用于油品液相加氫的氣液混合器研究進展

李良偉（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東廣州510530）

用于油品液相加氫的氣液混合器研究進展

李良偉（國家知識產權局專利局專利審查協作廣東中心，廣東廣州510530）

簡要概述了液相加氫技術，介紹了液相加氫技術中氣液混合器的專利申請概況，得出液相加氫技術在工業生產中的突出優勢及其發展前景。

液相加氫；氣液混合；溶氫

前言

清潔油品生產的主體技術是加氫，常規加氫技術通常采用滴流床加氫工藝，為了帶走大量的反應熱、抑制催化劑積炭生焦，需要大量的循環氫及其相應的循環系統，一方面使得加氫反應裝置的體積較為龐大，另一方面也提高了加氫反應裝置的投資成本及操作能耗。并且，在滴流床反應器中進行加氫處理時，氫氣需要從氣相進入液相，然后與反應物共同吸附在催化劑的表面，從而在催化劑活性中心的作用下進行反應。氫氣的這一傳質過程無疑會對加氫處理工藝的反應速率產生不利影響。針對傳統的滴流床加氫處理工藝的不足，研究人員開發了液相加氫工藝。

所謂液相加氫工藝，是將氫氣溶解于原料油中來滿足加氫反應所需氫氣，取消傳統的氫氣循環系統，在反應器中為純液相反應，沒有氫氣的傳質，以滿足加氫反應的需要［1-2］。

1.液相加氫的專利分析

兩相加氫技術的關鍵在于油中氫氣的溶解量，氫氣的溶解量越多，加氫效果越好，如果溶解的氫氣量不足，在反應器的后半部分會因為沒有氫氣而發生熱聚反應，催化劑上大量積炭，甚至導致反應器床層壓陣升高。因此，如何提高油品中氫氣的溶解量是目前研究人員的一個主要研究方向。針對油品液相加氫工藝中的氣液混合器，國內外的石化企業和研究院都提出了很多設計方案，本文從專利申請角度簡要概括了油品液相加氫工藝中的氣液混合器的發展概況。

傳統的氣液混合需要液體循環和稀釋劑：如CN101194001A［3］、CN101280217A［4］、CN101280219A［5］等發明專利中是將新鮮原料油與稀釋劑或部分循環油與大量氫氣混合，得到的混合物經氣液分離裝置分離出多余氣體之后進入反應器中與催化劑接觸并進行加氫反應。

然而，使用稀釋劑或循環油來提高氫氣在原料油中的攜帶量，一定程度上降低了加氫處理裝置的新鮮原料油處理量，對生產效率會產生不利影響，因此，研究人員還開發了許多新型氣液混合方法：如CN103666545A［6］提供了一種柴油加氫精制方法，該方法通過孔徑為納米尺寸的通孔將氫氣一次或分次注入所述柴油中，即使不借助于稀釋劑或循環油，也能夠將氫氣高度分散并快速溶解在柴油中。又如CN102311790A［7］、CN102311791A［8］、CN102026716A［9］、CN102292418A［10］等是通過將液相物料與氫氣一起通過氣液混合葉輪的高速旋轉，在超重力或剪切作用下將氫氣撕扯分割成大量微氣泡，強化了氣液傳質效率，使氫氣以過飽和的狀態溶于液相物料中，并且大量的微氣泡以乳化狀態分散于液相物料中，被帶入反應器進行加氫反應。還有如CN103789005A［11］中，將液相物料均勻分布到各文丘里型噴嘴中，噴射出高速液流，高速液流流出擴大段時產生負壓，將氣相室中氣相吸入，在液流所形成的強烈的湍流場中，氣相被分割成大量而穩定的微氣泡，從而實現氣液傳質，氫氣溶解在油中。

從上述具有代表性的專利技術來看，液相加氫技術的溶氫問題基本上得到了解決，為液相加氫反應器的大型化提供了技術支持。

2.結語

液相加氫技術具有流程更簡單、投資成本低、設備維護方便等優勢，從目前有關液相加氫的專利申請來看，液相加氫技術已日臻完善，未來在清潔油品生產中還將擁有廣闊的發展空間。

［1］王萌，金月昶，王鐵剛，李國萍.液相加氫技術現狀及發展前景［J］，當代化工，2013，42（04）：436-438.

［2］李哲，康久常，孟慶巍.液相加氫技術進展［J］.當代化工，2012，41（03）：292-294.

［3］過程動力學公司.用于連續液相加氫處理的控制系統方法和設備：中國，CN101194001A［P］.2008-06-04.

［4］中國石油化工集團公司，中國石化集團洛陽石油化工工程公司.一種烴油液固兩相加氫方法：中國，CN101280217A［P］.2008-10-08.

［5］中國石油化工集團公司，中國石化集團洛陽石油化工工程公司.一種烴油兩相加氫方法：中國，CN101280219A［P］.2008-10-08.

［6］中國石油化工股份有限公司，湖南長嶺石化科技開發有限公司.一種柴油加氫精制方法：中國，CN103666545A［P］.2014-03-26.

［7］中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院.一種提高混氫量的液相循環加氫處理方法：中國，CN102311790A［P］.2012-01-11.

［8］中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院.一種強化氣液傳質的液相循環加氫處理方法：中國，CN102311791A［P］.2012-01-11.

［9］HRD有限公司.高剪切旋轉固定床反應器：中國，CN102026716A［P］.2011-04-20.

［10］HRD有限公司.用于加氫脫硫、加氫脫氮、加氫精制或胺生產的方法：中國，CN102292418A［P］.2011-12-21.

［11］中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院.一種兩相加氫反應器中的溶氫方法：中國，CN103789005A［P］.2014-05-14.