专利名称：液相循环加氢脱硫系统溶气方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于石油化工与环保领域，涉及一种采用气液混合泵技术对液相加氢领域 油气混合工艺环节进行优化改造的方法，适用于处理液相循环加氢过程。具体地说，本发明 提供了液相循环加氢脱硫系统溶气的优化方法及装置。
背景技术：
目前，柴油深度加氢精制主要采用氢气循环的单段和两段工艺技术。这些技术在 投资费用、经济效益等方面存在缺陷，因此急需开发装置投资小、操作费用低的柴油深度加 氢技术。液相循环加氢技术可不设置氢气循环系统，依靠液相产品循环时携带进反应系统 的溶解氢作为加氢反应所需要的氢气，不仅减少了装置投资和操作费用，还消除了催化剂 的润湿因子及循环氢中硫化氢及氨对反应的不利影响，因此是现代化加氢工艺的研究热 点ο图1示出了现有技术的未经改造的液相循环加氢工艺流程。如图1所示，进油经 泵8泵送至加热炉2加热后与经压缩机6增压的进气一同送入混合器7内进行混合反应； 混合的物料进入两级加氢反应器5-1、5-2进行加氢反应，从加氢反应器5-2底流口排出的 循环饱和物料经循环泵10泵送回流至混合器，其余排出物进入汽提塔9进行分离，柴油从 汽提塔9底部出装置，气体出汽提塔9进入分离罐11，分离的气体去瓦斯系统；从加氢反应 器5-1、5-2顶部出来的反应物经注水后进入分离罐11，分离所得的气体去瓦斯系统，其余 物质去后续系统进一步处理利用。在液相循环加氢工艺中，采用氢气和原料油在进入反应器前进行预混合和预反 应，并通过循环物料供应氢气，因而需要找到一种合适的油气混合方法。此前的气液混合过 程不仅成本高，而且系统复杂。空压机、压力容器、通用离心泵和控制系统是必不可少的。常 用的方法是射流法、扩散板法。射流法是射流器的气腔在高速液流作用下形成负压，吸进气体，高速液流再把气 体粉碎，形成微气泡而与液体充分接触混合。其优点是混合好、接触时间短，其缺点是能耗高ο扩散板法是压缩空气通过微孔板进行分散。其优点是能耗较低，其缺点是喷头堵 塞时布气不均勻，混合差，需要大型空压机和昂贵的氧化反应塔。上述两者解决气液混合过程都存在成本高，系统复杂的缺点。因此，本领域迫切需要开发一种能够降低成本，简化系统，同时提高效果的气液混 合方法。
发明内容
本发明提供了一种新的液相循环加氢脱硫系统溶气方法及装置，克服了现有技术 中存在的缺陷。本发明的目的是提出一种加氢催化裂化工艺流程中改造油料和氢气两相或多相混合的方法与装置。本发明所要解决的首要技术问题是解决现有加氢油气混合工艺过程中 系统复杂，成本过高，且混合效果不佳的问题，提供一种新的油气混合方法。本发明所要解 决的另一个技术问题是提供一套上述处理方法中的专用装置，其系统简单，容易实施，投资 小，操作方便，并适合长周期运转。一方面，本发明提供了一种液相循环加氢脱硫系统溶气方法，该方法包括将新氢和原料油与加氢反应器回流的循环饱和油料一起送入气液混合泵，在强湍 流状态下充分混合；混合的物料进入气液分离罐，对大气泡进行收集，除去大气泡后的混合的物料进 入加氢反应器进行加氢反应；从加氢反应器回流的循环饱和油料再次进入气液混合泵，与进入气液混合泵的原 料油和新氢混合后再次进入加氢反应器。在一个优选的实施方式中，所述加氢反应器是单级的或多级串联的。在另一个优选的实施方式中，所述气液混合泵是单级的或者多级串联或并联组合 使用的。在另一个优选的实施方式中，调节所述混合的物料中氢气的平均粒径至0-60 μ m， 以及气液混合泵的出口气液比至20-45%。另一方面，本发明提供了一种液相循环加氢脱硫系统溶气装置，该装置包括气液混合泵，用于将送入其中的新氢和原料油与加氢反应器回流的循环饱和油料 在强湍流状态下充分混合；与气液混合泵连接的气液分离罐，用于对送入其中的混合的物料进行大气泡收 集；与气液分离罐连接的加氢反应器，用于对除去大气泡后的混合的物料进行加氢反应。在一个优选的实施方式中，所述气液混合泵使用开式叶轮。在另一个优选的实施方式中，所述气液混合泵的材料的最高耐温达400°C，最高耐 压达15MPa。
图1是现有技术的未经改造的液相循环加氢工艺流程示意图。图2是根据本发明的一个实施方式的改造的液相循环加氢优化工艺流程示意图。图3是根据本发明的液相循环加氢气液混合泵的装置示意图。
具体实施例方式本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现，通过在加氢反应器前设置气液混 合泵代替现有技术的混合器进行油气预混合，可以提高进入反应器后的反应效率；同时，在 气液混合泵出口设置气液分离罐，控制出口液体中气泡粒径，避免进入加氢反应器的原料 油夹带过多影响高效混合和有效反应的大气泡；另外，采用循环氢回流到气液混合泵内与 原料油混合同时加入补充氢供应氢气的方法，保留一定的反应热，产生一定的预反应，提高 最终的反应效果，从而改进了现有技术的液相循环加氢工艺。基于上述发现，本发明得以完成。在目前的气浮工艺的溶气系统中，已开始大量使用一种气液混合泵，如著名的德 国公司EDUR生产的离心式气浮泵。通过气液混合泵进入口的负压吸入气液两相，然后通过 叶轮将气液混合相打碎，即达到液相溶气效果。另外，其叶轮为开式结构，可避免在进口处 产生过大气泡，影响泵的稳定工作和气液混合效果。出口液体中预期能够产生20-40微米 的气泡，气液比1-20 %，经过再次加压后，气泡粒径将进一步减小，气泡均勻、密集，气浮效 果稳定，气量充足，因此气液溶解效率高、性能稳定。而且其生产工艺简单一台混合泵可替 代四个设备，系统简单、操作容易、管理方便，为目前投资最少、混合效果最好的设备。另外， 因不用释放器，解决了释放器堵塞的问题，减少了日常维修工作量。本发明的技术构思如下原料油及加氢反应器出来的循环氢饱和油料与原料氢气通过气液混合泵上的进 气口和进液口所形成的负压同时自动进入泵腔体，气液比由进口管路上的调节装置控制， 在泵内开式叶轮的高速作用下达到湍流混合，部分氢气以分子水平溶于油料中，其余氢气 以0-60 μ m的粒径水平与原料油混合，在高温高压下产生一定的预反应后从泵出口排出， 在泵出口设置气液分离罐，控制出口液体中气泡粒径，避免进入加氢反应器的原料油夹带 过多影响高效混合和有效反应的大气泡。最后，混合良好的油气混合物料进入加氢反应器 反应。从加氢反应器底部回流的饱和循环氢油料通过回流管路，再次进入气液混合泵内，循 环进行上述过程。在本发明的第一方面，提供了一种优化的液相循环加氢油气混合方法，该方法包 括新氢和原料油分别通过调节管路与加氢反应器(或多级加氢反应器的最后一级) 回流的氢气饱和油料一起通入气液混合泵后，在强湍流状态下达到充分混合，同时达到一 定的预反应效果并从泵出口排出进入加氢反应器(或多级加氢反应器的第一级)；从加氢反应器(或多级加氢反应器的最后一级)液相出口回流的循环饱和油料再 次进入气液混合泵内，与进入泵内的原料油及新氢进行混合后从泵出口排出再次进入加氢 反应器(或多级加氢反应器的第一级)；在泵出口管路设置气液分离罐对气液混合泵出口的大气泡进行收集，除去出口管 路影响高效混合的大气泡。在本发明中，气液混合泵既作为混合器使用，又作为循环泵使用，同时还作为加氢 预反应器使用。新氢通过泵进气口，原料油加热后与加氢反应器回流的氢气饱和油料汇合 后同时通过进液口进入泵腔体进行混合，并在高温高压下发生一定的预反应，气液比可通 过进口管路设置阀门来调节。在本发明中，原料油所需的氢气主要由氢气饱和原料供给，不足的部分由新氢补 充，新氢补充量由反应氢耗和废气排放量决定。在本发明中，氢气与原料油通过气液混合泵叶轮和流道的综合作用达到充分混 合，部分氢气可以分子水平溶于原料油，其余氢气气泡平均粒径通过调节可达到0-60 μ m 的水平，且出口气液比可调，最高可达45%。在本发明中，通过控制出口液体中气泡粒径，可以避免进入反应器的油料夹带过 多影响高效混合和加氢反应效果的大气泡，其方法是通过在出口管路设置气液分离罐收集
5上述大气泡。在本发明的第二方面，提供了一种液相循环加氢油气混合的装置，该装置包括用于加氢反应前将原料油、新氢与反应器回流氢气饱和油料进行气液混合，并产 生一定预反应效果的气液混合泵；与气液混合泵出口相连接的气液分离罐，用于去除混合后影响高效混合和加氢反 应效果的大气泡。在本发明中，气液混合泵特制的开式叶轮，不容易堵塞，也不易发生气蚀，另外可 有效地避免气泡引起的叶轮震荡。在本发明中，气液混合泵采用的材料为耐高温高压材料，最高耐温可达400°C，最 高耐压可达15MPa。在本发明中，所述气液混合泵以单级或多级串联组合的方式使用，以提高泵出口 气相在液相中的溶解度，和/或以单级或多级并联组合的方式使用，以满足工程处理量。本发明的方法和装置还可以用于其它包含气液混合过程的场合，包括各类加氢催 化裂化反应，各类气浮工艺等。以下参看附图。图2是根据本发明的一个实施方式的改造的液相循环加氢优化工艺流程示意图。 如图2所示，原料油在经过阀1-2调节流量进入加热炉2加热后与经过阀1-1调节流量的 新氢及加氢反应器5-2回流的、经过阀1-3调节流量的循环氢饱和物料通过气液混合泵3 上的进气口和进液口同时进入泵腔体内；通过叶轮和泵腔体作用达到湍流混合，部分氢气 以分子水平溶于油料内，另外部分氢气与油料达到充分混合，平均粒径在0 60 μ m水平， 其余未有效混合的大气泡经过泵出口设置的气液分离罐4被有效除去；经过上述过程的油 料已与氢气高效混合，平均气液比按需求可调，一般在20%左右；然后，油气混合物进入加 氢反应器5-1、5-2进行加氢反应，所得的产物分别从加氢反应器5-1、5-2的顶部和加氢反 应器5-2的底部进入后续装置处理、利用。图3是根据本发明的液相循环加氢气液混合泵的装置示意图。如图3所示，原料 油和新氢一起与回流的饱和氢气原料分别由泵的进气口 32和进液口 31通过泵口负压自动 进入泵内，在叶轮和泵腔体的作用下达到湍流混合，同时排出泵外；在泵出口 33设置气液 分离罐收集没有充分混合的气泡，保证出口气液混合物成分均勻以及后续反应的效果。本发明的方法和装置的主要优点在于本发明对液相加氢工艺流程中加氢方式进行了改造，泵内气液混合程度高，出口 气液混合程度均勻，气泡粒径较小，可以很好地提高加氢反应效率；由于气液混合泵即可作 为循环泵使用，又可作为气液混合装置使用，且其气液混合过程本身比传统静态混合器简 单，故可以大幅度地简化系统，降低投资成本；本发明的方法工艺先进，设备投资成本较低， 占地面积小，故障率低，反应效果好，能耗低，能有效改进液相循环加氢的工艺过程，提高混 合效果。实施例下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是，应该明白，这些实施例仅用于说 明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常 按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明，所有的百分比和份数按重量计。实施例1 在一个20万吨/年液相循环加氢装置中，按照本发明改造其中的油气混合过程。工艺流稈具体工艺流程如图2所示，原料参数如下表1所示，主要操作条件如下表2所示表 权利要求
1. 一种液相循环加氢脱硫系统溶气方法，该方法包括将新氢和原料油与加氢反应器回流的循环饱和油料一起送入气液混合泵，在强湍流状 态下充分混合；混合的物料进入气液分离罐，对大气泡进行收集，除去大气泡后的混合的物料进入加 氢反应器进行加氢反应；从加氢反应器回流的循环饱和油料再次进入气液混合泵，与进入气液混合泵的原料油 和新氢混合后再次进入加氢反应器。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加氢反应器是单级的或多级串联的。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述气液混合泵是单级的或者多级串联或 并联组合使用的。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，调节所述混合的物料中氢气的平均粒径至 0-60 μ m，以及气液混合泵的出口气液比至20-45%。
5. 一种液相循环加氢脱硫系统溶气装置，该装置包括气液混合泵(3)，用于将送入其中的新氢和原料油与加氢反应器回流的循环饱和油料 在强湍流状态下充分混合；与气液混合泵(3)连接的气液分离罐(4)，用于对送入其中的混合的物料进行大气泡 收集；与气液分离罐(4)连接的加氢反应器，用于对除去大气泡后的混合的物料进行加氢反应。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气液混合泵(3)使用开式叶轮。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述气液混合泵(3)的材料的最高耐温达 400°C，最高耐压达15MPa。
全文摘要
本发明涉及液相循环加氢脱硫系统溶气方法及装置，提供了一种液相循环加氢脱硫系统溶气方法，该方法包括将新氢和原料油与加氢反应器回流的循环饱和油料一起送入气液混合泵，在强湍流状态下充分混合；混合的物料进入气液分离罐，对大气泡进行收集，除去大气泡后的混合的物料进入加氢反应器进行加氢反应；从加氢反应器回流的循环饱和油料再次进入气液混合泵，与进入气液混合泵的原料油和新氢混合后再次进入加氢反应器。本发明还提供了一种液相循环加氢脱硫系统溶气装置。
文档编号C10G67/02GK102002395SQ20101057747
公开日2011年4月6日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者吕文杰, 李志明, 李琛, 杨强, 汪华林, 沈其松, 王剑刚, 谢嘉 申请人:华东理工大学