[发明专利]生物质热解液沸腾床反应器及其应用

说明书

本发明公开了一种生物质热解液沸腾床反应器及其应用。所述反应器主要包括：垂直于地面的圆筒形承压壳体、设置于承压壳体底部的流体分布器、设置于流体分布器之上的同轴进料喷嘴和设置于承压壳体上部的三相分离器；三相分离器由承压壳体上部的内壁面、液固旋流分离器和倒锥形挡板由外而内自上而下同轴设置而成成，承压壳体顶部设有一个气液产品混合出口。该反应器用于催化剂参与下的生物质热解液为原料油的加氢脱氧工艺过程中，具有操作弹性大、催化剂藏量高、反应器空间利用率高、反应器制造成本低的优点。

技术领域

本发明涉及一种沸腾床反应器，具体说涉及一种生物质热解液沸腾床反应器及其应用。

背景技术

现有的生物质热裂解技术可以将低品位的生物质能(如秸秆、木材、农作物废弃物)转化为液态的生物质热热解液。但所生产的生物质热热解液具有高腐蚀性、氧含量高、不稳定、热值较低、易结焦的特点，并不能达到替代石油使用的目的。中国发明专利CN101831328 B公开了一种绿色燃油的制备方法，可以将生物质热解液通过一系列的加氢脱氧、加氢裂化的操作，获得汽油和柴油等的绿色燃油。由于生物质热解液易结焦以及生物质热解液加氢催化剂的易失活性，传统的固定床和移动床由于床层易于堵塞无法适用。因此，中国发明专利CN101831328 B公开了对于生物质热解液的加氢脱氧过程可以使用沸腾床反应器。

对于生物质热解液的沸腾床加氢脱氧工艺过程，中国发明专利CN 103920430A公开了一种对生物质焦油(即生物质热解液)加氢脱氧的沸腾床反应器，针对生物质热解液易结焦的特性将生物质焦油入口设置于所述反应器壳体的侧壁，同时在生物质焦油入口设置冷却水水套用于生物质焦油入口的降温；而对沸腾床反应器出口的催化剂分离问题，采用了控制催化剂床层膨胀高度和反应器外设置气液分离器的手段实现三相分离。由于生物质热解液的溶氢能力差、同反应器中的循环油互溶性能差，导致进入反应器的生物质热解液不能快速分散而发生催化加氢反应，易造成反应器入口局部生物质热解液浓度过高引起的反应器入口结焦问题。同时，采用控制催化剂床层膨胀高度、重力沉降分离催化剂的分离手段，由于分离性能的局限，不得不牺牲更多的反应器内部的空间用于催化剂的沉降；更甚的是，采用器外气液分离造成系统工艺流程过长和高压设备增加。因此，针对生物质热解液的沸腾床加氢工艺过程中，急需一种合适的沸腾床加氢反应器技术。

目前，国内外工业化的沸腾床加氢反应器技术可以依照反应器内催化剂流化的状态分为两种：(1)膨胀床状态，即气液两相填充催化剂颗粒之间的间隙，使得催化剂床层膨胀至一定高度，在反应床层上部可以明显观察到液固两相的界面，以“H-Oil”和“LC-Fining”技术及其衍生技术为代表；(2)另一种为催化剂全混流循环状态，即在气液两相的动量传递下，催化剂颗粒膨胀反应床层顶部，在反应床层中没有明显的液固两相的界面，以中石化“STRONG”技术为代表。

对上述两种不同的沸腾床状态，使得相应的沸腾床加氢反应器顶部内置的分离器结构是完全不同的。膨胀床状态下，控制催化剂床层膨胀至一定高度，在膨胀的催化剂床层上方为不含固体的的气液混合物；实际上，这种膨胀床状态的沸腾床反应器的顶部所需要解决的是气液两相的分离。全混流状态下，并不控制催化剂床层的膨胀高度，催化剂可以流化至反应器的料面高度，整个反应床层都是气液固三相混合物，因此在反应器顶部所需要解决的是气液固三相的分离。