CN113604250A - 一种重整生成油微界面加氢装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种重整生成油微界面加氢装置及方法，其中所述重整生成油微界面加氢装置包括加氢反应器；所述加氢反应器的底部设置有输送重整生成油的物料通道，所述加氢反应器内部设置有用于分散破碎氢气的气动式微界面发生器，外部设置有用于分散破碎氢气的微界面机组，所述气动式微界面发生器设置于所述加氢反应器内下部中央，所述微界面机组设置在所述物料通道上。通过使用本发明的装置和方法可以有效降低产品油的溴指数同时规避芳烃损失，同时反应温度和压强也得到一定程度的降低。

Description

一种重整生成油微界面加氢装置及方法

技术领域

本发明涉及石油加工领域，具体而言，涉及一种重整生成油微界面加氢装置及方法。

背景技术

重整生成油是石油加工产业中一种重要的中间产物，其内富含的各种芳香烃可以用于橡胶工业、制鞋业、医药行业、杀虫剂、胶黏剂等多种行业，此外，重整生成油脱去碳5以下的组分后可制备高辛烷值汽油。

重整生成油的处理过程中一项重要的步骤便是加氢反应，可是现有技术中使用的氢气混合设备混合效果不理想，氢气在油中仅能分散成为毫-厘米级的气泡，且仅有50％左右的氢气能够溶解到重整生成油中，造成气液相界面积小且分布不均匀，使得气液传质速率和加氢反应速率偏低，导致烯烃加氢饱和深度偏低，进而导致产品油中溴指数很高。

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种重整生成油微界面加氢装置，所述重整生成油加氢装置通过在加氢反应器中设置气动式微界面发生器和外部物料管道上设置了微界面机组，将氢气有效地分散破碎成微米级气泡，很大程度上提高了氢气与重整生成油混合程度，加快了反应速率，提高了氢气的利用率，使得反应生成物产率大幅度提高。

本发明的第二目的在于提供一种采用重整生成油微界面加氢装置的加氢方法，该方法通过使用微界面技术破碎氢气提高了反应速率和效率，且得到的加氢反应产物纯度高，产量大，值得推广应用。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种重整生成油微界面加氢装置，包括加氢反应器；所述加氢反应器的底部设置有输送重整生成油的物料通道，所述加氢反应器内部设置有用于分散破碎氢气的气动式微界面发生器，外部设置有用于分散破碎氢气的微界面机组，所述气动式微界面发生器设置于所述加氢反应器内下部中央，所述微界面机组设置在所述物料通道上。

本发明使用到的微界面机组为三个气动式微界面发生器并联连接，并联的连接方式可以使得进入所述微界面机组的氢气同时进行微界面破碎，其实按照实际情况来说微界面机组可以继续并联更多的微界面发生器，而本发明这里只并联了三个微界面发生器而并未并联更多的原因在于，经过反复试验验证得知对于本装置来说三个微界面发生器并联得到的机组已经完全可以提供足够的微米级氢气气泡，再并联更多只是徒增浪费，如此一来，在兼顾成本的同时又在最大程度上加快了反应速率，提高了反应效率。同时通过实验发现三个微界面发生器微界面破碎出来的气泡可以不会相互干扰共同通过管道进行到加氢反应器中，当微界面发生器过多的情况下，气流会受到干扰从而不但没有提升破碎效果还会影响到破碎效果从而在进入到加氢反应器中后，对于提高反应效果并没有起到过多的帮助。

此外，本发明之所以不采用串联的方式也是为了保证时效性，并通过外侧设置的微界面机组与内侧的微界面发生器互相共同配合后，经过多道分散破碎的程序后从而达到本发明最终的发明效果，但是内置的微界面发生器为一个就好，最好离进口处近一些，相当于对于进入的微气泡第一时间的进行加强分散作用，这种内置单个的微界面发生器与外置的多个微界面发生器组成的微界面机组的特定组合方式是具有一定创新性的，也是付出了大量的创造性劳动的。

优选地，本发明还设置有用于过滤氢气的氢气过滤器，过滤精度为3微米，所述氢气过滤器与所述微界面机组连接。

优选地，本发明所述的加氢装置下部中央设置有气动式微界面发生器，所述气动式微界面发生器与所述微界面机组共同配合，以达到更好的破碎氢气效果。

优选地，本发明还设置有再接触塔，所述再接触塔与所述微界面机组连通，所述微界面机组设置在所述再接触塔与所述加氢反应器之间，重整生成油与重整氢气进入所述再接触塔，在所述再接触塔内部，重整生成油与重整氢气再接触后重新气液平衡后再分离出氢气，经过这番处理的重组生成油内部组分性质更加稳定，更加利于后续反应的进行，同时，从所述重整生成油内部分离出的氢气浓度变得更高，所述再接触塔也起到了提纯氢气的作用。

优选地，本发明还设置有用于脱去重整生成油中氯化物的脱氯罐，所述脱氯罐设置在所述再接触塔和所述微界面机组之间，所述脱氯罐要脱去的氯化物主要为氯化氢气体，所述氯化物的主要来源为石油开采过程中使用到的冷凝剂、固化剂等多种含氯开采助剂，所述脱氯罐内放置有脱氯剂，在一定的温度和压强下，脱氯剂可以脱除原料重整生成油中的氯化氢气体，确保产品的质量，同时还可以保护后续工艺中设备及催化剂不受氯化氢腐蚀。

优选地，本发明还设置有用于提高原料温度的换热器，所述换热器设置在所述脱氯罐与所述微界面机组之间，重整生成油在进入微界面机组与氢气气泡混合之前，先通过所述换热器换热升高温度以达到最适合反应的温度。

优选地，本发明还设置有用于脱去加氢产物中的烷烃的脱戊烷塔，所述脱戊烷塔与所述加氢反应器连接，所述脱戊烷塔中脱去的烷烃主要为碳5以下的烷烃，通过将这些低碳烷烃脱去后，可以提高产物的辛烷含量。

优选地，所述脱氯罐与所述脱戊烷塔之间有一根直接联通的管道，当所述加氢反应器发生故障时，可以利用所述管道将加氢反应器隔离出来。

优选地，本发明还设置有用于冷凝回流的塔顶回流罐，所述塔顶回流罐设置在所述脱戊烷塔顶部，所述脱戊烷塔的产出产物包括液相的脱戊烷油和气相的脱戊烷油，其中所述液相脱戊烷油直接进入后续工艺流程，而气相脱戊烷油会进入所述塔顶回流罐进行冷凝回流，无法冷凝的部分还有液化气和塔顶气会排出本装置之外。

本领域所属技术人员可以理解的是，本发明所采用的微界面发生器在本发明人在先专利中已有体现，如申请号CN201610641119.6、201610641251.7、CN201710766435.0、CN106187660、CN105903425A、CN109437390A、CN205833127U及CN207581700U的专利。在先专利CN201610641119.6中详细介绍了微米气泡发生器(即微界面发生器)的具体产品结构和工作原理，该申请文件中记载了“微米气泡发生器包括本体和二次破碎件、本体内具有空腔，本体上设有与空腔连通的进口，空腔的相对的第一端和第二端均敞开，其中空腔的横截面积从空腔的中部向空腔的第一端和第二端减小；二次破碎件设在空腔的第一端和第二端中的至少一个处，二次破碎件的一部分设在空腔内，二次破碎件与空腔两端敞开的通孔之间形成一个环形通道。微米气泡发生器还包括进气管和进液管。”从该申请文件中公开的具体结构可以知晓其具体工作原理为：液体通过进液管切向进入微米气泡发生器内，超高速旋转并切割气体，使气体气泡破碎成微米级别的微气泡，从而提高液相与气相之间的传质面积，而且该专利中的微米气泡发生器属于气动式微界面发生器。

另外，在先专利201610641251.7中有记载一次气泡破碎器具有循环液进口、循环气进口和气液混合物出口，二次气泡破碎器则是将进料口与气液混合物出口连通，说明气泡破碎器都是需要气液混合进入，另外从后面的附图中可知，一次气泡破碎器主要是利用循环液作为动力，所以其实一次气泡破碎器属于液动式微界面发生器，二次气泡破碎器是将气液混合物同时通入到椭圆形的旋转球中进行旋转，从而在旋转的过程中实现气泡破碎，所以二次气泡破碎器实际上是属于气液联动式微界面发生器。其实，无论是液动式微界面发生器，还是气液联动式微界面发生器，都属于微界面发生器的一种具体形式，然而本发明所采用的微界面发生器并不局限于上述几种形式，在先专利中所记载的气泡破碎器的具体结构只是本发明微界面发生器可采用的其中一种形式而已。

此外，在先专利201710766435.0中记载到“气泡破碎器的原理就是高速射流以达到气体相互碰撞”，并且也阐述了其可以用于微界面强化反应器，验证本身气泡破碎器与微界面发生器之间的关联性；而且在先专利CN106187660中对于气泡破碎器的具体结构也有相关的记载，具体见说明书中第[0031]-[0041]段，以及附图部分，其对气泡破碎器S-2的具体工作原理有详细的阐述，气泡破碎器顶部是液相进口，侧面是气相进口，通过从顶部进来的液相提供卷吸动力，从而达到粉碎成超细气泡的效果，附图中也可见气泡破碎器呈锥形的结构，上部的直径比下部的直径要大，也是为了液相能够更好的提供卷吸动力。

由于在先专利申请的初期，微界面发生器才刚研发出来，所以早期命名为微米气泡发生器(CN201610641119.6)、气泡破碎器(201710766435.0)等，随着不断技术改进，后期更名为微界面发生器，现在本发明中的微界面发生器相当于之前的微米气泡发生器、气泡破碎器等，只是名称不一样。

综上所述，本发明的微界面发生器属于现有技术，虽然有的气泡破碎器属于气动式气泡破碎器类型，有的气泡破碎器属于液动式气泡破碎器类型，还有的属于气液联动式气泡破碎器类型，但是类型之间的差别主要是根据具体工况的不同进行选择，另外关于微界面发生器与反应器、以及其他设备的连接，包括连接结构、连接位置，根据微界面发生器的结构而定，此不作限定。

本发明还公开了一种重整生成油微界面加氢方法，包括以下步骤：

将氢气通过微界面技术破碎后，与重整生成油混合发生还原反应去烯烃。

优选地，加氢还原反应主要操作条件如下：反应压强为1.2-2.0MPa，最优为1.5-1.8MPa，反应温度为100-180℃，最优为130-150℃。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)通过微界面机组将原料油和氢气高效调控为微界面体系(95％气泡的平均尺寸为微米级)再进入催化剂床层，气-液两相此时为拟均相状态，解决了气相分布不均的问题，同时使加氢反应器内的氢气-重整生成油的相界面积大幅度增加，显著提高氢气在重整生成油中的溶解速度，提高重整生成油的供氢与携氢能力，从而大幅促进加氢反应的进行；

(2)本发明的加氢还原方法操作简便，反应得到的重整生成油纯度高，溴指数低，芳烃损失少，值得广泛推广应用。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的重整生成油微界面加氢装置示意图。

图中：

1-再接触塔； 2-换热器；

3-除氯罐； 4-氢气过滤器；

5-加氢反应器； 6-微界面机组；

7-塔顶回流罐； 8-脱戊烷塔；

9-气动式微界面发生器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。

实施例1

参阅图1所示，为本发明实施例的重整生成油微界面加氢装置，其主要包括加氢反应器5，在所述加氢反应器5下部中央设置有气动式微界面发生器9，加氢反应器5底部设置有输送重整生成油的物料管道，物料管道上设置有微界面机组6，本实施例中使用的是三个气动式微界面发生器9并联组成一个微界面机组6。所述气动式微界面发生器9和所述微界面机组6都是起到了分散破碎氢气的作用，但是一个在内一个在外，二者相互配合可以达到最佳的破碎氢气效果。

所述微界面机组6还连接有氢气过滤器4，过滤精度为3微米，氢气在进入微界面机组6破碎之前还需要先通过所述氢气过滤器4过滤一下，以滤去大颗粒杂质，防止因氢气不纯产生问题。

所述微界面机组6还连通再接触塔1，所述微界面机组6设置在所述再接触塔1与所述加氢反应器5之间，在所述再接触塔1内部，重整生成油与重整氢气再接触后重新达到气液平衡。

所述再接触塔1连接有脱氯罐3，从所述再接触塔1底部出来的重整生成油会进入所述脱氯罐3进行脱氯处理，要脱去的氯化物主要为氯化氢气体。

所述脱氯罐3与所述微界面机组6之间设置有换热器2，所述换热器2用于将重整生成油换热升温处理，将温度提高，利于后面反应的进行。

加氢反应器5后面连接有脱戊烷塔8，从所述加氢反应器5出来的重整生成油流入所述脱戊烷塔8进行脱烷烃处理，脱去的烷烃主要是碳5以下的烷烃，通过将碳5以下的烷烃脱去，可以有效提高产物中的辛烷值，制备高辛烷油。

所述脱戊烷塔8顶部设置有塔顶回流罐7，所述脱戊烷塔8出来的气相会进入所述塔顶回流罐7进行冷凝回流处理，对于无法冷凝的气相部分会以塔顶气和液化气的形式排出本装置以外。

在本实施例中，加氢反应器5的主要操作条件如下：反应器入口压力1.8MPa，反应器入口温度150℃。

反应结束后取样分析溴指数、芳烃损失，其中溴指数是用来测试产物中不饱和烃含量的，在本反应中就是测试烯烃含量，溴指数越高代表产物中烯烃越多也即代表加氢反应越不彻底，芳烃损失是用来衡量产物中芳香烃含量损失量，芳香烃是重整生成油中的有效成分，也即损失越少越好，在反应流程中要尽量避免芳烃损失。

溴指数＝100克样品所消耗的溴的毫克数；

芳烃损失＝(反应前芳烃量-反应后芳烃量)*100％

分析结果：溴指数＝800，芳烃损失＝0.21％。

实施例2

其他操作步骤与实施例1一致，只是反应器入口温度设置为100℃，反应器入口压力设置为1.2MPa。

分析结果：溴指数＝850，芳烃损失＝0.23％。

实施例3

其他操作步骤与实施例1一致，只是反应器入口温度设置为180℃，反应器入口压力设置为2.0MPa。

分析结果：溴指数＝820，芳烃损失＝0.27％。

比较例1

其他操作步骤与实施例1一致，只是互换气动式微界面发生器和微界面机组的位置，即在外部物料管道上放置气动式微界面发生器，在加氢反应器内部设置微界面机组。

分析结果：溴指数＝900，芳烃损失＝0.25％。

比较例2

其他操作步骤与实施例1一致，只是将微界面机组的连接方式由并联改为串联。

分析结果：溴指数＝890，芳烃损失＝0.25％。

比较例3

其他操作步骤与实施例1一致，只是不添加气动式微界面发生器。

分析结果：溴指数＝1100，芳烃损失＝0.28％。

比较例4

其他操作步骤与实施例1一致，只是不添加微界面机组。

分析结果：溴指数＝1200，芳烃损失＝0.29％。

比较例5

其他操作步骤与实施例1一致，只是不添加气动式微界面发生器和微界面机组。

分析结果：溴指数＝1500，芳烃损失＝0.30％。

下表1为不同反应条件下不同的反应结果

表1不同反应条件下不同的反应结果

	反应器入口温度	反应器入口压强	溴指数	芳烃损失
					实施例1	150℃	1.8MPa	800	0.21％
实施例2	100℃	1.2MPa	850	0.23％
					实施例3	180℃	2.0MPa	820	0.27％
比较例1	150℃	1.8MPa	900	0.25％
					比较例2	150℃	1.8MPa	890	0.25％
比较例3	150℃	1.8MPa	1100	0.28％
					比较例4	150℃	1.8MPa	1200	0.29％
比较例5	150℃	1.8MPa	1500	0.30％

综上所述，本发明公开的重整生成油微界面加氢装置及方法可以极为有效的降低产物中的溴指数和规避芳烃损失，严格把控产物的质量，并且微界面技术的使用，还相较于常规技术手段降低了反应温度和压力，如果不按照本发明的微界面发生器的布置方式其也不能达到本发明的发明效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种重整生成油微界面加氢装置，其特征在于，包括加氢反应器；所述加氢反应器的底部设置有输送重整生成油的物料通道，所述加氢反应器内部设置有用于分散破碎氢气的气动式微界面发生器，外部设置有用于分散破碎氢气的微界面机组，所述微界面机组为三个气动式微界面发生器并联，所述气动式微界面发生器设置于所述加氢反应器内下部中央，所述微界面机组设置在所述物料通道上。

2.根据权利要求1所述的重整生成油微界面加氢装置，其特征在于，还包括有再接触塔，所述再接触塔与微界面机组连通，所述微界面机组设置在所述再接触塔与所述加氢反应器之间，在所述再接触塔内部重整生成油与重整氢气再接触后重新达到气液平衡。

3.根据权利要求1所述的重整生成油微界面加氢装置，其特征在于，还包括有用于脱去重整生成油中氯化物的脱氯罐，所述脱氯罐设置在所述再接触塔和所述微界面机组之间，从所述脱氯罐底部出来的物料去往所述微界面机组。

4.根据权利要求1所述的重整生成油微界面加氢装置，其特征在于，还包括有用于提高原料温度的换热器，所述换热器设置在所述脱氯罐与所述微界面机组之间。

5.根据权利要求1所述的重整生成油微界面加氢装置，其特征在于，还包括有用于脱去加氢产物中的烷烃的脱戊烷塔，所述脱戊烷塔与所述加氢反应器连接。

6.根据权利要求1所述的重整生成油微界面加氢装置，其特征在于，还包括有用于冷凝回流的塔顶回流罐，所述塔顶回流设置在所述脱戊烷塔顶部。

7.采用权利要求1-8任一项所述的重整生成油微界面加氢装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：

将重整生成油进行加氢还原反应去烯烃。

8.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，加氢还原反应主要操作条件如下：反应压强为1.2-2.0MPa，优选为1.5-1.8MPa，反应温度为100-180℃，优选为130-150℃。

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