[发明专利]一种基于管式微孔介质发泡机理的上流式加氢反应装置

说明书

本发明提供了一种基于管式微孔介质发泡机理的上流式加氢反应装置，可对每一级反应产物进行二次鼓泡，实现氢气快速溶解、气液均匀分布，补氢高效分散，减少“氢气梯度”，包括外筒体，所述外筒体上端设置排气管、下端设置有原料油进料管；所述外筒体内部通过支撑板设置多个管式微孔发泡反应器，所述外筒体底部设置有储氢室和液体分布器，所述储氢室通过外筒体侧壁的进气管与外界连通供氢气进入，并向管式微孔发泡反应器内提供氢气；在管式微孔发泡反应器上方设置有气液分离通道，所述气液分离通道底部与环形隔板连接，环形隔板的中心孔向上凸起形成气液分离通道；所述环形隔板上方的外筒体上还设置有排液管。

技术领域

本发明属于低氢耗油品清洁化生产技术领域，特别涉及石油化工行业低氢耗微鼓泡系列油品连续液相加氢反应技术领域。

背景技术

在世界各国燃料结构中，柴油、煤油等工业级油品具有高效、耐用的特点，在世界各国燃料结构中都占有很高的比例。随着二次加工柴油数量的不断增加，柴油的高硫劣化趋势也日趋明显。柴油机中含硫成分的高温燃烧产生的硫的氧化物，不仅能腐蚀设备，损坏发动机等部件，同时还会使尾气处理催化剂中毒，降低其催化活性，增加NOx和颗粒污染物的排放，加重城市环境污染。生产低硫清洁柴油，减少有害物质的排放，已经成为当今炼油工业发展的主题。

在过去的20年里，尽管在改善石油的燃烧过程和尾气净化方面取得了很大的进展，但仍不能满足要求。在环境保护方面，各国都有更严格的燃油质量标准。由于环境保护法规的日益严格，质量标准的不断升级，以及高硫、劣质柴油加工量的增加，柴油脱硫技术面临着巨大的挑战。常规柴油加氢脱硫采用滴流床脱硫工艺，技术成熟，可靠性高，但需要大量的氢气循环来保证反应所需的氢分压，增加了操作风险，并带来了巨大的资金投入和动力消耗。为解决这些问题，美国ProcessDynamics公司在上世纪末开发了液相循环氢化工艺，即IsoTherming技术。其特点是液相为连续相，气相为分散相，柴油为饱和进料，反应中需要的氢气由溶解氢提供。该工艺与传统滴流床工艺相比，取消了氢气循环，采用层间补氢的方式实现液相油循环，降低了溶解氢的浓度梯度，而且有利于控制床层温升。我国在该技术的基础上，相继开发了液相循环加氢(SRH)技术和连续液相循环氢化(SLHT)技术。此类液相加氢技术打破了传统加氢技术的传质限制，有效地降低了催化剂的结焦，但由于采用了液相油循环的方式来补充溶解氢，使得杂质浓度被稀释，降低化学反应推动力，减少原料停留时间，使得反应不够充分高效。由于物料中含有大量的H2S和H2，极易造成循环油泵泄漏，造成较严重的后果。

本发明是一种基于管式微孔介质发泡机理的上流式加氢反应装置，采用多微孔管鼓泡注氢替代液相循环加氢工艺中的大量循环油供氢和多点注氢，使氢气始终处于“边溶解、边反应”和“微过量、微鼓泡”状态，极大地降低了液相油中溶解氢的浓度梯度，从而降低了催化剂结焦率，降低了设备费用和催化剂结焦率。管式微孔介质发泡连续液相加氢技术的核心问题是微孔鼓泡机理、微孔介质和石油或溶剂中的溶解氢含量问题，因此氢气的溶解量是管式微孔介质发泡连续液相加氢技术的关键问题之一。工艺装置在保证液相为连续相的前提下，分别设置了氢气腔室和微孔管，用来均匀增加油品中氢气含量，以保持油品中不断消耗的氢气和维持床层氢分压，加快氢气的溶解速度，改善液相加氢效果，是改善连续液相加氢效果的重要途径。

发明内容

基于上述目的，本发明是设计一种基于管式微孔介质发泡机理的上流式加氢反应装置，与常规滴流床加氢反应器相比，管式微孔介质发泡加氢技术取消了多点注氢系统，代之为微孔介质连续注氢，可对每一级反应产物进行二次鼓泡，实现氢气快速溶解、气液均匀分布，补氢高效分散，减少“氢气梯度”，溶解氢和氢气气泡充足，气泡在原料油中分散均匀，便于连续液相加氢，及时补充液相中溶解氢还可以加强气泡传质能力，改善连续液相加氢效果，降低产物中N、S元素含量，是一种用于低氢耗油品清洁化生产技术。同时将反应装置与气液分离器相结合，在装置内实现气液分离，节约能耗，提高分离效率。

本发明采用的技术方案如下：