[发明专利]一种适用于强化浆态床传质的多尺度气泡产生方法和装置

说明书

本发明涉及适用于强化浆态床传质的多尺度气泡产生方法及装置，本方法如下：劣质渣油从浆态床底部液相入口进入反应器底部，预混氢气通过初级分布器在反应器底部形成气液混合物；劣质渣油和预混氢气进入喷嘴的导流入口；进入喷嘴中的渣油及氢气从喷嘴出口喷出，产生微气泡，所产生的预混氢气微气泡随着液相的流动而上升；另外补充氢气进入定向鼓泡装置。鼓泡装置产生的较大气泡与喷嘴产生的微气泡均匀混合上升。本发明氢气以微气泡、大气泡共存形式分散于渣油中，提高了浆态床渣油加氢中的气含率，促进了加氢反应的进行。

技术领域

本发明涉及一种强化浆态床传质的方法和装置，更确切地说涉及一种适用于强化浆态床传质的多尺度气泡产生方法和装置，属于化工装备领域。

背景技术

石油作为世界应用最广泛的能源，目前原油重质化、高酸化、高硫化趋势加剧，随着环保法规的日益严格和石油轻质化的需求提升，世界炼油行业需要尽快提升渣油的转换效率和加工水平，渣油加工工艺可分为渣油加氢和渣油脱碳两种。近年来，加氢工艺以其处理效果显著而得到迅速发展。

渣油加氢技术主要有固定床加氢处理、沸腾床加氢裂化、悬浮床加氢裂化、移动床加氢裂化、浆态床加氢工艺，前四种技术存在原料转换深度低和适应性差等缺点，浆态床加氢工艺具有原料适应性强和转化率高等优点，近年来浆态床渣油加氢技术得到了国内外的广泛关注，工业推广前景良好。

浆态床作为一种重要的气液固三相反应器，常见的基本类型有鼓泡床反应器、内环流气升式反应器、外环流气升式反应器和球形反应器，浆态床具有结构简单、分散均匀、操作简便等优点，但是浆态床存在结焦严重、转化率不高等问题，根本的原因在于氢气传质的不足。

通过向浆态床反应器中添加气体分布器内构件可以实现气体进料在床层中均匀分布和提高浆态床气含率，进而强化浆态床的传质速率，提升液体的单程转换率。目前国内外浆态床气体分布器主要有两种形式，一种是气相通过喷嘴进入浆态床床层；另一种是气相通过分布盘进入浆态床床层,但两种形式都存在一定的弊端，如专利授权公开号为CN109317058A，名称为一种新型浆态床反应器气体分布气的喷嘴。该装置虽然结构简单合理，气体在床层中均匀分布，但是鼓泡尺寸大小不均匀，且基本趋于较小尺寸的气泡，气体在床层中下部就会被反应掉，导致床层上部反应微弱，传质效果差。又如专利CN104209069A，名称为浆态床反应器气体分布结构。但是根据表面更新气液传质理论，单一降低气泡尺寸无法满足浆态床加氢传质的要求。

发明内容

鉴于以上问题及相关理论，本发明提供了一种利用微气泡喷嘴和鼓泡环组合完成浆态床渣油加氢产生多尺度气泡的技术。基于微气泡生成和鼓泡产生原理，本发明得以完成。该装置具有气泡数量多，气泡平均尺寸较小，气泡的上升速度较小，停留时间长，并且增加了气液接触面积，强化了浆态床各相之间的传质，促进了加氢反应，使得渣油加氢的转换率提高等诸多优点。

本发明的具体技术方案如下：

一种适用于强化浆态床传质的多尺度气泡产生方法，包括如下步骤：

(1)首先，渣油原料从浆态床底部进入反应器底部，预混氢气通过初级分布器在反应器底部，形成气液混合物，完成氢油预混；

(2)隔板下形成氢气气垫保护氛围，液相渣油和预混氢气进入喷嘴的导流入口；进入喷嘴中的渣油及氢气从喷嘴出口喷出，产生微气泡，所产生的预混氢气微气泡与液相流动同向上升；

(3)补充氢气进入定向鼓泡装置；鼓泡装置产生的较大气泡与喷嘴产生的微气泡均匀混合上升。

进一步的，步骤(1)中，反应器底部的初级分布器的氢气压力降不小于0.2KPa。

进一步的，步骤(2)中，喷嘴的导流入口液相速度为3-15m/s，导流入口处的气液体积流量比最大为50，能够产生10-2000微米的微气泡。