[发明专利]微气泡尺寸对油品加氢脱硫效果影响的计算方法

说明书

本发明提供了一种微气泡尺寸对油品加氢脱硫效果影响的计算方法，该计算方法包括如下步骤：(A)构建加氢脱硫宏观反应动力学方程，(B)当不考虑氢气参与的其它反应时，依据氧气传质速率和反应消耗速率相等的关系，建立传质平衡方程，(C)构建液相反应物浓度数学模型，(D)建立所述方程式(2)中的Psubgt;A/subgt;与Fsubgt;A/subgt;之间的关系式，通过联立上述方程式，在已知反应器入口处浓度Csubgt;A0/subgt;、Csubgt;B0/subgt;，计算得到微气泡大小一定时体系实际Csubgt;A/subgt;以及Csubgt;B/subgt;的大小以体现微气泡大小对加氢脱硫反应效果的影响。本发明的计算方法确定微界面强化固定床油品加氢脱硫效果的计算方法，以优化固定床油品加氢脱硫微界面强化反应器的设计和操作。

技术领域

本发明涉及微界面强化领域，具体而言，涉及一种微气泡尺寸对油品加氢脱硫效果影响的计算方法。

背景技术

目前柴油脱硫使用最为普遍和有效的就是加氢脱硫技术。其中以固定床鼓泡反应器作为反应器的催化加氢技术产品质量高，应用技术成熟，目前应用最为广泛。该工艺以氢气为反应气体原料，Co和Mo等催化剂，操作温度300～420℃，脱硫率86～99.94％，液时空速1～14h^-1。尽管该工艺持液量大、液固接触效率高、液体分布均匀性好，减少了催化剂的结焦和失活。但仍存在一些不足，为使原料油携带足够反应所需的氢气，常规的加氢技术需要通过加压或物料循环的方式提高氢气溶解度，由此产生了氢耗大，设备费用高昂，工艺要求严苛等问题。

微界面强化反应器气液相界面积构效调控数学模型建模方法(公开号：CN109684769A)量化了反应器气泡气液相界面积与反应器的结构参数、操作参数以及物性参数之间的关系。当通气量一定时，气泡越小，气液相界面积越大，传质性能更好。但气泡尺寸如何影响脱硫过程，如何获得最优于反应过程的气泡大小，还未有具体的研究。当脱硫要求一定时，如何优化反应器内气泡尺度以最大程度实现微界面强化技术的经济性是一个重要的现实问题。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种微气泡尺寸对油品加氢脱硫效果影响的计算方法，该计算方法依据实际加氢脱硫反应情况为出发点，确定微界面强化固定床油品加氢脱硫效果的计算方法，以优化固定床油品加氢脱硫微界面强化反应器的设计和操作。

决定微界面强化固定床油品加氢脱硫反应体系宏观反应速率的因素包括两类，一类是传质推动力，一般为气泡内反应气体(氢气)的分压；另一类是包括传质阻力和本征反应阻力在内的两类反应阻力。对于多相反应体系，传质阻力一般是决定体系宏观反应速率大小的主因。微界面强化技术的优势在于，通过微界面机组在体系中形成大量的微气泡，使体系中气液相界面积大幅提升，从而极大减小传质阻力，最终实现反应的充分强化。

在油品的加氢脱硫过程中，由于氢气是难溶气体，在传质过程中受液膜阻力的影响，限制了加氢过程的反应速率。气泡尺度减小有利于传质阻力的减小，使得传质速率获得大幅加速或强化，从而全部或部分消除了由于宏界面体系的相间传质速率偏低而造成的传质瓶颈之故，加氢效率能够大大提升。