一种汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统及方法，包括：液相进料单元、气相进料单元、微界面发生器、固定床反应器和分离罐。与传统的固定床反应器相比，本发明专利技术通过破碎气体使其形成微米尺度的微气泡，使微气泡与汽油混合形成乳化液，以增大气液两相的相间面积，并达到在较低预设范围内强化传质的效果，在保证反应效率的同时，能够使反应过程中的压力降低10‑80%；同时，本发明专利技术通过大幅度强化传质，因此可大幅减小气液比，这不但减少了气体的物耗，同时也降低了后续气体循环压缩的能耗；且本发明专利技术所述方法工艺苛刻度低，生产安全性高，吨产品成本低，市场竞争力强。

【技术实现步骤摘要】
一种汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统及方法
本专利技术涉及汽油加氢脱硫
，尤其涉及一种汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统及方法。
技术介绍
汽油是用量最大的轻质石油产品之一，是引擎的一种重要燃料。汽油按牌号来生产和销售，牌号规格由国家汽油产品标准加以规定，并与不同标准有关。目前我国国（IV）的汽油牌号有3个，分别为90号、93号、97号。国（V）分别为89号、92号、95号（附录中有98号）。汽油的牌号是按辛烷值划分的。例如，97号汽油指与含97%的异辛烷、3%的正庚烷抗爆性能相当的汽油燃料。标号越大，抗爆性能越好。应根据发动机压缩比的不同来选择不同牌号的汽油，这在每辆车的使用手册上都会标明。压缩比在8.5－9.5之间的中档轿车一般应使用90号(国IV)汽油，压缩比大于9.5的轿车应使用93号(国IV)汽油。根据制造过程，汽油组分可分为直馏汽油、热裂化汽油（焦化汽油）、催化裂化汽油、催化重整汽油、叠合汽油、加氢裂化汽油、烷基化汽油和合成汽油等。汽油产品根据用途可分为航空汽油、车用汽油、溶剂汽油三大类。前两者主要用作汽油机的燃料，广泛用于汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林业用飞机等。溶剂汽油则用于合成橡胶、油漆、油脂、香料等生产；汽油组分还可以溶解油污等水无法溶解的物质，起到清洁油污的作用；汽油组分作为有机溶液，还可以作为萃取剂使用。硫是自然界存在于汽油中的一种有害物质，随着原油的不断变重，汽油中的硫含量还会不断增加。很多专家进行了硫对汽车尾气排放影响的研究，结果表明：如果将汽油中的硫含量从450μg·g-1降低到50μg·g-1，汽车尾气中的NOx平均减少9％，CO平均减少19％，HC平均减少18％，有毒物平均减少16％。因而，有效的燃油加氢脱硫技术，对社会、经济、环境的发展都有重要的作用。目前加氢脱硫(HDS)技术是公认的最有效、最经济的脱硫方法，尤其是选择性加氢脱硫技术，即在脱除汽油大量含硫化合物的同时尽量抑制烯烃的饱和以减少辛烷值损失。这类技术具有操作条件缓和，汽油收率高，氢耗低和辛烷值损失小等特点。加氢脱硫技术的关键是加氢脱硫催化剂的选择，负载型的钴钼催化剂是一类重要的汽油加氢脱硫催化剂，通常是把钴钼负载在多孔载体上(如氧化铝、氧化硅、活性炭或其复合载体)，广泛应用于加氢脱硫过程中，以获得高质量汽油产品。中国专利公开号：CN106190233A公开了一种FCC汽油加氢脱硫工艺，所述工艺采用固定床反应器，固定床反应器中装填有加氢脱硫催化剂，所述催化剂包括载体和活性组分；所述载体为合成骨架结构中掺入杂原子Co2+的SAPO-5；所述活性组分为氮化二钼MO2N、氮化钨W2N、碳化钼Mo2C和碳化钨WC的混合物；所述固定床反应器的反应条件为：反应温度为300-420℃，氢气压力2.5-3.5MPa，氢油体积比500-800，体积空速1.5-4h-1。由此可见，所述工艺存在以下问题：第一，所述工艺在运行时使用的氢气压力过大，在运行时存在安全隐患，且需要消耗大量的资源，工艺运行成本高。第二，所述工艺为保证催化剂活性，需要较高的反应温度，在提高固定床中反应温度的同时，进一步增加了所述工艺的能耗。第三，所述工艺中仅仅将氢气与汽油进行混合，使得氢气分子无法与汽油进行充分混合，从而导致反应效率降低。第四，所述工艺中汽油内烯烃在加氢脱硫条件下易发生饱和，不仅消耗大量氢气，而且会导致汽油辛烷值降低，操作条件苛刻。
技术实现思路
为此，本专利技术提供一种汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统及方法，用以克服现有技术中氢气无法与汽油充分接触导致工艺能耗过高的问题。一方面，本专利技术提供一种汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统，包括：液相进料单元，用以存储和输送汽油；气相进料单元，用以存储和输送氢气；至少一个微界面发生器，其分别与所述液相进料单元和气相进料单元相连,将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给氢气气泡，使氢气破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微气泡以提高汽油与氢气间的传质面积，并在破碎后将汽油与微气泡混合形成气液乳化物，以在预设压力范围内强化汽油与氢气间反应效率；固定床反应器，其与所述微界面发生器相连，用以装载气液乳化物并为气液乳化物中的汽油和微气泡提供反应空间；分离罐，用以将所述固定床反应器中反应完成的改质汽油与混合气体的混合物进行气液分离。进一步地，当所述微界面发生器的数量大于等于两个时，各所述微界面发生器平行设置，且设置方式为串联和/或并联，用以将混合后的气液乳化物输出至所述固定床反应器以进行反应。进一步地，所述微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器和气液联动式微界面发生器中的一种或多种。进一步地，所述液相进料单元包括：液体原料罐，用以存储汽油；进料泵，其与所述液体原料罐相连，用以为汽油的输送提供动力；液体进料预热器，其与所述进料泵相连，用以对所述进料泵输送的汽油进行预热以使汽油达到指定温度，所述液体进料预热器出口处设有分流管道，用以将汽油分别输送至对应的微界面发生器；当所述液相进料单元在输送汽油时，所述进料泵开始运作，将汽油从所述液体原料罐中抽出并输送至所述液体进料预热器，液体进料预热器将汽油加热至指定温度后将汽油输送至所述微界面发生器。进一步地，所述气相进料单元包括：气体原料缓冲罐，用以储存氢气；压缩机，其与所述气体原料缓冲罐相连，用以为氢气的输送提供动力；气体进料预热器，其与所述压缩机相连，用以对所述压缩机输送的氢气进行预热以使氢气达到指定温度，所述气体进料预热器出口处设有分流管道，用以将氢气分别输送至对应的微界面发生器；当所述气相进料单元在输送氢气时，所述压缩机开始运作，将氢气从所述气体原料缓冲罐中抽出并输送至所述气体进料预热器进行预热，预热完成后气体进料预热器将氢气输送至所述微界面发生器以使微界面发生器将氢气破碎至指定尺寸。进一步地，所述固定床反应器包括：反应罐，其为一罐体，用以为气液乳化物提供反应空间，反应罐中设有出料口，用以输出反应后的改质汽油以及混合气体；至少一层催化剂床层，其固定在所述反应罐内部的指定位置，催化剂床层内设有催化剂，用以提高气液乳化物中各物质的反应效率，当气液乳化物在流经催化剂床层时，催化剂床层内的催化剂会与气液乳化物接触以提高气液乳化物中各物质的反应效率。进一步地，所述分离罐顶端设有气相出口，用以输送混合气体，分离罐底端设有液相出口，用以输送改质汽油，当所述固定床反应器内的气液乳化物反应完成后，分离罐将反应后的混合物输送至所述分离罐，混合物中改质汽油受重力作用沉降至分离罐底端并经由液相出口从所述系统中输出，混合物中的混合气体经由气相出口从所述系统中输出。另一方面，本专利技术一种汽油加氢脱硫改质微界面强化反应方法，包括：步骤1：在运行系统前向所述液体原料罐中添加指定量的汽油，并向所述气体原料缓冲罐中添加指定量的氢气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统，其特征在于，包括：/n液相进料单元，用以存储和输送汽油；/n气相进料单元，用以存储和输送氢气；/n至少一个微界面发生器，其分别与所述液相进料单元和气相进料单元相连,将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给氢气气泡，使氢气破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微气泡以提高汽油与氢气间的传质面积，并在破碎后将汽油与微气泡混合形成气液乳化物，以在预设压力范围内强化汽油与氢气间反应效率；/n固定床反应器，其与所述微界面发生器相连，用以装载气液乳化物并为气液乳化物中的汽油和微气泡提供反应空间；/n分离罐，用以将所述固定床反应器中反应完成的改质汽油与混合气体的混合物进行气液分离。/n

【技术特征摘要】
1.一种汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统，其特征在于，包括：
液相进料单元，用以存储和输送汽油；
气相进料单元，用以存储和输送氢气；
至少一个微界面发生器，其分别与所述液相进料单元和气相进料单元相连,将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给氢气气泡，使氢气破碎形成直径大于等于1μm、小于1mm的微气泡以提高汽油与氢气间的传质面积，并在破碎后将汽油与微气泡混合形成气液乳化物，以在预设压力范围内强化汽油与氢气间反应效率；
固定床反应器，其与所述微界面发生器相连，用以装载气液乳化物并为气液乳化物中的汽油和微气泡提供反应空间；
分离罐，用以将所述固定床反应器中反应完成的改质汽油与混合气体的混合物进行气液分离。


2.根据权利要求1所述的汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统，其特征在于，当所述微界面发生器的数量大于等于两个时，各所述微界面发生器平行设置，且设置方式为串联和/或并联，用以将混合后的气液乳化物输出至所述固定床反应器以进行反应。


3.根据权利要求2所述的汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统，其特征在于，所述微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器和气液联动式微界面发生器中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统，其特征在于，所述液相进料单元包括：
液体原料罐，用以存储汽油；
进料泵，其与所述液体原料罐相连，用以为汽油的输送提供动力；
液体进料预热器，其与所述进料泵相连，用以对所述进料泵输送的汽油进行预热以使汽油达到指定温度，所述液体进料预热器出口处设有分流管道，用以将汽油分别输送至对应的微界面发生器；
当所述液相进料单元在输送汽油时，所述进料泵开始运作，将汽油从所述液体原料罐中抽出并输送至所述液体进料预热器，液体进料预热器将汽油加热至指定温度后将汽油输送至所述微界面发生器。


5.根据权利要求1所述的汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统，其特征在于，所述气相进料单元包括：
气体原料缓冲罐，用以储存氢气；
压缩机，其与所述气体原料缓冲罐相连，用以为氢气的输送提供动力；
气体进料预热器，其与所述压缩机相连，用以对所述压缩机输送的氢气进行预热以使氢气达到指定温度，所述气体进料预热器出口处设有分流管道，用以将氢气分别输送至对应的微界面发生器；
当所述气相进料单元在输送氢气时，所述压缩机开始运作，将氢气从所述气体原料缓冲罐中抽出并输送至所述气体进料预热器进行预热，预热完成后气体进料预热器将氢气输送至所述微界面发生器以使微界面发生器将氢气破碎至指定尺寸。


6.根据权利要求1所述的汽油加氢脱硫改质微界面强化反应系统，其特征在于，所述固定床反应器包括：
反应罐，其为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，周政，王宝荣，杨高东，孟为民，张锋，李磊，罗华勋，杨国强，田洪舟，曹宇，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32