一種微泡器內(nèi)溶氫反應(yīng)器及其應(yīng)用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及控油加氨過程領(lǐng)域，特別設(shè)及一種微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器及其應(yīng)用方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著中國多地霧靈天氣的日益增多，環(huán)保問題已越來越受到政府W及公眾的重 視，生產(chǎn)環(huán)境友好的優(yōu)質(zhì)清潔燃料已成為世界煉油廠一個(gè)重點(diǎn)的研究方向。全球燃料清潔 化的總趨勢(shì)是汽油向低硫、低締控、低芳控、低苯和低蒸汽壓發(fā)展；柴油向低硫、低芳控、低 密度和高十六燒值發(fā)展。2013年12月18日，國家標(biāo)準(zhǔn)委對(duì)外發(fā)布了我國第五階段車用汽 油國家標(biāo)準(zhǔn)，即"國V汽油標(biāo)準(zhǔn)"，從2018年1月1日起，全國范圍內(nèi)將供應(yīng)國V汽油。"國 V標(biāo)準(zhǔn)"將硫含量指標(biāo)限值由第四階段的50 y g/g降為10 y g/g，即每公斤硫含量不高于 IOmg,降低了 80%。低硫和超低硫已成為今后清潔燃料的發(fā)展趨勢(shì)。目前W脫硫和改質(zhì)為 主要目的加氨工藝在清潔燃料生產(chǎn)中獲得了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 當(dāng)前，國內(nèi)最主流的加氨技術(shù)采用循環(huán)氨加氨工藝，通常是為了脫除原料中的硫、 氮、氧、金屬等雜質(zhì)，或減少原料分子的大小而進(jìn)行的催化反應(yīng)過程。此過程，為了抑制催化 劑積碳失活、加強(qiáng)傳質(zhì)和穩(wěn)定催化劑床層溫度，需要有大量的過剩的氨氣存在，采用較大的 氨油比，它比化學(xué)耗氨所需氨量要高出10倍，運(yùn)使得反應(yīng)器的體積比較大。為了將沒有參 與加氨反應(yīng)的氨氣提高壓力使其循環(huán)使用，需要使用循環(huán)氨壓縮機(jī)，此設(shè)備的投資占整個(gè) 加氨裝置成本的比例較高，氨氣換熱系統(tǒng)能耗較大，大大增加了投資及生產(chǎn)成本，浪費(fèi)了很 多能源。
[0004] 在滿足生產(chǎn)環(huán)保要求的清潔石油產(chǎn)品的前提下，為了降低加氨反應(yīng)裝置的投資和 能耗，液相加氨技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的一種新的加氨技術(shù)。液相加氨技術(shù)將氨氣溶解于 原料油中來滿足加氨反應(yīng)所需氨氣，取消了傳統(tǒng)的氨氣循環(huán)系統(tǒng)，在反應(yīng)器中為純液相反 應(yīng)，沒有氨氣的傳質(zhì)，并通過液體循環(huán)W溶解足量的氨氣，W滿足加氨反應(yīng)的需要。由于取 消了氨氣循環(huán)系統(tǒng)，節(jié)省了循環(huán)氨壓縮機(jī)，大大節(jié)約投資和消耗。同時(shí)因液相加氨工藝技術(shù) 可W消除催化劑的潤濕因子影響，使循環(huán)油的比熱容大，提高了催化劑的利用效率，降低了 反應(yīng)器的溫升和裂化等副反應(yīng)。 陽〇化]現(xiàn)今一般的液相加氨工藝都是先將原料油和氨氣混合再進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。
[0006] 申請(qǐng)?zhí)枮镃N200810141293.X的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種控油液相加氨工 藝，取消了循環(huán)氨和循環(huán)氨壓縮機(jī)，氨氣在溶劑或稀釋劑的存在下與新鮮原料油和部分循 環(huán)油混合形成混合物流，混合物流進(jìn)入反應(yīng)器與催化劑接觸，另一部分與氨氣混合，一路作 為循環(huán)油，一路分離出氣體和溶劑或稀釋劑后作為產(chǎn)品，加氨反應(yīng)所需要的氨來自于液相 溶解的氨。但它需要使用對(duì)氨氣溶解度較大的溶劑或稀釋劑，出產(chǎn)品之前需要將產(chǎn)品從稀 釋劑或溶劑中分離出來，使工序復(fù)雜，影響后續(xù)的加氨效率。同時(shí)此專利設(shè)計(jì)對(duì)所設(shè)計(jì)的液 相加氨反應(yīng)器的內(nèi)構(gòu)件尚未提及。
[0007] 公告號(hào)為CN202063881U W及公告號(hào)CN20164407抓中國實(shí)用新型專利提供了一 類液相加氨反應(yīng)器，分別在反應(yīng)器入口 W及床層之間設(shè)置混合器，利用混合器使氨氣溶解 在混合原料油中為控油的加氨反應(yīng)提供氨源，避免了稀釋氨的溶劑對(duì)加氨反應(yīng)的影響。公 告號(hào)為CN203238222U中國實(shí)用新型專利提出了一種帶有多級(jí)溶氨系統(tǒng)的液相加氨反應(yīng)裝 置。原料油經(jīng)加熱后和氨氣在混合器中混合進(jìn)入反應(yīng)器，在多級(jí)加氨反應(yīng)器最上層催化劑 床層或反應(yīng)器上連接有混合器，設(shè)置有排氣管，排氣管上設(shè)有與壓力表連接的壓力控制閥， 兩相鄰的催化劑床層或反應(yīng)器之間設(shè)置有尾氣排出管，每根管上設(shè)置有與液位計(jì)連接的液 位控制閥，具有催化加氨反應(yīng)器和將反應(yīng)副產(chǎn)物硫化氨和氨排除的功能。
[0008] 專利中的兩類液相加氨反應(yīng)器都是在床層之間的混合器中進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)氨，來補(bǔ) 充氨氣的消耗，但卻不能保證每個(gè)催化劑床層間加氨效率的統(tǒng)一，每個(gè)床層之間氨氣隨著 反應(yīng)消耗存在濃度梯度。同時(shí)床層之間設(shè)置的混合器會(huì)加大反應(yīng)器床層之間體積，減小催 化劑的裝填量，降低反應(yīng)器使用效率。傳統(tǒng)的氣液兩相加氨反應(yīng)器，原料和氣體分別在反應(yīng) 器兩端進(jìn)料，在反應(yīng)器內(nèi)部隨著反應(yīng)進(jìn)行，原料和氣體也相對(duì)的呈濃度逐漸降低的趨勢(shì)，存 在濃度梯度。
[0009] 另一方面，上述兩類液相加氨反應(yīng)器由于采用提前混氨，混氨量有一定的極限，隨 著反應(yīng)進(jìn)行氨氣不斷消耗，同一床層間無法補(bǔ)氨，因而一般適用于低氨耗的原料，對(duì)原料要 求苛刻，適用范圍小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為克服現(xiàn)有技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器，該反應(yīng)器器內(nèi)具有 多個(gè)微孔溶氨管束，采用器內(nèi)溶氨，可有效提高氨氣和原料混合效率，使氨氣均勻的擴(kuò)散在 油品中，提高氨氣利用效率，克服了傳統(tǒng)氣液兩相加氨反應(yīng)器和傳統(tǒng)液相加氨反應(yīng)器在同 一床層存在濃度梯度的缺點(diǎn)。此反應(yīng)裝置可適用于較高氨耗的原料，較其他類液相加氨裝 置要求低氨耗原料相比，條件要求緩和，適用范圍廣。由于器內(nèi)管式微孔溶氨裝置，可保證 床層間氣液混合均勻，可減小床層間分配盤大小，提高催化劑裝填量，提高反應(yīng)器利用效 率。此反應(yīng)器可利用已有液相或傳統(tǒng)加氨反應(yīng)器改造，使用范圍廣。
[0011] 本發(fā)明還提供上述微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器的應(yīng)用方法。
[0012] 本實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器，包括：
[0013] 原料油入口，設(shè)置于所述反應(yīng)器的器壁上，供一原料油進(jìn)入；
[0014] 分布器，設(shè)置于所述反應(yīng)器內(nèi)，與所述原料油入口相連通；W及
[0015] 反應(yīng)器床層，設(shè)置于所述分布器下方，包括：
[0016] 催化劑床層；
[0017] 氨氣進(jìn)料口，設(shè)置于所述反應(yīng)器的器壁上；
[0018] 分配盤，連接在所述催化劑床層的底部；W及
[0019] 設(shè)置于所述催化劑床層中的微孔溶氨管束，包括進(jìn)口和出口；
[0020] 其中，所述進(jìn)口與所述氨氣進(jìn)料口相連接，所述出口與所述分配盤相連接，所述反 應(yīng)器床層為一層時(shí)，所述微孔溶氨管束的出口與所述分配盤相連通；所述反應(yīng)器床層為兩 層及W上時(shí)，各所述反應(yīng)器床層層疊設(shè)置，上一層所述反應(yīng)器床層的微孔溶氨管束的出口 與下一層所述反應(yīng)器床層的微孔溶氨管束的進(jìn)口相連通，最后一層反應(yīng)器床層的所述微孔 溶氨管束的出口與該層的分配盤相連通。
[0021] 上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器，其中，所述微孔溶氨管束垂直于所述分配盤放置。
[0022] 上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器，其中，所述微孔溶氨管束包括管壁，所述管壁上具有 多個(gè)微孔，一氨氣從所述氨氣進(jìn)料口進(jìn)入所述微孔溶氨管束，并由所述微孔擴(kuò)散至所述催 化劑床層。
[002引上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器，其中，所述微孔溶氨管束為中空的圓柱體。
[0024] 上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器，其中，所述微孔溶氨管束包括連接部和側(cè)部，所述側(cè) 部連接于所述連接部，所述連接部為圓柱形且連接所述氨氣進(jìn)料口，所述側(cè)部為環(huán)形且連 接所述分配盤。
[00巧]上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器，其中，所述管壁采用不誘鋼、石墨或陶瓷材料。
[0026] 上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器，其中，所述微孔的孔徑為納米級(jí)或微米級(jí)。
[0027] 上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器，其中，所述微孔溶氨管束的高度小于或等于所述催 化劑床層的高度。
[0028] 上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器，其中，所述反應(yīng)器為上進(jìn)料反應(yīng)器或下進(jìn)料反應(yīng)器。
[0029] 本發(fā)明還提供一種微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器的應(yīng)用方法，采用上述的溶氨反應(yīng)器進(jìn) 行，其特征在于，包括如下步驟：
[0030] S10,所述原料油從所述原料油入口進(jìn)入所述分布器，并由所述分布器進(jìn)入所述催 化劑床層；
[0031] S20,所述氨氣從所述氨氣進(jìn)料口進(jìn)入所述微孔溶氨管束，并從所述微孔向所述催 化劑床層擴(kuò)散形成氨氣泡；
[0032] S30,進(jìn)入所述催化器床層的所述原料油與所述氨氣泡進(jìn)行混合溶氨，在催化劑床 層的催化劑作用下進(jìn)行反應(yīng)；
[0033] S40,反應(yīng)后的所述原料油進(jìn)入所述分配盤，所述分配盤對(duì)反應(yīng)后的所述原料油冷 卻后再分布，進(jìn)入下一層所述反應(yīng)器床層或下一級(jí)反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)。
[0034] 上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器的應(yīng)用方法，其中，于所述步驟SlO之前還包括如下 步驟：
[0035] 所述原料油與另一氨氣進(jìn)入一混合累進(jìn)行溶氨，然后通過所述原料油入口進(jìn)入所 述分布器。
[0036] 上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器的應(yīng)用方法，其中，所述步驟S40之后還包括如下步 驟：
[0037] 部分反應(yīng)后的所述原料油通過一循環(huán)累與所述原料油混合進(jìn)入所述混合累。
[0038] 上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器的應(yīng)用方法，其中，所述原料油為石腦油、航煤、潤滑 油、蠟油、石蠟、劣質(zhì)柴油的一種或多種混合物。
[0039] 上述的微泡器內(nèi)溶氨反應(yīng)器的應(yīng)用方法，其中，所述步驟S40之后還包括如下步 驟：
[0040] 部分反應(yīng)后的所述原料油作為急冷油打入到所述分配盤中。