[發明專利]一種強化加氫工藝的微氣泡發生器

有效

• 申請號: 201410081189.1
• 申請日: 2014-02-28
• 公開（公告）號: CN104874315B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 蔡連波;陳強;趙曉青;盛維武
• 申請（專利權）人: 中石化洛陽工程有限公司;中石化煉化工程(集團)股份有限公司
• 主分類號: B01F13/10
• 分類號: B01F13/10;B01F3/04;C10G45/00;C10G47/00;C10G49/00
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司41110
• 代理人: 郭中民

技術領域

本發明涉及一種氣泡發生器，具體地說，涉及一種強化加氫工藝的微氣泡發生器。

背景技術

各類油品加氫處理及裂化是原油最大化利用、油品升級的最合理、有效的方法?，F有的油品加氫技術分為固定床加氫、移動床加氫、懸浮床加氫和沸騰床加氫等。各類油品加氫工藝因床型不盡相同，氣液物流的流體力學特性相差較大，但都是油品和氫氣在催化劑的作用下發生化學反應。只要氫氣在原料油進反應器之前溶解得更多，能夠實現超飽和溶解，就能降低裝置運行中的氫油比，同時提高反應效率。液相循環加氫工藝、懸浮床加氫工藝和沸騰床加氫工藝由于氣相需要溶解到液相中，才能和催化劑接觸反應，所以氣相分布方式對反應器的傳質效率和氫氣的使用效率有重要影響。目前，一般采用氣體在反應器中含量(即氣含率)的多少作為衡量這類加氫工藝傳質好壞的重要指標。在相同氣含率的條件下，氣泡尺寸及其概率分布對氣液固相間傳質性能有重要影響。當氣含率相同時，氣泡直徑越小，氣液相界總面積越大，傳質速率越快；氣泡直徑越大，則氣液相界總面積越小，傳質速率越慢。同時大氣泡的上升速度高于小氣泡，也會造成氣體在反應器中的停留時間縮短，在一定程度上形成氣體短路。這些都會影響反應物之間的傳質效果，并降低反應的轉化率。

美國與澳大利亞科研機構合作研發的高科技成果，通過特殊的氣泡發生器將氣體溶于水中，得到的氣泡直徑足以使其在水中停留而不會溢出水面。根據有關對水中氣泡上升或懸浮其直徑大小閥值的力學分析計算，當氣泡直徑大于25微米時則氣泡上升而逸出水面，當小于等于25微米時，氣泡就停留、懸浮于水中。目前微氣泡技術已逐步應用到現有的加氫工藝中，對部分加氫工藝有比較大的促進作用。靜態混合器、引射器、攪拌器等剪切、機械發泡技術僅能產生毫米級的氣泡，部分能通過能量消耗產生100微米以上的氣泡。當前最常用的微氣泡(小于50微米)發生方法大致有以下幾種：

減壓釋放法：是在加壓情況下，使氣體強制溶入水中，然后突然減壓，使氣體從水分子的晶格中析出，形成無數微氣泡。顯然，為了取得微氣泡，需要有一個加壓與減壓的過程，如此消耗了較大的能量。

微孔分散法：是具有一定壓力的氣體通過微孔塑料、橡膠、尼龍、微孔陶瓷管、金屬燒結管甚至卵石層發泡逸出形成極小的氣泡，當氣泡逐漸變大，直至氣泡浮力大于氣泡與材料表面形成親和力時，脫離微孔形成眾多的小氣泡。顯而易見，該方法由于沒有能量間的多次轉換，其能耗是最小的。

電解產生氣泡：電解析出氣泡方法是將正負相間的電極插入含有電解液的電解槽中，通電電解產生氫氣泡和氧氣泡的方法。

超聲波產生氣泡：超聲波作用于液體時可產生大量微氣泡，一個原因是液體內局部出現拉應力而形成負壓，壓強的降低使原來溶于液體的氣體過飽和，而從液體逸出，成為小氣泡，另一原因是強大的拉應力把液體撕開成一空洞，稱為空化。

目前采用微氣泡技術主要用于污水處理行業，用于加氫工藝的微氣泡發生器還沒有公開的具體結構，僅有CN200910188141.X和CN200910188092.X提出采用微氣泡發生器強化加氫過程傳熱傳質。

發明內容

為了提高加氫效率，實現油品的深度高效加氫處理或加氫裂化，本發明提供了一種強化加氫工藝的微氣泡發生器。

本發明提供的一種強化加氫工藝的微氣泡發生器主要由主體管、文丘里管、進氣管和超聲波發生器組成；文丘里管和主體管同軸設置并焊接于主體管內壁上，文丘里管的外壁與主體管內壁之間形成一獨立的環形進氣空間，進氣管焊接于主體管外壁上并與所述的環形進氣空間相連通，文丘里管由微孔材料制成，進氣管、環形進氣空間和文丘里管的微孔共同構成氣體通道，文丘里管的內壁和主體管的內壁共同構成氣液通道；超聲波發生器安裝于主體管外壁上并位于文丘里管的下游。

所述主體管為圓管，可以采用整體管，也可以分解為多部分的組合管，整體可以為直管，也可以根據需要把其中一段或多段設計為彎管。主體管為多部分的組合管時，內構件的安裝比較方便。

所述進氣管為一段外接管，不用伸入主體管中心部位，沒有氣液接觸功能，因此完全可以回避中心進氣管導致的氣體錐和壁吸效應。