搅拌反应器的制作方法

本实用新型涉及石油炼制领域，具体而言，涉及一种搅拌反应器。

背景技术：

常减压精馏塔是炼油厂的核心装置，是主导炼油厂经济效益的关键设备。随着原油重质化、劣质化以及页岩油、油砂油、重(稠)油、超重油、深层石油以及沥青、煤焦油等非常规重质劣油的大量生产，常压精馏塔的产品收率将被迫逐渐下降，因而，对提高或保持炼油企业经济效益而言，减压精馏塔将扮演着更加重要的角色。

世界各国有关炼油的研究机构以及炼厂，都在关注和研究改进减压精馏塔的产出效益。评价减压精馏塔产出量的指标统称为减压精馏塔的拔出率，

减压精馏塔拔出率＝1–(塔底排出的减压渣油总量/进入减压精馏塔的常压底油总量)。

一般而言，减压精馏塔的拔出率取决于原油和常底油的性质、减压精馏塔的结构及其工艺参数等。在前两个因素不变的前提下，减压精馏塔的拔出率就取决于对它自身的结构和工艺的改进。中国发明专利CN1194070C，公开了一种石油常减压工艺，用增加一套减压炉和减压精馏塔的方式来提高拨出率，虽然拔出效果较好，但设备投资不菲，经济上的合理性有待论证。中国专利申请CN101376068A，提出了将常规的常减压系统“二炉三塔”(闪蒸塔→常压炉→常压塔→减压炉→减压精馏塔)改变为“二炉四塔”，即在常压塔与减压炉之间增设一个闪蒸塔，从而减轻减压精馏塔的负荷，轻质油拔出率有所提高。上述专利对于减压精馏塔负荷过重的现有炼厂技改，有一定的参考价值，但对于新建炼厂没有意义。而且，新增一个闪蒸塔，进入后续减压炉的原料温度将会变低，从而增加了减压炉的负担，而且新增设备将导致系统的效益降低。

中国专利申请CN103242885A，提出了在减压炉和减压精馏塔之间增加三个闪蒸釜和两个加温炉，炉温导致闪蒸温度到达420℃并采用过热蒸汽、高温氮气或高温氢气对常压渣油进行汽提。这种方法对减压塔拔出率的增加肯定是有效的。该专利存在的问题是，增加三个闪蒸釜每个釜内还有转速高达600转/分的构件，对550T/小时的闪蒸釜，其直径应当在2m以上，旋转蒸发的电机功率会高达200kw以上，所以闪蒸釜的投资会相当高，三个闪蒸釜间还有两个加温炉，再加上用于汽提的高温气体，投资会加大很多。

中国专利申请CN1884441A公开了提高石油常减压蒸馏轻油收率的方法，将含松脂的添加剂加到石油常减压蒸馏塔的原油中，通过改变原油分子间的作用力而提高常减压蒸馏的轻油收率。但该方法采用生物质加入炼油工艺，具有相当的新颖性，但没有在工艺根本上改变蒸馏技术。

提高减压精馏塔拔出率的技术称为深拔技术，现有深拔技术的主要途径有三，一是提高减压精馏塔进料温度，二是降低塔内产物的油气分压，三是提高减压精馏塔的真空度。一般而言，在深拔工艺下，减压精馏塔进料温度需要提高(5～8)％，进料温度越高，拔出率也越高，但过高的进料温度会导致物料在塔内结焦和产生更多的裂解不凝气，严重影响减压精馏塔的正常运行。对降低油气分压而言，现在流行的办法是通入水蒸气来降低减压精馏塔内的油气分压，水蒸气越多，油气分压也越低。但目前采用大量水汽的湿式减压精馏塔已经逐渐被淘汰，因为在湿式减压精馏塔中，比蜡油质量轻得多的大量水分子蒸汽拥挤在塔内，占据约90％的空间，大大增加了减压精馏塔的负荷，降低拔出效率，而且产生许多需要处理的废水，因而注入塔底蒸汽量也受到效率和环保的限制。

由于前两项措施受到相当的约束，深拔技术中最为关注的就是提高减压精馏塔的真空度。国外著名的石油公司将实沸切割点(TBP)高于565.60℃的工艺条件称为深拔工艺，国内由于设备和技术的限制，深拔工艺的实沸切割一般在540℃左右。

综上所述，在现有工艺条件下，减压精馏最重要的约束是使物料在减压精馏塔内仅经历一个蒸馏相变换的物理过程而不能有任何的化学过程。名称为《真空精馏装置及其精馏方法》的中国专利申请CN201510498467.8，提出了一种塔结构的改进，将冷凝器、再沸器集成至塔筒底内，减少投资和节能，该专利的构想值得推荐，但不涉及蒸馏的基本原理和约束。

因此，就目前的工艺条件而言，所有的深拔措施都局限于对物料的物理蒸馏过程而避免化学过程。事实上这种约束是必要的，因为在无外在氢源的条件下，渣油的裂解将导致进一步的缩合，使物料变得更重，不利于后续的焦化工艺。为了避免化学反应的发生，现行减压精馏塔运行中，物料在减压精馏塔釜内的停留时间有严格的限制，而且减压渣油一旦离开减压精馏塔，都需要加入急冷油降低减渣温度，避免裂解。

因此，如何改进现有的如转油线之类的物料输送构件以降低物料在输送过程产生的阻力或热量损耗成为一个亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种搅拌反应器，以减少物料输送管道的使用并降低输送中的阻力或热量损耗。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种搅拌反应器，该搅拌反应器包括：搅拌反应器本体及吮吸导管，该吮吸导管与搅拌反应器本体相连通，吮吸导管内设置有抽取部。

进一步地，搅拌反应器还包括搅拌驱动轴，搅拌驱动轴的一端与驱动装置驱动连接，搅拌驱动轴的另一端依次穿过搅拌反应器本体和吮吸导管并沿远离驱动装置的方向延伸。

进一步地，抽取部包括推动叶片，推动叶片设置在搅拌驱动轴上。

进一步地，吮吸导管设置在搅拌反应器本体的侧壁上。

进一步地，搅拌反应器还包括第一搅拌桨，第一搅拌桨设置在搅拌驱动轴的远离驱动装置的一端，第一搅拌桨距离驱动装置的长度大于吮吸导管距离驱动装置的长度。

进一步地，搅拌反应器本体中设置有第二搅拌桨，第二搅拌桨设置在搅拌驱动轴上，第二搅拌桨包括与搅拌驱动轴垂直设置的主桨叶以及与主桨叶呈角度θ设置的支桨叶，其中0°<θ≤90°。

进一步地，第二搅拌桨的搅拌转速为0～1500r/min连续可调。

进一步地，支桨叶为多个，多个支桨叶以搅拌驱动轴为对称中心对称设置在主桨叶上。

进一步地，第一搅拌桨的桨叶长度小于第二搅拌桨的主桨叶的长度。

进一步地，搅拌反应器本体还包括搅拌物料出口，搅拌物料出口设置在搅拌反应器本体的顶部。

进一步地，搅拌反应器本体还包括催化剂入口，催化剂入口设置在与吮吸导管相对的搅拌反应器本体的侧壁上且位于吮吸导管的下方。

应用本实用新型的技术方案，具有推动叶片的吮吸导管能够通过叶片的转动对物料产生吮吸作用，在该吮吸作用下便于将物料送入与该吮吸导管相连通的搅拌反应器本体中进行搅拌反应。这种吮吸式的搅拌反应器由于具有吮吸导管，便于将该搅拌反应器紧凑地设置在待搅拌的物料储存装置的外壁上，进而通过将该吮吸导管伸入待搅拌的物料储存装置的内部，通过吮吸作用将物料直接送入反应器本体中，从而减少使用如转油线之类的物料输送管线在输送过程中产生的阻力损耗和/或者热量损耗。而且，该设备投资成本低。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的一种优选的实施例中的减压精馏系统的工艺流程示意图；

图2示出了本实用新型的一种优选的实施例中的搅拌反应器的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、减压精馏塔；11、塔釜段；12、精馏段；13、减压装置；121、不凝气出口；30、不凝气缓冲罐；

110、闪蒸釜；111、气相出口；112、循环物料入口；113、循环物料出口；

20、搅拌反应器；21、吮吸导管；22、搅拌反应器本体；23、搅拌驱动轴；24、第一搅拌桨；211、推动叶片；220、第二搅拌桨；221、主桨叶；222、支桨叶；25、搅拌物料出口；26、催化剂入口。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本实用新型。

由于现有技术中在对某一装置中的物料进行搅拌的过程中，往往需要通过物料输送管线来实现物料存储装置与搅拌装置间的物料流通，而物料输送管线，如转油线在输送具有一定温度的常压底油的过程中往往存在较大的阻力和/或热量等各种损耗而影响了工艺反应条件或者导致能耗增加。为了改善这一现状，在本申请一种典型的实施方式中，如图2所示，提供了一种搅拌反应器，该搅拌反应器20包括：搅拌反应器本体22以及吮吸导管21，其中，吮吸导管21与搅拌反应器本体22相连通，吮吸导管21内设置有抽取部。

上述搅拌反应器20中的具有抽取部的吮吸导管21，能够通过抽取部的抽吸对物料产生吮吸作用，在该吮吸作用下便于将物料送入与该吮吸导管21相连通的搅拌反应器本体22中进行搅拌反应。这种吮吸式的搅拌反应器20由于具有吮吸导管21，便于将该搅拌反应器20紧凑地设置在待搅拌的物料储存装置的外壁上，进而通过将该吮吸导管21伸入待搅拌的物料储存装置的内部，通过吮吸作用将物料直接送入反应器本体中，从而减少使用如转油线之类的物料输送管线在输送过程中产生的阻力损耗和/或者热量损耗。

上述吮吸式导管中的抽取部的具体设置形式有多种，只要能够对物料吮吸作用的设置方式均适用于本实用新型。本申请中优选的实施例中，抽取部包括推动叶片211，该推动叶片211设置在搅拌驱动轴23上，叶片的具体形式可以采用现有的形式，优选为螺旋式叶片，依靠叶片的旋转即可实现物料的移动，进而实现对待搅拌物料的吮吸作用。推动叶片211的作用原理离心泵或电扇的原理一样，叶片扭转一定的角度，旋转时对液体(或气体)有推动作用。

优选地，上述吮吸导管21设置在搅拌反应器本体22的侧壁上，并与搅拌反应器本体22的内部相连通。将吮吸导管21直接设置在反应器本体的侧壁上，使得该搅拌反应器20结构更紧凑，同时减少了吮吸导管21与搅拌反应器本体22之间的连通管道，进一步减少阻力和/或热量等各种消耗。

在本申请一种优选的实施例中，上述第二搅拌桨220的转速为0r/min～1500r/min连续可调。此外，在本申请另一种优选的实施例中，上述搅拌反应器应用于减压精馏反应系统中，上述第二搅拌桨220的长度与精馏塔塔釜段的闪蒸釜的内径之比在0.6～1.2:1范围内。上述优选实施例中，通过提高第二搅拌桨220的搅拌转速和/或增加桨叶长度能够提高搅拌强度。

优选地，上述述搅拌反应器20还包括搅拌驱动轴23，驱动搅拌轴的一端与驱动装置连通，另一端依次穿过搅拌反应器本体22和吮吸导管21并沿远离驱动装置的方向延伸，推动叶片211设置在搅拌驱动轴23上。

上述优选实施例中，利用同一驱动装置对搅拌反应器本体22和吮吸导管21进行驱动减少了能量消耗且使搅拌反应器20的结构更加简单紧凑，易于根据搅拌量的需求将一个或多个上述搅拌反应器20附设于待搅拌的物料储存装置的外壁上。

优选地，上述搅拌反应器20还包括第一搅拌桨24，第一搅拌桨24设置在搅拌驱动轴23的远离驱动装置的另一端，且第一搅拌桨24距离驱动装置的长度大于吮吸导管21距离驱动装置的长度。

上述优选实施例中，通过在相比吮吸导管21距离驱动装置更远的一端设置第一搅拌桨24，更有利于通过第一搅拌桨24的搅拌离心作用将物料送入与之靠近的吮吸导管21中。

更优选地，上述第二搅拌桨220与第一搅拌桨24同轴设置，搅拌方向相同。但两者叶片的设计不同，第一搅拌桨24将物料沿搅拌驱动轴23的轴线方向推进(与离心泵或电扇相同)，而第二搅拌桨220使物料沿第二搅拌桨220搅拌轨迹形成的圆周的切线方向推出，两个搅拌桨物料的推出方向呈90度。其中，第一搅拌桨24的长度根据搅拌物料所处工艺过程的不同可以进行合理设置。比如，第一搅拌桨24是延伸至改进的减压精馏塔的塔釜段的闪蒸釜内，以便对闪蒸釜内的物料与催化剂等进行混合后推送入搅拌反应器本体内，使混合物料在第二搅拌桨的剧烈搅拌作用下进行分解作用，那么第一搅拌桨24的长度优选与闪蒸釜的内径之比为0.1～0.3:1。在该比例下，第一搅拌桨仅对物料进行微型混合搅拌，使物料与催化剂混合均匀，而难以发生分解或缩合反应。

在上述搅拌反应器20中，优选搅拌反应器本体22中还设置有第二搅拌桨220，第二搅拌桨220设置在搅拌驱动轴23上，第二搅拌桨220包括与搅拌驱动轴23垂直设置的主桨叶221以及主桨叶221呈角度θ设置的支桨叶222，其中0°<θ≤90°。

上述优选的实施例中，通过在搅拌反应器本体22内设置第二搅拌桨220，并将第二搅拌桨220设置成具有一定的角度的主桨叶221和支桨叶222的形式，不仅具有相对较强的搅拌力度，而且便于根据搅拌强度、搅拌产生的物料移动方向等进行合理设计。

优选地，上述第二搅拌桨220中支桨叶222为多个，多个支桨叶222以驱动搅拌轴为轴对称设置在主桨叶221上，这样对物料产生相对平衡的作用力，使物料搅拌更均匀。

在一种优选的实施例中，将上述第一搅拌桨24的长度设置为小于第二搅拌桨220的长度，使得该搅拌反应器20在同时具备对物料进行吮吸和搅拌功能的前提下，实现吮吸和搅拌在能量消耗上的合理分配，用较小的能耗实现较好的物料输送和搅拌效果。

搅拌反应器本体22还包括搅拌物料出口25，根据不同工艺系统的要求，搅拌物料出口25可以设置搅拌反应器20不同的位置上，优选搅拌物料出口25在搅拌反应器20处于竖直状态时设置在搅拌反应器本体22的顶部。以对减压精馏塔10中的塔釜段11中的物料进行搅拌为例来说明将搅拌物料出口25设置在搅拌反应器20顶部的好处，上述吮吸导管21能够伸入待搅拌的物料储存装置中，即吮吸导管21作为减压精馏塔10塔釜段11与搅拌反应器20之间的物料输送通道，能够在吮吸导管21的吮吸作用下将物料输入搅拌反应器本体22中，在搅拌反应器本体22中的第二搅拌桨220的强力搅拌作用下，不仅使物料混合均匀，而且还能使搅拌后物料移动到搅拌反应器20顶部所对应的塔釜段11中离气相出口相对较近的位置，从而很容易实现气相与液相的分离。

对于搅拌反应器20中所搅拌的物料的种类的不同，不仅可以在该搅拌反应器20内进行单纯的物理搅拌，还可以将该搅拌反应器20当做一个化学反应装置进行各种化学反应。当该搅拌反应器20作为化学反应器使用且需要催化剂催化该化学反应时，优选在该搅拌反应器20上再设置一催化剂入口26。在另一种优选的实施例中，搅拌反应器本体22还包括催化剂入口26，催化剂入口26设置在与吮吸导管21相对的搅拌反应器本体22的侧壁上，且位于吮吸导管21的下方。

上述优选的实施例中，将催化剂入口26设置在搅拌反应器20侧壁的吮吸导管21相对的位置下方，便于当物料经吮吸导管21输送入搅拌反应器本体22内时，物料在重力作用下向下下落的过程中与催化剂充分接触并混合，从而利于更快速地促进化学反应的发生。

下面结合减压精馏系统，将本申请的搅拌反应器20应用于如图1所示的原油的减压精馏深拔工艺系统中来进一步说本申请的有益效果。

如图1所示，该减压精馏系统按照物料流动方向依次包括减压精馏塔10、减压装置13(真空泵)、不凝气缓冲罐30、搅拌反应器20，其中，减压精馏塔10包括塔釜段11和精馏段12(根据实际情况选择用或不用，在炼油工业中经常可以用冷凝器替代)，塔釜段11为闪蒸釜110，闪蒸釜110上有气相出口111、循环物料入口112和循环物料出口113，精馏段12顶部具有不凝气出口121。搅拌反应器20用于对闪蒸釜110中的物料进行物理搅拌和化学反应。

当将图1中的搅拌器设置为本申请的具有吮吸功能的搅拌反应器20时，如图2所示，将该搅拌反应器20设置在闪蒸釜110的外壁上，通过伸入闪蒸釜110内部并与循环物料出口113相连通的吮吸导管21在推动叶片211的吮吸作用下将物料直接输送至搅拌反应器本体22中，搅拌反应器本体22利用其具有强力搅拌作用且能在搅拌离心力的作用下使物料向上移动，进而通过与循环物料入口112连通的搅拌物料出口25返回到闪蒸釜110中进行闪蒸，从而实现气液物料的有效分离。

根据待搅拌物料的物化性能及不同工艺系统的差异，还可以对搅拌反应器20中搅拌物料出口25进行合理设计。仍以上述减压精馏系统为例进行说明，上述搅拌反应器20的搅拌物料出口25可以直接为设置在闪蒸釜110上的循环物料入口，也可以是单独设置在闪蒸釜110侧壁上的搅拌物料出口25，将搅拌物料出口25设置为具有高速喷射功能的出口，如文丘里管，更有利于实现物料的闪蒸效果。

如图1所示的工艺流程中，搅拌反应器20还可以设置有不凝气入口，便于对精馏段12排出的不凝气进行回收利用。

上述优选的实施例中，通过将搅拌反应器20设置为包含伸入闪蒸釜110内部的吮吸导管21与设置在闪蒸釜110外的搅拌反应器20相连通的形式，利用循环物料入口112和循环物料出口113将搅拌反应器20紧紧吸附在闪蒸釜110的塔釜上，形成一种外循环式吮吸反应器，不仅能够实现常规搅拌反应器20的搅拌和反应作用，而且还减少了转油线的设置，降低了物料输送过程中的阻力或热量消耗，同时降低了投资成本。

在大规模生产中，可能需要多个搅拌反应器20，优选将该多个搅拌反应器20对称地布置在闪蒸釜周围，从而尽量保证闪蒸釜内物料有均等的机会进入搅拌反应器20内。

而对需要添加催化剂的搅拌反应而言，在搅拌反应器20上还设置一催化剂入口26便于根据需要实时添加催化剂，而且本申请的搅拌反应器20属于外循环式吮吸反应器，采用连续的、一次性不回收的方式加入无负载催化剂及补氢剂，反应过的催化剂留在塔釜的排出物料中，因催化剂加入量很少，没有影响FCC工艺的重金属，而且成本很低，既不影响产品成本，也不影响后续延迟焦化的工况。

需要说明的是，本申请的上述具有‘吮吸式’结构以及强烈的搅拌功能的搅拌反应器是一种工业普适的可以用于不同的工业系统的搅拌反应装置，而不是仅仅限于上述所列举的减压精馏系统中的机械装置。至于该搅拌装置上是否加装催化剂入口或废气(不凝气)出口，由具体的工艺系统来决定的，不同的工艺系统将给予它不同的输入和输出管线及要求。因而，对于本申请的搅拌反应器在其他工艺系统中的有益效果也是显而易见的，在此不在一一列举。

对于新型反应器的机械结构而言，本实用新型的吮吸式反应器具有别于一般反应器的优点：

1)稳定的工艺条件：以搅拌反应器与闪蒸釜相连通为例，该搅拌式反应器紧贴着它的主体闪蒸釜，工作时二者之间没有温度梯度，因而反应条件稳定。在化工企业中，工艺条件的稳定不仅保证了产品质量的稳定而且也是安全运行的基本条件。在高温反应的情况下，反应器与闪蒸釜可以作为一体来绝热保温，保证了两者之间没有温差，这对节能和化学反应而言，是极其重要的。

2)节能：闪蒸釜与反应器成为一体，统一保温，散热少而节能。

3)节省设备投资：首先，输送油料的管道很多，但最昂贵之一是转油线，本装置节省了转油线从而节省投资。从减压炉到减压塔之间输送被加温的常压底油的输油管，常被称为转油线，转油线内物料气、液两相并存且处于高温状态，要使转油线具有最小的阻力损耗和热量损耗，其制作相当困难，转油线成为具有高成本和高技术含量的减压塔构件。而一般的反应器与闪蒸釜之间的连接，必须有相当于转油线的进料和出料管线，这两组管线中也是气、液共存，也存在阻力损耗和热量损耗的问题，因此输入输出转油线管道的存在，必将导致反应器成本的提高。由于结构的特殊性，吮吸式反应器的输入管道深入到闪蒸釜内，输出管道只有一段紧贴着闪蒸釜壁面的文丘里管，省略了输入输出转油线不但降低了成本而且改善了反应条件。其次，一般闪蒸釜和搅拌反应器分离设置时，两者之间需要一个输入泵将闪蒸釜中的物料输入搅拌反应器中，也需要一个输出泵将反应过的物料输入闪蒸釜进行闪蒸。即便采用抬高闪蒸釜位置的措施省去搅拌反应器的输入泵，但搅拌反应器的输出泵必须有，而且扬程和功率都要加大。再次，还需增加搅拌反应器自身的搅拌电机。而本实用新型的搅拌反应器上仅加了一个搅拌电机，就完成了相同的工作。退一步说，如果该搅拌反应器所需功率与分离式的相同，但分离式的装置需要几个电机以及泵才能实现同样的功能，而一个大功率的电机比几个小功率电机省钱。

4)搅拌桨具有多重功能：一般的搅拌反应器，其搅拌桨都有特定的功能，例如均匀混合，加强分散，促进传质等，本装置的搅拌桨具有多重功能，一是物料和催化剂的均匀混合并加强传质，二是采用桨叶对物料进行切割；三是具有离心泵桨叶的功能，在搅拌的同时将物料推入或推出反应器。

5)节省空间：在某些改建的情况下，车间位置紧张，采用本装置可以节约空间。

因此，对于除了炼油以外的化工过程，只要存在循环搅拌的设备，本实用新型的吮吸式反应器都能体现出它节能、节约投资和优化反应条件的优点。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，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。