[发明专利]一种在超重力反应器内进行稠环芳烃加氢裂化的方法

说明书

本发明公开了一种在超重力反应器内进行稠环芳烃加氢裂化的方法，包括如下步骤：选择超重力反应器；包括电机、主轴、转子和壳体；还包括旋转盘和进料腔；所述进料腔内设有超声探头；打开进料腔中的超声探头预混合气液相反应原料，氢气被分散成大量的纳微米气泡，氢气溶解度达到过饱和，形成气液混合物；将气液混合物在超重力反应器中进行反应；本发明专用反应器使得气泡在液相中存在时间长；气液传质效率高；反应器中氢气的分压可以适当降低，提高安全性；无需再与其他大型气液预混设备串联，减少设备方面的投资；稠环芳烃的转化率和产品收率分别提高≧5％和≧6％。

技术领域

本发明属于稠环芳烃加氢裂化反应领域，尤其是涉及一种在超重力反应器内进行稠环芳烃加氢裂化的方法。

背景技术

石油炼制工业可生产汽油、柴油等燃料和化工原料，是国民经济重要的支柱产业之一，具有极其重要的地位和作用。截至2016年底，国内炼油总能力为7.1亿吨/年。随着世界原油的日趋重质化以及人类对清洁燃料需求量的日益增大，大力发展重质原油加工技术已经成为规避石油资源风险的重要措施之一。原油重质化普遍表现为馏分中稠环芳烃、重金属、硫、氮等含量高，促进稠环芳烃的转化是提高炼油工业轻质油收率的关键，对降低原油对外依存度、保障国家能源安全具有重大意义。

加氢裂化过程具有产品收率高、原料适应性强及符合清洁燃料需求等特点，已经成为现代炼油工业中最重要的重油加工工艺之一。截止至2016年，我国加氢裂化装置总加工能力已达120Mt/a以上。随着对石油产品需求结构的变化，提高炼油企业的加氢裂化能力是未来发展的主要趋势。稠环芳烃作为原油重质化中的重要成份，如何有效地对稠环芳烃进行加氢裂化是炼油工业中普遍存在且亟待突破的重要难题。

目前，加氢裂化绝大多数采用固定床反应器，但普遍存在催化剂床层反应温度高、温度分布不均匀、床层压降高、氢耗大等问题。现阶段的研究主要集中于通过反应器入口扩散器和气液分配盘等内构件的优化来提高反应物流分配效果。由于稠环芳烃原料具有一定的粘度，其在催化剂床层内分布不均匀的问题会更加严重，这将直接影响反应物与催化剂接触时间的均衡性，影响催化剂内、外表面被液体润湿的程度。同时，粘性物料在催化剂床层中形成的液膜厚度也将增加，增大了扩散距离，导致加氢裂化反应的传质、传热阻力提高，对加氢饱和开环裂化反应过程产生不利的影响。

超重力技术作为典型的化工过程强化技术之一，适用于需要对相间传质、传热和分子混合进行强化的多相反应过程。在超重力旋转填充床反应器内，由于转子的高速旋转而产生强大的离心力，使流经转子填料的流体受到强烈的剪切力作用，液体被撕裂成微米级微元，从而大大提高了相界面积和界面更新速率，相间传质速率和混合效果较传统塔器可提高1-3个数量级，使反应物快速达到分子混合均匀状态，从而有效地提高反应效率。

加氢裂化催化剂按形态主要分为颗粒状和整体式催化剂。对比颗粒状催化剂，整体式催化剂不仅能大大降低床层压降，还能避免“热点”导致的催化剂失活。同时，整体式催化剂在超重力旋转填充床设备中便于安装与更换，操作过程简单。

近年来超重力技术在化工领域的应用研究取得较多重要进展，CN103102942A成功地将原料油通入装有非贵金属催化剂的超重力反应器，与氢气逆流接触进行脱硫、脱氮和部分芳烃饱和反应；CN104419454A将金属-聚合物催化剂固定在超重力反应器的转子上，裂解汽油和氢气通过旋转着的催化剂床层进行选择加氢反应。但是，以上发明仍然存在氢气在原料中溶解度较低的问题，固体催化剂与含有溶解氢气的液体原料的接触面积并未有效增加，制约了加氢过程反应效率和产品收率的进一步提高。

发明内容