CN210079476U - 一种微界面强化沸腾床加氢反应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微界面强化沸腾床加氢反应系统，包括：液相进料单元、气相进料单元、微界面发生器、沸腾床反应器和分离罐。与传统的沸腾床反应器相比，本实用新型通过破碎气体使其形成微米尺度的微气泡，使微气泡与反应介质混合形成乳化液，以增大气液两相的相间面积，并达到在较低预设范围内强化传质的效果，在保证反应效率的同时，能够使反应过程中的压力降低10‑80%；同时，本实用新型通过大幅度强化传质，因此可大幅减小气液比，这不但减少了气体的物耗，同时也降低了后续气体循环压缩的能耗；且本实用新型所述方法工艺苛刻度低，生产安全性高，吨产品成本低，市场竞争力强。

Description

一种微界面强化沸腾床加氢反应系统

技术领域

本实用新型涉及沸腾床加氢技术领域，尤其涉及一种微界面强化沸腾床加氢反应系统。

背景技术

沸腾床反应器是一种利用气体或液体通过颗粒状固体层而使固体颗粒处于悬浮运动状态，并进行气、液、固三相相互反应的反应器。由于催化剂能够实现在线置换，实现连续再生和循环操作，非常适合于处理高金属含量，高沥青质含量的重、劣质原料油。并且沸腾床反应器还具有空速大、反应器内压降小、温度分布均匀、传质和传热良好、催化剂利用率高、运转周期长、装置操作灵活等优点。克服了沸腾床加氢过程由于催化剂上积碳和金属沉积造成床层压降快速上升的缺点。

目前工业上应用的主要是US Re 25,770中描述的典型的沸腾床反应器，但是此反应器工艺方法在实际应用中存在以下不足：反应器内催化剂藏量较少，反应器空间利用率低，降低了反应效率；循环油泵维护保养费用较高，而且一旦循环油泵工作失常及损坏，就会造成催化剂下沉聚集，结果迫使装置被迫停工；反应器内液体产品在非催化加氢条件下停留时间过长，在高温下很容易进行二次热裂解反应结焦而降低产品质量。

即使采用三相分离器实现气、固、液三相分离，该部件运行要求分离段气、固、液三相线速度相等或低于反应器线速度，因此反应器安装三相分离器的筒体直径要大于反应器直径，增大了反应器体积，因反应器是高温、高压设备，扩径结构给设备制造带来难度。

中国专利公开号：CN104946307A公开了一种沸腾床加氢装置，包括加热炉、第一沸腾床渣油加氢反应器、第二沸腾床渣油加氢反应器、热高分气/混合氢换热器、冷高压分离器、循环氢压缩机，加热炉的出口与第一沸腾床渣油加氢反应器的底部入口相连，第一沸腾床渣油加氢反应器的上部出口与第二沸腾床渣油加氢反应器的底部入口相连，第一沸腾床渣油加氢反应器和第二沸腾床渣油加氢反应器的顶部出口均与热高分气/混合氢换热器连通，热高分气/混合氢换热器与循环氢压缩机相连，热高分气/混合氢换热器通过高压空冷器与冷高压分离器连通，冷高压分离器分别与循环氢净化系统和冷低压分离器连通。

由此可见，所述装置存在以下问题：

第一，所述装置在运行时使用的氢气压力过大，在运行时存在安全隐患，且需要消耗大量的资源，工艺运行成本高。

第二，所述装置为保证催化剂活性，需要较高的反应温度，在提高沸腾床中反应温度的同时，进一步增加了所述工艺的能耗。

第三，所述装置中仅仅将氢气与反应介质进行混合，使得氢气分子无法与反应介质进行充分混合，从而导致反应效率降低。

第四，所述装置中反应介质内烯烃在加氢脱硫条件下易发生饱和，不仅消耗大量氢气，而且会导致反应介质辛烷值降低，操作条件苛刻。

发明内容

为此，本实用新型提供一种微界面强化沸腾床加氢反应系统，用以克服现有技术中氢气无法与反应介质充分接触导致工艺能耗过高的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种微界面强化沸腾床加氢反应系统，包括：

液相进料单元，用以存储和输送反应介质；

气相进料单元，用以存储和输送氢气；

至少一个微界面发生器（Micro Interfacial Generator，简称MIG），其分别与所述液相进料单元和气相进料单元相连,用以将氢气破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微气泡以提高反应介质与氢气间的传质面积；

沸腾床反应器，其与所述微界面发生器相连，用以装载气液乳化物并为气液乳化物中的反应介质和微气泡提供反应空间；

分离罐，用以将所述沸腾床反应器中反应完成的反应后介质与混合气体的混合物进行气液分离。

进一步地，当所述微界面发生器的数量大于等于两个时，各所述微界面发生器平行设置且各微界面发生器的设置方式为串联、并联和混合连接中的一种或多种，用以将混合后的气液乳化物输出至所述沸腾床反应器。

进一步地，所述微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器和气液联动式微界面发生器中的一种或多种。

进一步地，所述液相进料单元包括：

液体原料罐，用以存储反应介质；

进料泵，其与所述液体原料罐相连，用以为反应介质的输送提供动力；

液体进料预热器，其与所述进料泵相连，用以对所述进料泵输送的反应介质进行预热。

进一步地，所述液体进料预热器出口处设有分流管道，用以将反应介质分别输送至对应的微界面发生器。

进一步地，所述气相进料单元包括：

气体原料缓冲罐，用以储存氢气；

压缩机，其与所述气体原料缓冲罐相连，用以为氢气的输送提供动力；

气体进料预热器，其与所述压缩机相连，用以对所述压缩机输送的氢气进行预热。

进一步地，所述气体进料预热器出口处设有分流管道，用以将氢气分别输送至对应的微界面发生器。

进一步地，所述沸腾床反应器包括：

反应罐，其为一罐体，用以为气液乳化物提供反应空间，反应罐上部设有出料口，用以输出反应后的反应后介质以及混合气体；

分布板，其设置在所述反应罐内，其表面设置有催化剂，用以促使气液乳化物中各物质进行反应；

催化剂进料管，其设置在所述反应罐顶部，用以将催化剂输送至所述分布板；

催化剂出料管，其设置在所述分布板底部并与其相连，用以将失活催化剂排出所述反应罐。

进一步地，所述分离罐顶端设有气相出口，用以输送混合气体，分离罐底端设有液相出口，用以输送反应后介质。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，与传统的沸腾床反应器相比，本实用新型通过破碎气体使其形成微米尺度的微气泡，使微气泡与反应介质混合形成气液乳化物，以增大气液两相的相间面积，并达到在较低预设范围内强化传质的效果，在保证反应效率的同时，能够使反应过程中的压力降低10-80%；同时，本实用新型通过大幅度强化传质，因此可大幅减小气液比，这不但减少了气体的物耗，同时也降低了后续气体循环压缩的能耗；且本实用新型所述方法工艺苛刻度低，生产安全性高，吨产品成本低，市场竞争力强。

尤其，本实用新型所述系统在采用不同的催化剂时，操作温度会依据采用催化剂的活性温度进行适当调整，因此本实用新型所述系统还具有在不同的催化剂体系下仍能够大幅或成倍地降低操作压力并提高空速（处理量）的优点。

尤其，微米级气泡在与催化剂颗粒的运动碰撞中，不容易发生气泡的聚并，基本可以保持原有形态。因此沸腾床反应器内气相与液相的接触面积呈几何倍数的增加，并使得乳化混合更加充分和稳定，从而达到强化传质和宏观反应的效果。

进一步地，所述液相进料单元和气相进料单元中分别设有进料泵和压缩机，这样，在所述系统运行时，进料泵和压缩机能够分别为反应介质和氢气的运输提供动力，使反应介质和氢气能够以指定的速率输送至指定装置，提高了所述系统的运行效率。

尤其，所述液相进料单元和气相进料单元中还分别设有液体进料预热器和气体进料预热器，在输送反应介质和氢气时，所述液体进料预热器和气体进料预热器能够分别对反应介质和氢气进行预热，这样，所述沸腾床反应器在运行时就无需再对反应介质和氢气进行高功率加热，节约了所述沸腾床的资源消耗，降低了所述系统的能耗。

进一步地，所述系统设有至少一个微界面发生器，这样，所述系统能够通过使用多个微界面发生器，使反应介质和氢气以不同的比例充分混合，在与催化剂进行反应时能够显著提高气液乳化物中各物质的反应效率。

尤其，所述沸腾床反应器中设有催化剂进料口和催化剂出料口，通过不断输送新鲜的催化剂并排出失活的催化剂，能够使沸腾床反应器内部的反应速率维持在指定阈值，从而进一步提高所述系统的运行效率。

进一步地，所述分离罐通过使用重力作用即可将反应后的混合物进行气液分离，无需对分离罐使用多余的分离装置，进一步降低了所述系统的能耗。

附图说明

图1为本实用新型所述下置式微界面强化沸腾床加氢反应系统的结构示意图；

图2为本实用新型所述侧置对冲式微界面强化沸腾床加氢反应系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本实用新型作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

下面参照附图来描述本实用新型的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本实用新型的技术原理，并非在限制本实用新型的保护范围。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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实用新型的限制。

此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，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，可以是沸腾床连接，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

系统实施例一

请参阅图1所示，其为本实用新型实施例所述下置式微界面强化沸腾床加氢反应系统的结构示意图，包括液体进料单元1、气体进料单元2、微界面发生器3（MicroInterfacial Generator，简称MIG）、沸腾床反应器4和分离罐5；其中，所述微界面发生器3分别与所述液体进料单元1和气体进料单元2相连，用以接收所述液体进料单元1输送的反应介质以及气体进料单元2输送的氢气；所述沸腾床反应器4与所述微界面发生器3相连且微界面发生器3的输出端设置于沸腾床反应器4内部，用以将微界面发生器3中的气液乳化物输出至沸腾床反应器；所述分离罐5与所述沸腾床反应器4相连，用以接收沸腾床反应器4输出的混合物并对混合物进行气液分离。

当所述系统运行时，所述液体进料单元1启动，并将其内部储存的反应介质输送至所述微界面发生器3，同时所述气体进料单元2启动，并将其内部储存的氢气输送至所述微界面发生器3，微界面发生器3会对氢气进行打碎，使氢气破碎至微米尺度，形成直径大于等于1μm、小于1mm的微气泡，在破碎完成后，微界面发生器3将微气泡与反应介质混合形成气液乳化物，微界面发生器3在气液乳化物混合完成后将气液乳化物输出至沸腾床反应器4，通过控制沸腾床反应器4内的温度和气压以使气液乳化物在沸腾床反应器内进行高效反应，反应完成后沸腾床反应器4将生成的混合物输出至分离罐5，分离罐5将混合物中的反应后介质与氢气和硫化氢的混合气体分离并分别进行后续处理。本领域的技术人员可以理解的是，本实用新型所述系统可用于对汽油、柴油、蜡油、润滑油或其它种类的油品进行加氢，只要满足所述系统能够对油品进行加氢使油品进行高效反应并在反应后达到指定标准即可。当然，本实用新型所述系统还可用于其它多相反应中，如通过微界面、微纳界面、超微界面、微泡生化反应器或微泡生物反应器等设备，使用微混合、微流化、超微流化、微泡发酵、微泡鼓泡、微泡传质、微泡传递、微泡反应、微泡吸收、微泡增氧、微泡接触等工艺或方法，以使物料形成多相微混流、多相微纳流、多相乳化流、多相微结构流、气液固微混流、气液固微纳流、气液固乳化流、气液固微结构流、微气泡、微气泡流、微泡沫、微泡沫流、微气液流、气液微纳乳化流、超微流、微分散流、两项微混流、微湍流、微泡流、微鼓泡、微鼓泡流、微纳鼓泡以及微纳鼓泡流等由微米尺度颗粒形成的多相流体、或由微纳尺度颗粒形成的多相流体（简称微界面流体），从而有效地增大了反应过程中所述气相和/或液相与液相和/或固相之间的相界传质面积。

请继续参阅图1所示，本实用新型实施例所述液体进料单元1包括：液体原料罐11、进料泵12和液体进料预热器13；其中，所述进料泵12与所述液体原料罐11相连，用以将液体原料罐11内的反应介质抽出；所述液体进料预热器13设置在所述进料泵12的输出端且液体进料预热器13与所述微界面发生器3相连，用以对进料泵12输出的反应介质进行预热，并在预热后将反应介质输送至微界面发生器3。当所述液体进料单元1运行时，所述进料泵12会抽取所述液体原料罐11中储存的反应介质并将其输送至所述液体进料预热器13，液体进料预热器13对反应介质预热至指定温度后，将反应介质输送至所述微界面发生器3。

具体而言，所述液体原料罐11为一罐体，用以储存反应介质，液体原料罐11与所述进料泵12相连，用以在系统运行时，通过进料泵12将反应介质输送至指定位置。可以理解的是，所述液体原料罐11可以为金属油罐，也可以为非金属油罐，只要满足所述液体原料罐11能够装载指定量的反应介质即可。

具体而言，所述进料泵12为一离心泵，其设置在所述液体原料罐11的出口处，用以为反应介质的输送提供动力。当所述液体进料单元1运作时，所述进料泵12开始运行，将所述液体原料罐1中的反应介质抽出并输送至所述液体进料预热单元13。可以理解的是，所述进料泵12的型号及功率本实施例均不作具体限制，只要满足所述进料泵12能够以指定流速输送反应介质即可。

具体而言，所述液体进料预热器13为一预热器，用以对反应介质进行预热，液体进料预热器13出口处设有分流管，用以将预热后的反应介质分别输送至各所述微界面发生器内部。当所述进料泵12输送反应介质时，反应介质会流经液体进料预热器13，液体进料预热器13会对反应介质进行预热并在反应介质达到指定温度后进行分流，将反应介质分别输送至各微界面发生器的内部。可以理解的是，所述液体进料预热器13的预热器种类及加热方式本实施例均不作具体限制，只要满足所述液体进料预热器13能够将反应介质预热至指定温度即可。

请继续参阅图1所示，本实用新型实施例所述气体进料单元2包括：气体原料缓冲罐21、压缩机22和气体进料预热器23；其中，所述压缩机22与所述气体原料缓冲罐21相连，用以将气体原料缓冲罐21内的氢气抽出；所述气体进料预热器23设置在所述压缩机22的输出端且气体进料预热器23与所述微界面发生器3相连，用以对压缩机22输出的氢气进行预热，并在预热后将氢气输送至微界面发生器3。当所述气体进料单元2运行时，所述压缩机22会抽取所述气体原料缓冲罐21中储存的氢气并将其输送至所述气体进料预热器23，气体进料预热器23对氢气预热至指定温度后，将氢气输送至所述微界面发生器3。

具体而言，所述气体原料缓冲罐21为一罐体，用以储存氢气，气体原料缓冲罐21与所述压缩机22相连，用以在系统运行时，通过压缩机22将氢气输送至指定位置。可以理解的是，所述气体原料缓冲罐21的种类本实施例不作具体限制，只要满足所述气体原料缓冲罐21能够装载指定量的氢气即可。

具体而言，所述压缩机22设置在所述气体原料缓冲罐21的出口处，用以为氢气的输送提供动力。当所述气体进料单元2运作时，所述压缩机22开始运行，将所述气体原料罐2中的氢气抽出并输送至所述气体进料预热单元23。可以理解的是，所述压缩机22的功率本实施例不作具体限制，只要满足所述压缩机22能够以指定流速输送氢气即可。

具体而言，所述气体进料预热器23为一预热器，用以对氢气进行预热，气体进料预热器23出口处设有分流管，用以将预热后的氢气分别输送至各所述微界面发生器内部。当所述压缩机22输送氢气时，氢气会流经气体进料预热器23，气体进料预热器23会对氢气进行预热并在氢气达到指定温度后进行分流，将氢气分别输送至各微界面发生器的内部。可以理解的是，所述气体进料预热器23的预热器种类及加热方式本实施例均不作具体限制，只要满足所述气体进料预热器23能够将氢气预热至指定温度即可。

请继续参阅图1所示，本实用新型所述微界面发生器3包括第一微界面发生器31和第二微界面发生器32，所述第一微界面发生器31和第二微界面发生器32竖直设置在所述沸腾床反应器4底部，且第一微界面发生器31和第二微界面发生器32互相平行，各微界面发生器输出口设置在沸腾床反应器4内部，用以将气液乳化物输出至沸腾床反应器4。当所述微界面发生器3运作时，所述第一微界面发生器31和第二微界面发生器32会分别接收指定量的反应介质和氢气，接收完成后第一微界面发生器31和第二微界面发生器32会打碎接收的氢气并使氢气破碎至微米尺度以形成微气泡，破碎完成后将微气泡与反应介质混合形成气液乳化物，混合完成后将气液乳化物输出至所述沸腾床反应器4。可以理解的是，所述微界面发生器3与所述固定床反应器4的连接方式可以为管道连接，将微界面发生器3的输出端设置在固定床反应器4内部或其它种类的连接方式，只要满足所述微界面发生器3能够将气液乳化物输出至固定床反应器内部4即可。

具体而言，所述第一微界面发生器31为一气液联动式微界面发生器，其设置在所述沸腾床反应器4底部并分别与所述液体进料预热器13和气体进料预热器23相连，用以破碎氢气并将微气泡与反应介质混合形成的气液乳化物输出至所述沸腾床反应器4内部。当微界面发生器3运行时，所述第一微界面发生器31会分别接收指定量的反应介质和氢气，并使用气体的压力能和液体的动能将氢气气泡破碎至微米尺度，破碎完成后使微气泡与反应介质剧烈混合形成气液乳化物，并在混合完成后将气液乳化物输出至所述沸腾床反应器4。

具体而言，所述第二微界面发生器32为一气动式微界面发生器，其设置在所述沸腾床反应器4底部并分别与所述液体进料预热器13和气体进料预热器23相连，用以破碎氢气并将微气泡与反应介质混合形成的气液乳化物输出至所述沸腾床反应器4内部。当微界面发生器3运行时，所述第一微界面发生器31会分别接收指定量的反应介质和氢气，并使用气体的压力能将氢气气泡破碎至微米尺度，破碎完成后使微气泡与反应介质剧烈混合形成气液乳化物，并在混合完成后将气液乳化物输出至所述沸腾床反应器4。

请继续参阅图1所示，本实用新型实施例所述沸腾床反应器4包括反应罐41、分布板42、催化剂进料口43和催化剂出料口44；其中所述分布板42设置在反应罐41内部，用以装载催化剂；所述催化剂进料口43设置在所述反应罐41顶部，用以输送新鲜的催化剂；所述催化剂出料口44开设在所述反应罐41底部且与所述分布板42相连，用以输出反应罐41内失活的催化剂。

当所述沸腾床反应器4运行时，所述微界面发生器3会将气液乳化物输出至反应罐41底部，气液乳化物在进入反应罐41底部后会逐渐向上流动，气液乳化物在流动过程中流经所述分布板42，带动分布板表面42的催化剂并开始发生反应，使气液乳化物内反应介质含有的硫元素与微气泡反应生成硫化氢；催化剂在气液乳化物中进行不规则流动产生磨损，并在一定时间后开始失活，失活催化剂会沉降至所述分布板42，此时催化剂出料口44会将催化剂输出所述反应罐41，催化剂进料口43将新鲜催化剂输送至反应罐41内部以保证气液乳化物中反应介质与微气泡的反应速率。可以理解的是，所述催化剂可以为钼系催化剂、钴系催化剂、钨系催化剂、镍系催化剂、铁系催化剂中的一种或多种混合物，只要满足所述催化剂能够提高气液乳化物中各物质的反应效率即可。当然本实用新型适用于上述已提及的催化剂体系，也适用于未提及的其它加氢催化剂体系，只要满足本实用新型所述系统在采用不同的催化剂时，操作温度会依据采用催化剂的活性温度进行适当调整，并时系统具有在不同的催化剂体系下仍能够大幅或成倍地降低操作压力并提高空速（处理量）即可。

具体而言，所述反应罐41为一圆柱形金属罐，在其底部设有进料口，用以接收所述微界面发生器3输出的气液乳化物，在其顶部设有出料口，出料口与所述分离罐5相连，用以将反应完成的混合物输出至分离罐5以进行气液分离。所述沸腾床反应器4在运行时，所述反应罐41进料口会接收所述微界面发生器3输出的气液乳化物，并为气液乳化物提供反应空间，当气液乳化物反应完成后形成反应后介质与混合气体的混合物，所述反应罐41会通过出料口将混合物输出至所述分离罐5。可以理解的是，所述反应罐41的尺寸和材质本实施例均不作具体限制，只要满足所述反应罐41能够装载指定量的气液乳化物并具有指定强度以承受预设的反应温度和反应压力即可。

具体而言，所述分布板42为一层筛板，其设置在所述反应罐41内的底部，用以盛装催化剂。当所述沸腾床反应器4运行时，所述反应罐41中气液乳化物会从反应罐41底部向上流动，并在流动过程中经过分布板42，在气液乳化物流动时，会带动催化剂脱离分布板，在气液乳化物内部进行不规则运动并促进气液乳化物中的反应介质和微气泡发生反应。可以理解的是，所述分布板42可以为格栅、筛网、瓷球或其它种类的结构，只要满足所述分布板42能够达到其指定的工作状态即可。

具体而言，所述催化剂进料管43为一圆柱金属管，其设置在所述反应罐41顶部，用以将新鲜催化剂输送至反应罐41内。当所述沸腾床反应器4运行时，气液乳化物中的催化剂由于持续进行不规则运动，会出现摩擦，从而导致催化剂失活并使反应罐41内部的反应效率降低，此时所述催化剂进料管会将新鲜催化剂输送至反应罐41内部，以此保证反应介质和微气泡的反应效率。

具体而言，所述催化剂出料管44为一圆柱金属管，其设置在所述反应罐41底部，且其上端与所述分布板42相连，用以将沉降在分布板42上的失活催化剂输出。反应罐41内的催化剂在不规则运动时，会互相摩擦，受到损坏从而失去活性，失去活性的催化剂沉降至所述分布板42上，此时所述催化剂出料管44会对失活的催化剂进行聚积并输出。

请继续参阅图1所示，本实用新型实施例所述分离罐5为一金属罐体，其与所述反应罐41的出料口相连，用以对所述反应罐41输出的混合物进行气液分离。所述分离罐5顶端设有气相出口，用以输出氢气和硫化氢气体，底端设有液相出口，用以输出反应后介质。当所述沸腾床反应器4将反应后的混合物输出至所述分离罐5后，分离罐5会利用重力作用将混合物中的混合气体与反应后介质进行气液分离，并将含有氢气和硫化氢气体的混合气体通过气相出口输出，将反应后介质通过液相出口输出。可以理解的是，所述分离罐5的尺寸和材质本实施例均不作具体限制，只要满足所述分离罐5具有指定的强度且能够装载指定容积的混合物即可。

系统实施例二

请参阅图2所示，其为本实用新型实施例侧置对冲式微界面强化沸腾床加氢反应系统的结构示意图，该系统使用部件与所述系统实施例一相同。

与上述系统实施例一不同的是，本实施例中所述微界面发生器3中还设有第三微界面发生器33，所述第三微界面发生器33设置在所述气体进料预热器23出口处，且第三微界面发生器33与所述第二微界面发生器32并联，用以分别对指定量的氢气进行打碎；第三微界面发生器33还与所述第一微界面发生器31串联，用以对氢气进行多级的打碎，从而进一步减少微气泡的直径。

所述第一微界面发生器31和第二微界面发生器32分别设置在所述反应罐4底部的侧壁上，且所述第一微界面发生器31和第二微界面发生器32对向设置，用以使第一微界面发生器31与第二微界面发生器32在输出气液乳化物时互相冲击，以使气液乳化物混合更加均匀。

当所述液体进料单元1和气体进料单元2分别将反应介质和氢气输送至所述微界面发生器后，所述第三微界面发生器33和第二微界面发生器32会分别接收指定量的反应介质和氢气，将氢气破碎至微米尺度以形成微气泡并使反应介质与微气泡混合形成气液乳化物，破碎后，第三微界面发生器33会将气液乳化物输送至第一微界面发生器31进行进一步打碎，打碎完成后，第一微界面发生器31和第二微界面发生器32会将内部的气液乳化物分别输出至所述反应罐41底部并由下向上移动，由于两所述微界面发生器对向设置，在第二微界面发生器32与第三微界面发生器33输出气液乳化物时，两股气液乳化物流体会在所述反应罐41底部进行对冲，从而达到气液乳化物的二次混合，以进一步提高气液乳化物之间反应介质与微气泡的传质面积。

下面进一步说明本实用新型所述系统的具体方法与效果。

一种下置式微界面强化沸腾床加氢反应系统的反应方法，包括以下步骤：

步骤1：在运行系统前向所述液体原料罐11中添加指定量的反应介质，并向所述气体原料缓冲罐21中添加指定量的氢气；

步骤2：添加完成后启动系统，通过进料泵12从液体原料罐11中抽取反应介质，通过压缩机22从气体原料缓冲罐21中抽取氢气；

步骤3：反应介质流经液体进料预热器13，液体进料预热器13将反应介质加热至指定温度，氢气流经气体进料预热器23，气体进料预热器23将氢气加热至指定温度；

步骤4：反应介质在预热后进行分流，分流后的反应介质会分别输送至对应的微界面发生器，氢气在进行预热后进行分流，分流后的氢气会分别输送至对应的微界面发生器；

步骤5：各所述微界面发生器会控制其接收反应介质和氢气之间的比例，并对氢气打碎至微米尺度以形成微气泡，打碎完成后，各所述微界面发生器会将微气泡和反应介质进行混合形成气液乳化物；

步骤6：各所述微界面发生器在混合完成后将气液乳化物输出至沸腾床反应器4，控制沸腾床反应器内的压力和温度，并使气液乳化物按指定方向流动；

步骤7：气液乳化物流经所述分布板42，使分布板42上设置的催化剂与气液乳化物混合，以使催化剂促进气液乳化物中反应介质内部的硫元素与微气泡发生反应，生成反应后介质和硫化氢气体以对反应介质进行脱硫改质，硫化氢气体会与氢气形成混合气体；

步骤8：反应完成后，沸腾床反应器4将反应后介质与混合气体形成的混合物输送至所述分离罐5，混合物在分离罐5内进行沉降，反应后介质沉降在分离罐5下层并由液相出口从系统中输出以进行后续处理，混合气体在反应后介质沉降后停留在分离罐5上层并由气相出口从系统中输出以进行后续处理。

具体而言，所述步骤5中各所述微界面发生器在对氢气进行打碎后生成平均直径大于等于1μm、小于1mm微气泡。

实验例一

使用上述方法并使用所述系统实施例一中的系统对FCC汽油进行加氢脱硫改质，其中：

所述步骤5中第一微界面发生器中氢气与FCC汽油的标准体积比为0.25：1；第二微界面发生器中氢气与FCC汽油的标准体积比为800：1。

所述步骤6中沸腾床反应器4内部的气压控制在3MPa，反应温度控制在220℃，空速控制在0.5h^-1。

所述步骤7中催化剂选用钼镍催化剂。

分别对系统运行前后的FCC汽油进行检测，检测结果如下：

在系统处理前原料FCC汽油中硫含量为120ppm，经系统处理后的FCC汽油中硫含量下降至20ppm。

实验例二

使用上述方法并使用所述系统实施例一中的系统对渣油进行加氢脱硫，其中：

第一微界面发生器中氢气与渣油的标准体积比为0.3：1；第二微界面发生器中氢气与渣油的标准体积比为700：1。

所述步骤6中沸腾床反应器4内部的气压控制在7MPa，反应温度控制在200℃，空速控制在0.7h^-1。

所述步骤7中催化剂为碳载铁系催化剂。

分别对系统运行前后的反应介质进行检测，检测结果如下：

原料渣油中硫含量为120ppm，经过本加氢脱硫的反应流程处理之后，降为25ppm。

实验例三

使用上述方法并使用所述系统实施例一中的系统对煤焦油进行加氢脱硫，其中：

第一微界面发生器中氢气与煤焦油的标准体积比为0.4：1；第二微界面发生器中氢气与煤焦油的标准体积比为900：1。

所述步骤6中沸腾床反应器4内部的气压控制在10MPa，反应温度控制在300℃，空速控制在1h^-1。

所述步骤7中催化剂为钼钴催化剂。

分别对系统运行前后的煤焦油进行检测，检测结果如下：

原料煤焦油中硫含量为120ppm，经过本加氢脱硫的反应流程处理之后，降为26ppm。

实验例四

使用上述方法并使用所述系统实施例一中的系统对含有30%渣油与含有70%煤焦油的混合油品进行加氢脱硫，其中：

第一微界面发生器中氢气与混合油品的标准体积比为0.3：1；第二微界面发生器中氢气与混合油品的标准体积比为800：1。

所述步骤6中沸腾床反应器4内部的气压控制在9MPa，反应温度控制在250℃，空速控制在1.5h^-1。

所述步骤7中催化剂为铁钴催化剂。

分别对系统运行前后的反应介质进行检测，检测结果如下：

原料煤焦油中硫含量为120ppm，经过本加氢脱硫的反应流程处理之后，降为23ppm。

由此可见，本实用新型所述反应系统在中低压以及低温的环境下即可对反应介质中的硫元素进行有效地去除。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本实用新型的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本实用新型的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本实用新型的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本实用新型的保护范围之内。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型；对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微界面强化沸腾床加氢反应系统，其特征在于，包括：

液相进料单元，用以存储和输送反应介质；

气相进料单元，用以存储和输送氢气；

至少一个微界面发生器，其分别与所述液相进料单元和气相进料单元相连,用以将氢气破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微气泡以提高反应介质与氢气间的传质面积；

沸腾床反应器，其与所述微界面发生器相连，用以装载气液乳化物并为气液乳化物中的反应介质和微气泡提供反应空间；

分离罐，用以将所述沸腾床反应器中反应完成的反应后介质与混合气体的混合物进行气液分离。

2.根据权利要求1所述的微界面强化沸腾床加氢反应系统，其特征在于，当所述微界面发生器的数量大于等于两个时，各所述微界面发生器平行设置且各微界面发生器的设置方式为串联、并联和混合连接中的一种或多种，用以将混合后的气液乳化物输出至所述沸腾床反应器。

3.根据权利要求2所述的微界面强化沸腾床加氢反应系统，其特征在于，所述微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器和气液联动式微界面发生器中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的微界面强化沸腾床加氢反应系统，其特征在于，所述液相进料单元包括：

液体原料罐，用以存储反应介质；

进料泵，其与所述液体原料罐相连，用以为反应介质的输送提供动力；

液体进料预热器，其与所述进料泵相连，用以对所述进料泵输送的反应介质进行预热。

5.根据权利要求4所述的微界面强化沸腾床加氢反应系统，其特征在于，所述液体进料预热器出口处设有分流管道，用以将反应介质分别输送至对应的微界面发生器。

6.根据权利要求1所述的微界面强化沸腾床加氢反应系统，其特征在于，所述气相进料单元包括：

气体原料缓冲罐，用以储存氢气；

压缩机，其与所述气体原料缓冲罐相连，用以为氢气的输送提供动力；

气体进料预热器，其与所述压缩机相连，用以对所述压缩机输送的氢气进行预热。

7.根据权利要求6所述的微界面强化沸腾床加氢反应系统，其特征在于，所述气体进料预热器出口处设有分流管道，用以将氢气分别输送至对应的微界面发生器。

8.根据权利要求1所述的微界面强化沸腾床加氢反应系统，其特征在于，所述沸腾床反应器包括：

反应罐，其为一罐体，用以为气液乳化物提供反应空间，反应罐上部设有出料口，用以输出反应后的反应后介质以及混合气体；

分布板，其设置在所述反应罐内，其表面设置有催化剂，用以促使气液乳化物中各物质进行反应；

催化剂进料管，其设置在所述反应罐顶部，用以将催化剂输送至所述分布板；

催化剂出料管，其设置在所述分布板底部并与其相连，用以将失活催化剂排出所述反应罐。

9.根据权利要求1所述的微界面强化沸腾床加氢反应系统，其特征在于，所述分离罐顶端设有气相出口，用以输送混合气体，分离罐底端设有液相出口，用以输送反应后介质。

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