[发明专利]一种微泡器内溶氢反应器及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及烃油加氢过程领域，特别涉及一种微泡器内溶氢反应器及其应用方法。

背景技术

随着中国多地雾霾天气的日益增多，环保问题已越来越受到政府以及公众的重视，生产环境友好的优质清洁燃料已成为世界炼油厂一个重点的研究方向。全球燃料清洁化的总趋势是汽油向低硫、低烯烃、低芳烃、低苯和低蒸汽压发展；柴油向低硫、低芳烃、低密度和高十六烷值发展。2013年12月18日，国家标准委对外发布了我国第五阶段车用汽油国家标准，即“国Ⅴ汽油标准”，从2018年1月1日起，全国范围内将供应国Ⅴ汽油。“国Ⅴ标准”将硫含量指标限值由第四阶段的50μg/g降为10μg/g，即每公斤硫含量不高于10mg，降低了80％。低硫和超低硫已成为今后清洁燃料的发展趋势。目前以脱硫和改质为主要目的加氢工艺在清洁燃料生产中获得了广泛的应用。

当前，国内最主流的加氢技术采用循环氢加氢工艺，通常是为了脱除原料中的硫、氮、氧、金属等杂质，或减少原料分子的大小而进行的催化反应过程。此过程，为了抑制催化剂积碳失活、加强传质和稳定催化剂床层温度，需要有大量的过剩的氢气存在，采用较大的氢油比，它比化学耗氢所需氢量要高出10倍，这使得反应器的体积比较大。为了将没有参与加氢反应的氢气提高压力使其循环使用，需要使用循环氢压缩机，此设备的投资占整个加氢装置成本的比例较高，氢气换热系统能耗较大，大大增加了投资及生产成本，浪费了很多能源。

在满足生产环保要求的清洁石油产品的前提下，为了降低加氢反应装置的投资和能耗，液相加氢技术是近几年发展起来的一种新的加氢技术。液相加氢技术将氢气溶解于原料油中来满足加氢反应所需氢气，取消了传统的氢气循环系统，在反应器中为纯液相反应，没有氢气的传质，并通过液体循环以溶解足量的氢气，以满足加氢反应的需要。由于取消了氢气循环系统，节省了循环氢压缩机，大大节约投资和消耗。同时因液相加氢工艺技术可以消除催化剂的润湿因子影响，使循环油的比热容大，提高了催化剂的利用效率，降低了反应器的温升和裂化等副反应。

现今一般的液相加氢工艺都是先将原料油和氢气混合再进入反应器进行反应。

申请号为CN200810141293.X的中国发明专利申请公开了一种烃油液相加氢工艺，取消了循环氢和循环氢压缩机，氢气在溶剂或稀释剂的存在下与新鲜原料油和部分循环油混合形成混合物流，混合物流进入反应器与催化剂接触，另一部分与氢气混合，一路作为循环油，一路分离出气体和溶剂或稀释剂后作为产品，加氢反应所需要的氢来自于液相溶解的氢。但它需要使用对氢气溶解度较大的溶剂或稀释剂，出产品之前需要将产品从稀释剂或溶剂中分离出来，使工序复杂，影响后续的加氢效率。同时此专利设计对所设计的液相加氢反应器的内构件尚未提及。

公告号为CN202063881U以及公告号CN201644076U中国实用新型专利提供了一类液相加氢反应器，分别在反应器入口以及床层之间设置混合器，利用混合器使氢气溶解在混合原料油中为烃油的加氢反应提供氢源，避免了稀释氢的溶剂对加氢反应的影响。公告号为CN203238222U中国实用新型专利提出了一种带有多级溶氢系统的液相加氢反应装置。原料油经加热后和氢气在混合器中混合进入反应器，在多级加氢反应器最上层催化剂床层或反应器上连接有混合器，设置有排气管，排气管上设有与压力表连接的压力控制阀，两相邻的催化剂床层或反应器之间设置有尾气排出管，每根管上设置有与液位计连接的液位控制阀，具有催化加氢反应器和将反应副产物硫化氢和氨排除的功能。

专利中的两类液相加氢反应器都是在床层之间的混合器中进行相应的补氢，来补充氢气的消耗，但却不能保证每个催化剂床层间加氢效率的统一，每个床层之间氢气随着反应消耗存在浓度梯度。同时床层之间设置的混合器会加大反应器床层之间体积，减小催化剂的装填量，降低反应器使用效率。传统的气液两相加氢反应器，原料和气体分别在反应器两端进料，在反应器内部随着反应进行，原料和气体也相对的呈浓度逐渐降低的趋势，存在浓度梯度。

另一方面，上述两类液相加氢反应器由于采用提前混氢，混氢量有一定的极限，随着反应进行氢气不断消耗，同一床层间无法补氢，因而一般适用于低氢耗的原料，对原料要求苛刻，适用范围小。

发明内容