[發明專利]一種微界面強化懸浮床加氫反應系統及方法

在審

• 申請號: 201910196590.2
• 申請日: 2019-03-15
• 公開（公告）號: CN111686651A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發明（設計）人: 張志炳;周政;孟為民;王寶榮;楊高東;羅華勛;張鋒;李磊;楊國強;田洪舟;曹宇
• 申請（專利權）人: 南京延長反應技術研究院有限公司
• 主分類號: B01J8/22
• 分類號: B01J8/22;B01J8/00;C10G45/04;C10G45/06;C10G45/08;B01F3/08
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本發明涉及一種微界面強化懸浮床加氫反應系統，其通過使用微界面生成器使反應器中微氣泡處于微米尺度，以提高反應介質與氫氣間的傳質面積，包括：液相進料單元、氣相進料單元、微界面發生器、懸浮床反應器和分離罐。與傳統的懸浮床反應器相比，本發明通過破碎氣體并與反應介質混合形成乳化液，以增大氣液兩相的相間面積，并達到在較低預設范圍內強化傳質的效果，在保證反應效率的同時，能夠使反應過程中的壓力降低10?80%；同時，本發明通過大幅度強化傳質，因此可大幅減小氣液比，這不但減少了氣體的物耗，同時也降低了后續氣體循環壓縮的能耗；且本發明所述方法工藝苛刻度低，生產安全性高，噸產品成本低，市場競爭力強。

技術領域

本發明涉及油品加氫脫硫技術領域，尤其涉及一種微界面強化懸浮床加氫反應系統及方法。

背景技術

由于石油資源的日益短缺及重質化趨勢日益嚴重，最大量獲得輕質油品成為煉油工作者的重要任務，因此人們也越來越多地對重質油加工進行研究。

懸浮床加氫工藝是重質油輕質化的理想方法之一。其工藝過程一般為分散型催化劑與原料油均勻混合得到混合原料，然后混合原料與大量氫氣一同進入一個或多個相同的空筒式反應器內，在臨氫條件下進行催化加氫和裂解反應。盡管世界各國都在努力研究重質油的懸浮床加氫工藝，但是目前仍僅僅做到工業示范裝置，還無法大規模工業化。

而限制懸浮床加氫工藝應用的主要因素在于：在裂化反應需要較高的反應溫度時，無法使裂化、加氫和吸附焦炭三種反應類型在各自適宜的環境條件下進行。同時，當裂化反應溫度越高時，油品縮合結焦的傾向就越大，結焦會導致加氫催化劑的失活及裝置無法長周期穩定運轉。為了進一步加氫，往往采用幾個相同的空筒式反應器串聯，而這樣設置會使得催化劑在第一個反應器內活性高，到最后一個反應器后活性基本喪失，無法保證整個裝置系統前后的一致性，反應速率前后差距也較大，無法控制油品的加氫深度。另外，加氫催化劑中所負載的加氫活性較高的金屬，如Co、Mo、Ni，成本較高，如果只是采用上述工藝，重油中所含雜質極易造成加氫催化劑中的Co、Mo、Ni等加氫活性金屬元素失活。基于上述原因，常規懸浮床加氫工藝需要使用大量的加氫催化劑，使用成本高。

中國專利公開號：CN107641525A公開了一種懸浮床加氫組合工藝及系統，加氫組合工藝包括重油和裂化催化劑混合后輸送至懸浮床加氫裂化反應器進行高溫裂化；高溫裂化產物與加氫穩定催化劑混合后輸送至懸浮床加氫穩定反應器內，在所述懸浮床加氫穩定反應器內加氫精制；還公開了上述工藝的組合加氫系統。

由此可見，所述工藝存在以下問題：

第一，所述工藝在運行時使用的氫氣壓力過大，在運行時存在安全隱患，且需要消耗大量的資源，工藝運行成本高。

第二，所述工藝為保證催化劑活性，需要較高的反應溫度，在提高固定床中反應溫度的同時，進一步增加了所述工藝的能耗。

第三，所述工藝中僅僅將氫氣與反應介質進行混合，使得氫氣分子無法與反應介質進行充分混合，從而導致反應效率降低。

發明內容

為此，本發明提供一種微界面強化懸浮床加氫反應系統及方法，用以克服現有技術中氫氣無法與反應介質充分接觸導致工藝能耗過高的問題。

本發明提供一種微界面強化懸浮床加氫反應系統，其特征在于，包括：

液相進料單元，用以存儲和輸送反應介質；

氣相進料單元，用以存儲和輸送氫氣；

至少一個微界面發生器（Micro Interfacial Generator，簡稱MIG），其分別與所述液相進料單元和氣相進料單元相連,將氣體的壓力能和/或液體的動能轉變為氣泡表面能并傳遞給氫氣氣泡，使氫氣破碎形成直徑大于等于1μm、小于1mm的微氣泡以提高反應介質與氫氣間的傳質面積，并在破碎后將反應介質與微氣泡混合形成氣液乳化物，以在預設壓力范圍內強化反應介質與氫氣間反應效率；