一种微泡器内溶氢反应器及其应用方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及控油加氨过程领域，特别设及一种微泡器内溶氨反应器及其应用方 法。
【背景技术】
[0002] 随着中国多地雾靈天气的日益增多，环保问题已越来越受到政府W及公众的重 视，生产环境友好的优质清洁燃料已成为世界炼油厂一个重点的研究方向。全球燃料清洁 化的总趋势是汽油向低硫、低締控、低芳控、低苯和低蒸汽压发展；柴油向低硫、低芳控、低 密度和高十六烧值发展。2013年12月18日，国家标准委对外发布了我国第五阶段车用汽 油国家标准，即"国V汽油标准"，从2018年1月1日起，全国范围内将供应国V汽油。"国 V标准"将硫含量指标限值由第四阶段的50 y g/g降为10 y g/g，即每公斤硫含量不高于 IOmg,降低了 80%。低硫和超低硫已成为今后清洁燃料的发展趋势。目前W脱硫和改质为 主要目的加氨工艺在清洁燃料生产中获得了广泛的应用。
[0003] 当前，国内最主流的加氨技术采用循环氨加氨工艺，通常是为了脱除原料中的硫、 氮、氧、金属等杂质，或减少原料分子的大小而进行的催化反应过程。此过程，为了抑制催化 剂积碳失活、加强传质和稳定催化剂床层溫度，需要有大量的过剩的氨气存在，采用较大的 氨油比，它比化学耗氨所需氨量要高出10倍，运使得反应器的体积比较大。为了将没有参 与加氨反应的氨气提高压力使其循环使用，需要使用循环氨压缩机，此设备的投资占整个 加氨装置成本的比例较高，氨气换热系统能耗较大，大大增加了投资及生产成本，浪费了很 多能源。
[0004] 在满足生产环保要求的清洁石油产品的前提下，为了降低加氨反应装置的投资和 能耗，液相加氨技术是近几年发展起来的一种新的加氨技术。液相加氨技术将氨气溶解于 原料油中来满足加氨反应所需氨气，取消了传统的氨气循环系统，在反应器中为纯液相反 应，没有氨气的传质，并通过液体循环W溶解足量的氨气，W满足加氨反应的需要。由于取 消了氨气循环系统，节省了循环氨压缩机，大大节约投资和消耗。同时因液相加氨工艺技术 可W消除催化剂的润湿因子影响，使循环油的比热容大，提高了催化剂的利用效率，降低了 反应器的溫升和裂化等副反应。 阳〇化]现今一般的液相加氨工艺都是先将原料油和氨气混合再进入反应器进行反应。
[0006] 申请号为CN200810141293.X的中国发明专利申请公开了一种控油液相加氨工 艺，取消了循环氨和循环氨压缩机，氨气在溶剂或稀释剂的存在下与新鲜原料油和部分循 环油混合形成混合物流，混合物流进入反应器与催化剂接触，另一部分与氨气混合，一路作 为循环油，一路分离出气体和溶剂或稀释剂后作为产品，加氨反应所需要的氨来自于液相 溶解的氨。但它需要使用对氨气溶解度较大的溶剂或稀释剂，出产品之前需要将产品从稀 释剂或溶剂中分离出来，使工序复杂，影响后续的加氨效率。同时此专利设计对所设计的液 相加氨反应器的内构件尚未提及。
[0007] 公告号为CN202063881U W及公告号CN20164407抓中国实用新型专利提供了一 类液相加氨反应器，分别在反应器入口 W及床层之间设置混合器，利用混合器使氨气溶解 在混合原料油中为控油的加氨反应提供氨源，避免了稀释氨的溶剂对加氨反应的影响。公 告号为CN203238222U中国实用新型专利提出了一种带有多级溶氨系统的液相加氨反应装 置。原料油经加热后和氨气在混合器中混合进入反应器，在多级加氨反应器最上层催化剂 床层或反应器上连接有混合器，设置有排气管，排气管上设有与压力表连接的压力控制阀， 两相邻的催化剂床层或反应器之间设置有尾气排出管，每根管上设置有与液位计连接的液 位控制阀，具有催化加氨反应器和将反应副产物硫化氨和氨排除的功能。
[0008] 专利中的两类液相加氨反应器都是在床层之间的混合器中进行相应的补氨，来补 充氨气的消耗，但却不能保证每个催化剂床层间加氨效率的统一，每个床层之间氨气随着 反应消耗存在浓度梯度。同时床层之间设置的混合器会加大反应器床层之间体积，减小催 化剂的装填量，降低反应器使用效率。传统的气液两相加氨反应器，原料和气体分别在反应 器两端进料，在反应器内部随着反应进行，原料和气体也相对的呈浓度逐渐降低的趋势，存 在浓度梯度。
[0009] 另一方面，上述两类液相加氨反应器由于采用提前混氨，混氨量有一定的极限，随 着反应进行氨气不断消耗，同一床层间无法补氨，因而一般适用于低氨耗的原料，对原料要 求苛刻，适用范围小。
【发明内容】
[0010] 为克服现有技术不足，本发明提供一种微泡器内溶氨反应器，该反应器器内具有 多个微孔溶氨管束，采用器内溶氨，可有效提高氨气和原料混合效率，使氨气均匀的扩散在 油品中，提高氨气利用效率，克服了传统气液两相加氨反应器和传统液相加氨反应器在同 一床层存在浓度梯度的缺点。此反应装置可适用于较高氨耗的原料，较其他类液相加氨装 置要求低氨耗原料相比，条件要求缓和，适用范围广。由于器内管式微孔溶氨装置，可保证 床层间气液混合均匀，可减小床层间分配盘大小，提高催化剂装填量，提高反应器利用效 率。此反应器可利用已有液相或传统加氨反应器改造，使用范围广。
[0011] 本发明还提供上述微泡器内溶氨反应器的应用方法。
[0012] 本实现上述目的，本发明的微泡器内溶氨反应器，包括：
[0013] 原料油入口，设置于所述反应器的器壁上，供一原料油进入；
[0014] 分布器，设置于所述反应器内，与所述原料油入口相连通；W及
[0015] 反应器床层，设置于所述分布器下方，包括：
[0016] 催化剂床层；
[0017] 氨气进料口，设置于所述反应器的器壁上；
[0018] 分配盘，连接在所述催化剂床层的底部；W及
[0019] 设置于所述催化剂床层中的微孔溶氨管束，包括进口和出口；
[0020] 其中，所述进口与所述氨气进料口相连接，所述出口与所述分配盘相连接，所述反 应器床层为一层时，所述微孔溶氨管束的出口与所述分配盘相连通；所述反应器床层为两 层及W上时，各所述反应器床层层叠设置，上一层所述反应器床层的微孔溶氨管束的出口 与下一层所述反应器床层的微孔溶氨管束的进口相连通，最后一层反应器床层的所述微孔 溶氨管束的出口与该层的分配盘相连通。
[0021] 上述的微泡器内溶氨反应器，其中，所述微孔溶氨管束垂直于所述分配盘放置。
[0022] 上述的微泡器内溶氨反应器，其中，所述微孔溶氨管束包括管壁，所述管壁上具有 多个微孔，一氨气从所述氨气进料口进入所述微孔溶氨管束，并由所述微孔扩散至所述催 化剂床层。
[002引上述的微泡器内溶氨反应器，其中，所述微孔溶氨管束为中空的圆柱体。
[0024] 上述的微泡器内溶氨反应器，其中，所述微孔溶氨管束包括连接部和侧部，所述侧 部连接于所述连接部，所述连接部为圆柱形且连接所述氨气进料口，所述侧部为环形且连 接所述分配盘。
[00巧]上述的微泡器内溶氨反应器，其中，所述管壁采用不诱钢、石墨或陶瓷材料。
[0026] 上述的微泡器内溶氨反应器，其中，所述微孔的孔径为纳米级或微米级。
[0027] 上述的微泡器内溶氨反应器，其中，所述微孔溶氨管束的高度小于或等于所述催 化剂床层的高度。
[0028] 上述的微泡器内溶氨反应器，其中，所述反应器为上进料反应器或下进料反应器。
[0029] 本发明还提供一种微泡器内溶氨反应器的应用方法，采用上述的溶氨反应器进 行，其特征在于，包括如下步骤：
[0030] S10,所述原料油从所述原料油入口进入所述分布器，并由所述分布器进入所述催 化剂床层；
[0031] S20,所述氨气从所述氨气进料口进入所述微孔溶氨管束，并从所述微孔向所述催 化剂床层扩散形成氨气泡；
[0032] S30,进入所述催化器床层的所述原料油与所述氨气泡进行混合溶氨，在催化剂床 层的催化剂作用下进行反应；
[0033] S40,反应后的所述原料油进入所述分配盘，所述分配盘对反应后的所述原料油冷 却后再分布，进入下一层所述反应器床层或下一级反应器进行反应。
[0034] 上述的微泡器内溶氨反应器的应用方法，其中，于所述步骤SlO之前还包括如下 步骤：
[0035] 所述原料油与另一氨气进入一混合累进行溶氨，然后通过所述原料油入口进入所 述分布器。
[0036] 上述的微泡器内溶氨反应器的应用方法，其中，所述步骤S40之后还包括如下步 骤：
[0037] 部分反应后的所述原料油通过一循环累与所述原料油混合进入所述混合累。
[0038] 上述的微泡器内溶氨反应器的应用方法，其中，所述原料油为石脑油、航煤、润滑 油、蜡油、石蜡、劣质柴油的一种或多种混合物。
[0039] 上述的微泡器内溶氨反应器的应用方法，其中，所述步骤S40之后还包括如下步 骤：
[0040] 部分反应后的所述原料油作为急冷油打入到所述分配盘中。