CN205635498U - 一种轻质油品与离子液体反应的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型专利涉及一种混合装置，适用于轻质油与离子液体混合反应脱硫，其主体结构由混合罐、文丘里喷射管、外循环泵、外加热器、径向分布器组成。油品原料和离子液体经过本装置，两者得到充分混合和均质化，油品中含硫组分可被充分脱除，反应产物无粘壁。解决了其他类型反应器粘壁、管道堵塞、同类反应离子液体利用率低等技术缺陷，离子液体的利用效率超过95％。

Description

一种轻质油品与离子液体反应的反应器

技术领域

本实用新型涉及石化油品的精制，具体而言，属于一种轻质油品与离子液体反应的脱硫反应器。

背景技术

油品中的硫化物燃烧后产生SO_X破坏环境，故需对油品进行脱硫。现有的加氢脱硫装置需要高温高压、大量氢气、良好催化剂，投资成本高。为了降低成本，国内外纷纷重视非加氢脱硫技术。离子液体脱硫属于非加氢脱硫，该技术具有工艺简单，操作条件温和，安全性高，污染少，投资低的优点。离子液体脱硫指的是在一定条件下，离子液体和油品中的硫化物(如硫醇、硫醚、噻吩及其衍生物)等结合，再利用其它方式将离子液体和硫化物一并脱除。

工业中所用的反应器一般有管式反应器和搅拌釜反应器。由于离子液体的粘度较高，且不与油品混溶，反应物需要高度分散混合方能让离子液体充分反应，故管式反应器并不适用。搅拌釜反应器靠机械搅拌强制流动，微观混合并不均匀，离子液体不能充分分散，且反应器内易形成死区。同时汽油属于易燃易爆品，搅拌釜反应器的传动轴承的密封也是安全隐患之一。

本实用新型中涉及到的油品和离子液体的混合、反应在本发明提出的反应器装置中进行。原料经过该装置，两相得到充分混合和均质化，反应产物无粘壁。解决其它类型反应器离子液体利用率低、粘壁、管道堵塞等技术困难，且离子液体得到充分反应。该反应器适用于气液两相反应，也适用于带有悬浮物的液固或液液不互溶的反应。相对于搅拌反应装置，本装置采用具有以下优点①多相传质性能好，反应程度深；②密封性好，特别适用于易燃易爆反应；③结构简单，无内动件，检修方便；④工业放大简单，规模不影响传质性能；⑤无内置搅拌桨，节省动力。

发明内容

本实用新型的技术方案如下：

一种轻质油品与离子液体反应的脱硫反应器，如图1所示，它是一个直筒状的罐，反应器的中央有一个从反应器顶部***至反应器下部的文丘里管(6)，反应器有一个外循环***，外循环***由第三流体输送泵(P3)、静态混合器(5)、径向分布器(2)和外加热器(3)组成，反应器内的流体由反应器底部流出经所述的第三流体输送泵(P3)、静态混合器(5)、径向分布器(2)和外加热器(3)进入文丘里管(1)喷射出形成外循环，离子液体经进料管(F2)、离子液体加热器(4)、经第一流体输送泵(P1)，计量后从文丘里管的负压区(1)进入文丘里管(6)，同时，反应器内顶部有管线与文丘里管负压区(1)相连，使反应器顶部的轻质油的油汽被吸入文丘里管(6)，反应器内反应后的物料从反应器下部的反应器静态区(8)引出。

上述的反应器，所述的反应器的高径比在3-6之间。

上述的反应器，所述的反应器内的文丘里喷射管底部至反应器底部的距离小于反应器的一个直径。

上述的反应器，所述的反应器下部设有反应器静态区(8)，所述的反应器静态区(8)是焊接在混合罐中的圆筒状内裙与反应器内壁之间的区域，反应器静态区(8)的高度在0.5—1个反应器直径之间，内裙与反应器内壁之间的距离(C)为1/8个反应器直径，内裙顶部与反应器内壁采用斜板连接，倾斜角度(α)为45°—60°，内裙的上部开有多个小孔，小孔的直径为0.5-1cm，开孔范围(B)是内裙顶端往下5—10cm的范围，静态区顶部物料经过在静态区(8)预分离后抽出进入主分离沉降罐。

本反应器的主要特征为：

(1)将需要脱硫的轻质油品和离子液体一起通过径向分布器达到初步的均质混合。径向分布器是多级均质乳化泵，将电能转化为轴承的高速旋转的动力，轴承的高速旋转产生的强大剪切力下将需要混合的产品进行粉碎，乳化。可用于多相液体介质连续乳化或分散。

(2)将离子液体、油品、干气(或者氮气)一起通过文丘里喷射管，达到进一步的均质混合。离子液体和气体从文丘里管的负压区进入文丘里主管，在通过文丘里管的高压区时，气体由于压力作用体积被压缩，静压能升高。然后带有气体的物料直接涌入混合罐内，气体的静压能被释放，起到增强搅拌的效果。虽然气体本身并不参与反应，但引入干气可以明显增强文丘里管的混合效果。

(3)离子液体预热的目的是降低它的粘度，避免堵塞机泵和管道。

(4)循环物料通过外加热器的目的是控制反应器内温度，并且循环物料流速快，加热器传热效果好。

(5)反应器内的气体通过管线与文丘里喷射管的负压区相连，气体进入液体物料中，可以有效降低反应器内物料的平均粘度，增加搅拌混合的程度。气体可以是是常规常减压石油干气，主要组成是甲烷、乙烷和少量丙烷，烯烃含量体积分率低于0.5％，也可以是氮气。

(6)反应器内可设置静态区(附图1中8，附图2)，目的是减少出料中离子液体和气体的夹带，起到一定的预分离作用。静态区是焊接在混合罐中的圆筒状内裙与混合罐内壁之间的区域。静态区(A，图2)的高度在0.5～1个混合罐直径之间。内裙与混合罐内壁之间的距离(C，图2)为1/8个混合罐直径。内裙顶部与混合罐内壁采用斜板连接，倾斜角度(α，图2)为30～70°。内裙的上部开有小孔，孔的直径为0.5～1cm，开孔范围(B，图2)是内裙顶端往下5～10cm的范围。

本实用新型专利的有利效果如下

1、物料混合均匀，离子液体利用效率高；反应器无粘壁、管道无堵塞。

2、反应器内部结构简单，无传动装置，无加热盘管，检修方便，造价低；

3、密封性好，不存在轴封泄露的安全隐患；

4、装置采用外加热方式，物料在告高速流动下，膜传热系数高，传热性能好。

附图说明

图1为装置的结构示意图1‐文丘里喷射管的负压区；2‐径向分布器；3‐外加热器；4‐离子液体加热装置；5‐静态混合器；6‐文丘里喷射管；7‐喷射管出口和反应器底部；8‐静态区；9‐过量离子液体分离装置；F1‐油品进料；F2‐离子液体进料；

图2是静态区的示意图，阴影部分为静态区。(a)图为静态区的垂直剖面图，(b)图为横截面俯视图，其中：10-反应器壁；11-内裙。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。

实施例1：

采用本装置用来进行离子液体与含硫汽油的混合反应。反应器的直径为0.6m，高度3m，文丘里管出口到底部的距离为0.5m。静态区高0.40m，与反应器内壁的间隙为0.08m，斜板与反应器内壁之间的夹角(α，图2)为60°，开孔范围(B,图2)0.10m，开孔直径0.005m，静态区最低点高于喷射管出口0.3m。含硫汽油(流量200L/h，馏程35℃～205℃，含硫量为150μg/g，ρ＝0.72*10³kg/m³)通过第二流体输送泵P2打入外循环泵P3的进口管线上，随反应器底部出口物料一起参与外循环，循环量6m³/h。通过静态混合器与后续分离出的过量的离子液体混合，通过加热器以便控制反应器内温度为40℃。加热器出口物料送入径向分布器(均质乳化泵)，通过其高速线切割(2900r/min)使得粘度较大的离子液体均匀地分散到油品中。径向分布器出口物料送入文丘里管6的主进口，新鲜离子液体(0.72kg/h)从文丘里管的负压区1进入反应器。控制反应器出料的速度以维持混合罐内液位稳定。从静态区抽出物料送入分离装置，分离出未完全反应的离子液体物料，一部分送入静态混合器内继续参与混合；其余送入废渣处理，送入废渣处理的量为0.72kg/h。

经过72h不间断运行，***稳定后离子液体的加入量为油品质量的0.5％，脱硫反应理论需要的量为0.48％，离子液体得到了充分反应。经过后续碱洗水洗后，油品总硫含量低于10μg/g。运行过程中未出现管道，机泵堵塞的现象，运行状况良好。

Claims (4)

1.一种轻质油品与离子液体反应的脱硫反应器，其特征是：它是一个直筒状的罐，反应器的中央有一个从反应器顶部***至反应器下部的文丘里管(6)，反应器有一个外循环***，外循环***由第三流体输送泵(P3)、静态混合器(5)、径向分布器(2)和外加热器(3)组成，反应器内的流体由反应器底部流出经所述的第三流体输送泵(P3)、静态混合器(5)、径向分布器(2)和外加热器(3)进入文丘里管(6)喷射出形成外循环，离子液体经进料管(F2)、离子液体加热器(4)经第一流体输送泵(P1)，计量后从文丘里管的负压区(1)进入文丘里管(6)，同时，反应器内顶部有管线与文丘里管负压区(1)相连，使反应器顶部的轻质油的油汽被吸入文丘里管(6)，反应器内反应后的物料从反应器下部的反应器静态区(8)引出。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征是：所述的反应器的高径比在3-6之间。

3.根据权利要求1所述的反应器，其特征是：所述的反应器内的文丘里管底部至反应器底部的距离小于反应器的一个直径。

4.根据权利要求1所述的反应器，其特征是：所述的反应器下部设有反应器静态区(8)，所述的反应器静态区(8)是焊接在反应器中的圆筒状内裙与反应器内壁之间的区域，反应器静态区(8)的高度在0.5—1个反应器直径之间，内裙与反应器内壁之间的距离(C)为1/8个反应器直径，内裙顶部与反应器内壁采用斜板连接，倾斜角度(α)为45°—60°，内裙的上部开有多个小孔，小孔的直径为0.5-1cm，开孔范围(B)是内裙顶端往下5—10cm的范围，静态区顶部物料经过在静态区(8)预分离后抽出进入主分离沉降罐。