气液两相反应器及其应用和烃油加氢方法技术

气液两相反应器及其应用和烃油加氢方法，反应器从下至上由第一挡板、第二挡板分隔为气腔室、液腔室和反应区；第一挡板上设有气液混合单元(5)，所述的气液混合单元包括由下至上管径缩小的混合腔体(11)和设置于混合腔体内的多孔管(12)，所述多孔管底部开口于气腔室，顶部封闭，所述混合腔体顶部开口于所述反应区内，底部侧壁设有液相入口(14)，所述液相入口与所述液腔室连通。本发明专利技术提供的气液两相反应器强化气液两相混合及传质效果，提高反应速率，能够大幅度减小气液反应器尺寸。本发明专利技术提供的烃油加氢方法能够提高氢气利用率，传质效率高、反应速率快。反应速率快。反应速率快。

【技术实现步骤摘要】
气液两相反应器及其应用和烃油加氢方法


[0001]本专利技术涉及石油、化工、环保等领域的气液两相反应器及其应用方法，更具体地，涉及一种烃油加氢反应器及烃油加氢反应方法。

技术介绍

[0002]加氢工艺是现代炼油工艺中最重要的方法之一。它不仅是炼油工业生产清洁燃料的首要方法，而且在石化企业中发挥着不可替代的作用。现有的油品加氢技术分为固定床加氢、移动床加氢、悬浮床加氢和沸腾床加氢等。各类油品加氢工艺因床型不尽相同，气液物流的流体力学特性相差较大，但都是油品和氢气在催化剂的作用下发生化学反应。现有的加氢工艺，固定床加氢气相为连续相，液相为分散相，而液相加氢工艺、悬浮床加氢工艺和沸腾床加氢工艺均为液相连续相，气相分散相，不管哪种形式，都涉及气液两相的混合和传递过程，只有氢气在原料油中溶解得更多，甚至实现超饱和溶解，才能降低装置运行中的氢油比，降低反应器压降，同时提高反应效率。
[0003]传统上采用提高反应温度的方法提高传质系数，采用加压的方式增强传质推动力，不但会增加设备投资和过程能耗，而且传质速率提高的幅度并不大。增加传质比表面能够比加压和升温对传质速率提高起到更大的促进作用。特别是对于气相溶解到液相中的加氢工艺，气相分布方式对反应器的传质效率和氢气的使用效率有重要影响。如果将气泡直径从毫米级减小到微米级，同等情况下相间传质面积将提高数十到数百倍，进而传质通量和反应速率也相应大幅提高。
[0004]常规生成微气泡的方式可分为射流法、机械分散法、微孔分散法、溶气释气法、超声空化法等。目前采用微气泡技术主要用于环保领域污水处理行业，如CN203890124U、CN108854823 A等。涉及到加氢领域相关专利较少，中国专利CN104874315B公开了一种微气泡发生器结构采用微孔文丘里管和超声的方法实现微气泡生成。然而现有生成微气泡的技术普遍存在气液混合不均匀、气泡尺寸不可控、能耗高等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题之一是提供一种气液两相反应器。该反应器适用于有气液相参与的反应，使得气液混合均匀并产生大量微小气泡，强化气液两相传质过程，并提高反应速率。
[0006]本专利技术要解决的技术问题之二是提供一种烃油加氢方法，实现氢气在烃油中快速溶解平衡，达到强化传质并提高氢气利用率及反应速率的目的。
[0007]一种气液两相反应器，包括反应器壳体、气相原料进口1、液相原料进口2和出口9；从下至上由第一挡板3、第二挡板4分隔为气腔室7、液腔室8和反应区6，所述气腔室与气相原料进口连通，所述液腔室与液相原料进口连通，所述反应区上部设置出口9；第一挡板上设有气液混合单元5，所述的气液混合单元包括由下至上管径缩小的混合腔体11和设置于混合腔体内的多孔管12，所述多孔管底部开口15于气腔室，顶部封闭，所述混合腔体顶部开
口于所述反应区内，底部侧壁设有液相入口14，所述液相入口与所述液腔室连通。
[0008]一种气液两相混合反应器的应用方法，采用上述两相混合反应器，液相原料由液相原料进口引入液腔室，经所述气液混合单元的液相入口进入混合腔体，气体原料经气相原料进口进入气腔室，经气液混合单元的多孔管底部进入多孔管内，经多孔介质分散后进入混合腔体，在液相原料的逐级加速剪切下形成微小气泡并充分溶解，混合形成的气液混合物从混合腔体出口排出后进入所述反应区内，与催化剂接触进行反应。
[0009]一种烃油加氢方法，采用上述两相混合反应器，烃油原料由液相原料进口引入液腔室，经所述气液混合单元的液相入口进入混合腔体，氢气经气相原料进口进入气腔室，经气液混合单元的多孔管底部进入多孔管内，经多孔介质分散后进入混合腔体，在烃油的逐级加速剪切下形成微小气泡并充分溶解，混合形成的气液混合物从混合腔体出口排出后进入所述反应区内，与加氢催化剂接触进行加氢反应。
[0010]与现有技术相比，本专利技术提供的气液两相反应器和烃油加氢方法的有益效果为：
[0011]本专利技术提供的两相反应器中采用了气液两相混合单元，利用多孔管对气相进行预分散，并利用液相高速旋流时产生的剪切力对气泡进一步破碎，同时通过逐级变径使得旋流液速逐渐增大，从而获得大量尺寸更小的微气泡。强化气液两相混合及传质效果，进而提高反应速率，能够大幅度减小气液反应器尺寸。
[0012]本专利技术提供的烃油加氢方法可以使烃油中溶氢增加，提高氢气利用率，传质效率高、反应速率快。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的气液两相反应器的结构示意图；
[0014]图2为气液混合单元一种实施方式的正视图；
[0015]图3为气液混合单元一种实施方式的俯视图；
[0016]图4为本专利技术提供的烃油加氢方法的流程示意图。
[0017]其中：
[0018]1‑
气相原料进口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2‑
液相原料进口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ3‑
第一挡板
[0019]4‑
第二挡板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ5‑
气液混合单元
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ6‑
反应区
[0020]7‑
气腔室
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ8‑
液腔室
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ9‑
反应器出口
[0021]10
‑
反应器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
11
‑
混合腔体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
12
‑
多孔管
[0022]13
‑
内置锥体
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
14
‑
液相入口
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
15
‑
气相入口
[0023]16
‑
进料段
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
17
‑
混合段
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
18
‑
出口段
[0024]19
‑
混合流体出口
ꢀꢀꢀꢀꢀ
20
‑
分离器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
21
‑
气相采出管线
[0025]22
‑
液相采出管线
具体实施方式
[0026]以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。
[0027]第一方面，本专利技术提供一种气液两相反应器，包括反应器壳体、气相原料进口1、液相原料进口2和出口9；从下至上由第一挡板3、第二挡板4分隔为气腔室7、液腔室8和反应区6，所述气腔室与气相原料进口连通，所述液腔室与液相原料进口连通，所述反应区上部设
置出口9；第一挡板上设有气液混合单元5，所述的气液混合单元包括由下至上管径缩小的混合腔体11和设置于混合腔体内的多孔管12，所述多孔管底部开口15于气腔室，顶部封闭，所述混合腔体顶部开口于所述反应区内，底部侧壁设有液相入口14，所述液相入口与所述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气液两相反应器，包括反应器壳体、气相原料进口(1)、液相原料进口(2)和出口(9)；其特征在于，从下至上由第一挡板(3)、第二挡板(4)分隔为气腔室(7)、液腔室(8)和反应区(6)，所述气腔室与气相原料进口连通，所述液腔室与液相原料进口连通，所述反应区上部设置出口(9)；第一挡板上设有气液混合单元(5)，所述的气液混合单元包括由下至上管径缩小的混合腔体(11)和设置于混合腔体内的多孔管(12)，所述多孔管底部开口(15)于气腔室，顶部封闭，所述混合腔体顶部开口于所述反应区内，底部侧壁设有液相入口(14)，所述液相入口与所述液腔室连通；优选地，所述的混合腔体由下至上由进料段(16)、混合段(17)和出口段(18)组成，所述的液相入口设于所述进料段侧壁；优选地，所述液相入口的流体流动方向与混合腔体侧壁相切；优选地，所述的多孔管的孔径小于200微米。2.按照权利要求1所述的气液两相反应器，其特征在于，所述混合腔体的进料段、混合段和出口段的高度比为(1
‑
3)：(5
‑
7)：(1
‑
4)；所述进料段的高径比为(0.5
‑
2.0)：1；所述混合物流出口与进料段的截面积之比为1：10
‑
200；优选所述混合物流出口与进料段的截面积之比为1：(60
‑
130)。3.按照权利要求1或2所述的气液两相反应器，其特征在于，所述的进料段为直管段，所述的混合段为缩径段，其中缩径段的锥面角为50
°‑
85
°
，所述的出口段为直管段；优选地，所述的出口段内设有倒锥体，使得所述的出口段由下至上流道截面缩小。4.按照权利要求1
‑
3中任一种所述的气液两相反应器，其特征在于，所述的液相入口设置于由下至上所述进料段的0
‑
20％的范围，所述的液相入口的数量为1
‑
8个。5.按照权利要求1
‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦娅，袁清，朱振兴，胡立峰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：