CN205616848U - 加氢实验装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种加氢实验装置，包括加氢反应器，连通在所述加氢反应器出油口的气液分离装置以分离加氢反应后的气体和油品，以及液位监控元件，所述液位监控元件的气相端口和所述加氢反应器的气相区连通，所述液位监控元件的液相端口和所述加氢反应器的液相区连通，以检测所述加氢反应器的液位，其中，所述液位监控元件的气相端口和所述加氢反应器的气相区之间还连通有用于气液分离的气液分离器。这样，从加氢反应器的气相区流出的氢气和其他轻烃组分中夹带的部分油品，可以通过气液分离器将液体油品从气体组分中分离出来，从而能够避免部分油品进入液位监控元件的气相端口，保证液位监控元件的准确可靠的测量精度，使得整个加氢实验运转稳定。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油加工设备领域，具体地，涉及一种加氢实验装置。
背景技术
在油品的加工技术中，加氢技术是改善油品质量常用的技术之一。在传统的加氢工艺中氢需要从气相传递到液相，然后吸附在催化剂的表面，在催化剂活性中心的作用下进行反应，由于加氢反应是一个强放热反应，为了维持反应温度，需要利用大量的氢气和原料油通过催化剂床层带走反应产生的热量，而在加氢反应过程中实际需要的氢(化学氢耗)比较少，没有参加的氢气通过分离器与液相分离并除去杂质后，通过循环压缩机将其压力升高到反应所需的压力后送到反应器继续参加加氢反应。而液相加氢反应器是将氢气提前溶解于原料油中来提供加氢反应所需的氢气的纯液相反应。该反应过程不需要设置氢气循环系统，可以通过液相产物的循环来溶解足够的氢气，以满足加氢反应的需要。
小型或者中型加氢实验装置，如液相加氢实验装置，是技术人员用于催化剂评价、模拟工业装置经常用到的实验装置，在从事加氢的科研单位应用较为广泛。这些小型或中型实验加氢装置通常都包括进料系统，反应系统，高低分分离系统；中型实验装置还包括分馏系统，以及馏分油循环系统等。
现有的液相加氢实验装置溶氢效果较差，且液相加氢实验装置在正常的运转状态下，在溶氢器内溶氢后的原料油向反应器内流动时，由于温度梯度的出现，会不同程度的解析出氢气和其他轻烃组分，并夹带部分轻油进入液位监控元件的气相端口，从而严重影响液位监控元件的测量精度并引起实验装置的不稳定，对实验数据产生影响，严重时会因为无法控制液位而将装置停运，影响科研进度。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种加氢实验装置，该加氢实验装置运转稳定性好，能够进行精准控制。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种加氢实验装置，包括加氢反应器，连通在所述加氢反应器出油口的气液分离装置以分离加氢反应后的气体和油品，以及液位监控元件，所述液位监控元件的气相端口和所述加氢反应器的气相区连通，所述液位监控元件的液相端口和所述加氢反应器的液相区连通，以检测所述加氢反应器的液位，其中，所述液位监控元件的气相端口和所述加氢反应器的气相区之间还连通有用于气液分离的气液分离器。
可选地，所述气液分离器具有第一出油口，该第一出油口与所述加氢反应器的出油口连通。
可选地，所述气液分离器形成为具有冷却装置的沉降分离罐。
可选地，所述冷却装置为缠绕在所述沉降分离罐表面的冷媒管，所述冷媒管内通有冷媒以冷却所述沉降分离罐。
可选地，所述加氢反应器的进油口还连通有用于加速氢气溶解于油品的预溶氢装置。
可选地，所述预溶氢装置包括溶氢罐，设置在所述溶氢罐内的搅拌轴，用于驱动所述搅拌轴转动的电机。
可选地，所述液位监控元件为压差式液位计。
可选地，所述加氢反应器为上流式液相加氢反应器。
可选地，所述气液分离装置包括与所述加氢反应器的出油口连通的热高压气液分离罐，以及与所述热高压气液分离罐的出气口相连通的冷高压油气水三相分离罐，所述冷高压油气水三相分离罐的气相端口连通有用于气体计量的第一计量器，所述热高压气液分离罐的出油口和所述冷高压油气水三相分离罐的出油口均连通到产品罐中。
可选地，所述热高压气液分离罐和所述产品罐之间还连通有热低压气液分离罐，所述热低压气液分离罐的气相端口还连通有冷低压分离罐，所述冷低压分离罐的出油口连通到所述产品罐中，所述冷低压分离罐的气相端口连通有用于气体计量的第二计量器。
通过上述技术方案，通过在液位监控元件的气相端口和加氢反应器的气相区之间设置气液分离的气液分离器，这样，从加氢反应器的气相区流出的氢气和其他轻烃组分中夹带的部分油品，可以通过气液分离器将液体油品从气体组分中分离出来，从而能够避免部分油品进入液位监控元件的气相端口，保证液位监控元件的准确可靠的测量精度，进而使得加氢反应器的液位可以精准控制，使得整个加氢实验运转稳定。
本实用新型的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型优选实施方式提供的加氢实验装置的结构示意图。
附图标记说明
1加氢反应器 2气液分离装置
21热高压气液分离罐 22冷高压油气水三相分离罐
23第一计量器 24产品罐
25热低压气液分离罐 26冷低压分离罐
27第二计量器 3液位监控元件
4气液分离器 40沉降分离罐
41冷媒管 5预溶氢装置
50溶氢罐 51搅拌轴
52电机
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上游、下游”是相对于油品的流动方向而言的，具体地，朝向油品的流动方向为下游，背离油品的流动方向为上游。
如图1所示，本实用新型提供一种加氢实验装置，包括加氢反应器1，连通在加氢反应器1出油口的气液分离装置2以分离加氢反应后的气体和油品，以及液位监控元件3，液位监控元件3的气相端口和加氢反应器1的气相区连通，液位监控元件3的液相端口和加氢反应器1的液相区连通(未示出)，以检测加氢反应器1的液位，其中，液位监控元件3的气相端口和加氢反应器1的气相区之间还连通有用于气液分离的气液分离器4。
需要说明的是，在加氢实验中，通过液位监控元件3是通过检测加氢反应器1内的气相和液相的压差的变化来反馈加氢反应器1的内部液位变化，以控制流量控制阀调节加氢反应器1的出油口的流量以及流速，从而保证加氢反应器1内的稳定液面，提高加氢实验装置的运行稳定性。
另外，在本实用新型中，加氢反应器1的气相区为相对密闭的，换言之，加氢反应器1的气相区中的气体只能通过加氢反应器1的出油口和油品同时流向下游的气液分离装置2中，而不存在额外的用于排气的排气口。这样，可以利于根据物料平衡来计算评估加氢反应的反应产物的转化率。
通过在液位监控元件3的气相端口和加氢反应器1的气相区之间设置气液分离的气液分离器4，从加氢反应器1的气相区流出的氢气和其他轻烃组分中夹带的部分油品可以通过气液分离器4将液态油品从气体组分中分离出来，从而能够避免液态油品进入液位监控元件3的气相端口，保证液位监控元件3的准确可靠的测量精度，进而使得加氢反应器1的液位可以精准控制，使得整个加氢实验装置运转稳定。
其中，加氢反应器1可以为本领域技术人员所熟知的任意合适的加氢反应装置，本实用新型对此不作限制，均属于本实用新型的保护范围之中。其中，作为一种可选的实施方式，加氢反应器1为上流式液相加氢反应器。
另外，液位监控元件3可以为本领域技术人员所熟知的任何合适的用于测量加氢反应器1的液位的测量结构，本实用新型对此不作限制，均属于本实用新型的保护范围之中。其中，作为一种可选的实施方式，液位监控元件3为压差式液位计。
进一步地，为回收气液分离器4中收集的油品，气液分离器4具有第一出油口，该第一出油口与加氢反应器1的出油口连通。这样，从加氢反应器1的气相区流出的氢气和其他轻烃组分中夹带的部分油品，可以通过气液分离器4分离后流入至下游的气液分离装置2中。
气液分离器4可以为任何合适的能够分离轻烃和气体，以及液态的油品和气体的装置，作为一种可选的实施方式，气液分离器4形成为具有冷却装置的沉降分离罐40。即，通过对沉降分离罐40进行冷却降温从而使得气体中夹带的液态的油品和轻烃冷却沉降到沉淀分离罐40中。
进一步地，为提高气液分离效率，冷却装置为缠绕在沉降分离罐40表面的冷媒管41，冷媒管41内通有冷媒以冷却沉降分离罐40。例如，冷媒管41内可以通冷水或乙二醇和水的混合物等冷媒。
为提高加氢反应器1内的加氢反应的反应速率，提高氢气的溶解量和溶解效率，加氢反应器1的进油口还连通有用于加速氢气溶解于油品的预溶氢装置5。
作为一种可选的实施方式，预溶氢装置5包括溶氢罐50，设置在溶氢罐50内的搅拌轴51，用于驱动搅拌轴51转动的电机52。这样，通过向溶氢罐50内通入高压力的氢气，以及原料油品，并通过电机52驱动搅拌轴51转动，从而可以强化氢气在原料油品中的溶解，保证氢气能够和原料油品充分接触，提高加氢反应速率。
为便于分离出高浓度氢气，以及吸收氨气和硫化氢等有害气体，气液分离装置2包括与加氢反应器1的出油口连通的热高压气液分离罐21，以及与热高压气液分离罐21的出气口相连通的冷高压油气水三相分离罐22，冷高压油气水三相分离罐22的气相端口连通有用于气体计量的第一计量器23，热高压气液分离罐21的出油口和冷高压油气水三相分离罐22的出油口均连通到产品罐24中。
其中，热高压气液分离罐21用于分离油品和包括轻烃、氨气、硫化氢、氢气等组合气体，冷高压油气水三相分离罐22用于吸收氨气、硫化氢等有害气体，且分离出高浓度氢气。
为提高油品的转化率，加氢反应器1的进油口还连通有用于加速氢气溶解于油品的预溶氢装置5，产品罐24还连通到预溶氢装置5上，以形成循环油回路。即，可以通过将产品罐24中的油品分出一部分回流至预溶氢装置5中，并流入至加氢反应器1中，进行二次加氢反应。
为进一步分离出油品中的气烃，并回收轻烃，热高压气液分离罐21和产品罐24之间还连通有热低压气液分离罐25，热低压气液分离罐25的气相端口还连通有冷低压分离罐26，冷低压分离罐26的出油口连通到产品罐24中，冷低压分离罐26的气相端口连通有用于气体计量的第二计量器27。
其中，热低压气液分离罐25用于分离油品和轻烃、氢气等组合气体，冷低压分离罐26用于分离轻烃和氢气。
这样，可以通过冷低压分离罐26对热低压气液分离罐25中的气相端口流出的轻烃冷却液化回收至产品罐24中。
其中，第一计量器23和第二计量器27是为计量氢气以及轻烃的质量，从而便于基于计算加氢反应的转化率。
下面结合图1阐述通过本实用新型提供的加氢实验装置进行加氢反应的具体过程。
来自公用工程管线的新氢、来自原料罐的原料油和来自产品罐24的循环油混合后，进入预溶氢装置5进行氢气的强化溶解，从预溶氢装置5的出口中出来的含有溶解氢的原料进入至加氢反应器1的进油口，在加氢反应器1内进行加氢反应，并从加氢反应器1的出油口进入热高压气液分离罐21，在此进行气液初步分离；气相从热高压气液分离罐21的气相端口进入冷高压油气水三相分离罐22；从冷高压油气水三相分离罐22的气相端口出来的高分气经过第一计量器23计量后放空，从冷高压油气水三相分离罐22的出油口出来的油品与从热高压气液分离罐21的出油口出来的油品汇合后进入热低压气液分离罐25，进行进一步气液分离；气相进入冷低压分离罐26冷却分离出轻烃；从冷低压分离罐26的出气口出来的低分气经过第二计量器27计量后放空，从热低压气液分离罐25的出油口出来的油品与从冷低压分离罐26的出油口出来的油品混合后进入产品罐24，此时，一部分产品罐24中的油品通过循环油回路流通至预溶氢装置5和加氢反应器1，进行二次加氢反应，另一部分可以收集储存起来。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (10)
1.一种加氢实验装置，包括加氢反应器(1)，连通在所述加氢反应器(1)出油口的气液分离装置(2)以分离加氢反应后的气体和油品，以及液位监控元件(3)，所述液位监控元件(3)的气相端口和所述加氢反应器(1)的气相区连通，所述液位监控元件(3)的液相端口和所述加氢反应器(1)的液相区连通，以检测所述加氢反应器(1)的液位，其特征在于，所述液位监控元件(3)的气相端口和所述加氢反应器(1)的气相区之间还连通有用于气液分离的气液分离器(4)。
2.根据权利要求1所述的加氢实验装置，其特征在于，所述气液分离器(4)具有第一出油口，该第一出油口与所述加氢反应器(1)的出油口连通。
3.根据权利要求1所述的加氢实验装置，其特征在于，所述气液分离器(4)形成为具有冷却装置的沉降分离罐(40)。
4.根据权利要求3所述的加氢实验装置，其特征在于，所述冷却装置为缠绕在所述沉降分离罐(40)表面的冷媒管(41)，所述冷媒管(41)内通有冷媒以冷却所述沉降分离罐(40)。
5.根据权利要求1所述的加氢实验装置，其特征在于，所述加氢反应器(1)的进油口还连通有用于加速氢气溶解于油品的预溶氢装置(5)。
6.根据权利要求5所述的加氢实验装置，其特征在于，所述预溶氢装置(5)包括溶氢罐(50)，设置在所述溶氢罐(50)内的搅拌轴(51)，用于驱动所述搅拌轴(51)转动的电机(52)。
7.根据权利要求1所述的加氢实验装置，其特征在于，所述液位监控元件(3)为压差式液位计。
8.根据权利要求1所述的加氢实验装置，其特征在于，所述加氢反应器(1)为上流式液相加氢反应器。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的加氢实验装置，其特征在于，所述气液分离装置(2)包括与所述加氢反应器(1)的出油口连通的热高压气液分离罐(21)，以及与所述热高压气液分离罐(21)的出气口相连通的冷高压油气水三相分离罐(22)，所述冷高压油气水三相分离罐(22)的气相端口连通有用于气体计量的第一计量器(23)，所述热高压气液分离罐(21)的出油口和所述冷高压油气水三相分离罐(22)的出油口均连通到产品罐(24)中。
10.根据权利要求9所述的加氢实验装置，其特征在于，所述热高压气液分离罐(21)和所述产品罐(24)之间还连通有热低压气液分离罐(25)，所述热低压气液分离罐(25)的气相端口还连通有冷低压分离罐(26)，所述冷低压分离罐(26)的出油口连通到所述产品罐(24)中，所述冷低压分离罐(26)的气相端口连通有用于气体计量的第二计量器(27)。
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|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP03 | Change of name, title or address | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: No. 22, diazepam West Binhe Road, Dongcheng District, Beijing, Beijing Co-patentee after: NATIONAL INSTITUTE OF CLEAN-AND-LOW-CARBON ENERGY Patentee after: CHINA ENERGY INVESTMENT Corp.,Ltd. Address before: 100011 Shenhua building, 22, Ping Men Road, West Binhe Road, Dongcheng District, Beijing Co-patentee before: NATIONAL INSTITUTE OF CLEAN-AND-LOW-CARBON ENERGY Patentee before: SHENHUA GROUP Corp.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100011 Beijing Dongcheng District, West Binhe Road, No. 22 Patentee after: CHINA ENERGY INVESTMENT Corp.,Ltd. Patentee after: Beijing low carbon clean energy research institute Address before: 100011 Beijing Dongcheng District, West Binhe Road, No. 22 Patentee before: CHINA ENERGY INVESTMENT Corp.,Ltd. Patentee before: Beijing low carbon clean energy research institute |