[實(shí)用新型]上下對沖式渣油加氫乳化床微界面強(qiáng)化反應(yīng)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920156218.4
• 申請日: 2019-01-29
• 公開（公告）號: CN210045217U
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張志炳;李大鵬;周政;門存貴;孟為民;黃傳峰;羅華勛;高亞男;王寶榮;高偉;張鋒;李磊
• 申請（專利權(quán)）人: 南京大學(xué);陜西延長石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司
• 主分類號: B01J8/02
• 分類號: B01J8/02;C10G47/00;C10G47/12
• 代理公司: 32230 江蘇致邦律師事務(wù)所
• 代理人: 徐蓓;尹妍

本實(shí)用新型公開了上下對沖式渣油加氫乳化床微界面強(qiáng)化反應(yīng)裝置，反應(yīng)器主體；其頂部設(shè)有氣液出料口；至少兩個氣泡破碎器；分別設(shè)置于反應(yīng)器主體的上部和下部，呈上下對沖狀；氣泡破碎器上設(shè)有進(jìn)氣口、進(jìn)液口和出料口，上部的氣泡破碎器的出料口通過氣液混合管路連接反應(yīng)器主體；氣液分離器；連接反應(yīng)器主體的氣液出料口；所述氣液分離器頂部設(shè)有排氣口，底部設(shè)有出液口；循環(huán)泵；連接氣液分離器的出液口；換熱器；連接循環(huán)泵的出口管路；所述換熱器上設(shè)有液體出料口，液體出料口分別連接液體出料管路和循環(huán)液管路。本實(shí)用新型的裝置具有操作壓力低，氣液傳質(zhì)相界面積大，表觀反應(yīng)速度快，氣體利用率高，投資少，能耗低，工藝靈活等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及上下對沖式渣油加氫乳化床微界面強(qiáng)化反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

渣油因原油產(chǎn)地、煉油工藝等的不同可分為很多種類，一般可分為常壓渣油和減壓渣油兩大類。渣油的主要成分包括飽和烴、芳香烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等。在高溫高壓和催化劑的作用下，渣油可以深度加氫，通過開環(huán)、裂化等一系列復(fù)雜的物理和化學(xué)變化而獲得輕質(zhì)燃料油產(chǎn)品。

隨著世界各國對輕質(zhì)油品的需求日益增加，對環(huán)保的要求不斷趨嚴(yán)，人們對渣油的加氫技術(shù)投入了更大的關(guān)注。傳統(tǒng)的渣油加氫一般采用懸浮床加氫反應(yīng)器，該反應(yīng)器雖然對原料的適應(yīng)性強(qiáng)、操作簡單，但由于其受傳質(zhì)控制，因而加氫反應(yīng)效率較低。其根本原因是反應(yīng)器內(nèi)的氣泡尺度較大（一般為3-10mm），故氣液相界傳質(zhì)面積小（一般在100-200m²/m³），因而限制了傳質(zhì)效率。因此，工程上不得不采用高溫（470℃以上）和高壓（20MPa以上）操作，通過增加氫的溶解度以提高傳質(zhì)速率，從而強(qiáng)化反應(yīng)過程。但高溫高壓產(chǎn)生一系列副作用：能耗和生產(chǎn)成本高、投資強(qiáng)度大、設(shè)備操作周期短、故障多、本質(zhì)安全性差等，從而給工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)帶來挑戰(zhàn)。

氣泡直徑（Sauter 直徑）d₃₂是決定相界面積大小的關(guān)鍵參數(shù)，是決定氣液反應(yīng)速率的核心因素。d₃₂逐漸減小時，體積傳質(zhì)系數(shù)逐漸增大；特別是當(dāng)d₃₂小于1mm時，體積傳質(zhì)系數(shù)隨d₃₂的減小以類似于指數(shù)形式快速增大。因此，將d₃₂減小到納微米級能夠大幅度強(qiáng)化氣液反應(yīng)。直徑滿足1μm≤d₃₂＜1mm的氣泡可稱為微氣泡，直徑滿足50nm≤d₃₂＜1μm的氣泡可稱為納氣泡。由微氣泡和納氣泡形成的相界面稱為納微界面。若體系中既有納氣泡，也有微氣泡，則稱該體系為納微界面體系。根據(jù)Yang-Laplace方程，氣泡的內(nèi)壓與其半徑成反比，故納微氣泡也有利于提高氣泡內(nèi)壓，提高氣體的溶解度。因此氣液反應(yīng)過程中，納微界面體系能夠強(qiáng)化氣液傳質(zhì)，進(jìn)而加快氣液反應(yīng)。納微氣泡具有剛性特征，獨(dú)立性好，不易聚并，因此納微氣泡體系的氣液充分混合，可獲得含有大量納微氣泡體系，并在反應(yīng)器內(nèi)形成較高的相界面積，進(jìn)而加快反應(yīng)速率。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種上下對沖式渣油加氫乳化床微界面強(qiáng)化反應(yīng)裝置，利用小微米級氣泡破碎器將氣體的壓力能和液體的動能傳遞給氣泡并最終轉(zhuǎn)變?yōu)闅馀荼砻婺埽撗b置通過流體湍流微結(jié)構(gòu)與機(jī)械微結(jié)構(gòu)共同作用形成小微米級氣泡，并形成微界面氣液反應(yīng)體系。

本實(shí)用新型具體采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的：

一種上下對沖式渣油加氫乳化床微界面強(qiáng)化反應(yīng)裝置，包括：

反應(yīng)器主體；其頂部設(shè)有氣液出料口；

至少兩個氣泡破碎器；分別設(shè)置于反應(yīng)器主體的上部和下部，呈上下對沖狀；氣泡破碎器上設(shè)有進(jìn)氣口、進(jìn)液口和出料口，上部的氣泡破碎器的出料口通過氣液混合管路連接反應(yīng)器主體；

氣液分離器；連接反應(yīng)器主體的氣液出料口；所述氣液分離器頂部設(shè)有排氣口，底部設(shè)有出液口；

循環(huán)泵；連接氣液分離器的出液口；