[发明专利]一种气液混合方法及其应用和气液反应方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液混合方法及其应用，本发明还涉及一种气液反应方法。

背景技术

近年来，随着石油资源的日益匮乏，原油重质化、劣质化趋势日趋严重，由原油蒸馏所得的中间馏分油的S、N、O和金属含量也相应增加。然而，世界各国的法律法规对各种燃油中的S、N、O和金属含量要求却越来越苛刻。加氢处理是脱除烃油中S、N、O及金属杂质，改善中间馏分油质量的常用手段。

在传统的滴流床加氢处理工艺中，为了带走大量的反应热、抑制催化剂积炭生焦，需要大量的循环氢及其相应的循环系统，一方面使得加氢反应装置的体积较为庞大，另一方面也提高了加氢反应装置的投资成本及操作能耗。

在滴流床反应器中进行加氢处理时，氢气需要从气相进入液相，然后与反应物共同吸附在催化剂的表面，从而在催化剂活性中心的作用下进行反应。氢气的这一传质过程无疑会对加氢处理工艺的反应速率产生不利影响。

针对传统的滴流床加氢处理工艺的不足，研究人员开发了液相加氢工艺。

US6428686公开了一种加氢处理方法，该方法包括：将新鲜原料油与稀释剂以及大量氢气混合，得到的混合物经气液分离装置分离出多余气体之后进入反应器中与催化剂接触并进行加氢反应。其中，所述稀释剂为对氢气具有相对较高的溶解度的物质（例如：循环的加氢裂化产物或异构化产物），借此提高烃油的氢气携带量，从而消除对于循环氢的需求。

CN101280217A和CN101787305A公开的烃油液固两相加氢方法的主要工艺流程均为：将新鲜原料油、循环油以及过饱和氢气混合，将得到的混合物在气液分离装置中进行气液分离后送入加氢反应器中，与催化剂接触以进行反应。

尽管上述液相加氢方法均消除了对于循环氢的需求，但是仍然存在以下不足：需要使用稀释剂或循环油来提高氢气在原料油中的携带量，这降低了加氢处理装置的新鲜原料油处理量，对生产效率产生不利影响。

因此，亟需一种无需稀释剂或循环油的烃油液相加氢处理工艺，以简化工艺流程路线，降低投资成本和操作费用，实现高效低耗的工业生产。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种气液混合方法，该方法能够将气体高度分散并以更快的速度溶解在液体中。

本发明的发明人发现：将氢气通过平均孔径为纳米尺寸的通孔注入烃油中，即使不使用稀释剂或循环油，也能够以较快的速度将氢气高度分散于烃油中。由此完成了本发明。

本发明的第一方面提供了一种气液混合方法，该方法包括将气体通过平均孔径为纳米尺寸的通孔注入液体中，从而将所述气体与所述液体混合。

本发明的第二方面提供了根据本发明的气液混合方法在气体与液体接触反应中的应用。

本发明的第三方面提供了一种气液反应方法，该方法包括将气体与液体接触反应，其中，采用本发明提供的气液混合方法，将气体注入液体中，从而将所述液体与气体混合，以进行反应。

根据本发明的气液混合方法，将气体通过平均孔径为纳米尺寸的通孔注入液体中，能够将气体高度分散并以更快的速度溶解在液体中。

附图说明

图1为根据本发明的气液混合方法使用的混合装置的一种实施方式的结构示意图；

图2为根据本发明的气液混合方法使用的混合装置的另一种实施方式的结构示意图；

图3为根据本发明的气液混合方法使用的混合装置的又一种实施方式的结构示意图；

图4为根据本发明的气液混合方法使用的膜管的一种实施方式的横截面示意图；

图5为根据本发明的气液反应方法的一种优选实施方式；

图6用于说明根据本发明的气液反应方法中多个反应器串联连接的实施方式；

图7用于说明根据本发明的气液反应方法中多个反应器并联连接的实施方式；以及

图8用于说明图5中的部分I。

具体实施方式

本发明的第一方面提供了一种气液混合方法，该方法包括将气体通过平均孔径为纳米尺寸的通孔注入液体中，从而将所述气体与所述液体混合。

本发明中，所述平均孔径为纳米尺寸的通孔的平均孔径一般可以为1纳米至1000纳米。从进一步提高气体在液体中的分散混合效果，进而使得气体能够更快更均匀地分散在液体中的角度出发，所述平均孔径为纳米尺寸的通孔的平均孔径优选为30纳米至1000纳米，更优选为30纳米至800纳米，进一步优选为50纳米至500纳米。所述平均孔径采用扫描电镜法测定。