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CN112705122B - 一种液相加氢反应器及加氢方法 - Google Patents

一种液相加氢反应器及加氢方法 Download PDF

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CN112705122B CN201911020905.4A CN201911020905A CN112705122B CN 112705122 B CN112705122 B CN 112705122B CN 201911020905 A CN201911020905 A CN 201911020905A CN 112705122 B CN112705122 B CN 112705122B
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Abstract

本发明公开了一种液相加氢反应器及加氢方法。液相加氢反应器包含内筒和反应器外壳，内筒为锥形，内筒和反应器外壳之间为环形空腔，环形空腔横截面面积自下而上逐渐增大；内筒顶部贯穿上封头与反应器顶部原料入口连通，内筒底部与环形空腔底部连通；反应器中部水平设置陶瓷膜纳/微米组件，陶瓷膜纳/微米组件连通外部氢气；所述的内筒装填加氢催化剂I，环形空腔装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性低于加氢催化剂II的活性；物料在内筒的流动方式为由上而下；物料在环形空腔的流动方式为由下而上。本发明方法通过反应器内部结构、物料流动方式和催化剂级配，能够有效控制液相加氢反应初始活性、提高反应后期的转化率。

Description

一种液相加氢反应器及加氢方法
技术领域
本发明属于石油化工领域，具体为一种液相加氢反应器及加氢方法。
背景技术
液相加氢技术是一种新型的加氢技术，是预先将氢气溶解于原料油中，通过液相大量循环来满足加氢反应所需氢气，克服了常规滴流床加氢反应中氢气扩散传质的影响，使加氢反应在动力学控制区进行，因此相比于传统的固定床气/液/固三相加氢工艺而言，液相加氢工艺具有加氢反应速率快、反应效率高、能耗低、投资少等诸多优势，得到广泛认可和应用。液相加氢反应器主要分为上流式固定床加氢反应器和下流式固定床加氢反应器，其中下流式固定床反应器由于反应物料在催化剂表面能够反应完迅速离开，一方面有效减少催化剂表面的催化剂结焦，另一方面能够将热量及时的带走，因此应用较为普遍。但是，常规的下流式液相加氢反应器及反应工艺中仍然存在如下问题：（1）反应前期新鲜物料中反应物浓度高、氢气含量高，反应的过程推动力大，催化剂初活性也高，而物料与催化剂在液相加氢过程中的接触也较为充分，因此存在反应放热剧烈、温升大、过程不易控制的问题；（2）反应后期，由于反应温度高，若仍然在高活性催化剂上发生加氢反应，造成反应速率快、副反应和裂解反应严重的问题；（3）由于反应后期仍为液相加氢反应过程，反应生成的气体产物仍然溶解在液体物料中，即液相加氢反应过程中采用常规反应器汽提的方式很难分离出来，需要较大的汽提表面积，如果反应生成气体没有被及时的汽提出来而移走，会降低反应后期的反应转化率，从而达不到理想的加氢反应深度；（4）反应过程中随着物料在加氢反应器内的流动和氢气的消耗，氢气在油品中的溶解分散状态已经逐渐发生了变化，导致油品分子周围溶解的氢气气泡已经发生了反应，那些没有发生反应的气泡逐渐聚结为大气泡，使油品在加氢反应过程中不能持续的提供氢气，也会增加副反应或裂解反应。因此，对于常规的下流式液相加氢反应过程来说，采用有效的手段，如开发新的加氢方法及反应器形式，控制反应物料的活性及物料与催化剂的接触方式，既能够控制反应前期集中放热、后期反应转化率低的问题，又能够保证加氢反应速率和反应深度，具有重要意义。
CN203389622U提出了一种液相加氢反应装置，其包括至少一液相加强反应器，设置在所述液相加强反应器外部的静态混合器及氢气补充装置。该专利的目的是将现有的反应器内设置复杂结构内构件的方法，改进为采用静态混合器，并将静态混合器设置在反应器外部。
CN203389623U提出了一种液相加氢反应系统，包括原料油缓冲罐、反应进料加热炉、气液混合器、液相加氢反应器、减压设备及低压分离器，其中的液相加氢反应器出口通过减压设备与低压分离器相连，目标是使反应产物中大部分的硫化氢和氨闪蒸出来。
CN105713659A提出了一张烃类连续液相加氢工艺方法，是烃类原料和氢气经气液混合器充分混合形成溶解氢气饱和的液相物流，在包含至少的两级催化剂的反应器中，从上往下先后与各级催化剂下部的氢气分配器中注入氢气，产物从反应器引出后续处理。该方法的目的是在催化剂床层减即使补充新鲜氢气，同样是用来提高反应效率。
综上所述，现有技术中的液相加氢反应器，大多思路都是通过溶氢方法或溶氢组件来进行溶氢，通过补充氢的方法来提高反应效率，然后通过将反应产物至外面的汽提设施将反应生成气体硫化氢和氨闪蒸出来，这些方法不但没有较大的改进，而且并没有解决液相加氢反应器反应前期集中放热、后期反应转化率低等问题，达不到理想的加氢反应速率和反应深度。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种液相加氢反应器及加氢方法，通过反应器内部结构、物料流动方式和催化剂级配方法，有效控制加氢反应前期催化剂初始活性、提高反应后期的反应转化速率，解决反应前期放热剧烈、反应后期反应产物抑制反应转化率的问题的同时，实现反应前期和反应后期都达到较高的加氢反应速率和反应转化率。本发明所述的“上”、“下”是指沿反应器的轴向方向。
本发明的液相加氢反应器，包含内筒和反应器外壳，反应器外壳顶部为上封头，底部为下封头，内筒为锥形，内筒和反应器外壳之间为环形空腔，环形空腔横截面面积自下而上逐渐增大；内筒顶部贯穿上封头并与反应器顶部原料入口连通，内筒底部下方为催化剂支撑件，内筒底部与环形空腔底部连通；反应器中部水平设置陶瓷膜纳/微米组件，陶瓷膜纳/微米组件贯穿环形空腔和内筒所在横截面，陶瓷膜纳/微米组件连通外部氢气；环形空腔上部设置产物出口；所述的内筒装填加氢催化剂I，环形空腔装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性低于加氢催化剂II的活性；物料在内筒的流动方式为由上而下；物料在环形空腔的流动方式为由下而上。
本发明的液相加氢反应器中，所述的“锥形”实际为“截头圆锥”，“锥形”内筒的上端面和下端面分别位于反应器上封头和下封头位置，将内筒顶部与环形空腔不连通；“锥形”内筒的上端面与下端面的直径比为1:1.05~1:30，优选1:1.5~1:15，下端面与反应器的直径比为1:1.01~1:20，优选1:1.05~1:10。本发明的加氢反应系统，所述的加氢反应器“锥形”内筒部分，沿着物料流动方向，横截面积逐渐增加，使物料与催化剂成逐渐的递进式接触，防止反应前期加氢原料浓度较高时发生剧烈反应而产生局部热点，既能保证反应速率又能有效控制反应前期活性；所述的环形空腔部分，沿着物料流动方向，同样是横截面积逐渐增加，物料与催化剂成逐渐的递进式接触，控制高温区的反应速率的同时，通过逐渐增加汽提表面积、改善汽提效果的方式，将反应后期产物中的反应物及反应气体汽提出来，提高反应后期的反应速率和转化率。
本发明的液相加氢反应器中，所述的陶瓷膜纳/微米组件为一体式管壳结构，一般包含多根垂直于反应器横截面的方向的陶瓷膜膜管和壳体，膜管两端固定在管板上，壳体固定在反应器内表面；内筒部分的陶瓷膜纳/微米组件，膜管与内筒向上流动的物料连通，膜管外侧的空腔与外部氢气管线连通；环形空腔部分的陶瓷膜纳/微米组件，膜管与外部氢气管线连通，膜管外侧的空腔与环形空腔向下流动的物料连通；陶瓷膜纳/微米组件能够形成的纳/微米气泡的尺寸一般为10～1000nm，优选为50～500nm。
本发明的液相加氢反应器中，内筒部分的陶瓷膜纳/微米组件，位于内筒的陶瓷膜纳/微米组件的主要是补氢和再次溶氢的作用，增强低、中温段的加氢反应过程推动力，以维持较高的反应速率；环形空腔的陶瓷膜纳/微米组件的主要作用是补氢和汽提作用，通过氢气的外扩散对物料进行汽提作用，既可以为反应末期补充氢气，抑制末期高温段催化剂表面结焦，同时又能够将表面结焦前驱体及抑制反应器生成气及时的汽提分离出来，改善加强反应深度。所述的陶瓷膜纳/微米组件可以沿反应器径向设置一组或多组。
本发明的液相加氢反应器中，所述的反应器顶部有气体空间，反应器顶部封头最高点处设置气体出口，用于连续或间断排放反应过程中汽提出的反应气体。
本发明的液相加氢反应器中，反应器上部通过液位控制环形空腔出料，保证加氢反应过程为全液相加氢。
本发明的液相加氢方法，包括如下内容：含有氢气的原料经过反应器顶部进料口进入加氢反应器的“锥形”内筒，与内筒装填的加氢催化剂I进行加氢反应，物料经陶瓷膜纳/微米组件进行补氢和再次溶氢，由内筒底部流出后经反应器底部，由下而上进入环形空腔，与环形空腔内装填的加氢催化剂II发生进一步加氢反应，物流经陶瓷膜纳/微米组件进行补氢和汽提，最终的反应产物自反应器上部的出料口排出。
本发明方法中，所述的含氢气的原料一般通过氢油混合设备进行混合的方式获得，如采用静态混合器、溶气泵、胶体磨、微孔板纳/微米氢分散组件、陶瓷膜纳/微米氢分散组件等具有气液混合功能的设备；含氢气的原料中，氢气质量含量一般为重油原料质量的0.01wt%～20%，优选0.05wt%～3.0wt%。
本发明方法中，根据反应过程需要调节内筒和环形空腔的补氢量，内筒补氢量与环形空腔的补氢量之比为50:1～1:50，优选1:1～1:10。
本发明方法中，物料在内筒和环形空腔的停留时间比为1:0.5～1:100，优选1:2～1:10。
本发明方法中，内筒上部的物料进入陶瓷膜纳/微米组件的膜管管内，氢气经外部氢气管线由管外渗透扩散至管内并与内筒物料混合溶解为含有氢气的物料自膜管流出；环形空腔下部物料在膜管管外自下而向上流动，氢气经外部氢气管线进入膜管管内，由管内渗透扩散至管外，与管外物料混合溶解为含有氢气的物料，同时通过氢气的外扩散对物料进行汽提。
本发明方法中，所述“锥形”内筒的加氢反应条件为：反应温度60～340℃，优选180～300℃；反应压力0.5～20.0MPa，优选2.0～6.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.5～10.0h-1，优选1.0～6.0h-1。
本发明方法中，所述环形空腔的加氢反应条件为：反应温度120～380℃，优选220～360℃；反应压力0.5～20.0MPa，优选2.0～6.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.5～15.0h-1，优选3.0～10.0h-1。
本发明的液相加氢反应器可用于石油化工领域能够与氢气发生加氢反应的多种原料，可以为如原油、汽油、煤油、柴油、渣油、重质油、蜡油、润滑油、脱沥青油、生物柴油、动物油或植物油、煤焦油、蒽油等原油和二次加工油，在加氢过程中发生硫/氮/氧/金属等的加氢转化、烯烃及二烯烃加氢饱和、芳烃部分加氢饱和、加氢裂化等反应；也可以为化工领域能够发生加氢反应的多种原料，可以为含有炭炭双键、炭炭三键以及有机官能团的原料，如烯烃加氢、炔烃加氢、醛类化合物加氢、酮类化合物加氢、酯类化合物加氢、硝基化合物加氢、腈类化合物加氢等反应。本发明的液相加氢反应器尤其适合于那些前期反应活性高、放热剧烈、后期反应速率低的反应过程，如烯烃加氢、炔烃加氢、酮类化合物加氢、柴油加氢脱硫等反应过程，有效控制反应前期均匀放热、保证反应前期高活性，并提高反应后期的反应速率和转化率。
本发明方法中，所述的加氢催化剂I的活性低于加氢催化剂II的活性，优选加氢催化剂I的活性与加氢催化剂II的活性之比为1：10~1:1.05。其中所述的活性高低是针对内筒和环形空腔发生的化学反应而言的，是以每单位容积（或质量）催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示，催化活性的高低可以通过催化剂载体比表面积的大小、表面上活性中心的性质和单位表面积上活性中心的数量等进行选择或制备过程中进行调控。
催化剂活性的评价方法如下：在相同的原料组成和反应条件下，同体积催化剂在同一套装置上进行加氢反应，经过相同的停留时间后测定产物组成数据，计算转化率比较大小，作为判断活性高低的依据。
本发明方法中，所述的加氢反应器采用的催化剂可以根据反应的需要使用适宜的加氢催化剂，实现不同的加氢目的，如加氢精制催化剂、预加氢精制催化剂、加氢改质催化剂、选择性加氢催化剂、加氢处理催化剂、加氢裂化催化剂、补充加氢催化剂等，各种催化剂可以选择商品催化剂，也可以根据现有技术制备。催化反应可以脱除部分或全部烃类原料中的硫、氮、氧、砷、金属、残碳等杂质，或饱和/部分饱和烯烃、芳烃、二烯烃，或发生烃类分子异构化、烷基化、环化、芳构化、裂化、裂解等反应；催化剂活性组分包括但不局限于贵金属、Co、Mo、Ni、W、Mg、Zn、稀土元素等一种或多种组合。
本发明方法中，所述的环形空腔可以装填活性全部或部分高于“锥形”内筒活性的加氢催化剂，催化剂可以使用市售产品，也可以根据本领域常规知识制备；如加氢脱硫活性高的催化剂可以使用一般以氧化铝或含硅氧化铝为载体，Mo、Co为加氢活性组分。以催化剂的重量为基准，金属Mo含量以氧化物计为6wt%~20wt%，金属Co含量以氧化物计为1wt%~12wt%。
对于常规的加氢反应过程来说，首先，大多数属于放热反应，而反应前期新鲜物料中反应物浓度高、氢气含量也高，反应的过程推动力较大，而原料与催化剂在液相加氢过程中的接触也较为充分，因此存在反应放热剧烈、放热不均匀、温升大、过程不易控制等问题，因此需要解决反应前期集中放热的问题；而在反应后期，由于反应温度高，若仍然在高活性催化剂上发生加氢反应，造成副反应速率快和裂解反应严重的问题，因此反应后期应采用适当活性的催化剂，以控制反应速率，提高反应收率，从解决反应产物对加氢反应的抑制作用的角度，改善加氢反应深度；第三，由于反应后期仍为液相加氢反应过程，反应生成的气体产物仍然溶解在液体物料中，即液相加氢反应过程中采用常规反应器汽提的方式很难分离出来，且汽提效率应随着反应转化率的提高而逐渐增加，如果汽提效果不理想，会降低反应后期的反应转化率，从而达不到理想的加氢反应深度；第四方面，不论是反应前期和后期，加氢反应都消耗氢气，原料中原来溶解的氢气随着反应的进行，其分散状态已经逐渐发生了变化，导致油品分子周围溶解的氢气气泡已经发生了反应，那些没有发生反应的气泡逐渐聚结为大气泡，使油品在加氢反应过程中不能持续的提供氢气，而降低反应氢的持续推动力，降低反应速率，因此在反应过程中需要及时补充高分散状态的溶解氢。
本发明通过特殊的液相加氢反应器及加氢方法，有效控制加氢反应前期催化剂初始活性、提高反应后期的反应转化速率，解决反应前期放热剧烈、反应后期反应产物抑制反应转化率的问题的同时，实现反应前期和反应后期都达到较高的加氢反应速率和反应转化率。所述的加氢反应器包含“锥形”内筒、环形空腔、贯穿于内筒和环形空腔的陶瓷膜纳/微米组件，物料在“锥形”内筒的流动方式为由上而下，利用“锥形”结构由上而下截面积逐渐增加的特点，实现随着反应的进行，内筒截面积逐渐增加，物料与催化剂成递进式接触，防止反应前期加氢原料浓度较高时发生剧烈反应而造成放热不均的问题，既能保证反应速率又能有效控制反应前期活性；物料在环形空腔的流动方式为由下而上，同样是利用环形空腔由下而上截面积逐渐增加的特点，实现反应后期物料与催化剂成逐渐的递进式接触，控制高温区的反应速率的同时，通过逐渐增加汽提表面积、改善汽提效果的方式，将反应后期产物中的反应物及反应气体汽提出来，提高反应后期的反应速率和转化率。另外，在“锥形”内筒的反应前期，由于反应原料浓度高，反应推动力大，因此反应前期阶段采用适当偏低活性的催化剂，控制反应前期的反应速率，使放热更加均匀，在加氢反应过程中通过陶瓷膜纳/微米氢分散组件补充氢气，达到反应过程中消耗的氢气及时得到补充，增加加氢反应过程推动力，保持反应前期的高加氢反应速率；而环形空腔内的反应后期，由于反应浓度低，反应推动力小，因此采用活性高于内筒的催化剂，提高反应后期的反应速率，在反应过程中通过陶瓷膜纳/微米氢分散组件补充氢气，起到补充氢气和汽提的作用，并通过逐渐增加汽提表面积、改善汽提效果的方式，达到提高加氢反应深度的目的。
附图说明
图1是本发明的液相加氢反应器及加氢方法的示意图。
图2是本发明的陶瓷膜纳/微米组件的示意图。
1为氢气，2为原料油，3为氢油混合器，4为液相加氢反应器进料，5为液相加氢反应器，6为加氢反应产物，7为排放气，8为反应产物出料阀，9为排气控制阀，10为环形空腔催化剂压盖格栅，11为催化剂支撑格栅，12为“锥形”内筒，13为催化剂I，14为环形空腔，15为催化剂II，16为陶瓷膜纳/微米组件，17为环形空腔氢气进料管线，18为“锥形”内筒的陶瓷膜纳/微米组件，19为环形空腔的陶瓷膜纳/微米组件，20为“锥形”内筒氢气进料管线。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明进行详细说明，但不因此限制本发明。
本发明的液相加氢反应器及加氢方法：氢气1原料油2与经氢油混合器3混合后，作为液相加氢反应器进料4从液相加氢反应器5的顶部进入液相加氢反应器5后，首先进入液相加氢反应器5的“锥形”内筒12，由上而下依次经过催化剂I进入反应器底部与环形空腔14连通的区域，在“锥形”内筒12的加氢反应过程中，通过陶瓷膜纳/微米组件16进行补氢和再次溶氢；离开“锥形”内筒12的物料进入环形空腔14，由下而上经过环形空腔的催化剂II 15发生进一步的加氢反应，在反应过程中，通过陶瓷膜纳/微米组件16进行补氢和汽提反应气体，防止高温催化剂结焦的同时，将反应产物中的反应气体汽提出来；最终的加氢反应产物6经反应产物出料阀8的控制下离开液相加氢反应器5；环形空腔14汽提出的反应气体在环形空腔的顶部排气控制阀9的作用下作为排放气7排出。其中，陶瓷膜纳/微米组件16分为“锥形”内筒部分18和环形空腔部分19，在“锥形”内筒的陶瓷膜纳/微米组件18中，来自于“锥形”内筒18上部的物料进入膜管管内，氢气经外部氢气管线20进入膜管管外，氢气经管外渗透扩散至管内并与内筒物料混合溶解为含有氢气的物料自膜管流出，在环形空腔的陶瓷膜纳/微米组件19中，来自于环形空腔14下部上流的物料在膜管管外，氢气经外部氢气管线17进入膜管管内，氢气经管外渗透扩散至管外的过程中，与管外物料混合溶解为含有氢气的物料。
本发明对比例及实施例中采用的原料油为来自某厂的直馏柴油和催化柴油，具体性质见表1。
表1 原料性质
Figure 37762DEST_PATH_IMAGE001
对比例1
采用常规固定床加氢反应器及加氢方法，氢油混合设备采用静态混合器，型号为：SX-2.3-10.0-500；反应器进料中氢气的给量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的0.68%（直馏柴油原料）和2.45%（催化柴油原料）。加氢反应器采用的催化剂为抚顺石油化工研究院的FHUDS-3和FHUDS-5，二者比例为1:2。
固定床（直馏柴油）加氢反应条件如下：反应温度为310～378℃，反应压力为6.0MPaG，液时体积空速为3.0h-1，循环比为1.5～2.0。
固定床（催化柴油）加氢反应条件如下：反应温度为306～387℃，反应压力为6.0MPaG，液时体积空速为3.0h-1，循环比为1.5～2.0。
分别以表1中的直馏柴油和催化柴油为原料，经过固定床液相加氢后得到反应产品，反应条件及产品性质见表2和表3。
实施例1
采用附图1所述的方法，加氢反应器锥形内筒采用的催化剂为抚顺石油化工研究院的FH-40C，环形空腔空间采用的催化剂为FHUDS-2；加氢反应器进料中含有的氢气为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的0.23%（直馏柴油原料）和0.23%（催化柴油原料），加氢反应器锥形内筒中补氢量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的0.25%（直馏柴油原料）和1.15%（催化柴油原料），环形空腔中氢气的给量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的0.13%（直馏柴油原料）和0.62%（催化柴油原料）。加氢反应器锥形内筒的反应条件如下：反应温度为300～325℃（直馏柴油原料）、300～344℃（催化柴油原料），反应压力为6.0MPaG，液时体积空速为4.0h-1；环形空腔的反应条件如下：反应温度为325～352℃（直馏柴油原料）、344～365℃（催化柴油原料），反应压力为5.9MPaG，液时体积空速为6.0h-1。反应器内锥形内筒的顶部平面直径与底面直径之比为1:2，锥形内筒的底面直径与反应器的直径之比为1:1.1。
以表1中的直馏柴油和催化柴油为原料，经过本发明的液相加氢后得到反应产品，反应条件及产品性质见表2和表3。
实施例2
采用附图1所述的方法，加氢反应器锥形内筒采用的催化剂为抚顺石油化工研究院的FH-40C，环形空腔采用的催化剂为FHUDS-5，；加氢反应器进料中含有的氢气为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的0.22%（直馏柴油原料）和0.25%（催化柴油原料），加氢反应器锥形内筒中补氢量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的0.26%（直馏柴油原料）和1.08%（催化柴油原料），环形空腔空间中氢气的给量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的0.12%（直馏柴油原料）和0.65%（催化柴油原料）。加氢反应器锥形内筒的反应条件如下：反应温度为305～332℃（直馏柴油原料）、300～346℃（催化柴油原料），反应压力为6.0MPaG，液时体积空速为3.0h-1；环形空腔的反应条件如下：反应温度为332～355℃（直馏柴油原料）、346～368℃（催化柴油原料），反应压力为5.9MPaG，液时体积空速为6.5h-1。反应器内锥形内筒的顶部平面直径与底面直径之比为1:5，锥形内筒的底面直径与反应器的直径之比为1:1.5。
以表1中的直馏柴油和催化柴油为原料，经过本发明的液相加氢后得到反应产品，反应条件及产品性质见表2和表3。
实施例3
采用附图1所述的方法，加氢反应器锥形内筒采用的催化剂为抚顺石油化工研究院的FHUDS-2，环形空腔采用的催化剂为FHUDS-5；加氢反应器进料中含有的氢气为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的0.21%（直馏柴油原料）和0.23%（催化柴油原料），加氢反应器锥形内筒中补氢量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的0.22%（直馏柴油原料）和1.14%（催化柴油原料），环形空腔中氢气的给量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的0.17%（直馏柴油原料）和0.58%（催化柴油原料）。加氢反应器锥形内筒的反应条件如下：反应温度为308～338℃（直馏柴油原料）、310～355℃（催化柴油原料），反应压力为5.0MPaG，液时体积空速为5.5h-1；环形空腔的反应条件如下：反应温度为338～362℃（直馏柴油原料）、355～376℃（催化柴油原料），反应压力为4.9MPaG，液时体积空速为7.0h-1。反应器内锥形内筒的顶部平面直径与底面直径之比为1:3，锥形内筒的底面直径与反应器的直径之比为1:1.5。
表2反应条件及产品性质（直馏柴油原料）
Figure 892585DEST_PATH_IMAGE003
表3反应条件及产品性质（催化柴油原料）
Figure 672323DEST_PATH_IMAGE005

Claims (10)

1.一种液相加氢反应器，其特征在于：包含内筒和反应器外壳，反应器外壳顶部为上封头，底部为下封头，内筒为锥形，内筒和反应器外壳之间为环形空腔，环形空腔横截面面积自下而上逐渐增大，环形空腔上部设置产物出口；内筒顶部贯穿上封头并与反应器顶部原料入口连通，内筒底部下方为催化剂支撑件，内筒底部与环形空腔底部连通；反应器中部水平设置陶瓷膜纳/微米组件，陶瓷膜纳/微米组件贯穿环形空腔和内筒所在横截面，陶瓷膜纳/微米组件连通外部氢气；所述的内筒装填加氢催化剂I，环形空腔装填加氢催化剂II，加氢催化剂I的活性低于加氢催化剂II的活性；物料在内筒的流动方式为由上而下；物料在环形空腔的流动方式为由下而上；所述的陶瓷膜纳/微米组件为一体式管壳结构，包含多根垂直于反应器横截面的方向的陶瓷膜膜管和壳体，膜管两端固定在管板上，壳体固定在反应器内表面；内筒部分的陶瓷膜纳/微米组件，膜管与内筒向上流动的物料连通，膜管外侧的空腔与外部氢气管线连通；环形空腔部分的陶瓷膜纳/微米组件，膜管与外部氢气管线连通，膜管外侧的空腔与环形空腔向下流动的物料连通；陶瓷膜纳/微米组件能够形成的纳/微米气泡的尺寸为10～1000nm。
2.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的“锥形”内筒的上端面与下端面的直径比为1:1.05~1:30，下端面与反应器的直径比为1:1.01~1:20。
3.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的陶瓷膜纳/微米组件沿反应器径向设置一组或多组。
4.根据权利要求1所述的液相加氢反应器，其特征在于：所述的反应器顶部有气体空间，反应器顶部封头最高点处设置气体出口，用于连续或间断排放反应过程中汽提出的反应气体。
5.一种使用权利要求1~4任一所述的液相加氢反应器的液相加氢方法，其特征在于包括如下内容：含有氢气的原料经过反应器顶部进料口进入加氢反应器的“锥形”内筒，与内筒装填的加氢催化剂I进行加氢反应，物料经陶瓷膜纳/微米组件进行补氢和再次溶氢，由内筒底部流出后经反应器底部，由下而上进入环形空腔，与环形空腔内装填的加氢催化剂II发生进一步加氢反应，物流经陶瓷膜纳/微米组件进行补氢和汽提，最终的反应产物自反应器上部的出料口排出；其中，内筒上部的物料进入陶瓷膜纳/微米组件的膜管管内，氢气经外部氢气管线由管外渗透扩散至管内并与内筒物料混合溶解为含有氢气的物料自膜管流出；环形空腔下部物料在膜管管外自下而向上流动，氢气经外部氢气管线进入膜管管内，由管内渗透扩散至管外，与管外物料混合溶解为含有氢气的物料，同时通过氢气的外扩散对物料进行汽提。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：内筒补氢量与环形空腔的补氢量之比为50:1～1:50。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：物料在内筒和环形空腔的停留时间比为1:0.5～1:100。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述“锥形”内筒的加氢反应条件为：反应温度60～340℃，反应压力0.5～20.0MPa，新鲜进料液时体积空速0.5～10.0h-1。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述环形空腔的加氢反应条件为：反应温度120～380℃，反应压力0.5～20.0MPa，新鲜进料液时体积空速0.5～15.0h-1。
10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述的加氢催化剂I的活性与加氢催化剂II的活性之比为1：1.05~1：10。
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