CN210229911U - 用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置 - Google Patents
用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN210229911U CN210229911U CN201920156196.1U CN201920156196U CN210229911U CN 210229911 U CN210229911 U CN 210229911U CN 201920156196 U CN201920156196 U CN 201920156196U CN 210229911 U CN210229911 U CN 210229911U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bed reactor
- liquid
- gas
- discharge hole
- residual oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 32
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 27
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 19
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 16
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 28
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000010771 distillate fuel oil Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 230000005501 phase interface Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000007142 ring opening reaction Methods 0.000 description 1
- 229930195734 saturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Abstract
本实用新型公开了用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置，悬浮床反应器，上部设有第二出料口，底部侧壁设有第三出料口，顶部侧壁设有第四出料口；进气装置，用于原料气体输送；进液装置，用于原料液体输送；至少一个气泡破碎器，三相分离器，循环泵。本实用新型的反应装置具有加氢反应压力超低、气液比小、气液传质面积大，反应速率快，能耗低，工艺灵活和生产安全性高等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置。
背景技术
自上世纪七十年代以来，从石油中采出的原油质量开始变差，原油中的重质油含量尤其是渣油收率出现增加的趋势。渣油因原油产地、炼油工艺等的不同可分为很多种类，不同种类的理化性质各不相同。一般可分为常压渣油和减压渣油两大类。渣油的主要成分包括饱和烃、芳香烃、胶质和沥青质，在高温高压和催化剂的作用下，渣油可以深度加氢，通过开环裂化等一系列复杂的物理化学变化而获得轻质燃料油产品。
随着世界各国对轻质油品的需求日益增加，对环保的要求不断趋严，人们对渣油的加氢技术投入了更大的关注。传统的渣油加氢反应一般采用悬浮床加氢反应器，该反应器虽然对原料的适应性强、操作简单，但由于其受传质控制，因而加氢反应效率较低。其根本原因是反应器内的气泡尺度较大(一般为3-10mm)，故气液相界传质面积小(一般在100-200m2/m3)，因而限制了传质效率。因此，工程上不得不采用高温(470℃以上)和高压(20MPa以上)操作，通过增加氢的溶解度以提高传质速率，从而强化反应过程。但高温高压产生一系列副作用：能耗和生产成本高、投资强度大、设备操作周期短、故障多、本质安全性差等，从而给工业化大规模生产带来挑战。气泡直径(Sauter直径)d32是决定相界面积大小的关键参数，是决定气液反应速率的核心因素。d32逐渐减小时，体积传质系数逐渐增大；特别是当d32小于1mm时，体积传质系数随d32的减小以类似于指数形式快速增大。因此，将d32减小到微米级能够大幅度强化气液反应。直径在1μm～1mm之间的气泡可称为微气泡，由微气泡形成的相界面称为微界面，微气泡群形成的相界面体系，称为微界面体系。根据Yang-Laplace方程，气泡的内压与其半径成反比，故微气泡也有利于提高气泡内压，提高气体的溶解度。因此气液反应过程中，微界面体系能够强化气液传质，进而加快气液反应。微气泡具有刚性特征，独立性好，不易聚并，因此微气泡体系的气液充分混合，可获得含有大量微气泡体系，并在反应器内形成较高的相界面积(≥1000m-1)，进而加快反应速率。
实用新型内容
本实用新型的目的是为渣油加氢反应提供一种上置式微界面强化反应装置。它包含反应器主体、气泡破碎器、三相分离器等组件。气泡破碎器可将气液体系的气泡尺度由传统的3-10mm，破碎缩小至1μm-1mm，从而大幅度地提高体系气含率和气液传质面积，加速多相反应进程，提高气体利用率，改善过量排放造成的环境问题，并提高传质速率和加氢反应效率，以解决渣油加氢过程高温、高压、高物耗、高投资、高安全风险等问题，由此降低设备的投资成本和运行费用。
为实现上述技术目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置，包括：
悬浮床反应器，上部设有第二出料口，底部侧壁设有第三出料口，顶部侧壁设有第四出料口；
进气装置，包括依次连接的氢气缓冲罐、压缩机和氢气预热器，用于原料气体输送；
进液装置，包括依次连接的渣油原料罐、进料泵和渣油预热器，用于原料液体输送；
至少一个气泡破碎器，设置于悬浮床反应器顶部，所述气泡破碎器上设有气相入口、液相入口和第一出料口，所述第一出料口连接悬浮床反应器；气相入口连接进气装置的氢气预热器及第四出料口，液相入口连接进液装置的渣油预热器；顶部的气泡破碎器的第一出料口通过气液混合管路连接悬浮床反应器；
三相分离器，上设有第二进料口、气相出口、液相出口和固相出口；所述第二进料口连接悬浮床反应器顶部的第二出料口；
循环泵，连接悬浮床反应器的第三出料口，将自第三出料口排出的料液泵入顶部的气泡破碎器。
本实用新型的反应装置，在渣油和氢气分别从液相入口和气相入口进入气泡破碎器内部时，氢气被破碎成小粒径微气泡，以增大与油相的接触面积；另外，上置式气泡破碎器内的低压区可以将反应器上方部分未反应完的氢气反复送至液层底部继续参与反应，从而延长了气液两相的接触时间，并使得两相混合更加充分，这几点综合起来，可以达到强化传质和加快宏观反应速率的效果。这样既可降低体系的压力，又可减小氢油的配比，因此能有效解决传统悬浮床反应器的问题。
微界面强化反应装置中，由于气泡比较小，因此气液分离较慢，需在反应器后设置分离器以实现微气泡、液体与催化剂等固渣分离。
作为本实用新型的进一步改进，所述气泡破碎器为气动式气泡破碎器、液动式气泡破碎器或气液联动式气泡破碎器。气泡破碎器根据能量输入方式可为气动式、液动式和气液联动式，其中气动式破碎器采用气体驱动，输入气量远大于液体量；液动式破碎器采用液体驱动，输入气量一般小于液体量；气液联动式气泡破碎器采用气体和液体共同驱动。气泡破碎器内可形成平均直径在1μm-1mm之间的微气泡。微气泡尺度为微米级，类似于刚性小球，在微界面强化反应装置主体中不容易聚并，仅随反应过程中气泡内成分的消耗或外部压力变化而变化，因此微界面强化反应装置可使气液相界面积提高到1000m2/m3以上，从而显著减少多相反应时间，大幅降低能耗与物耗。
作为本实用新型的进一步改进，所述气泡破碎器设有多个；气泡破碎器串联形成一个气泡破碎器组后连接悬浮床反应器，或与悬浮床反应器并联连接，或串并联混合的方式与悬浮床反应器连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述进料泵选用柱塞泵。
本实用新型相较于传统悬浮床反应器的优点在于：
1.能耗低。传统的悬浮床反应器通过高压(>20MPa)来提高氢气在常压渣油中的溶解度，以加强传质。而本实用新型则是通过增大气液两相的相界面积，达到强化传质的效果。因此可以适当调低压力，从而降低了能耗。
2.氢油比低。传统悬浮床反应器为了保证常压渣油能充分反应，氢油比一般控制在3000:1 以上。本装置由于传质、进而反应都得到了强化，因此可大幅减小氢油比，这不但减少了氢气的物耗，同时也降低了循环压缩的能耗。
3.工艺苛刻度低，生产安全性高，吨产品成本低，市场竞争力强。
附图说明
图1为渣油加氢反应的上置式微界面强化反应系统示意图；
图中，1-气泡破碎器气相入口；2-气泡破碎器液相入口；3-气泡破碎器；4-悬浮床反应器；5-三相分离器；6-三相分离器气相出口；7-三相分离器液相出口；8-三相分离器固相出口； 9、10、11、13-管道；12-循环泵；14-渣油原料罐；15-进料泵；16-渣油预热器；17-氢气缓冲罐；18-压缩机；19-氢气预热器；20-气液混合管路。
具体实施方式
下面结合附图说明和具体实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。
实施例1
本实施例具体说明本实用新型的装置结构，如图1所示用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置，包括：
悬浮床反应器4，上部设有第二出料口，底部侧壁设有第三出料口；
进气装置，包括依次连接的氢气缓冲罐17、压缩机18和氢气预热器19，用于原料气体输送；
进液装置，包括依次连接的渣油原料罐14、进料泵15和渣油预热器16，用于原料液体输送；本实施例中所述进料泵选用柱塞泵；
至少一个气泡破碎器，设置于悬浮床反应器4顶部，所述气泡破碎器上设有气相入口、液相入口和第一出料口，所述第一出料口连接悬浮床反应器；气相入口连接进气装置的氢气预热器19，液相入口连接进液装置的渣油预热器16；
本实施例中采用气液联动式气泡破碎器3，气液联动式气泡破碎器的液相入口2连接渣油预热器16及循环泵12，气液联动式气泡破碎器的气相入口1连接氢气预热器14。顶部的气泡破碎器的第一出料口通过气液混合管路20连接悬浮床反应器。
气泡破碎器也可为多个，气泡破碎器串联形成一个气泡破碎器组后连接悬浮床反应器，或与悬浮床反应器并联连接，或串并联混合的方式与悬浮床反应器连接。
三相分离器5，上设有第二进料口、气相出口6、液相出口7和固相出口8；所述第二进料口连接悬浮床反应器4上部的第二出料口；
循环泵8，连接悬浮床反应器的第三出料口，将自第三出料口排出的料液泵入顶部的气泡破碎器。
Claims (4)
1.一种用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置，其特征在于，包括：
悬浮床反应器，上部设有第二出料口，底部侧壁设有第三出料口，顶部侧壁设有第四出料口；
进气装置，包括依次连接的氢气缓冲罐、压缩机和氢气预热器，用于原料气体输送；
进液装置，包括依次连接的渣油原料罐、进料泵和渣油预热器，用于原料液体输送；
至少一个气泡破碎器，设置于悬浮床反应器顶部，所述气泡破碎器上设有气相入口、液相入口和第一出料口，所述第一出料口连接悬浮床反应器；气相入口连接进气装置的氢气预热器及第四出料口，液相入口连接进液装置的渣油预热器；顶部的气泡破碎器的第一出料口通过气液混合管路连接悬浮床反应器；
三相分离器，上设有第二进料口、气相出口、液相出口和固相出口；所述第二进料口连接悬浮床反应器上部的第二出料口；
循环泵，连接悬浮床反应器的第三出料口，将自第三出料口排出的料液泵入顶部的气泡破碎器。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气泡破碎器为气动式气泡破碎器、液动式气泡破碎器或气液联动式气泡破碎器。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气泡破碎器设有多个；气泡破碎器串联形成一个气泡破碎器组后连接悬浮床反应器，或与悬浮床反应器并联连接，或串并联混合的方式与悬浮床反应器连接。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述进料泵选用柱塞泵。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920156196.1U CN210229911U (zh) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | 用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201920156196.1U CN210229911U (zh) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | 用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN210229911U true CN210229911U (zh) | 2020-04-03 |
Family
ID=69962718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201920156196.1U Active CN210229911U (zh) | 2019-01-29 | 2019-01-29 | 用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210229911U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115106023A (zh) * | 2021-03-17 | 2022-09-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 气液两相反应器及其应用和烃油加氢方法 |
-
2019
- 2019-01-29 CN CN201920156196.1U patent/CN210229911U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115106023A (zh) * | 2021-03-17 | 2022-09-27 | 中国石油化工股份有限公司 | 气液两相反应器及其应用和烃油加氢方法 |
| CN115106023B (zh) * | 2021-03-17 | 2024-04-02 | 中国石油化工股份有限公司 | 气液两相反应器及其应用和烃油加氢方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN210045219U (zh) | 一种上下对冲式微界面强化反应装置 | |
| CN210045215U (zh) | 低压气液强化乳化床反应装置 | |
| CN111482144A (zh) | 用于渣油加氢反应的下置式微界面强化反应装置及方法 | |
| CN111495288A (zh) | 一种上下对冲式微界面强化反应装置及方法 | |
| CN210045217U (zh) | 上下对冲式渣油加氢乳化床微界面强化反应装置 | |
| CN210229906U (zh) | 下置式气液强化乳化固定床反应装置 | |
| CN111482139A (zh) | 上下对冲式渣油加氢乳化床微界面强化反应装置及方法 | |
| CN102049220A (zh) | 一种强化沸腾床加氢反应器气液传质的方法 | |
| US11345865B2 (en) | Micro-interface strengthening reaction system and method for preparing ship fuel | |
| CN104250205B (zh) | 甲基叔丁基醚的制备方法及其装置 | |
| CN210045220U (zh) | 用于渣油加氢反应的侧置式微界面强化反应装置 | |
| CN210229911U (zh) | 用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置 | |
| CN111482145A (zh) | 用于渣油加氢反应的上置式微界面强化反应装置及方法 | |
| CN111482141A (zh) | 下置式渣油加氢乳化床微界面强化反应装置及方法 | |
| CN111495287A (zh) | 用于渣油加氢反应的侧置式微界面强化反应装置及方法 | |
| CN111482138A (zh) | 低压气液强化乳化床反应装置及方法 | |
| CN111871333B (zh) | 一种蒽油加氢的微界面反应系统及方法 | |
| CN101880346A (zh) | 高含量顺-1,4-聚异戊二烯的合成方法 | |
| CN210674823U (zh) | 一种洗油和煤直接液化油混合加工系统 | |
| CN210229912U (zh) | 用于渣油加氢反应的下置式微界面强化反应装置 | |
| CN211972181U (zh) | 一种重整拔头石脑油制备戊烷发泡剂的设备 | |
| WO2020155506A1 (zh) | 下置式气液强化乳化固定床反应装置及方法 | |
| CN210176791U (zh) | 一种煤与生物质的多级液化系统 | |
| CN210045216U (zh) | 上置式渣油加氢乳化床微界面强化反应装置 | |
| CN216024809U (zh) | 一种2-甲基四氢呋喃的微界面制备系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |