1、中國石油大學（華東）信息檢索與網絡資源利用結課作業固定床加氫反應器分配器的研究進展姓名：學號：1303010701班級：化學工程與工藝1307班主講老師：2014年9月1日摘要本文利用自行設計的“ 同步、多點、三維測液實驗系統”對美國Union Oil及法國Technip等公司的分配器進行了較為系統的實驗研究, 分析了其流體力學特性及其因素與工作特性間的關系, 為各類分配器的設計創造了條件. 同時, 提出了改進分配鈴綜合工作特性的有效途徑, 開發出性能優趁的新型分配器, 用于生產實踐取得了夜好的效果。敘述了撫順石油化工研究院（FRIPP）開發的固定床加氫內構件，噴嘴式分配器的結構及工作原理，并

2、且在國內應用的效果。該內構件技術能保證直徑3 400 mm柴油加氫反應器的徑向溫差小于2 。關鍵詞: 固定床加氫內構件 分配器 反應器 實驗AbstractIn this paper, self-designed "synchronous, multi-point, three-dimensional measuring liquid experimental system" for the United States and France, Technip Union Oil companies such as distributor conducted a system

3、atic experimental study analyzes its hydrodynamic characteristics and knot work the relationship between the characteristics for all types of dispensers designed to create the conditions at the same time, an effective way to improve the allocation proposed integrated bell operating characteristics,

4、the development of superior performance to take advantage of the new distributor for production practice has achieved good results night . Describes the Fushun Petrochemical Research Institute (FRIPP) within the fixed bed hydrogenation component development, structure and working principle of the no

5、zzle distributor, and the effect on the domestic application. The inner component technology can guarantee 3 400 mm diameter diesel hydrogenation reactor radial temperature difference of less than 2 .目錄引言（4）第一章 固定床加氫反應器內構件的開發與應用（5）1.分配器類型及其特點（5）2.反應器內構件的工業應用（6）第二章 加氫反應器分配器的實驗研究（7）1.典型分配器的實驗分析.（7）2.新

6、型高效分配器的開發研究（8）第三章 新型固定床加氫反應器分配器的研究與應用（9）結束語（10）參考文獻（11）引言在目前廣泛采用的氣液雙相進料、固定床催化加氫反應器中, 原料油與氫按一定比例混合后, 經入口擴散器初步分配及床層分配器的進一步分配, 在高溫、高壓下借助催化劑的作用完成裂化、烯烴飽和、脫硫等反應。在這一過程中, 反應器的分配器起著十分重要的作用: 將與氫混合的原料油均勻地噴灑到催化劑床表面以充分發揮整個床層的催化作用, 從而保證反應產物的質量和收率。為適應我國石化工業發展的需求, 提高加氫反應器的設計水平, 我們自七十年代末就開始對加氫反應器分配內件進行了實驗研究和開發, 建立了同

7、步、多點、三維測液試驗系統, 進行了大量實驗研究, 開發出性能優越的新型分配器, 用于生產實踐取得了良好效果。幾年來, 我們先后對美國Union Oil. Chevron .Mobil法國Technip等公司的分配器進行了較為系統的實驗研究, 分析了其流體力學特性及結構因素與工作特性間的關聯情況等, 為各類型分配器的設計創造了條件, 同時也探索了改進分配器綜合工作性能的有效途徑。第一章 固定床加氫反應器分配器的開發與應用加氫工藝技術水平的高低，主要取決于催化 劑性能的先進性，而催化劑性能的充分發揮 ，則在很大程度上取決于反應器內部結構的先進性和合理性。設計合理的加氫反應器內構件應 具有如下 功

8、能和特點：反應物流混合充分，催化劑床層溫度分布均勻；壓力降小，占用反應器空間小，裝卸催化劑方便，檢修檢測方便，操作安全和投資低。隨著加氫裝置 的大型化及加氫設備制造能力的提高，反應器直徑的不斷增大，對反應器內構件的反 應物流分配效果要求越來越高。如果反應器內構件設計不合理，分配效果差，會造成催化劑床層徑 向溫差大，催化劑利用率降低 ，甚至造成反應產物質量達不到要求。因此國內外對加氫反應器內構件的研究和工程開發一直非常重視，許多工程公 司都開發了自己的成套技術。洛陽石油化工工程公司(LPEC)多年來 一直致力于加氫工程技術 的開發，并將開發出的多項先進技術成功地應用于工業生產。1、分配器28類型

9、及其特點11氣液分配盤31它的主要作用是將氣液兩相物流混合，并均勻地分散到催化劑床層，使催化劑床層溫度分布均勻，充分發揮催化劑的效能表 2 國 內外氣渣分配盤的主要型式分配盤型式說明平塔盤式 因只能上裝下卸，很難大型化斜塔盤式 結構略復雜長短管 結構簡單，分配效果適中 長短管帶溢流盒 比長短管分配效果略好斜口管 分配效果有所改善 v形缺口盒 液面愈高愈有利于穩定操作 泡帽式分配效果良好，制造安裝要求高2 反應器內構件的工業應用28LPEC在多年的加氫工程技術 的研究和開發過程中，開發出自己的反應器內構件技術并已成功應用于數十套加氫裂化和加氫精制裝置，經多年的工業運轉表明其應用效果普遍良好，滿足

10、了加氫裝置生產要求。尤其是近幾年來隨著裝置規模的不斷增大，LPEC在設備大型化方面也在不斷進行技術開發工作。下面給出LPEC開發 的反應 器內構件在目前國內規模最大的加氫精制裝置和渣油加氫脫硫裝置上的工業應用實例。目前，兩 套裝置第一周期均已運行了一年半多的時間，其反應器直徑在國內已投產的同類裝置中均為最大。加氫精制裝置反應器內徑為3 800m反應器主要操作條件見表4表4 加氫精制反應器操作條件加工原料(直餾柴油：催化裂化柴油)進料量t-h反應器人口壓力Mpa空速氣油體積比催化劑健化劑床層高度m1床層2床層7.32005020300FH-542639第二章 加氫反應器分配器的實驗研究一、典型分

11、配器的實驗分析根據分配器的工作機理,大致可分為“抽吸型”與“溢流型”。現將具有代表性 的兩種分配器實驗分析介紹如下。1.Union oil分配器為分析確定分配器主要流道參數對分配器工作特性的影響及其規律性以探索其流道參數的設計原則及優化的可能性 , 共設計22種實驗模型。2.Technip分配器 從結構上講 ,這種分配器比U.O型28稍顯簡單，其可變的結構參數相對少些,在我們設計的模型.主要是分析了下列參數對特性影響情況:中心管溢流孔孔徑、孔數、中心管高度及孔的高度、頂部缺形等。分析表明 ,Technip型29分配器的工界機理完全下不同于U O型。這種分配器在進入正常分配狀況時,氣相經由中心

12、管頂部斜口流入,液相則從中心管下端均布的小孔中流入,兩者在中心管末端強烈碰撞,液相被吹散呈細小液滴后隨即從出口噴出、擴散。液相的分配動能是由液面位能和氣相壓差兩項轉換而來的,氣相剛進入中心管時有一段 是均勻地充滿全管,不受液相的干擾,隨之與液相交換能量后噴出。圖7所示為Technip型分配器的工作特性曲線,由圖可知,除小液量低氣速時分配曲線呈雙駝峰形外,其余均近似單峰正態分布,當液相負荷過低或氣相流速過高時,分配 趨于惡化。從實驗結果得知Technip中 型分配器最佳氣速區為1520m/s 。適宜的液相負荷范圍大約為0.22.5m3/h。比較突出的是這種分 配器壓降相對較小,在最佳氣速區及液相

13、負荷小于15x9.807pa。二 、新型高效分配器的開發研究鑒于U.O分配器有突出的宏觀分配性能,使其在生產實踐中有重要意義。我們充分發揚和運用這種優異的抽吸機制,解決“抽吸型”結構不可避免的中心集流現象帶來的局部分配性較差的問題。我們曾試圖在中心管上部設置“防匯流體”,以防止液流向中心部位集中,并在中心管下部開溢流孔,以減少液相垂直下降距離。但未取得 預期效果,主要原因是氣相的沖擊力及液相的表面張力未得到有效的克服和引導,后來我們按照流體力學規則,在中心管出口處設置不同結構和參數的“碎流”裝置,主要參數的選擇依據為:d=d2。高度H根據流體通過所需的流通截面積計算。大量實驗證明,這是一種十分

14、有效的改善局部分配特性的結構。以此為基礎研制的CZ型分配器在同一 實驗條件下液相分布曲線峰值q只有U.0原型分配器的14-18,并在整個氣速 范圍內均能保持均勻分配。CZ型分配器 在蘭州煉廠、荊門煉廠、東煉、撫順石油一廠、廣州.石化總廠，金陵石化公司、大連石油七廠的加氫反應器中推廣使用,獲得良好效益。蘭煉潤滑物加氫反應器原的床層截面溫差38C，平均溫差=17.036;用EZ型分配器改造其分配系統后,床層 溫差顯著改善。為了適應不同操作條件對分配器工作性能的要求,進一步提高分配器的設計水平,日前我們與石 化總公司洛陽設計院和設備所合作,在已有成果的基礎上,擴大實驗研究范圍,進一步探索改善分配器綜

15、合工作性能的實驗表明 , 中心管改為擴口型,中心管上部開設導流槽以及采用錐形泡罩等措施均有利于改善分配器了作性能,使單個分配器分配半徑明顯增大,分配更趨均勻,壓降特性也明顯改善。第三章 新型固定床加氫反應器分配器的研究與應用噴嘴式分配器氣液分配器的功能是將氣液兩相原料進行分配、混合、并均勻地噴灑到催化劑床層表面，改善液相在催化劑床層的流動狀態。在催化劑床層中反應液體的分配不均勻會導致床層的局部過熱和催化劑的結焦。加氫過程為放熱反應，液體在催化劑床層中分布較多的區域，會導致催化劑潤濕效果好的部位反應程度劇烈，生成熱量較多；催化劑區域溫度越高，反應速率越快，兩者效果疊加會形成過熱點，使這部分催化劑

16、性能過早失活，損害催化劑的性能，甚至會導致催化劑部分區域的結焦、板結，其下方催化劑失去作用，從而大大降低催化劑的使用壽命與裝置的開工周期。因此，在固定床加氫反應器中氣液分配器的作用十分重要。目前的加氫工業裝置上使用的氣液分配器為基于抽吸原理的聯合油型泡帽分配器，其主要結構由泡帽、中心管、定位板構成，泡帽下部開有多條平行于母線的齒縫，中心管下端與分配盤相連，中心管上端與泡帽之間留有頂隙,頂隙和中心管內腔組成了一條變截面的曲折氣液通道。聯合油型泡帽式分配器結構復雜、加工難度大、占用空間大、分配性能有限。因此，FRIPP 設計開發了新型的噴嘴式分配器。噴嘴式分配器主體結構由垂直管、濺板構成。垂直管上

17、設有管帽，管帽與垂直管之間為氣相進入空間，垂直管上還設有圓形降液管，圓形降液管共設置4 個，分兩層對稱分布，垂直管下端與分配盤相連、垂直管底部連接連接有濺板，濺板為“W”形。工作時，當塔盤上的液面上升到垂直管上開設的圓形降液管時，液體從降液管成股沿水平方向進入垂直管內，由于圓孔降液管延伸至管中心位置，液流會呈拋物線狀遠離管壁，并且在垂直管中心位置匯集，在位能作用下墜落在底部濺板上，利用濺板結構形狀，使液相在“W”型濺板撞擊作用下形成噴濺。而氣相自分配器管帽與垂直管之間進入垂直管，因流通面積減小而實現氣相提速，從垂直管與濺板環隙向外吹，與噴濺角度垂直的液相相撞，實現液相碎流，從而達到液相分散的目

18、的。與泡帽式分配器相比，噴嘴式分配器具有尺寸小、安裝空間小、可設置數量多、占有反應器空間小、反應物料分配效果好、壓降小的特點。結束語FRIPP開發的新型加氫分配器同老式的內構件技術相比，具有對物料分配效果好、床層壓力降上升緩慢、結構簡單、占有反應器空間小的特點，可以滿足加氫裝置不斷提高的要求，實現清潔燃料油的生產。FRIPP也將對加氫內構件提出更高的要求，不斷開發出滿足加氫技術發展的新型內構件，推動我國煉油事業不斷發展。參考文獻1方向晨.國內外渣油加氫處理技術發展現狀及分析J.化工進展,2011,30(1):95-104.2邊鋼月,張福琴.渣油加氫技術進展J.石油科技論壇,2010,6:13-

19、18.3方向晨,關明華,廖士剛.加氫精制M.北京:中國石化出版社,2006:294-381.4宮內愛光,高田稔.防止加氫裝置固定床反應器壓力降過快升高的對策J.煉油設計,2000,30(1):22-26.5張學堯.重整預加氫反應器壓力降過大原因分析及對策J.煉油技術與工程,2011,41(9):14-17.6李大東.加氫處理工藝與工程M.北京:中國石化出版社,2004.7周應謙.催化劑撇頭和壓降超高原因分析J.廣東化工,2007,34(7):133-135.8 郭大光,戴立順.工業裝置渣油加氫脫金屬催化劑結塊成因的探討J.石油煉制與化工,2003,34(04):47-49.9 Hung C,

20、et al.Chevron's New HDM Catalyst System for a DeasphaltedOil HydrocrackerC, AIChE 1986 Spring National Meeting, PaperNo.12b.10曾松.固定床渣油加氫催化劑失活的原因分析及對策J.煉油技術與工程,2011,41(9):39-43.11付自岳.汽油加氫反應器床層壓降升高的原因及對策J. 河南化工,2008,25(5):34-36.12蔣立敬.渣油加氫反應動力學及組合工藝研究D.大連:大連理工大學，2011:7. 13 Chou Tai-Sheng. Causes of

21、 fouling in hydroprocessing unitsJ.Petroleum Technology Quarterly, 2004,9(5):79-85.14 Wouter Bos.Catalyst bed protectionJ.Petroleum Technology Quarterly,2006/Catalysis.16Valverde I M, Paulino J F, Afonso J C. Hydrometallurgical route torecover molybdenum, nickel, cobalt and aluminum from spenthydrot

22、reating catalysts in sulphuric acid medium J. Journal ofHazardous Materials, 2008, 160: 310-31717Kim H I, Park K H, Mizhra. D Influence of sulfuric acid baking onleaching of spent Ni-Mo/Al2O3 hydroprocessing catalyst J.Hydrometallurgy, 2009, 98: 192-19518Mulak W, Szymczycha A, Leaniewicz A, et al. P

23、reliminary results ofmetals leaching from a spent hydrodesulphurization (HDS) catalyst J.Physicochemical Problems of Mineral Processing, 2006, 40: 69-7619Marafi M，Furimsky F. Selection of organic agents for reclamation ofmetals from spent hydroprocessing catalystsJ. Erdoel Erdgas Kohle，2005，121（2）：9

24、3-96.20Rokukawa N. Method for selective recovery of molybdenum values fromspent catalysts: US,4382068 P. 1983 21 􀀁 陳敏恒, 袁渭康. 工業反應過程的開發方法M . 北京: 化學工業出版社, 1985. 9􀀁 21. 22 􀀁 戴干策, 任德呈, 范自暉. 化學工程基礎M . 北京: 中國石化出版社, 1991. 139􀀁 151. 23 􀀁 Vortm eyer D, H a idegger E. D