[实用新型]一种氢气与烃油的混合系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种氢气与烃油的混合系统，具体适用于烃油加氢的固定床反应器中。

背景技术

随着世界范围内车辆柴油化趋势的加快，未来柴油的需求量将进一步增大。然而，柴油燃烧后排放的废气中含有硫氧化物(SOX)、氮氧化物(NOX)和颗粒物(PM)等大量的有害物质。这些物质不仅形成城市及周边地区的酸雨、破坏地球的臭氧层，还可能导致人体致癌。为此，世界范围内柴油标准日益严格，生产环境友好的低硫或超低硫柴油已成为世界各国政府和炼油企业普遍重视的问题。欧盟国家从2009年开始实施了欧Ⅴ排放标准，美国、日本等发达国家也颁布了各自的汽、柴油产品指标。中国也从2010年开始实施了相当于欧Ⅲ排放标准的国Ⅲ标准，在北京已经开始实施国V排放标准的地方汽产品指标，柴油也即将实施国V排放标准。

目前生产满足欧IV、欧V排放标准的汽、柴油采用的加氢处理技术大都是滴流床加氢反应器，即反应器内的气相为连续相，液相被气相空间所包围以液滴或液膜的形式存在。研究表明，在滴流床反应器中，氢气从气相扩散并溶解到油中的速度是整个加氢反应的控制步骤。传统的滴流床反应采用较高的氢油比的原因之一就是强化气液传质，加速氢气的溶解，从而提高加氢脱硫、脱氮反应的反应速率。另外，加氢反应是一个强放热反应，为了维持催化剂床层温度，需要利用大量的过量氢通过催化剂床层带走反应产生的热量。因此，传统的滴流床加氢工艺反应物中氢气和原料油的初始体积比较大(标准状态氢油体积比一般为化学氢耗量的4～8倍)。这些没有参与化学反应的过量的氢气需要不断地循环使用，这就造成加氢精制装置的投资费用和操作成本大幅度提高。

为了解决氢气大量循环的问题，开始考虑利用烃油作为溶氢介质为加氢过程供氢。其原理是将原料油和氢气预先混合，氢气溶解于烃油中，靠烃油中溶解的氢气为加氢反应供氢。但是烃油中溶解的氢气的量较少，不足以满足加氢反应的需求，因此现有技术中采用了一个通用的方法，将反应器出口物流部分循环，与原料、氢气一同混合，使之溶解氢气，为加氢反应供氢。然而，大量的产物循环将造成能耗增大。

US6428686公开了可以从反应器中部将烃油抽出，与氢气充分混合后将烃油返回反应器继续反应。这使得原料油和稀释剂能够多次与氢气充分混合，烃油能够溶解更多的氢气，该方法可以处理化学氢耗较大的原料油，拓宽了该工艺的应用范围。但是器外混合的设备和操作过程较复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种氢气与烃油的混合系统，解决无氢气循环的烃油加氢处理工艺过程中，氢气与烃油在反应器内混合的问题。

本实用新型提供的氢气与烃油的混合系统为，所述混合系统设置在固定床反应器的两个催化剂床层之间，沿着反应器轴向方向依次设置烃油汇集管2、混合器3、出油管4和液体分配器5，其中烃油汇集管与上一个催化剂床层1的底部连接，并在烃油汇集管上设置烃油流出管8和进气管9，在混合器3下方的反应器筒体上设置出气管10。

对于无氢气循环的烃油加氢处理技术来说，反应器中氢气与烃油的混合量和混合位置十分重要，如果氢气混入过多，则氢气过量造成氢耗高，如果氢气混入量过低，或者混合位置选择不当，则会造成产品质量下降或者催化剂失活。为了解决上述问题，本实用新型采用床层间设置混合系统，所述的烃油汇集管与上一个催化剂床层1的底部连接，使得通过催化剂床层1的物流都能从烃油汇集管2流过。并在烃油汇集管2上设置烃油流出管8。所述烃油流出管8上设置流量控制阀，能控制烃油的流出。通过检测流出烃油的溶氢量，来确定这个床层间的氢气与烃油混合系统中所需混入氢气的流量。

所述进气管9的入口设置在烃油汇集管2和混合器3连接处上方的位置。从进气管9将需要混入的氢气引入混合器3中。

所述混合器3内设置能使氢气与烃油充分混合的内构件。

所述的出油管4一端与混合器3相连，另一端与液体分配器5相连，流经混合器3的物流全部流经出油管4，并进入液体分配器5，然后从液体分配器5流出。

在混合器3下方的反应器筒体上设置出气管10。优选的，所述出气管10的出口设置在混合器3和液体分配器5之间的反应器筒体上。

所述出气管10上设置压控阀。通过该压控阀调节排出反应器中气体的流量，来调节反应器床层间的压力，从而保证下一个催化剂床层7始终能够被烃油所覆盖。

也就是说，在正常运行的状态下，下一个催化剂床层7具有烃油覆盖层6，所述液体分配器5设置在所述烃油覆盖层6的上方。

本实用新型的优点：