混合流体的方法技术

本发明专利技术公开了混合流体的方法。提供用于混合至少两种流体的方法和设备。该方法包括使用提供第一流体的螺旋流的装置，并将第二流体直接注入该第一流体内部以实现有效混合。

【技术实现步骤摘要】
混合流体的方法
本说明书涉及混合流体。特别但非排它地，其涉及通过将新鲜流体进料注入再循环流体进料的螺旋流中从而有效地混合流体。该方法可用于例如其中将腐蚀性新鲜流体进料混入再循环流体进料中的化学过程。发现可特别用于加工烃类，如来自生物来源的可再生源（例如来自生物油和脂肪）的柴油范围烃类。本专利技术还可用于控制反应器的温度分布。
技术介绍
环境利益和日益提高的对柴油燃料的需求驱使燃料生产商在柴油燃料制造中更集中地使用可再生来源。在基于生物原材料的柴油燃料（即可再生和生物柴油）的制造中，主要兴趣由此非常集中于包含脂肪酸的甘油三酯的植物油与动物脂肪。长链、直链和大多饱和的脂肪酸的烃类在化学上对应于柴油燃料中存在的烃类。植物油和脂肪，以及动物油和脂肪通常含有0-30重量%的游离脂肪酸FFA。FFA在甘油三酯的酶促水解过程中形成，尤其是当油料籽实保持在湿润气氛中时。游离脂肪酸还可以在生物油和脂肪的提纯过程中，尤其在碱洗——即碱催化水解的过程中形成。该脂肪酸的组成、尺寸和饱和度在不同来源的原料中可能非常不同。生物油或脂肪的熔点主要取决于饱和度。脂肪比液体油饱和程度更高，并需要较少的氢来氢化双键。游离脂肪酸因其酸度而具有很强的腐蚀性。它们侵蚀与之接触的材料，这会对涉及FFA的工艺中使用的设备如管道和反应器造成腐蚀。FFA还促进了不合意的副反应。生物油与脂肪中的不饱和进料和游离脂肪酸促进了高分子量化合物的生成，这会导致预热段的堵塞并降低催化剂的活性与寿命。不饱和FFA中的双键还促进了各种其它副反应，如低聚/聚合、环化/芳构化和裂化反应。这些反应在该过程中产生许多问题，并使催化剂失活，提高氢消耗和降低柴油产量。脂肪酸还可以促进重质化合物的形成。这些重质化合物的沸程与柴油燃料的沸程不同，可能缩短异构化催化剂的寿命。由于生物油和脂肪中所含的游离脂肪酸，与仅具有少量游离脂肪酸（<1%）的甘油三酯生物进料相比，高分子量化合物的形成显著增加。EP1741768A1描述了制造柴油范围烃类的方法，其中在加氢处理步骤中将进料加氢处理，并在异构化步骤中异构化，将包含含有超过5重量%的游离脂肪酸的新鲜进料和至少一种稀释剂的进料在加氢处理反应器中在催化剂的存在下在200-400℃的反应温度下加氢处理，并且稀释剂对新鲜进料的体积比为5-30:1。公开了加氢脱氧（HDO）步骤作为从含氧化合物和FFA进料中除去氧的氢解过程。游离脂肪酸是腐蚀性的，并且它们会侵蚀装置或催化剂的材料，并促进某些副反应。游离脂肪酸非常有效地与金属杂质反应，产生金属羧酸盐，这会促进不合意的副反应化学。存在于烃类的可再生来源中的FFA的腐蚀性限制了可再生来源在制造柴油燃料中的用途。新鲜进料中高浓度的FFA阻碍了将高浓度的新鲜原料进料到再循环进料中而不会使例如进料系统、热交换器和反应器暴露在腐蚀下。在其中新鲜进料与再循环进料混合的反应床之上，如在HDO处，腐蚀的风险特别高。腐蚀速率受诸如工艺中使用的材料、运行温度、有机酸浓度和硫化物形成的因素的影响。不需要的氧可以通过脱氧反应从脂肪酸或其酯中除去。将生物油和脂肪（其为基于生物材料的油和脂肪）脱氧以制造适于作为柴油燃料产品的烃类可以通过催化加氢处理来进行。在加氢处理过程中，特别是加氢脱氧，含氧基团与氢反应并以反应中形成的水的形式除去。该反应需要相当大量的氢。由于这些反应的高放热性质，对反应热的控制极为重要。不纯的植物油/脂肪或动物脂肪/油、高反应温度、反应温度控制不足或进料流中的低氢可用性可能会导致不想要的副反应，如裂化、聚合、酮化、环化和芳构化，以及催化剂的结焦。这些副反应还降低了获得的柴油馏分的产率和性能。EP1741768A1还描述了用于由生物油和脂肪制造柴油范围烃类的改进方法，其中采用稀释新鲜进料和降低的反应温度来进行含有游离脂肪酸的甘油三酯原料的加氢处理。稀释剂选自烃类和该过程的再循环产物，即产物再循环或其混合物。当使用含有10重量%的游离脂肪酸（由新鲜的油计算）的原料时，至少5:1的比率（再循环:新鲜）显著减少了高分子量产物的形成。由此，使用至少5:1或4:1的再循环比率和降低的反应温度，可以在无需脱酸的情况下处理游离脂肪酸，并获得适于柴油燃料池的高品质烃类。当使用含有高水平的FFA或其它有机酸的原料时，必须保护系统以免受腐蚀。特别是进料系统、热交换器和/或反应器最受影响，因为它们最先与具有最高FFA含量的进料接触。通过耐腐蚀材料控制腐蚀是可能的，但是会转化为高成本和精炼厂装置的大量改建。此前已经通过包覆暴露表面、添加腐蚀抑制剂、防蚀剂或改变暴露表面中使用的材料（耐腐蚀材料）实现了腐蚀防护。这些方法例如由US2012053377已知。US20120216450描述了使用基于镍和钼的催化剂在与石油进料的共同处理中转化来自可再生来源的进料的方法。US8440875描述了由可再生原料制造柴油燃料的方法。氨或胺化合物用于中和可再生原料中的有机酸。该氨或胺化合物必须在异构化区之前从产物混合物中除去，以使其不会影响异构化催化剂。使用氨或胺化合物允许工艺设备中的冶金还原。US20120255233公开了通过以下方法将含有FFA的油转化为生物柴油的方法：在大网状凝胶类型酸性多相树脂的存在下在无需预处理或提纯的情况下将含有高FFA的原料（FFA20-85%）转化为生物柴油，随后在均相碱性催化剂的存在下进行酯交换并分离生物柴油和甘油。FR2989006A1公开了具有骤冷装置的催化反应器，所述骤冷装置具有骤冷流体的切向注入。尽管在本领域已经进行了一些将腐蚀性新鲜流体进料混合到再循环流体进料中的尝试，但仍然需要能够有效混合新鲜进料和再循环进料而无需大量防护或稀释剂或中和剂的新方法与设备。特别是此前在由可再生来源制造柴油范围烃类中的高FFA进料还不能在不大量采用附加的中和剂或稀释剂、转化、或通过保护层保护反应器部件的情况下以成本有效的方式进料到再循环的工艺流中。本专利技术的一个目的是通过提供本专利技术这些方面的混合方法和流体混合器以便至少减少反应器系统中的腐蚀问题和/或能够提高HDO反应器进料中的FFA含量来至少缓解现有技术的上述缺点。
技术实现思路
专利技术概述本专利技术人已经令人惊讶地发现一种混合流体的有效方法和一种流体混合器。因此，本专利技术的第一方面提供在流体混合器中混合流体的方法，该流体混合器包含第一入口、第二入口、出口和基本圆筒形的混合室，该混合室包含壁、顶板和底板，并且该方法包括：a．经第一入口将第一流体流送入该混合室中，该第一入口具有在该顶板中和在该混合室内部的开口，该第一入口的外壁延伸至该混合室的壁并下降至该混合室的底部；b．经第一入口在该混合室内部提供第一流体的螺旋流，该第一入口以坡道或管道形式下降至混合室中，并相对于该圆筒形形成不对称以增强该混合室中的螺旋流；c．经第二入口并与混合室壁相切地将第二流体注入第一流体的螺旋流中，使得第二流体的浓度朝向混合室壁降低；和d．以涡流形式经出口将该流体的螺旋流导向混合室外部，该出口在底板中提供，并且该出口与螺旋流的轴同心。根据另一方面，提供了用于混合流体的流体混合器，包括：a．由壁、顶板和底板限定的基本圆筒形的混合室；b．用于将第一流体流送入该混合室的第一入口，该第一入口具有在该顶板中和在该混本文档来自技高网...

【技术保护点】
在流体混合器中混合流体的方法，所述流体混合器包含第一入口、第二入口、出口和基本圆筒形的混合室，所述混合室包含壁、顶板和底板，并且所述方法包括：a．经所述第一入口将第一流体流送入所述混合室中，所述第一入口具有在所述顶板中和在所述混合室内部的开口，所述第一入口的外壁延伸至所述混合室的壁并下降至所述混合室的底部；b．经所述第一入口在所述混合室内部提供第一流体的螺旋流，所述第一入口以坡道或管道形式下降至混合室中，并相对于所述圆筒形形成不对称以增强所述混合室中的螺旋流；c．经所述第二入口并与混合室壁相切地将第二流体注入第一流体的螺旋流中，使得第二流体的浓度朝向混合室壁降低；和d．以涡流形式经所述出口将所述流体的螺旋流导向混合室外部，所述出口在底板中提供，并且所述出口与螺旋流的轴同心。

【技术特征摘要】
2014.06.11 EP 14171930.21.在流体混合器中混合流体的方法，所述流体混合器包含第一入口、第二入口、出口和基本圆筒形的混合室，所述混合室包含壁、顶板和底板，并且所述方法包括：a.经所述第一入口将第一流体流送入所述混合室中，所述第一入口具有在所述顶板中和在所述混合室内部的开口，所述第一入口的外壁延伸至所述混合室的壁并下降至所述混合室的底部；b.经所述第一入口在所述混合室内部提供第一流体的螺旋流，所述第一入口以坡道或管道形式下降至混合室中，并相对于所述圆筒形形成不对称以增强所述混合室中的螺旋流；c.经所述第二入口并与混合室壁相切地将第二流体注入第一流体的螺旋流中，使得第二流体的浓度朝向混合室壁降低；和d.以涡流形式经所述出口将所述流体的螺旋流导向混合室外部，所述出口在底板中提供，并且所述出口与螺旋流的轴同心。2.权利要求1的方法，其中所述第一入口具有对应于所述混合室高度的高度。3.权利要求1或2的方法，其中所述第二入口包含具有用于保护所述第二入口免受腐蚀的内套筒的喷嘴。4.权利要求1或2的方法，其中所述第二流体包含腐蚀性的试剂。5.权利要求1或2的方法，其中离开所述混合室的流体流中所述第一流体对所述第二流体的体积比为1:1至15:1。6.权利要求5的方法，其中离开所述混合室的流体流中所述第一流体对所述第二流体的体积比为3:1至6:1。7.权利要求1或2的方法，其中所述第二流体包含：a.一种或多种游离脂肪酸馏出物；b.一种或多种含游离脂肪酸的生物基原料；c.来自脂肪酸甲酯和生物基化学品生产的副产物和/或衍生自木质纤维素生物质的油；和/或d.含有一种或多种低分子量酸的生物基原料。8.权利要求7的方法，其中，一种或多种游离脂肪酸馏出物为棕榈脂肪酸馏出物和/或大豆游离脂肪酸馏出物。9.权利要求7的方法，其中，一种或多种含游离脂肪酸的生物基原料是选自以下的至少一种：粗制和精制的棕榈基油、工业玉米油、妥尔油、种子油、动物脂肪、废食用油、麻疯树油、鱼油、微生物油和海藻油。10.权利要求7的方法，其中，含有一种或多种低分子量酸的生物基原料是热解油和/或棕榈油泥浆。11.权利要求1或2的方法，其中所述第一流体的流速高于所述第二流体的流速。12.权利要求1或2的方法，其中通过将第二流...

【专利技术属性】
技术研发人员：A里斯卡，J苏梅拉，J维特廷恩，
申请(专利权)人：耐斯特公司，
类型：发明
国别省市：芬兰;FI