[发明专利]一种高能量密度燃料制备用加氢反应器

说明书

本发明是一种高能量密度燃料制备用加氢反应器，包括罐体，所述罐体自上而下设置有温控模块、过滤模块和反应模块；所述温控模块的所述罐体上段的侧壁内中空形成上介质容纳层，且内壁向中间延伸形成中空隔板；所述过滤模块位于所述温控模块下方且与所述温控模块相连通，所述过滤模块自上而下可拆卸的设置有三层孔径自大到小的过滤屉；所述反应模块包括若干斜催化剂板、下催化剂板和氢气喷发罩。本发明所述的一种高能量密度燃料制备用加氢反应器，可以显著的提高反应的效率和增加反应的稳定性、均衡性。

技术领域

本发明涉及高能量密度燃料技术领域，尤其涉及一种高能量密度燃料制备用加氢反应器。

背景技术

目前，随着我国高性能飞机、超高音速导弹、新型火箭的陆续服役，对高密度、高能量、安定性好的喷气燃料的需求也会越来越迫切。高能量密度喷气燃料是一类具有高密度、高体积热值和高性能的液体烃燃料，是目前各国研究的热点。

而且，我国的能源结构特点是“富煤、缺油、少气”，近年来，我国石油供需缺口逐年扩大，石油对外依存度逐年升高，2017年石油对外依存度达到67.4％，预计2022年将达到75％左右。国际石油市场的波动和变化将直接影响我国经济乃至政治的安全和稳定。通过煤基油品路线制备液体燃料，不仅满足国家战略安全要求，而且对国民经济长期稳定可持续发展具有重要的促进作用。

煤基衍生油包括煤直接液化油、煤油共炼生成油、煤气化及煤干馏热解副产煤焦油等一系列以煤为源头的煤化工工艺过程所产生的油品。近年来，我国每年产生的煤基衍生油约3000万吨，并且以每年10％的速度在增加(主要为新型煤化工增长)。与石油基油相比，煤基衍生油充分保留了煤中富含芳环的分子结构特征，具有环烷烃和氢化芳烃类含量高等自身独特的性质，拥有良好的热氧化安定性(可经受500℃高温而不分解积碳)和较高的能量密度，是高性能飞行器的优选燃料，因此，研究高能量密度燃料是未来航空航天喷气燃料发展的必然趋势。

稠环芳烃是石油炼化渣油和煤液化焦油的主要成分，如萘、苊烯、芴、菲、蒽及其烷基取代物，炭数和航空燃料相近，其在常温下一般都是固体，对其进行一步加氢转化即可制备出密度≥0.85g/mL的高能量密度燃料。

在环保法规日趋严格的大背景下，各类石油产品中杂质含量的标准也日益提高。加氢技术作为清洁燃料生产过程中必不可少的技术，在炼厂生产中发挥重大作用。加氢技术包括加氢裂化、加氢精制等。加氢反应是指在氢压和催化剂存在下，使油品中的硫、氧、氮等有害杂质转变为相应的硫化氢、水、氨而除去，并使烯烃和二烯烃加氢饱和、芳烃部分加氢饱和，以改善油品的质量或者为其他装置提供优质原料。

加氢反应为放热反应，目前国内绝大多数采用下流式固定床反应器结构。反应物料由上面下流经催化剂床层，并在其作用下进行加氡反应。反应过程中床层气液的不均匀分布会导致反应器内产生热点，催化剂结焦，飞温等影响产品质量和不安全生产等危害，因此稳定的气液分布对提高反应器内的流动特性和催化剂利用率至关重要，气液分布设备则是反应器内对气液初始分布产生重要影响的内构件。

但是，在加氢反应中存在气液反应不均衡导致氢化反应效率低下的问题，具体体现在以下几个方面：1、加料过快，会导致物料集中，物料间的接触面积较小，易出现局部的高浓度和大部分的低浓度区域，从而影响催化剂对油料的处理效果；2、煤焦油加氢技术通常是经过预处理后加氢再处理后投入使用，现有技术中的煤焦油加氢大多是将煤焦油直接处理加氢，而忽视了预处理的过程，导致煤焦油中夹杂很多的杂质污染，加氢处理不充分，温度需求达不到，降低煤焦油加氢处理的工作效率，操作繁琐，使用不便；3、过滤板上的杂质如果没有及时清理造成堵塞也会影响反应的进程；4、氢气直接通入会造成局部氢气含量高，大部分氢气含量低，原料和氢气混合不均匀的问题；5、加入的物料温度低时呈现凝固态，流动过慢，影响反应；6、入料温度不适或反应温度不适当，造成反应效率低。7、催化剂接触面积小，影响反应效率；8、目前现有管式气液分配器存在操作弹性小，无法应对气液量较大范围的波动，无法形成均匀液层，易产生初始气液的不均匀分布，导致反应器内产生热点，催化剂结焦，飞温等影响产品质量和不安全生产等危害。