固定床加氢反应器内构件的开发与应用
气液混合强化在固定床加氢过程中的应用进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2024 年第 43 卷第 1 期气液混合强化在固定床加氢过程中的应用进展苏梦军，刘剑，辛靖，陈禹霏，张海洪，韩龙年，朱元宝，李洪宝（中海油化工与新材料科学研究院，北京 102209）摘要：炼油工业作为国民经济的支柱，在创造大量财富的同时，往往存在高能耗、高物耗和高污染的问题。
固定床加氢技术是重要清洁炼油技术，在油品质量升级、产品结构调整、原油资源高效利用、生产过程清洁化进程中发挥了重要的作用。
提高固定床加氢效率有助于充分利用石油资源、生产清洁燃料和实现生产过程的节能降耗。
本文从固定床反应器滴流床加氢和液相加氢过程的氢油两相物料混合特性出发，综述了通过开发新型混氢设备和加氢工艺，强化气液混合过程，提高固定床多相催化加氢效率的应用进展，并提出固定床加氢反应过程气液混合强化技术发展趋势，为炼油化工生产过程提质增效、节能降碳新技术的开发提供参考。
关键词：气液混合；固定床加氢；多相反应；传质；过程强化中图分类号：TE624 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2024）01-0100-11Progress in the application of gas-liquid mixing intensification infixed-bed hydrogenationSU Mengjun ，LIU Jian ，XIN Jing ，CHEN Yufei ，ZHANG Haihong ，HAN Longnian ，ZHU Yuanbao ，LI Hongbao(CNOOC Institute of Chemicals & Advanced Materials, Beijing 102209, China)Abstract: As the pillar of national economy, oil refining industry often has the problems of high energy consumption, high material consumption and high pollution while creating a lot of wealth. Fixed-bed hydrogenation technology is an important clean oil refining technology, which plays an important role in the upgrading of oil quality, the adjustment of product structure, the efficient utilization of crude oil resources and the clean production process. Improving the efficiency of fixed-bed hydrogenation is helpful to make full use of petroleum resources, produce clean fuel and realize energy saving and consumption reduction in production process. Based on the mixing characteristics of hydrogen and oil two-phase materials in the trickle-bed hydrogenation and liquid-phase hydrogenation processes of fixed-bed reactor, this paper reviewed the application progress of gas-liquid mixing intensification which improved the efficiency of fixed-bed multiphase catalytic hydrogenation by developing new hydrogen mixing equipment and hydrogenation process, and proposed the development trend of gas-liquid mixing intensification technology in fixed-bed hydrogenation process. It provides reference for the development of new technologies for improving quality and efficiency, saving energy and reducing carbon in refining and chemical production process.Keywords: gas-liquid mixing; fixed-bed hydrogenation; multiphase reaction; mass transfer; process intensification特约评述DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2023-1170收稿日期：2023-07-11；修改稿日期：2023-08-30。
固定床反应器在化工生产中的应用综述
固定床反应器在化工生产中的应用综述常州工程职业技术学院固定床反应器在化工生产中的应用综述胡浩鹏精细1411摘要：固定床反应器又称填充床反应器，装填有固体催化剂或固体用以实现的一种反应器。
在现代生产中固定床反应器开始广泛应用于生产之中，主要用于化工生产、生物科研等。
它与及的区别在于固体颗粒处于静止状态。
固定床反应器主要用于实现气固相，如、二氧化硫接触氧化器、炉等。
关键词：固定床反应器、化工生产引言：近几年以来固定床反应器在化工生产及医药研究的领域里发挥着重大的作用，本文就近年来关于固定床反应器在化工生产和医药研究上作一些论述正文：固定床反应器在化工领域应用十分广泛。
基本有机化工中，乙烯氧化制环氧乙烷、乙苯脱氧制苯乙烯、乙烯水合制乙醇等反应均在固定床反应器中进行。
固定床反应器床层薄，流速低，床层内的流体轴向流动可看作是理想置换流动，因而化学反应速率较快，完成同样的生产任务所需的催化剂用量和反应器体积较小，流体停留时间可严格控制，温度分布可适当调节，有利于提高化学反应的转化率和选择性；固定床中催化剂不易磨损，可在高温高压下操作。
当然，固定床也存在一些缺点，如传热性能差；不能使用细粒催化剂(不能充分利用催化剂内表面)，催化剂的再生、更换均不方便。
按照催化剂固定方式的不同，Biardi[1]等将固定床反应器分为传统型与非传统型两种。
传统型固定床是指催化剂以粒子形式进行堆积，主要有并流下行泡沫床和并流上行泡沫床；非传统型固定床是指将催化剂以某种形态负载或固定于某种结构填料上，通常使用Monolith催化剂和Katapak—Sandwich催化剂等。
1：并流下行泡沫床Solvay公司认为当气、液相并流下行时，如果同时成倍地提高工作液和氢气的流量，可以从滴流床过渡到泡沫床。
因为泡沫床的气液接触面积较滴流床有了明显的提高，所以气液相间的传质作用明显增强。
并且，这种改进不需增加辅助设备就可方便地实现。
同时，为了解决快速反应和加压条件下泡沫的淬灭、聚并，以及由此引起的床层压降波动较大、进料难以控制的问题，该专利采用惰性气体(最好是氮气)来稀释氢气，并给出了氮氢最优比。
UOP新型加氢裂化反应器内构件
加氢裂化装置在炼油厂是前沿技术， 加氢裂化的关键是反应器的催化剂，而要 使催化剂的作用发挥到最佳效果，反应器 的内构件的设计的合理性至关重要，综上 所述，ＵＯＰ 反应器内构件的设计和使用都 有其独到之处，对于加氢裂化的反应深度、 产品收率、产品质量都有不同程度的提高。
图 ４ 国内新型急冷箱
图 ５ 冷氢箱结构示意图
另一点需要强调的是，这种变化也为液体
二、反应器内构件和反应产物流 动情况介绍
粗分配盘下面的气液分配盘的工作提供了
图３
２．１ 反应器内构件
图 １ 入口扩散器
图 ２ 气液混合物在反应器中自上向下的流动情况 －６１－
制 造
中国科技信息 ２００７ 年第 ２０ 期 ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｏｃｔ．２００７
良好的支持，因为气液分离器上的超混内 构件需要气液相对均匀，并且压降要小， 液体粗分配器恰好起到了这个作用。
另一点重要的收益是，因为混合室的 高度减少（直径变大了），可以增加催化剂 的装填量，增加反应的处理量和裂化效果， 是一举两得的改变。
２．４ 同国内内构件的对比 同国内内构件相比，Ｕ Ｏ Ｐ 反应器内 构件的主要不同点如下： ａ． 急冷氢混合箱：ＵＯＰ 的混合箱为圆 形，气液混合物从圆盘的中间位置进入，进 入时成一定的角度，这样为气液混合物在 圆盘中流动提供动力，这样可以进行充分 的混合，混合后的产物从混合箱中间的溢 流孔向下流动到粗液体分配盘上；国内混 合箱为方形的，箱内设置的导流溅液板对
参考文献
［１］，王常力，廖道文．集散型控制系统的设
计与应用［Ｍ］．北京：清华大学出版社．
１９９３
［２］，吴永生，方可人．热工测量及仪表．中国
新型加氢反应器内构件的工业应用
氢反 应器 内构件 ，通 过 强 化气 液 分 配来 提 高 催 化 是 由 中 国 石 化 石 油 化 工 科 学 研 究 院 研 发 。
剂 的使用 效率 及 寿命 ，优 化 内构 件 结 构 以提 高 反
应器 内催 化剂 的有 效 装填 空 间 及利 用 率 ，这 样 可
以满 足加 氢 装 置 高 效 、长周 期 平 稳 运 行 。 其 中 ，
技术 也 在 向更 高水 平 发 展 ，如 采用 活 性 更 高 的催 下部 均 匀分 布 ２～８条 缝 ；旋 流结 构 是 由多个 旋
化 剂 ，扩大 更 多 的反 应 空 间 ，改 进 反 应 器 内构 件 流 片组成 ，位 于 中 心 管顶 部 ，它 可 将 泡 帽顶 部 汇
的性 能等 。 目前 ，国 内外 开 发 出一 批 新 型加 聚 的液 相 进行 旋 流 雾 化 分 散 。该 气 液 分 配 器
第 ３４卷 第 ３期 ２０１６年 ５ 月
石 化 技 术 与 应 用
Ｐｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＆ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
Ｖｏ１．３４ ＮＯ．３ Ｍ ａｖ ２０１６
工 业 技 术 （２２６—２２９）
新 型 加 氢 反 应 器 内构 件 的 工 业应 用
关 键 词 ：焦 化 蜡 油 ；焦 化 柴 油 ；加 氢 反 应 器 ；内构 件 ；工 业 应 用 中 图 分 类 号 ：ＴＥ ６２４．４ ３１ 文 献 标 志码 ：Ｂ 文章 编 号 ：１００９—００４５（２０１６）０３—０２２６—０４
随着 原 油 的重 质 化 、劣 质 化 日趋 严 重 ，加 氢 口管 ，可 以扩 大 液 相 物 流 的喷 洒 面 积 ；圆形 泡 帽
最具 代表 性 的就是 美 国 Ｓｈｅｌｌ公 司开 发 的新 型反
内构件介绍
加氢内构件介绍
筒体及内构件的材料选择
• •
反应器属压力容器，压力容器选材一般根据其操 作条件、介质的腐蚀性和材料的经济性等综合因 素而定。 处于高温临氢工况下的压力容器选材时，还要考 虑使其在整个设计寿命期间不出现下列情况：
应力腐蚀断裂； ◆ 蠕变应变达到不允许的程度； ◆ 脱炭； ◆ 氢侵蚀； ◆ 停工期间损坏。
•
加氢内构件介绍
边壁效应对流体均匀性分布的影响
•
• •
在工业反应器上，由于反应器的直径D与催化 剂的直径DP之比远大于18～25，故边壁效应一 般是可以忽略不计的。 试验室小试因D/DP较小的缘故，影响就较大， 这也是通常小试结果要比大型工业装置效果差 的一个重要原因。 滴流床反应器的轴向返混也是存在的。但根据 Mears的研究，当催化剂床层高度H与催化剂颗 粒直径DP之比大于350时，轴向返混可以忽略 不计。
• 气流均布； • 流体在分、集气管内的流动状态； • 与静压差有关的动量交换系数。
加氢内构件介绍
固定床滴流反应器的流体流动特征
• 流体流动的形态特征
◆ 在滴流床反应器中，流体在轴向穿过催化剂
床层时，随着气、液流速的不同，将呈现出 不同的流动区域，一般可分为四种区域：
• 滴流区域 • 脉冲区域 • 喷洒区域 • 鼓泡区域
包的形式制造了我国第一台热壁加氢反应器。
•
通过消化吸收国外技术和国内自行研制开发，我国制造热 壁加氢反应器的技术日臻成熟，国产化率逐年提高。
加氢内构件介绍
锻焊和板焊式
•
鉴于国内制造厂的卷板能力，器壁厚度在120mm以内 时，反应器壳体就可用钢板卷制，然后焊接成圆筒壳。 以这种方式制造的反应器就称之为板焊式加氢反应器。
固定床反应器在合成化学中的应用
固定床反应器在合成化学中的应用固定床反应器是一种广泛应用于合成化学领域的重要工业反应器。
它通过将反应物固定在反应器中的固定床上，实现对反应物的连续处理，从而可以达到高效、高纯度的产品合成。
固定床反应器广泛应用于多种合成化学反应中，包括氧化、还原、加氢、脱氢和裂解等重要反应。
其中最常见的是利用固定床反应器进行催化剂反应。
对于氧化反应，固定床反应器可以用于二氧化碳的加氢反应，通过对CO2的加氢来合成甲醇，在化工、燃料和材料领域具有广泛应用。
固定床反应器还可以用于氧气吸附、CO2吸附和制取二氧化氮等反应，是许多重要化学反应的关键步骤。
对于还原反应，固定床反应器被广泛应用于制取氢气、硅烷、氨等重要物质。
固定床反应器的催化剂展示了极高的反应活性和选择性，可以高效地转化原料为所需产品。
在加氢反应中，固定床反应器也被广泛应用于生产烯烃和脂肪酸等化合物。
利用固定床反应器进行脱氢反应可以高效地制备芳香烃，如苯、甲苯和二甲苯等。
在裂解反应中，固定床反应器的催化剂也可以高效地将烃类化合物裂解为丙烯和丁烯。
通过固定床反应器进行各种合成化学反应，不仅可以高效地制备所需产品，还可以控制反应条件，降低反应中的未反应物和杂质产生，提高产品的纯度和产量。
固定床反应器被广泛应用于化工、药物、能源和材料等领域，成为合成化学领域的重要工具。
固定床反应器的优点是其可实现连续、高通量生产，而且需求的反应温度和压力都可以固定并持续控制。
该反应器方式不仅被广泛用于商业生产中，也被用于实验和产业化之中。
这种反应器在加氢、脱氢、裂解、氧化等反应中都得到了成功应用。
加氢和脱氢的例子加氢和脱氢反应是最常规的使用固定床反应器的应用之一。
在加氢反应中，催化剂通常用过渡金属，例如镍、钯和铂等。
这些过渡金属具有较高的活性和选择性。
在催化剂表面，反应氢与气态预处理的原料流相互作用。
反应发生后，产品流从固定床的另一端流出，回流与气体流混合，形成产品混合物。
工业上的一个脱氢反应是乙烯粘合剂的制作。
石油加氢裂化—加氢裂化反应器内部构件
作用
管子（切开） 顶盖封死
开孔底板
双层多孔板结构入口扩散器
二、气液分配盘
加氢裂化滴流床反应器的内部构件
✓ 入口扩散器
☜ ✓ 气液分配盘
✓ 去垢篮 ✓ 热电偶 ✓ 催化剂支撑盘 ✓ 冷氢管 ✓ 冷氢箱 ✓ 出口收集器
二、气液分配盘
气液分配盘
气
课程：石油炼制运行与操控 知识点：加氢裂化反应器内部构件
一、入口扩散器
加氢裂化滴流床反应器的内部构件
☜ ✓ 入口扩散器
✓ 气液分配盘 ✓ 去垢篮 ✓ 热电偶 ✓ 催化剂支撑盘 ✓ 冷氢管 ✓ 冷氢箱 ✓ 出口收集器
一、入口扩散器
国内大多采用双层多孔板结构的入口扩散器
主要作用
✓ 将进料扩散到反应器的整个截面上 ✓ 防止气、液相进料直接冲击气液分配盘，影
✓ 催化剂支撑盘 ✓ 冷氢管 ✓ 冷氢箱 ✓ 出口收集器
四、热电偶
作用：监视加氢放热反应引起的床层温度升高及床层截面温度分布状况，对操
作温度进行监控
热电偶
热电偶管（内部）
五、催化剂支撑盘
加氢裂化滴流床反应器的内部构件
✓ 入口扩散器 ✓ 气液分配盘 ✓ 去垢篮 ✓ 热电偶
☜ ✓ 催化剂支撑盘
✓ 冷氢管 ✓ 冷氢箱 ✓ 出口收集器
液
分
配
催化剂床层
盘
作用：改善反应物料流动状态，使物料均匀分布，实现与催化剂的良好接触
二、气液分配盘
气液分配盘
塔盘板
泡帽 下降管
塔盘板
物料
分配盘板
分配器
泡帽分配器
三、去垢篮
加氢裂化滴流床反应器的内部构件
应用化工技术专业《固定床催化反应器在苯加氢装置上的应用》
〔3〕为防止铂催化剂失活、中毒，配置了苯枯燥和脱硫反响器，以延长 铂催化剂的使用寿命。
苯加氢岗位工艺包括：
苯枯燥系统〔图1〕 苯加氢系统〔图2〕 环己烷和气体的别离系统〔图3〕 脱除庚烷系统〔图4〕
第一页，共六页。
图1 苯枯燥系统
第二页，共六页。
图第三页2，苯共六加页。氢系统
第四页，共六页。
图3 环己烷和气体的别离系统
图4 脱除庚烷系统
第五页，共六页。
内容总结
二、固定床催化反响器在苯加氢装置上的应用。〔1〕采用双反响器设计，反响完全，环己烷直 接别离得到成品，循环氢浓度可控制较低，减少放空损失。〔2〕使用国内开发并生产的高性能铂系 苯加氢催化剂，是国内首家采用国产铂系苯加氢催化剂的生产装置。图4 脱除庚烷系统
二、固定床催化反响器在苯加氢装置上的应用
〔一〕苯加氢制环己烷工艺流程图
环己烷的制备采用气相苯加氢工艺。该 Nhomakorabea艺有如下特点：
〔1〕采用双反响器设计，反响完全，环己烷直接别离得到成品，循环氢浓度可控制较 低，减少放空损失；
〔2〕使用国内开发并生产的高性能铂系苯加氢催化剂，是国内首家采用国产铂系 苯加氢催化剂的生产装置；
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机械设备固定床加氢反应器内构件的开发与应用王兴敏洛阳石油化工工程公司(河南省洛阳市471003)摘要:介绍了国内外固定床加氢反应器内构件的主要类型及其特点,详细叙述了洛阳石油化工工程公司(LPEC)开发的内构件及其在目前国内规模最大的加氢精制(反应器内径为3800mm)和渣油加氢脱硫(反应器内径为4200mm)装置上的应用情况。
内径为3800mm的加氢精制反应器床层径向温差基本小于3 ,效果良好;内径为4200mm的渣油固定床加氢脱硫反应器床层径向温差为1~7 ,优于国内引进同类装置水平。
主题词:加氢反应器 固定床反应器 内构件 开发 应用加氢工艺技术水平的高低,主要取决于催化剂性能的先进性,而催化剂性能的充分发挥,则在很大程度上取决于反应器内部结构的先进性和合理性。
设计合理的加氢反应器内构件应具有如下功能和特点:反应物流混合充分,催化剂床层温度分布均匀;压力降小,占用反应器空间小,装卸催化剂方便,检修检测方便,操作安全和投资低。
随着加氢装置的大型化及加氢设备制造能力的提高,反应器直径的不断增大,对反应器内构件的反应物流分配效果要求越来越高。
如果反应器内构件设计不合理,分配效果差,会造成催化剂床层径向温差大,催化剂利用率降低,甚至造成反应产物质量达不到要求。
因此国内外对加氢反应器内构件的研究和工程开发一直非常重视,许多工程公司都开发了自己的成套技术。
洛阳石油化工工程公司(LPEC)多年来一直致力于加氢工程技术的开发,并将开发出的多项先进技术成功地应用于工业生产。
1 内构件类型及其特点典型加氢反应器内构件包括:入口扩散器、气液分配盘、积垢篮筐、冷氢箱、出口收集器、催化剂支撑和液体再分配盘等。
1.1 入口扩散器入口扩散器置于反应器入口处,起到气液预分配的作用,并能减缓气液介质对分配盘或催化剂床层的冲击。
国内外入口扩散器的几种主要型式见表1。
表1 国内外入口扩散器的几种主要型式扩散器型式说明螺旋喷头型流体线速高,易使催化剂粉碎,已少用盘式适用于直径较小的反应器拉杆式适用于硫化氢腐蚀较小场合双层多孔板与多锥体组合可兼作分配盘中心板与多孔板组合多用于轻质油品加氢反应器带过滤的多管式对进料有一定过滤作用锥体与双层多孔板组合分配效果良好LPEC设计的入口扩散器为锥体与双层多孔板组合扩散器,图1为结构示意图。
图1 入口扩散器结构示意该扩散器上设定位槽以固定位置,锥形体上开槽孔,锥体下设两层带孔的水平挡板。
反应进料流向必须与锥体上槽孔垂直。
反应油气通过槽孔进入锥体,起到缓冲作用,再通过水平挡板的碰撞、节流,扩散到下面的分配盘上。
收稿日期:2001-06-29;修改稿收到日期:2001-07-16。
作者简介:高级工程师,1982年毕业于石油大学(华东)石油炼制系,长期从事炼油工程设计和管理工作,现为该公司副经理。
炼 油 设 计2001年8月 PE TROLE UM REFINERY ENGINEERING 第31卷第8期1.2 气液分配盘它的主要作用是将气液两相物流混合,并均匀地分散到催化剂床层,使催化剂床层温度分布均匀,充分发挥催化剂的效能。
国内外气液分配盘的主要型式见表2。
表2 国内外气液分配盘的主要型式分配盘型式说明平塔盘式因只能上装下卸,很难大型化斜塔盘式结构略复杂长短管结构简单,分配效果适中长短管带溢流盒比长短管分配效果略好斜口管分配效果有所改善V 形缺口盒液面愈高,愈有利于稳定操作泡帽式分配效果良好,制造安装要求高LPEC 设计的分配盘为抽吸型圆泡帽分配盘。
这种分配盘由塔盘、下降管和带有条缝的圆泡帽组成。
当气液两相物流进到分配盘上后,气体从条缝中通过,并携带液体进入下降管将物流喷洒到催化剂床层上。
在分配盘上,圆泡帽呈正三角形排列。
圆泡帽结构见图2。
每个泡帽上的条缝数量和条缝的宽度根据气相的流率、气液的密度来决定。
图2圆泡帽结构示意1.3 积垢篮筐积垢篮筐置于催化剂床层的顶部以增大表面积,使反应进料携带的固体杂质能在较大的流通面积上沉积,以减少床层的压力降。
典型的积垢篮筐有:敞口平板丝网式、封闭平板丝网式和齿形丝网式。
LPEC 设计的敞口平板丝网式篮筐是由金属丝网编织的圆筒,篮筐的外部装填瓷球。
安装时三个一组,按正三角形排列,并用链条栓到顶部分配盘的梁上。
1.4 冷氢箱当催化剂分层装填时,在两床层之间应设置冷氢箱。
其作用是将上床层来的反应物流和注入的冷氢充分混合,导走反应热,控制反应温度不超过规定值,并使物流在进入下一层催化剂床层之前重新分配均匀。
国内外设计的冷氢箱的结构型式不尽相同,主要型式与特点见表3。
表3 国内外冷氢箱的主要结构型式冷氢箱型式说明蜂窝管式反应物流与从蜂窝小孔喷出的冷氢混合歧管型直管、喷嘴或带旋叶均可带齿盒式急冷箱齿缝的节流和筛孔板的再分配绕流式反应物由混合室外壁入,冷氢由内壁入,混合后可直接流下,亦可经迷宫流下旋叶式反应物流与冷氢经叶片旋转后混合带折流式反应物流与冷氢进急冷室,然后折流,从小孔喷出抽吸式反应物流与冷氢在混合箱内节流、冲击、折射、碰撞LPEC 设计的抽吸式冷氢箱由冷氢盘、喷射盘、再分配盘三部分组成,如图3所示。
冷氢盘开两个圆孔,上床层下来的物料和冷氢都必须通过这两个孔,以达到充分混合。
在冷氢盘和喷射盘之间进一步混合后流入喷射盘。
喷射盘上开有小孔。
物流从小孔流到下面的再分配盘上,再分配盘亦是抽吸型圆泡帽结构。
物流通过再分配盘均匀地分布到下部催化剂床层上。
冷氢管在靠近冷氢盘的上方与冷氢箱垂直安装。
冷氢管内设有水平和垂直挡板。
冷氢管的出口嘴对准反应器的中心。
图3 冷氢箱结构示意1.5 出口收集器反应器出口管上部设置出口收集器,起支撑催化剂床层和收集过滤反应产物的作用。
在出口收集器周围装填惰性球,惰性球上装填催化剂。
LPEC 设计的收集器顶部和侧面均开孔,并用金属丝网覆盖。
收集器的大小尺寸由所要求的开孔面积确定,开孔面积和尺寸大小要在实现安全支撑催化剂床层的同时,使压力降尽量小。
一般25 第8期 王兴敏.固定床加氢反应器内构件的开发与应用顶部的开孔面积应大于出口管的截面积,并在侧面开条形孔。
收集器的结构见图4。
图4 出口收集器示意1.6 催化剂支撑盘当催化剂需分层设置时,反应器中必须设催化剂支撑盘。
LPEC 设计的催化剂支撑盘由倒T 形梁、格栅和金属网组成。
倒T 形梁的设计荷载应考虑流体净阻力降、床层上部结垢后增加的阻力降、净荷载(催化剂的重量和内部存留液体的重量)和紧急泄压时流速增加产生的阻力降。
2 反应器内构件的工业应用LPEC 在多年的加氢工程技术的研究和开发过程中,开发出自己的反应器内构件技术并已成功应用于数十套加氢裂化和加氢精制装置,经多年的工业运转表明其应用效果普遍良好,满足了加氢装置生产要求。
尤其是近几年来随着装置规模的不断增大,LPEC 在设备大型化方面也在不断进行技术开发工作。
下面给出LPEC 开发的反应器内构件在目前国内规模最大的加氢精制装置和渣油加氢脱硫装置上的工业应用实例。
目前,两套装置第一周期均已运行了一年半多的时间,其反应器直径在国内已投产的同类装置中均为最大。
加氢精制装置反应器内径为3800mm,反应器主要操作条件见表4,反应器工业生产床层温度径向分布情况见图5。
由图5可以看到,采用LPEC 开发的反应器内构件,在内径3800mm 的大型加氢精制反应器中应用,工业生产的径向温差基本上小于3 ,说明反应器物流分配效果是理想的。
表4 加氢精制反应器操作条件加工原料(直馏柴油 催化裂化柴油)7 3进料量/t h -1200反应器入口压力/MPa 5.0空速/h -1 2.0气油体积比300催化剂FH 5催化剂床层高度/m 1床层 4.2 2床层6.39图5 内径3800mm 加氢精制反应器床层温度分布1999年底投产的茂名石油化工公司2.0Mt/a 渣油加氢脱硫装置,反应器内径达4200mm,反应器主要操作条件见表5,表6列出了3台反应器径向温度分布的工业考核标定数据。
表5 渣油加氢反应器主要操作条件(初期标定)原料油(沙特轻质减压渣油 拉万减压渣油 沙特轻质减压粗柴油)45 26.5 28.5进料量/t h -1125入口压力/MPa 17.5一反入口气油体积比678催化剂FZC 系列催化剂床层高度/m R101 I 5.7 R104 I 10.0 R105 I10.0表6 渣油加氢装置反应器径向温度分布系列I R101 I R104 I R105 I 入口温度345.7351.2356.6床层上部温度345.2345.9345.4 352.8352.6355.0 358.2358.5359.2床层中部温度347.4347.2347.0 359.0364.8357.6 365.8365.9362.8床层下部温度350.0348.8347.8368.8372.1365.4372.1371.6365.7由于渣油分散性差、催化剂品种多和床层较高,渣油加氢反应器在反应物流分配上难度较大。
由表6中生产数据可以看出,茂名石油化工公司渣油加氢脱硫装置渣油反应器床层径向温差为26 炼 油 设 计 2001年第31卷1~7 ,这一结果优于国内引进同类装置反应器床层径向温度的分布情况,说明国内设备大型化技术和反应器内构件设计是成功的。
3 结束语国内加氢反应器内构件的研究、工程开发和工业应用表明,国内加氢成套技术的水平在不断提高和日趋完善,加氢反应器内构件技术可以满足加氢装置的需要。
随着高硫原油加工比例的提高,使用清洁燃料的要求日益迫切,装置大型化和加工原料的重质化,为加氢技术的发展提供了机遇,但是也对加氢反应器内构件的研究开发提出更高的要求,今后应在完善现有反应器内构件的同时开发新的反应器内构件。
(编辑 杨金鹏)DEVELOPMENT AND APPLICATION OF INTERNALS FORFIXED BED HYDROTREATING REACTORSWang XingminLuo yang Petrochemical Engineering Corporation(Luoyang,Henan471003)Abstract Main types and characteristics of internals for fixed bed hydrotreating reactors both domestic and for eign were introduced.Structural features of the internals developed by LPEC and their application in two largest units of China,the hydrofining unit(the reactor radius3800mm)and residue desulfurization unit(the reactor radius4200 mm)were discussed in detail.The hydrofining reac tor with a radius of3800mm has better result and the radial tem perature difference of the bed is less than3 ,while that of the other unit is1~7 ,being superior to the same type of imported units.Keywords hydrotreating reactor,fixed bed reactor,internal,development,application国内简讯WD01 002型高效炼油催化助剂 通过技术鉴定由西安万德化工有限公司完成的 WD01 002型高效炼油催化助剂 项目,于2000年4月28日通过了陕西省科学技术厅组织、主持的技术鉴定。