一种强化加氢工艺的微气泡发生器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气泡发生器，具体地说，涉及一种强化加氢工艺的微气泡发生器。
【背景技术】
[0002]各类油品加氢处理及裂化是原油最大化利用、油品升级的最合理、有效的方法。现有的油品加氢技术分为固定床加氢、移动床加氢、悬浮床加氢和沸腾床加氢等。各类油品加氢工艺因床型不尽相同，气液物流的流体力学特性相差较大，但都是油品和氢气在催化剂的作用下发生化学反应。只要氢气在原料油进反应器之前溶解得更多，能够实现超饱和溶解，就能降低装置运行中的氢油比，同时提高反应效率。液相循环加氢工艺、悬浮床加氢工艺和沸腾床加氢工艺由于气相需要溶解到液相中，才能和催化剂接触反应，所以气相分布方式对反应器的传质效率和氢气的使用效率有重要影响。目前，一般采用气体在反应器中含量(即气含率)的多少作为衡量这类加氢工艺传质好坏的重要指标。在相同气含率的条件下，气泡尺寸及其概率分布对气液固相间传质性能有重要影响。当气含率相同时，气泡直径越小，气液相界总面积越大，传质速率越快；气泡直径越大，则气液相界总面积越小，传质速率越慢。同时大气泡的上升速度高于小气泡，也会造成气体在反应器中的停留时间缩短，在一定程度上形成气体短路。这些都会影响反应物之间的传质效果，并降低反应的转化率。
[0003]美国与澳大利亚科研机构合作研发的高科技成果，通过特殊的气泡发生器将气体溶于水中，得到的气泡直径足以使其在水中停留而不会溢出水面。根据有关对水中气泡上升或悬浮其直径大小阀值的力学分析计算，当气泡直径大于25微米时则气泡上升而逸出水面，当小于等于25微米时，气泡就停留、悬浮于水中。目前微气泡技术已逐步应用到现有的加氢工艺中，对部分加氢工艺有比较大的促进作用。静态混合器、引射器、搅拌器等剪切、机械发泡技术仅能产生毫米级的气泡，部分能通过能量消耗产生100微米以上的气泡。当前最常用的微气泡(小于50微米)发生方法大致有以下几种:
[0004]减压释放法:是在加压情况下，使气体强制溶入水中，然后突然减压，使气体从水分子的晶格中析出，形成无数微气泡。显然，为了取得微气泡，需要有一个加压与减压的过程，如此消耗了较大的能量。
[0005]微孔分散法:是具有一定压力的气体通过微孔塑料、橡胶、尼龙、微孔陶瓷管、金属烧结管甚至卵石层发泡逸出形成极小的气泡，当气泡逐渐变大，直至气泡浮力大于气泡与材料表面形成亲和力时，脱离微孔形成众多的小气泡。显而易见，该方法由于没有能量间的多次转换，其能耗是最小的。
[0006]电解产生气泡:电解析出气泡方法是将正负相间的电极插入含有电解液的电解槽中,通电电解产生氢气泡和氧气泡的方法。
[0007]超声波产生气泡:超声波作用于液体时可产生大量微气泡，一个原因是液体内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡，另一原因是强大的拉应力把液体撕开成一空洞，称为空化。
[0008]目前采用微气泡技术主要用于污水处理行业，用于加氢工艺的微气泡发生器还没有公开的具体结构，仅有CN200910188141.X和CN200910188092.X提出采用微气泡发生器强化加氢过程传热传质。
【发明内容】
[0009]为了提高加氢效率，实现油品的深度高效加氢处理或加氢裂化，本发明提供了一种强化加氢工艺的微气泡发生器。
[0010]本发明提供的一种强化加氢工艺的微气泡发生器主要由主体管、文丘里管、进气管和超声波发生器组成；文丘里管和主体管同轴设置并焊接于主体管内壁上，文丘里管的外壁与主体管内壁之间形成一独立的环形进气空间，进气管焊接于主体管外壁上并与所述的环形进气空间相连通，文丘里管由微孔材料制成，进气管、环形进气空间和文丘里管的微孔共同构成气体通道，文丘里管的内壁和主体管的内壁共同构成气液通道；超声波发生器安装于主体管外壁上并位于文丘里管的下游。
[0011]所述主体管为圆管，可以采用整体管，也可以分解为多部分的组合管，整体可以为直管，也可以根据需要把其中一段或多段设计为弯管。主体管为多部分的组合管时，内构件的安装比较方便。
[0012]所述进气管为一段外接管，不用伸入主体管中心部位，没有气液接触功能，因此完全可以回避中心进气管导致的气体锥和壁吸效应。
[0013]所述文丘里管使用的微孔材料可以为烧结金属粉末微孔管、金属微孔膜材料、烧结金属纤维微孔材料或其他类型的金属微孔材料，这些微孔材料均为常规材料。微孔孔径范围可以按具体使用的加氢工艺需要而发生变化，一般为30?500微米之间。由于油品加工处于高温高压运行环境，因此工艺装置中一般采用烧结金属粉末做成的微孔管制作文丘里管。文丘里管和主体管之间形成了一个环形进气空间，文丘里管一方面实现微孔多点进气，另一方面运用了文丘里管的压力变化的原理，快速移走微气泡，保证生成尽量多的微气泡，起到强化混合的效果，一般微气泡发生器此部分产生的气泡一般属于微米级的气泡。
[0014]所述超声波发生器是一种利用电能产生超声波能的装置，为常规装置。超声波发生器可以置于主体管外壁上，使通过主体管的气液物流进一步空化，产生微小稳定的气泡液流，经过超声波发射器的微气泡在液体中的表面张力远大于气泡的浮力，气液不分层，不存在脉动流或者断塞流。
[0015]本发明提供的强化加氢工艺的微气泡发生器可使加氢工艺中的氢气以微气泡的形式稳定地扩散在液流中，得到充分的深度混合，迅速的溶解到液流中，同时压降较小。本发明的微气泡发生器结构简单，安装方便，气液混合特性好，压降小，在气液混合领域应用价值明显。主要有如下优点:
[0016]I)混合效果好
[0017]本发明的微气泡发生器采用了气泡生成的组合方法，第一阶段文丘里管的微孔介质多点接触和文丘里效应相结合，细化气泡，混合效果好。在文丘里管处气液两相在无数个微孔处实现气液混合，文丘里管的文丘里效应加速微气泡的脱离，