專利名稱：反應(yīng)器及其用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個反應(yīng)器及其用途。更具體地說，本發(fā)明涉及一個特別適合用于烴油的(加氫)處理的反應(yīng)器及其用途。
用于烴油加氫處理的反應(yīng)器通常有一個或多個水平方向固定的支承層，催化劑床層可位于其上。當(dāng)催化劑活性不再令人滿意時，催化劑需用新鮮或再生后的催化劑替換。因為烴油的加氫處理通常會形成焦炭，它使得催化劑顆粒結(jié)塊形成一塊固體，除去用過的催化劑相當(dāng)費力。目前有各種方式除去塊結(jié)的催化劑。一種方法是在支承層上開孔，經(jīng)這些孔將催化劑切成小碎片后除去。隨后重裝新鮮或再生的催化劑床可經(jīng)相同的孔進行。
在US－A－5,028,314中，公開了一種加氫脫硫方法，其中使用固定催化劑床在氫氣中進行金屬污染的重?zé)N油的脫硫。這些催化劑床以兩個或多個連續(xù)床的順列放置在反應(yīng)容器，這些床被反應(yīng)器中基本水平的支承層支承。這些催化劑可定期從反應(yīng)器中通過在催化劑床上沿反應(yīng)器軸線液壓鉆一個中心孔，液壓切割結(jié)塊的催化劑床成小碎片和經(jīng)反應(yīng)器底部的孔除去這些碎片。隨后再裝入新鮮催化劑。為除去用過的催化劑小碎片，安置催化劑床的支承層有一個一定直徑的孔，優(yōu)選位于中心。
US－A－5,028,314中所述反應(yīng)器的缺點是在正常操作期間不可避免地液體和氣體從一個床層旁路進入下游和床層。在操作期間液體從一個床層進入到另一個床層的這樣的旁路是不希望，因為這使得過程的控制相當(dāng)難，因而對最終獲得的產(chǎn)品的質(zhì)量有不良影響。此外，支承層上的孔對位于其上的催化劑的沉降將有不良影響，因而對催化劑顆粒在催化劑床層上分布的均勻性有不良影響，特別是孔區(qū)附近，沉降將不均勻。
在EP－A－0,562,913中，公開了一個反應(yīng)器，它包括一個進口和一個出口及在兩者之間順序連結(jié)的固體物料床層，這樣每一對順序的床層被一個也支承位于其上的床層的支承層分開。每一個支承層裝有兩端聯(lián)到床層上的管狀筒。每一個管狀筒有能遠距離控制的關(guān)閉設(shè)備。這類遠距離控制包括使用機械設(shè)備如聯(lián)到管狀筒內(nèi)的可移動封密板上的鏈條或拉繩，為移動所述板必須拉動所述鏈條或拉繩；因而實現(xiàn)管狀筒的開孔。密封板位于管狀筒內(nèi)在所述筒頂部下面一定距離。該反應(yīng)器據(jù)稱適合用于石油餾分的加氫處理，特別適合用于在一個反應(yīng)器中使用不同催化劑床層的情形下，所公開的反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)原則上可使反應(yīng)器“逐床”(bed－by－bed)卸料，因而避免了在反應(yīng)器卸料時不同床層的催化劑顆粒進行混合。
公開在EP－A－0,562,913中的反應(yīng)器的缺點是由于密封板位于聯(lián)到兩個順序床上的管狀筒頂端下面一定距離引起的，換句話說，所述板的位置使在密封板頂部的管狀筒中存在催化劑顆粒。如果重?zé)N油加氫處理期間總發(fā)生催化劑顆粒的結(jié)塊的話，很明顯在管狀筒中這類結(jié)塊將阻塞所述的筒并大概也將妨礙密封板的控制。此外，使用機械設(shè)備開啟在管狀筒中的密封板從操作角度來看也是不希望的，因為在重?zé)N油加氫處理期間形成的焦炭將粘著到管狀筒中密封設(shè)備上，這樣即使不是不可能開啟所述密封設(shè)備的話，也很難開啟它。
本發(fā)明旨在克服上述先有技術(shù)系統(tǒng)的缺陷。此外，本發(fā)明的目的是提供一個反應(yīng)器，它很容易地以低成本操作和卸料并適合用于烴油加氫處理中。
因此本發(fā)明涉及一個反應(yīng)器，它包括一個正垂直延伸的容器，該容器包括(a)至少一個氣體和/或液體的進口，(b)至少一個反應(yīng)器流出物的出口，和(c)至少一個固體物料床，其中每個固體物料床位于水平方向固定在該容器中的支承層上，所述支承層包括至少一個在正常操作時被破碎板密封的孔口。
“正常操作”是指原料從進口進入反應(yīng)器，并在公知的適合發(fā)生在固體物料床中的部分加氫處理和/或轉(zhuǎn)化反應(yīng)的條件下，將原料與固體物料接觸從而對其進行所希望的處理和轉(zhuǎn)化，然后，處理后的和/或轉(zhuǎn)化后的原料從出口離開反應(yīng)器。
在一優(yōu)選的實施方案中，反應(yīng)器含至少兩個順序連結(jié)的固體物料床。
該反應(yīng)器的優(yōu)點在于在正常操作期間，不合有氣體和液體經(jīng)支承層的孔口旁路進入后續(xù)床，因為在正常操作期間在支承層上的孔口完全密封。另一方面，如果催化劑需要代替時停止操作的話，結(jié)塊的催化劑用公知的方法如噴液或液壓鉆削很容易除去，結(jié)塊的催化劑能被切成小碎片，如上述US－A－5,028,314中所述的。隨后通過在這些破碎板上施加足夠大的壓差，例如借助也用來將結(jié)塊催化劑切成碎片的噴水或水鉆削將破碎板壓裂。因此，在支承層上形成通孔，這樣經(jīng)這些孔口將催化劑碎片從反應(yīng)器中除去。
本發(fā)明反應(yīng)器的另一個優(yōu)點是其比較廉價的操作方法，因而可避免使用用來控制支承層上孔口的密封設(shè)備的機械設(shè)備。此外，也不會在支承層上的孔口中產(chǎn)生催化劑結(jié)塊，因為破碎板位于孔口的頂部并完全覆蓋它。
破碎板的破裂原則上能用本領(lǐng)域公知的任何方法來完成，其中能在破碎板上施以足夠大的壓差以使破碎板破裂。很明顯，引起破碎板破裂的壓差必須高于正常操作期間的壓差，對于加氫處理過程，在正常操作期間施在破碎板上的壓差在0.1至50巴，優(yōu)選0.1至20巴，最優(yōu)選0.1至10巴。用于加氫處理過程中的絕對壓力通常在5至300巴，優(yōu)選50－200巴。
可用各種方式來提高破碎板上壓差到足以引起所述板破裂的值，例如，通過施機械力到破碎板上如推或撞擊該板。機械鉆削和噴水也是適宜的技術(shù)，也可考慮使用CO2爆管或炸藥。
本發(fā)明的反應(yīng)容器有至少一個，優(yōu)選至少兩個順序相連的固體物料床層，每個床位于支承層上。適宜的支承層(通常也稱為“內(nèi)件”的構(gòu)造是本領(lǐng)域公知的。例如常用的支承層或內(nèi)件包括一個或多個被支撐梁支承的滲透板，催化劑位于所述滲透板上。在催化劑床層中反應(yīng)形成的氣態(tài)或液態(tài)產(chǎn)品經(jīng)滲透板進到后續(xù)催化劑床層或反應(yīng)器出口。內(nèi)件可包括附屬設(shè)備如噴嘴，冷卻或加熱設(shè)備和氣體渦流器。形成的氣壓和/或液態(tài)產(chǎn)品可從一個催化劑床層除去并再引入到反應(yīng)器上部的后序催化劑床層或作為產(chǎn)品回收。
原則上說，順序相連的床層數(shù)對使用本發(fā)明并不是關(guān)鍵的、最大的床層數(shù)由實用和經(jīng)濟性來確定。
在支承層上的孔口垂直延伸過支承層的筒形成。所述筒可為任何幾何形狀，只要它們能被破碎板適當(dāng)密封即可。其例子包括圓柱形，矩形或錐形筒。
在支承層上孔口數(shù)并不特別關(guān)鍵，依據(jù)反應(yīng)器內(nèi)徑和每個孔口的直徑可為1至40個。優(yōu)選，孔口數(shù)為1到10個，更優(yōu)選1到6個。每個孔口的直徑應(yīng)足以讓用噴液切割或用通常的鉆切割形成的催化劑碎片通過。適宜的直徑可以從小到5cm到大到11m。從所用破碎板的尺寸和重量來看，優(yōu)選使用直徑從15到75cm的孔口。
孔口在支承層上的位置并不特別關(guān)鍵。但優(yōu)選孔口的位置應(yīng)盡可能經(jīng)反應(yīng)器進口來破裂破碎板，如通過使用噴液或液壓鉆。因此，特別是有兩個或多個催化劑床層時，優(yōu)選至少一個反應(yīng)器進口和在順序相連的支承層上的孔口位于同一垂直軸線上。即這有利于從反應(yīng)器中卸料，特別是使用噴液或液壓鉆。反應(yīng)器出口也優(yōu)選與反應(yīng)器進口和順序相連的支承層上的孔口位于同一垂直軸線上，但這并不重要、很明顯，反應(yīng)器可有多于一個進口和/或出口以便于使用破裂破碎板的設(shè)備。因此，如果反應(yīng)器有多于一個進口，優(yōu)選在每個支承層上的孔口數(shù)等于反應(yīng)器進口數(shù)、但本發(fā)明并不限于這樣的結(jié)構(gòu)。
破碎板必須用能耐烴油加氫過程中正常操作條件的材料制成，以使其在正常操作期間不破碎。因此，適宜的材料包括陶瓷材料，如二氧化硅，氧化鋁或二氧化硅—氧化鋁，因為這些材料比較便宜、易得，同時具有所需性能。其它適宜的材料包括金屬特別是銅和金屬合金，硬質(zhì)粘土，水泥類材料或磚類材料。在陶瓷材料中，發(fā)泡后的氧化鋁是最優(yōu)選的。發(fā)泡后的氧化鋁是通過鼓惰性氣體如空氣或氮氣至加熱后的氧化鋁中制得的。
在本發(fā)明另一個優(yōu)選的實施方案中，上述反應(yīng)器是滴流式反應(yīng)器。對于本發(fā)明的反應(yīng)器，這意味著在上部床層之上有分布氣體和/或液體的設(shè)備。這類設(shè)備在本領(lǐng)域是公知的。在至少一個上部支承層有這類分布氣體和/或液體的設(shè)備是適宜的，最好在所有后續(xù)支承層上也有這類設(shè)備。
形成固體物料床層的固體物料原則能夠是對發(fā)生在反應(yīng)器中的反應(yīng)有催化活性的任何物料。因為本發(fā)明反應(yīng)器特別適合(殘)烴油的加氫處理，固體物料優(yōu)選由用于加氫處理烴油的催化劑顆粒形成。


圖1示出一個本發(fā)明反應(yīng)器的實施例。圖的左半部示出空的或卸料后的反應(yīng)器，而右半部示出了裝料后適于操作的反應(yīng)器。反應(yīng)器(1)包括反應(yīng)器進口(2)，反應(yīng)器出口(9)和支承在層(3)上的管(4)，該層(3)有用于將進入的液體分布在后續(xù)催化劑床層上的設(shè)備。管(4)可用來加新鮮的催化劑。反應(yīng)器(1)進一步包括有孔口(5)的支承層(7)，孔口(5)在操作期間被破碎板(6)密封。催化劑床層(8)在操作期間位于支承層(7)上，這些支承層也有用于分布氣體和/或液體的設(shè)備。
本發(fā)明也涉及使用上述反應(yīng)器，包括(a)在正常操作期間，在支承層上所有的孔口被破碎板密封，(b)在正常操作和除去固體之間，結(jié)塊后的催化劑被切削或碎片和壓差隨后施到每一個破碎板上，足以使它們破裂，和(c)固體物料的碎片經(jīng)在步驟(b)中的形成的孔口從反應(yīng)器中除去。
如上所述，鉆削或噴液很適合破裂破碎板。但經(jīng)反應(yīng)器進口用噴液對破碎板施一個壓差使其破裂是最優(yōu)選的選擇。描述在US－A－5,028,314中的方法在這方面是很有用的。
本發(fā)明的反應(yīng)器優(yōu)選用于烴油的加氫處理特別是殘烴油，而本發(fā)明反應(yīng)器最適合用于這類油的加氫脫硫，加氫脫金屬或加氫裂解。
在反應(yīng)器被卸空后，經(jīng)反應(yīng)器進口很容易重裝新鮮催化劑。通過經(jīng)進口裝新鮮催化劑，從最低床層開始逐床充填至上部床層結(jié)束。每次，一個床層充滿后，新的破碎板首選放在支承層孔口上，固體顆粒床層將位于支承層上，隨后用新鮮催化劑填充該床層。一旦該床層被充滿，用破碎板覆蓋下一個支承層的孔口，然后填充該床層，繼續(xù)該程序直至所有的床被充滿。
下列實施例用來說明用來制備破碎板的發(fā)泡后的氧化鋁效果。
實施施通過噴液施加壓力到發(fā)泡后氧化鋁塊上，通過在發(fā)泡后的氧化鋁上施加600巴的水壓在其上鉆孔。在水壓達800巴時發(fā)泡后氧化鋁塊破裂。
實施例2本實施例的目的是說明反應(yīng)器操作條件對破碎板材料機械性能的影響。
將一個尺寸為13×13×113mm(寬×高×長)，質(zhì)量為25g和密度為1.4g/cm3的發(fā)泡后的氧化鋁棒置于一個小型反應(yīng)器中一周，反應(yīng)器操作條件為150巴氫壓，進料中有H2S?！芭K”板條隨后從反應(yīng)器中除去。
測定臟板條及清潔板條的彈性模量和斷裂強度。結(jié)果給出在表1中。
從表1可看出，反應(yīng)器操作條件沒有使發(fā)泡后的氧化鋁的機械性能變差。
從實施施1和2可看出，發(fā)泡后的氧化鋁是用于本發(fā)明反應(yīng)表1反應(yīng)器操作條件的影響
權(quán)利要求
1.一種反應(yīng)器，包括一個正垂直延伸的容器，該容器包括(a)至少一個氣體和/或液體的進口，(b)至少一個反應(yīng)器流出物的出口，和(c)至少一個固體物料床，其中每個固體物料床位于方向固定在該容器中的支承層上，所述支承層包括至少一個在正常操作時被破碎板密封的孔口。
2.按照權(quán)利要求1的反應(yīng)器，包括至少兩個順序連結(jié)的固體物料床。
3.按照權(quán)利要求1或2的反應(yīng)器，其中所述的孔口是由垂直穿過支承層的柱筒形成的。
4.按照前述權(quán)利要求任一項所述的反應(yīng)器，其中至少一個反應(yīng)器的進口和順序連結(jié)的支承層上的孔口位于同一垂直軸線上。
5.按照前述權(quán)利要求任一項所述的反應(yīng)器，其中破碎板是由陶瓷材料制成的。
6.按照權(quán)利要求5的反應(yīng)器，其中陶瓷材料是發(fā)泡后的氧化鋁。
7.按照前述權(quán)利要求任一項的反應(yīng)器，其中在上部床層之上有用于分布氣體和/或液體的設(shè)備。
8.按照權(quán)利要求7的反應(yīng)器，其中至少上部支承層含有用于分布氣體和/液體的設(shè)備。
9.按照前述權(quán)利要求任一項的反應(yīng)器，其中固體物料是由用于加氫處理殘烴油的催化劑顆粒形成的。
10.權(quán)利要求1－9任一項所述的反應(yīng)器的應(yīng)用，包括(a)在正常操作期間，在支承層上所有的孔口都被破碎板密封，(b)在正常操作和除去固體之間，將結(jié)塊的催化劑切成小碎片，隨后在每一個破碎板上施加一個足以使其破裂的壓差；和(c)經(jīng)在步驟(b)中形成的孔口將固體物料碎片從反應(yīng)器中除去。
11.按照權(quán)利要求10的應(yīng)用，其中破碎板是經(jīng)反應(yīng)器進口噴液以在破碎板上產(chǎn)生一個壓差使其破裂。
12.按照權(quán)利要求10或11在烴油加氫處理中的應(yīng)用。
13.按照權(quán)利要求12，其中加氫處理是加氫脫硫處理。
14.按照權(quán)利要求12，其中加氫處理是加氫脫金屬處理。
15.按照權(quán)利要求12，其中加氫處理是加氫裂化。
全文摘要
一種反應(yīng)器它包括一個正垂直延伸的容器，該容器包括(a)至少一個氣體和/或液體進口，(b)至少一個反應(yīng)器流出物的出口，和(c)至少一個固體物料床，其中每個固體物料床位于水平固定在該容器中的支承層上，所述支承層上有至少一個在正常操作期間被破碎板密封的孔口，因而可避免氣體和液體旁通到后續(xù)床。反應(yīng)器通過將結(jié)塊后的催化劑切成小碎片并破裂破碎板而卸料。催化劑碎片經(jīng)這樣形成的孔口除去。該反應(yīng)器特別適合用于烴油加氫處理中。
文檔編號C10G45/00GK1115687SQ9510424
公開日1996年1月31日 申請日期1995年4月26日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月29日
發(fā)明者W·J·迪倫, A·C·C·范·埃爾斯, W·范·維利特 申請人:國際殼牌研究有限公司