[发明专利]一种重油加氢制备船舶燃料的微界面强化反应系统及方法

说明书

本发明涉及一种重油加氢制备船舶燃料的微界面强化反应系统及方法，包括：液相进料单元、气相进料单元、微界面发生器、固定床反应器和分离罐。与传统的固定床反应器相比，本发明通过破碎气体使其形成微米尺度的微气泡，使微气泡与重油混合形成乳化液，以增大气液两相的相间面积，并达到在较低预设范围内强化传质的效果，在保证反应效率的同时，能够使反应过程中的压力降低10‑80%；同时，本发明通过大幅度强化传质，因此可大幅减小气液比，这不但减少了气体的物耗，同时也降低了后续气体循环压缩的能耗；且本发明所述方法工艺苛刻度低，生产安全性高，吨产品成本低，市场竞争力强。

技术领域

本发明涉及重油加氢脱硫技术领域，尤其涉及一种重油加氢制备船舶燃料的微界面强化反应系统及方法。

背景技术

重油加氢处理工艺的主要目的是通过加氢处理，使重油原料中的硫、氮、金属等杂质含量大幅降低，稠环芳烃、胶质、沥青质等非理想组分加氢转化，提高氢碳比，降低残炭含量，使其裂化性能得到明显改善。固定床重油加氢技术是一种重油深度加工技术，在装有特定催化剂的固定床反应器中，在高温高压的临氢条件下，对常压或减压重油进行脱硫、脱氮、脱金属等，以最大限度地获取轻质产品，是重油轻质化的重要手段之一。固定床重油加氢技术以其液体产品收率高，产品质量好，生产灵活性强，废物、废料少，环境友好，投资回报率高等优点，得到越来越广泛的应用。

固定床重油加氢处理过程反应部分反应器的设置一般由多个反应器或床层串联使用，根据原来油的性质、反应条件和目的产物要求优化催化剂的剂型、按照不同的物理性质、催化剂活性和各类催化剂比例进行级配装填。固定床重油加氢技术尽管具有诸多优点，但在生产过程中，却容易出现反应器压力降增大的现象。工业运转表明，反应器压力降增大是制约装置满负荷生产和长周期运转的重要因素之一。尤其是多台反应器串联，前置的反应器由于承担了70%以上的脱金属反应负荷，金属硫化物沉积在催化剂床层，到了运行中后期不可避免的出现压降快速增长，而后面的反应器由于脱金属负荷明显偏低，压降增长较慢。这就出现了前部反应器和后部反应器负荷分配不均，影响了装置的运行周期和装置的稳定运行。

中国专利公开号：CN103059979B公开了一种固定床重油加氢方法。该方法包括：重油原料与氢气混合后以上流式通过预处理段，在加氢处理条件下进行预加氢反应，然后依次通过加氢脱金属、加氢脱硫和加氢脱氮反应段。其中所述预处理反应段装填两种不同规格的固体物质，保持固定床层的金属笼和微粒状催化剂，所述微粒状催化剂位于金属笼构成的空间里。

由此可见，所述方法存在以下问题：

第一，所述方法在运行时使用的氢气压力过大，在运行时存在安全隐患，且需要消耗大量的资源，工艺运行成本高。

第二，所述方法为保证催化剂活性，需要较高的反应温度，在提高固定床中反应温度的同时，进一步增加了所述工艺的能耗。

第三，所述方法中仅仅将氢气与汽油进行混合，使得氢气分子无法与汽油进行充分混合，从而导致反应效率降低。

发明内容

为此，本发明提供一种重油加氢制备船舶燃料的微界面强化反应系统及方法，用以克服现有技术中氢气无法与汽油充分接触导致工艺能耗过高的问题。

一方面，本发明提供一种重油加氢制备船舶燃料的微界面强化反应系统，包括：

液相进料单元，用以存储和输送重油；

气相进料单元，用以存储和输送氢气；

至少一个微界面发生器（Micro Interfacial Generator，简称MIG），其分别与所述液相进料单元和气相进料单元相连,将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给氢气气泡，使氢气破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微气泡以提高重油与氢气间的传质面积，并在破碎后将重油与微气泡混合形成气液乳化物，以在预设压力范围内强化重油与氢气间反应效率；