[发明专利]混合流体的方法

说明书

本发明公开了混合流体的方法。提供用于混合至少两种流体的方法和设备。该方法包括使用提供第一流体的螺旋流的装置，并将第二流体直接注入该第一流体内部以实现有效混合。

技术领域

本说明书涉及混合流体。特别但非排它地，其涉及通过将新鲜流体进料注入再循环流体进料的螺旋流中从而有效地混合流体。

该方法可用于例如其中将腐蚀性新鲜流体进料混入再循环流体进料中的化学过程。发现可特别用于加工烃类，如来自生物来源的可再生源（例如来自生物油和脂肪）的柴油范围烃类。本发明还可用于控制反应器的温度分布。

背景技术

环境利益和日益提高的对柴油燃料的需求驱使燃料生产商在柴油燃料制造中更集中地使用可再生来源。在基于生物原材料的柴油燃料（即可再生和生物柴油）的制造中，主要兴趣由此非常集中于包含脂肪酸的甘油三酯的植物油与动物脂肪。长链、直链和大多饱和的脂肪酸的烃类在化学上对应于柴油燃料中存在的烃类。

植物油和脂肪，以及动物油和脂肪通常含有0-30重量%的游离脂肪酸FFA。FFA在甘油三酯的酶促水解过程中形成，尤其是当油料籽实保持在湿润气氛中时。游离脂肪酸还可以在生物油和脂肪的提纯过程中，尤其在碱洗——即碱催化水解的过程中形成。

该脂肪酸的组成、尺寸和饱和度在不同来源的原料中可能非常不同。生物油或脂肪的熔点主要取决于饱和度。脂肪比液体油饱和程度更高，并需要较少的氢来氢化双键。

游离脂肪酸因其酸度而具有很强的腐蚀性。它们侵蚀与之接触的材料，这会对涉及FFA的工艺中使用的设备如管道和反应器造成腐蚀。

FFA还促进了不合意的副反应。生物油与脂肪中的不饱和进料和游离脂肪酸促进了高分子量化合物的生成，这会导致预热段的堵塞并降低催化剂的活性与寿命。不饱和FFA中的双键还促进了各种其它副反应，如低聚/聚合、环化/芳构化和裂化反应。这些反应在该过程中产生许多问题，并使催化剂失活，提高氢消耗和降低柴油产量。

脂肪酸还可以促进重质化合物的形成。这些重质化合物的沸程与柴油燃料的沸程不同，可能缩短异构化催化剂的寿命。由于生物油和脂肪中所含的游离脂肪酸，与仅具有少量游离脂肪酸（<1%）的甘油三酯生物进料相比，高分子量化合物的形成显著增加。

EP1741768A1描述了制造柴油范围烃类的方法，其中在加氢处理步骤中将进料加氢处理，并在异构化步骤中异构化，将包含含有超过5重量%的游离脂肪酸的新鲜进料和至少一种稀释剂的进料在加氢处理反应器中在催化剂的存在下在200-400℃的反应温度下加氢处理，并且稀释剂对新鲜进料的体积比为5-30:1。公开了加氢脱氧（HDO）步骤作为从含氧化合物和FFA进料中除去氧的氢解过程。

游离脂肪酸是腐蚀性的，并且它们会侵蚀装置或催化剂的材料，并促进某些副反应。游离脂肪酸非常有效地与金属杂质反应，产生金属羧酸盐，这会促进不合意的副反应化学。

存在于烃类的可再生来源中的FFA的腐蚀性限制了可再生来源在制造柴油燃料中的用途。新鲜进料中高浓度的FFA阻碍了将高浓度的新鲜原料进料到再循环进料中而不会使例如进料系统、热交换器和反应器暴露在腐蚀下。在其中新鲜进料与再循环进料混合的反应床之上，如在HDO处，腐蚀的风险特别高。

腐蚀速率受诸如工艺中使用的材料、运行温度、有机酸浓度和硫化物形成的因素的影响。

不需要的氧可以通过脱氧反应从脂肪酸或其酯中除去。将生物油和脂肪（其为基于生物材料的油和脂肪）脱氧以制造适于作为柴油燃料产品的烃类可以通过催化加氢处理来进行。