[发明专利]沸腾床加氢反应器及其使用方法

权利要求书

1.一种沸腾床加氢反应器，包括：

承压外壳(3)，

设置于所述承压外壳上部空间内的气液固三相旋流分离器，

设置于所述承压外壳中部的降液式液相产品引出管(14)，以及

设置在所述承压外壳上的气相出口(7)、液相出口(15)和气液混相入口(1)，

其中，所述气液固三相旋流分离器自上而下依次由筛孔套筒(8)、一级旋流导叶片(9)、柱段(6)、气体止逆锥板(10)、溢流管(11)、二级旋流导叶片(12)、锥段(5)、冷氢引管(13)和底流管(4)设置而成，

其中，冷氢引管同轴设置于底流管中，其为圆环状，沿着圆环管下面开设冷氢喷射口；筛孔套筒套于溢流管外围，柱段套于筛孔套筒外围；气体止逆锥板设置于筛孔套筒上；柱段、锥段和降液式液相产品引出管由上至下连通；一级旋流导叶片和二级旋流导叶片分别设于柱段内壁及锥段内壁。

2.如权利要求1所述的沸腾床加氢反应器，其特征在于，所述降液式液相产品引出管直径为承压外壳直径的5～10％，与承压外壳同轴布置，其贯穿于整个反应器内部，在下部封头设有出口。

3.如权利要求1所述的沸腾床加氢反应器，其特征在于，所述气体止逆锥板固定于溢流管上，其三角形截面斜边与水平线夹角呈20°～70°之间；所述一级旋流导叶片和二级旋流导叶片由设于柱段内壁及锥段内壁上的多个旋流叶片组成或由内壁上加工出的呈内螺纹状的一个螺旋通道、两个螺旋通道或更多个螺旋通道构成；所述柱段直径为承压外壳直径的10～90％，柱段高度为承压外壳切线高度的2.5～10％，锥段的母线同水平面的夹角为20～80°；所述筛孔套筒的直径为承压外壳直径的20～80％，筛孔套筒上开有小孔，小孔直径为催化剂颗粒粒径的3～10倍；所述柱段与筛孔套筒的高度差h₁在100～500mm之间；溢流管和降液式液相产品引出管的高度差h₂在50～200mm之间；冷氢引管和降液式液相产品引出管的高度差h₃在50～100mm之间。

4.一种权利要求1-3中任一项所述的沸腾床加氢反应器的使用方法，该方法包括以下步骤：

(i)旋流脱气：在沸腾床加氢反应器中料面位置，三相混合物进入其中，大气泡破裂逃逸进入反应器上部空间；剩余的液相、催化剂颗粒及小气泡组成的混合物进入气液固三相旋流分离器的柱段及筛孔套筒间的环隙中，经一级旋流导叶片引流形成离心力场，驱使小气泡向离心力场中心运动并通过筛孔套筒上的小孔进入溢流管和筛孔套筒的环隙中，进而聚并后向上进入反应器上部空间；催化剂颗粒在离心力作用下，向离心力场外围迁移，形成液固两相混合物，由气体止逆锥板和柱段之间的环隙进入二级旋流导叶片；以及

(ii)旋流脱固：步骤(i)中的液固两相混合物在压力差推动下经过二级旋流导叶片，因为离心力的作用，固体颗粒被甩向外壁，液相在靠近中心处形成向上的内旋流进入溢流管后上升，最终由降液式液相产品引出管排出；固体颗粒沿着壁面下滑，经过气液固三相旋流分离器底部并返回沸腾床加氢反应器进行反应；气液固三相旋流器靠近底端同轴布置有冷氢引管，在三相反应的过程中不断通入冷氢气，以增加旋流分离推动力，同时防止液相逆流及结焦现象。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述沸腾床加氢反应器以两级或更多级串联使用，其中，空气与水两相混合物进入第一级反应器内部，使得原料在反应器内部发生反应，三相混合物通过气液固三相分离器分离，洁净液相产品通过管道进入下一级加氢反应器继续反应，得到更洁净的液相产品；每一级之间的反应器的液面高度差h4大于沿程阻力损失+1m。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，反应原料为各种生物质经过快速热裂解、慢速热裂解、加氢液化、气化或炭化热裂解过程得到的液体。

7.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，反应原料为来自于石油的常压渣油、减压渣油或馏分油。

8.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，反应原料为来自于煤热解的低温煤焦油、中温煤焦油或高温煤焦油。

9.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述催化剂颗粒的粒径在0.05mm～0.1mm之间。