一种精制柴油的产生系统及方法与流程

本发明涉及柴油加氢领域，具体而言，涉及一种精制柴油的产生系统及方法。

背景技术：

柴油是石油经过常压分馏后得到的产物。如果直接由石油炼制得到，柴油中的硫、氮、氧含量较高，烯烃的含量也比较高。产品中烯烃的含量高则容易出现变色现象，而且还会影响机动车的使用寿命，对大气污染程度也相对大些。

随着人们环保意识的提高以及环保法规的日益严格，生产和使用清洁车用燃料越来越成为一种发展趋势，柴油深度加氢脱硫技术的开发则成为了目前研究的热点。目前，大多柴油加氢精制装置操作流程是原料油通过同精制柴油、反应产物换热，并经加热炉加热至反应要求温度后进行加氢，这种加氢过程虽然操作方便，容易产业化，但是能耗高，循环氢的消耗量大、加氢反应器压力高、温度高，产能也比较低。

有鉴于此，特提出本发明。

技术实现要素：

本发明的第一目的在于提供一种精制柴油的产生系统，该产生系统通过在流化床反应釜的外部设置了第一外置微界面机组和第二外置微界面机组，降低了反应压力、反应温度、循环氢的消耗量，提高了原料和氢气的利用率，提高了产品品质以及收率，节约了成本。

本发明的第二目的在于提供一种采用上述产生系统进行柴油加氢的方法，反应得到的精制柴油环保、清洁，作为燃料动力足，应用广泛，提高了精制柴油的适用面。

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供了一种精制柴油的产生系统，包括流化床反应釜、氢气进气管道；

所述氢气进气管道连接有第一外置微界面机组用于分散破碎原料油里边的氢气、第二外置微界面机组用于分散破碎循环油里的氢气，所述流化床反应釜上设置有原料入口和循环油入口，所述原料入口连接有所述第一外置微界面机组，所述循环油入口与所述第二外置微界面机组相连；

所述流化床反应釜内部设置有循环管道，所述循环管道一端连接有所述循环油入口，另一端设置在所述流化床反应釜的塔顶在用以将循环油料输送至塔顶。

现有技术中柴油加氢反应过程能耗高，循环氢的消耗量大、加氢反应器压力高、温度高，产能也比较低。

本发明的柴油加氢产生系统通过在流化床反应釜的外侧设置第一外置微界面机组用以将进入的原料柴油和氢气进行分散破碎成微气泡，从而提高传质效果，在微界面发生器内部通入的原料柴油主要是配合氢气的分散破碎，相当于介质的作用；本发明的柴油加氢产生系统还通过在流化床反应釜的外侧设置第二外置微界面机组将循环油和氢气进行分散破碎成微气泡，从而提高传质效果，在微界面发生器内部通入的循环油主要是配合氢气的分散破碎，相当于介质的作用。

流化床反应釜的内部设置有循环管道，循环管道一端连接循环油入口，另一端设置在流化床反应釜的塔顶用以将循环油送至塔顶。循环管道设置在流化床反应釜塔顶的一端开口为漏斗形，方便循环油的扩散。

优选的，所述第一外置微界面机组内部设置有循环扇叶用以将所述第一外置微界面机组里的原料液和氢气循环搅拌。

第一外置微界面机组分为上下两个微界面发生器，上方的微界面发生器进原料油，下方的微界面发生器连接有氢气进气管道。两个微界面发生器的中间是循环扇叶，循环扇叶优选为3个扇叶。原料油自上而下流动带动循环扇叶转动，循环扇叶转动时将一部分含有分散破碎的氢气通过原料入口送入至流化床反应釜，另一部分通过管道返回至上方的微界面发生器。下方的微界面发生器将氢气破碎分散为氢气微气泡，由于氢气的密度小，所以氢气微气泡自下而上的原料油发生碰撞，增大相界传质面积，提高氢气的利用率。

优选的，所述第二外置微界面机组外部串联设置有水冷器，所述水冷器将循环油料冷却后经过微界面发生器返回至所述流化床反应釜的顶部。

优选的，所述第二外置微界面机组外部串联设置有循环泵，所述循环泵用以将分离器中的循环油与氢气进行预先混合。

第二外置微界面机组并联设置有两个微界面发生器，两个微界面发生器还串联有水冷器和循环泵，循环泵将分离器分离出来的循环油抽回至第二外置微界面机组，水冷器将循环油降温，两个微界面发生器将以循环油为介质的氢气破碎分散后返回至流化床反应釜底部，冷却后的循环油可以控制流化床反应釜内部的温度，防止因为温度过高而产生加氢裂化反应和催化剂积碳现象。

本领域所属技术人员可以理解的是，本发明所采用的微界面发生器在本发明人在先专利中已有体现，如申请号cn201610641119.6、cn201610641251.7、cn201710766435.0、cn106187660、cn105903425a、cn109437390a、cn205833127u及cn207581700u的专利。在先专利cn201610641119.6中详细介绍了微米气泡发生器(即微界面发生器)的具体产品结构和工作原理，该申请文件中记载了“微米气泡发生器包括本体和二次破碎件、本体内具有空腔，本体上设有与空腔连通的进口，空腔的相对的第一端和第二端均敞开，其中空腔的横截面积从空腔的中部向空腔的第一端和第二端减小；二次破碎件设在空腔的第一端和第二端中的至少一个处，二次破碎件的一部分设在空腔内，二次破碎件与空腔两端敞开的通孔之间形成一个环形通道。微米气泡发生器还包括进气管和进液管。”从该申请文件中公开的具体结构可以知晓其具体工作原理为：液体通过进液管切向进入微米气泡发生器内，超高速旋转并切割气体，使气体气泡破碎成微米级别的微气泡，从而提高液相与气相之间的传质面积，而且该专利中的微米气泡发生器属于气动式微界面发生器。

另外，在先专利201610641251.7中有记载一次气泡破碎器具有循环液进口、循环气进口和气液混合物出口，二次气泡破碎器则是将进料口与气液混合物出口连通，说明气泡破碎器都是需要气液混合进入，另外从后面的附图中可知，一次气泡破碎器主要是利用循环液作为动力，所以其实一次气泡破碎器属于液动式微界面发生器，二次气泡破碎器是将气液混合物同时通入到椭圆形的旋转球中进行旋转，从而在旋转的过程中实现气泡破碎，所以二次气泡破碎器实际上是属于气液联动式微界面发生器。其实，无论是液动式微界面发生器，还是气液联动式微界面发生器，都属于微界面发生器的一种具体形式，然而本发明所采用的微界面发生器并不局限于上述几种形式，在先专利中所记载的气泡破碎器的具体结构只是本发明微界面发生器可采用的其中一种形式而已。

此外，在先专利201710766435.0中记载到“气泡破碎器的原理就是高速射流以达到气体相互碰撞”，并且也阐述了其可以用于微界面强化反应器，验证本身气泡破碎器与微界面发生器之间的关联性；而且在先专利cn106187660中对于气泡破碎器的具体结构也有相关的记载，具体见说明书中第[0031]-[0041]段，以及附图部分，其对气泡破碎器s-2的具体工作原理有详细的阐述，气泡破碎器顶部是液相进口，侧面是气相进口，通过从顶部进来的液相提供卷吸动力，从而达到粉碎成超细气泡的效果，附图中也可见气泡破碎器呈锥形的结构，上部的直径比下部的直径要大，也是为了液相能够更好的提供卷吸动力。

由于在先专利申请的初期，微界面发生器才刚研发出来，所以早期命名为微米气泡发生器(cn201610641119.6)、气泡破碎器(201710766435.0)等，随着不断技术改进，后期更名为微界面发生器，现在本发明中的微界面发生器相当于之前的微米气泡发生器、气泡破碎器等，只是名称不一样。综上所述，本发明的微界面发生器属于现有技术。

优选的，本发明的产生系统还包括原油罐，所述原油罐依次连接有原料升压泵、原料缓冲罐。

之所以要在原料罐之后设置有原料升压泵和原料缓冲罐，是因为原料如果流速慢会在流化床反应釜产生结焦，影响反应效率，增加产生系统中的总体流动，增加原料油在流化床反应釜中的湍流，降低原料油的停留时间，防止胶质在产生系统上的粘附，进一步防止在产生系统内结焦。

优选的，所述原料缓冲罐与所述氢气进气管道一同连接有换热器。

优选的，所述换热器连接有进料加热炉用以对原料油进行加热。

之所以在原料油经过流化床反应釜之前设置换热器和进料加热炉，是因为流化床反应釜的进原料入口的温度要足够高，要超过流化床反应釜内催化剂的起活温度。

另外，本发明还提供了采用上述产生系统的方法，包括如下步骤：

将原料油与氢气混合后加热，之后再与氢气混合微界面分散破碎后进行加氢反应。

优选的，所述加氢反应的温度为350-380℃，所述加氢反应的压力为3.5-4.5mpa。

上述反应方法中，加氢反应之前将氢气预先分散破碎为氢气微气泡，增大了相机传质面积，抑制了烯烃类物质、胶质类物质物质、活泼自由基类物质缩合反应的发生，降低了加氢反应时的压力和温度，降低了能耗，提高了反应效率。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明的柴油加氢的产生系统通过在流化床反应釜外侧设置有微界面发生器，将氢气预先破碎分散为氢气微气泡，降低了反应温度和压力，从而降低了能耗、提高了反应产率、提高了原料油的利用率；

(2)本发明的柴油加氢的产生系统通过设置循环风扇和为界面发生器相互配合，从而更好地提高了原料油的利用率；

(3)本发明的柴油加氢的反应方法反应温度低，压力大幅下降，降低了能耗，提高了产能。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1位本发明实施例提供的一种精制柴油的产生系统的结构示意图；

其中：

10-氢气进气管道；11-原油罐；

20-氢气加压器；21-换热器；

22-原料升压泵；23-原料缓冲罐；

24-进料加热炉；30-第一外置微界面机组；

301-循环扇叶；40-流化床反应釜；

401-原料入口；402-循环油入口；

41-循环管道；50-第二外置微界面机组；

51-循环泵；52-水冷器；

60-分离器。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，但是本领域技术人员将会理解，下列所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面以具体实施例的形式进行说明。

实施例

参阅图1所示，为本发明实施例提供的一种精制柴油的产生系统的结构示意图，其主要包括氢气进气管道10、原油罐11、流化床反应釜40、第一外置微界面机组30、第二外置微界面机组50和分离器60。

原料罐出来的原料油首先经过原料升压泵22，这样可以增加产生系统中原料的流速，防止原料在产生系统的管道、流化床反应釜40或者其他反应器中结焦，影响反应速率。经过原料升压泵22的原料油之后进入到原料缓冲罐23，原料缓冲罐23可以控制系统内的压力，缓解产生系统中压力过大而爆炸等问题。之后原料油被送往换热器21与氢气混合。

氢气进气管道10出来的氢气经过氢气加压器20后被分成三路进入加氢系统，第一路氢气与来自原料缓冲罐23的原料油进行混合，一同进入到换热器21里进行预热，预热后的原料油和氢气进入到进料加热炉24加热至反应温度。第二路氢气被送往第一外置微界面机组30，连接到第一外置微界面机组30底部的微界面发生器，因为氢气的密度小，连接在第一外置微界面机组30底部，氢气出来后自下而上与原料油进行碰撞，增大相界传质面积。第三路氢气进入到第二外置微界面机组50中，预先与混合油混合并通过水冷器52进行水冷。

第一路氢气与原料油在换热器21中混合后进行预热，经过预热的原料油与氢气被送往进料加热炉24进行加热。第一路氢气的主要作用是防止原料油在进料加热炉24中产生结焦，损坏进料加热炉24、影响反应速率。经过加热的原料油被送往第一外置微界面机组30上方的微界面发生器。

第一外置微界面机组30里有两个微界面发生器，上边的微界面发生器通入原料油，下方的微界面发生器通入氢气。两个微界面发生器之间通过管道连接，这个管道内还设置有循环扇叶301。当原料油自上而下流动时带动循环扇叶301转动，循环扇叶301将第一外置微界面机组30下方的氢气和原料油卷回上方，提高了氢气的含量。第一外置微界面机组30连接有流化床反应釜40的原料入口401，原料油通过原料入口401进入到流化床反应釜40。

第二路氢气进入到第一外置微界面机组30下方的微界面发生器，氢气经过微界面发生器被破碎分散为氢气微气泡，氢气微气泡自上而下与原料油混合，增大了原料油与氢气的相界传质面，循环扇叶301转动将氢气微气泡送至第一外置微界面机组30上方的微界面发生器再次进行微界面反应，将未反应的氢气破碎分散。

将与氢气充分混合的原料油送至流化床反应釜40进行加氢反应，反应温度为350-380℃，反应的压力为3.5-4.5mpa。

为了防止流化床反应釜40中的温度过高，流化床反应釜40出来的油料经过分离器60回到第二位置微界面机组，第二外置微界面机组50将氢气和循环油破碎分散并冷却后送回至流化床反应釜40，降低流化床反应釜40中的温度。

第二外置微界面机组50里包含两个串联的微界面发生器，并且还串联有循环泵51和水冷器52，循环泵51将分离器60中的循环油抽取回至第二外置微界面机组50，水冷器52将循环油进行冷却。当氢气以循环油为介质通过两个串联的微界面发生器时被破碎分散为氢气微气泡，增大了相界传质面积。之后含有氢气微气泡的循环油通过循环油入口402被送回至流化床反应釜40。

流化床反应釜40底部出来的反应油料进入到分离器60中，分离器60分离出循环油返回至第二外置微界面机组50，其余分离出精制柴油。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。