77/0.21/4.24/6.84/0.02
质谱组成，％
		胶质	33.5
链烷烃	11.5
		环烷烃	5.2
单环/双环/三环/四环	2.7/0.7/1.3/0.5
		芳烃	49.8
单环/双环/三环/四环/五环	13.8/16.4/8.3/5.0/0.6
		总噻吩/未鉴定	4.4/1.3

表3煤焦油实沸点切割结果

组分，％	数值
		水	3.07
＜170℃	4.30
		170℃～210℃	1.48
210℃～230℃	4.81
		230℃～300℃	14.93
300℃～500℃	59.28
		＞500℃	12.13
∑	96.93

表4高芳烃原料HDS的预加氢反应过程R1使用的催化剂的组成和物化性质

表5高芳烃原料HDS的深度加氢改质反应过程R2使用的催化剂的组成和物化性质

表6加氢裂化反应部分用催化剂的组成和物化性质

表7预加氢反应过程R1、深度加氢改质反应过程R2、加氢裂化反应过程R3的操作条件和产品性质表

序号	项目	数值
			1	预加氢反应过程R1
1.1	反应压力，MPa	15.0～17.0
			1.2	反应温度，℃保护剂+脱金属剂+脱残炭剂+脱硫剂	295～340
2	深度加氢改质反应过程R2
			2.1	加氢精制剂E体积空速，h^-1	0.25～0.30
2.2	反应器入口氢油比，m³n/m³	1700～1800
			2.3	深度加氢改质反应流出物R2P中的石脑油馏分的氮含量，	≯3.0
2.4	深度加氢改质反应流出物R2P中的柴油馏分的十六烷值	≮35.0
			2.5	深度加氢改质反应流出物R2P中的尾油沸程，℃	350～545
3	加氢裂化反应过程R3
			3.1	反应压力，MPa	15.0～17.0
3.2	反应温度，℃	380～420
			3.3	加氢裂化催化剂体积空速，h^-1	0.42～0.50
3.4	反应器入口氢油比，m³n/m³	1500
			3.5	加氢裂化柴油十六烷值	≮48

Claims

1.一种下流式反应器，其特征在于：在一台反应器RE的壳体RES内，将反应进料气液分离区构成的上段REUS和串联操作的下流式催化反应区构成的下段REDS组合在一起，上段REUS设置集液室CLD，下段REDS设置1个或2个或多个催化剂床层；主进料REF自反应器RE上部进入反应器RE，主产物REP自反应器RE下部排出反应器RE，来自集液室CLD的液相区的液体产物REFL排出反应器RE。

2.根据权利要求1所述的下流式反应器，其特征在于：

下段REDS设置2个或多个催化剂床层，催化剂床层之间的空间设置流入支路进料REF2的支路进料口。

3.根据权利要求2所述的下流式反应器，其特征在于：

下段REDS设置2个或多个催化剂床层，催化剂床层之间的空间设置支路进料REF2的支路进料口，催化剂床层之间的空间还设置与支路进料口连接的支路进料分配器，支路进料分配器的工艺作用是：使支路进料REF2均匀分布在反应器内主流工艺介质的流动截面上。

4.根据权利要求2所述的下流式反应器，其特征在于：

下段REDS设置2个或多个催化剂床层，催化剂床层之间的空间设置支路进料REF2的支路进料口，催化剂床层之间的空间设置有使支路进料REF2与上部催化剂床层流出物混合的混合部件，混合部件的工艺作用是：使支路进料REF2与下部催化剂床层流出物混合均匀。

5.根据权利要求1所述的下流式反应器，其特征在于：

下段REDS设置的催化剂床层的入口，设置有床层进料分配器，床层进料分配器的工艺作用是：在反应器内主流工艺介质的流动截面上使床层进料均匀分布在床层底部。

6.根据权利要求2所述的下流式反应器，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的下流式反应器，其特征在于：

催化剂床层为固定床。

8.根据权利要求1所述的下流式反应器，其特征在于：

催化剂床层为下流式在线移动床，所述下流式在线移动床，床层内工艺介质向下流动，以连续的方式从床层底部卸出活性已经降低的催化剂，从床层上部补入新鲜催化剂维持床层催化剂藏量。

9.根据权利要求1所述的下流式反应器，其特征在于：

催化剂床层为下流式在线间歇式置换床，所述下流式在线间歇式置换床，床层内工艺介质向下流动，以间歇的方式卸出活性已经降低的催化剂，以间歇的方式补入新鲜催化剂维持床层催化剂藏量。

10.根据权利要求1所述的下流式反应器，其特征在于：

在反应器壳体RES内设置隔离上段REUS和下段REDS的分段隔板，设置输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP，通道DP布置于反应器RE的壳体外，此时，分段隔板将反应器壳体RES内的上段REUS空间与下段REDS空间隔离。

11.根据权利要求1所述的下流式反应器，其特征在于：

在反应器壳体RES内设置隔离上段REUS和下段REDS的分段隔板，设置输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP，通道DP布置于反应器RE的壳体内，通道DP穿过分段隔板。

12.根据权利要求1所述的下流式反应器，其特征在于：

在反应器壳体RES的上段内设置集液室CLD，集液室CLD侧壁之间和或集液室CLD侧壁与反应器壳体RES之间的流体下行空间，就是输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP。

13.根据权利要求1所述的下流式反应器，其特征在于：

在反应器壳体RES的上段内设置集液室CLD，集液室CLD侧壁之间的流体下行空间，就是输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP。

14.根据权利要求1所述的下流式反应器，其特征在于：

在反应器壳体RES的上段内设置集液室CLD，集液室CLD侧壁与反应器壳体RES之间的流体下行空间，就是输送上段REUS的气液分离区的物流进入下段REDS的下流式催化反应区的通道DP。

15.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14所述的下流式反应器，其特征在于：主进料REF为含有烃油的物流。

16.根据权利要求1或2或3或4或5或6或7或8或9或10或11或12或13或14所述的下流式反应器，其特征在于：主进料REF为高芳烃原料HDS，下段REDS设置的下流式催化反应区进行高芳烃原料HDS的加氢改质过程；

高芳烃原料HDS选自下列物料中的一种或几种：

①低温煤焦油或其馏分油；

②中温煤焦油或其馏分油；

③高温煤焦油或其馏分油；

④煤液化过程所得煤液化油或其馏分油；

⑤页岩油或其馏分油；

⑥乙烯裂解焦油；

⑦石油基蜡油热裂化焦油；

17.根据权利要求16所述的下流式反应器，其特征在于：

下段REDS设置的下流式催化反应区的操作条件为：温度为170～480℃、压力为4.0～30.0MPa。

18.根据权利要求16所述的下流式反应器，其特征在于：

自集液室的液相区CLD排出反应器RE的液体产物REFL，经过加压泵升压后进入产生主进料REF的反应器内循环使用。

19.根据权利要求16所述的下流式反应器，其特征在于：

自集液室的液相区CLD排出反应器RE的液体产物REFL，经过加压泵升压后进入产生支路进料REF2的反应器内循环使用。

20.根据权利要求16所述的下流式反应器，其特征在于：

上段REUS设置集液室CLD，通过设置有阀门的管路与下段REDS设置的催化剂床层的上部空间联通，在反应器紧急停工阶段，用自集液室的液相区CLD排出反应器RE的液体产物REFL冲洗催化剂床层，催化剂床层内制造下流式流体流动。

21.根据权利要求16所述的下流式反应器，其特征在于：

上段REUS，气体产物作为反应进料闪蒸气REFV自反应器RE上部排出反应器RE，进入反应器REFV-R。

22.根据权利要求16所述的下流式反应器，其特征在于：

上段REUS，部分气体产物作为进料闪蒸气REFV自反应器RE上部排出反应器RE，进入反应器REFV-R。

23.根据权利要求16所述的下流式反应器，其特征在于：

上段REUS，至少一部分液体产物REFL自集液室的液相区CLD排出反应器RE，进入反应器REFL-R。

24.根据权利要求16所述的下流式反应器，其特征在于：

上段REUS，全部液体产物REFL自集液室的液相区CLD排出反应器RE，进入反应器REFL-R。

25.根据权利要求16所述的下流式反应器，其特征在于：

上段REUS，部分气体产物作为进料闪蒸气REFV自反应器RE上部排出反应器RE，进入冷却过程REFV-CS。

26.根据权利要求16所述的下流式反应器，其特征在于：

上段REUS，至少一部分液体产物REFL自集液室的液相区CLD排出反应器RE，进入冷却过程REFL-CS。