用于油品液相加氫的氣液混合器研究進(jìn)展

李良偉（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東廣州510530）

用于油品液相加氫的氣液混合器研究進(jìn)展

李良偉（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心，廣東廣州510530）

簡要概述了液相加氫技術(shù)，介紹了液相加氫技術(shù)中氣液混合器的專利申請概況，得出液相加氫技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中的突出優(yōu)勢及其發(fā)展前景。

液相加氫；氣液混合；溶氫

前言

清潔油品生產(chǎn)的主體技術(shù)是加氫，常規(guī)加氫技術(shù)通常采用滴流床加氫工藝，為了帶走大量的反應(yīng)熱、抑制催化劑積炭生焦，需要大量的循環(huán)氫及其相應(yīng)的循環(huán)系統(tǒng)，一方面使得加氫反應(yīng)裝置的體積較為龐大，另一方面也提高了加氫反應(yīng)裝置的投資成本及操作能耗。并且，在滴流床反應(yīng)器中進(jìn)行加氫處理時，氫氣需要從氣相進(jìn)入液相，然后與反應(yīng)物共同吸附在催化劑的表面，從而在催化劑活性中心的作用下進(jìn)行反應(yīng)。氫氣的這一傳質(zhì)過程無疑會對加氫處理工藝的反應(yīng)速率產(chǎn)生不利影響。針對傳統(tǒng)的滴流床加氫處理工藝的不足，研究人員開發(fā)了液相加氫工藝。

所謂液相加氫工藝，是將氫氣溶解于原料油中來滿足加氫反應(yīng)所需氫氣，取消傳統(tǒng)的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，在反應(yīng)器中為純液相反應(yīng)，沒有氫氣的傳質(zhì)，以滿足加氫反應(yīng)的需要［1-2］。

1.液相加氫的專利分析

兩相加氫技術(shù)的關(guān)鍵在于油中氫氣的溶解量，氫氣的溶解量越多，加氫效果越好，如果溶解的氫氣量不足，在反應(yīng)器的后半部分會因為沒有氫氣而發(fā)生熱聚反應(yīng)，催化劑上大量積炭，甚至導(dǎo)致反應(yīng)器床層壓陣升高。因此，如何提高油品中氫氣的溶解量是目前研究人員的一個主要研究方向。針對油品液相加氫工藝中的氣液混合器，國內(nèi)外的石化企業(yè)和研究院都提出了很多設(shè)計方案，本文從專利申請角度簡要概括了油品液相加氫工藝中的氣液混合器的發(fā)展概況。

傳統(tǒng)的氣液混合需要液體循環(huán)和稀釋劑：如CN101194001A［3］、CN101280217A［4］、CN101280219A［5］等發(fā)明專利中是將新鮮原料油與稀釋劑或部分循環(huán)油與大量氫氣混合，得到的混合物經(jīng)氣液分離裝置分離出多余氣體之后進(jìn)入反應(yīng)器中與催化劑接觸并進(jìn)行加氫反應(yīng)。

然而，使用稀釋劑或循環(huán)油來提高氫氣在原料油中的攜帶量，一定程度上降低了加氫處理裝置的新鮮原料油處理量，對生產(chǎn)效率會產(chǎn)生不利影響，因此，研究人員還開發(fā)了許多新型氣液混合方法：如CN103666545A［6］提供了一種柴油加氫精制方法，該方法通過孔徑為納米尺寸的通孔將氫氣一次或分次注入所述柴油中，即使不借助于稀釋劑或循環(huán)油，也能夠?qū)錃飧叨确稚⒉⒖焖偃芙庠诓裼椭?。又如CN102311790A［7］、CN102311791A［8］、CN102026716A［9］、CN102292418A［10］等是通過將液相物料與氫氣一起通過氣液混合葉輪的高速旋轉(zhuǎn)，在超重力或剪切作用下將氫氣撕扯分割成大量微氣泡，強(qiáng)化了氣液傳質(zhì)效率，使氫氣以過飽和的狀態(tài)溶于液相物料中，并且大量的微氣泡以乳化狀態(tài)分散于液相物料中，被帶入反應(yīng)器進(jìn)行加氫反應(yīng)。還有如CN103789005A［11］中，將液相物料均勻分布到各文丘里型噴嘴中，噴射出高速液流，高速液流流出擴(kuò)大段時產(chǎn)生負(fù)壓，將氣相室中氣相吸入，在液流所形成的強(qiáng)烈的湍流場中，氣相被分割成大量而穩(wěn)定的微氣泡，從而實現(xiàn)氣液傳質(zhì)，氫氣溶解在油中。

從上述具有代表性的專利技術(shù)來看，液相加氫技術(shù)的溶氫問題基本上得到了解決，為液相加氫反應(yīng)器的大型化提供了技術(shù)支持。

2.結(jié)語

液相加氫技術(shù)具有流程更簡單、投資成本低、設(shè)備維護(hù)方便等優(yōu)勢，從目前有關(guān)液相加氫的專利申請來看，液相加氫技術(shù)已日臻完善，未來在清潔油品生產(chǎn)中還將擁有廣闊的發(fā)展空間。

［1］王萌，金月昶，王鐵剛，李國萍.液相加氫技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景［J］，當(dāng)代化工，2013，42（04）：436-438.

［2］李哲，康久常，孟慶巍.液相加氫技術(shù)進(jìn)展［J］.當(dāng)代化工，2012，41（03）：292-294.

［3］過程動力學(xué)公司.用于連續(xù)液相加氫處理的控制系統(tǒng)方法和設(shè)備：中國，CN101194001A［P］.2008-06-04.

［4］中國石油化工集團(tuán)公司，中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司.一種烴油液固兩相加氫方法：中國，CN101280217A［P］.2008-10-08.

［5］中國石油化工集團(tuán)公司，中國石化集團(tuán)洛陽石油化工工程公司.一種烴油兩相加氫方法：中國，CN101280219A［P］.2008-10-08.

［6］中國石油化工股份有限公司，湖南長嶺石化科技開發(fā)有限公司.一種柴油加氫精制方法：中國，CN103666545A［P］.2014-03-26.

［7］中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院.一種提高混氫量的液相循環(huán)加氫處理方法：中國，CN102311790A［P］.2012-01-11.

［8］中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院.一種強(qiáng)化氣液傳質(zhì)的液相循環(huán)加氫處理方法：中國，CN102311791A［P］.2012-01-11.

［9］HRD有限公司.高剪切旋轉(zhuǎn)固定床反應(yīng)器：中國，CN102026716A［P］.2011-04-20.

［10］HRD有限公司.用于加氫脫硫、加氫脫氮、加氫精制或胺生產(chǎn)的方法：中國，CN102292418A［P］.2011-12-21.

［11］中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院.一種兩相加氫反應(yīng)器中的溶氫方法：中國，CN103789005A［P］.2014-05-14.