一种强化重质松节油/树脂油催化加氢的微/超重力-微界面喷射式自旋转的反应装置及其使用方法

本发明涉及化工生产设备，具体涉及一种强化重质松节油/树脂油催化加氢的微/超重力-微界面喷射式自旋转的反应装置及其使用方法。

背景技术：

1、反应装置是化工生产过程的核心设备，由于氧化还原、催化加氢、酯化、缩合、烷基化、磺化、卤化、聚合、反应-吸收、反应-萃取等化工生产过程主要是非均相反应-分离过程，因而存在“三传一反”和传递强化的问题。有关化工过程强化方法与技术有：超重力技术、微界面技术、超声波技术、微波技术、微化工技术和转盘反应技术等，从而促进了化工生产过程的“节能减排”高质量绿色发展，并已申请如下一些发明申请。

2、cn107699276 a公布了一种多级超重力反应器重油加氢方法，包括如下步骤：开动超重力反应器电机，带动各级旋转盘旋转，同时打开进料腔中的超声探头；将氢气和重油输入进料腔内的进行气液两相高效混合，形成气液混合物；将气液混合物自进料腔的下端在气体压力和重力作用下喷射到第1级转子的旋转盘上，利用旋转盘上的离心力将气液混合物甩到流经转子内催化剂，完成气液固三相加氢反应过程，反应产物自第1级转子底部的液体出口输送到第2级转子的旋转盘上进入第2级转子内进行反应，依次类推，直至进入第n级转子反应后自壳体底部液体出口排出反应器。cn109925993 a公布了一种超声微波耦合超重力及木质素降解的反应系统、方法，该超声微波耦合超重力反应系统，包括：超重力反应装置以及循环罐，所述超重力反应装置包括：具有容纳腔的壳体、超重力单元和微波馈入单元；所述微波馈入单元可向所述容纳腔内馈入微波，所述超重力单元可将液体剪切为微纳尺度的液体微元；所述循环罐上设置超声馈入单元，所述超声馈入单元可向所述循环罐馈入超声。cn107686742 a公布了一种在超重力反应器内进行渣油加氢反应的方法，包括如下步骤：选择超重力反应器；开动超重力反应器电机，带动旋转盘旋转，同时打开进料腔中的超声探头；将氢气和渣油输入进料腔内进行气液两相高效混合，使难溶性氢气在渣油中分散成大量的纳微米气泡，氢气在渣油中的溶解度达到过饱和，形成气液混合物；将气液混合物自进料腔的下端在气体压力和重力作用下喷射到旋转盘上，利用旋转盘上的离心力将气液混合物甩到转子内缘并流经催化剂，完成气液固三相加氢裂化反应过程。cn110396425 a涉及石油炼制与石油化工技术领域，尤其是涉及一种微界面强化液相循环加氢的装置及方法；所述装置包括：原料罐、加热炉、微气泡发生器、加氢单元、加氢反应器和分离器；所述原料罐的出料端经加热炉连接于所述微气泡发生器，所述加氢单元连接于所述微气泡发生器；所述微气泡发生器的出料端连接于所述加氢反应器，所述加氢反应器的出料端连接于所述分离器；所述方法包括：微气泡流于加氢反应器中进行加氢反应，经分离器收集加氢产物；所述微气泡流主要由预加热的原料油与氢气在微气泡发生器中气液混合得到。cn210176791 u涉及一种煤与生物质的多级液化系统，包括：液相进料单元、气相进料单元、微界面发生器、至少两个反应器和分离罐。cn210176767 u涉及一种过氧化氢对孟烷的制备的强化系统，包括：液相进料单元、气相进料单元、微界面发生器、反应器和分离罐。

3、上述发明申请都是利用机械设备及精密仪器产生超重力、微界面、超声波、微波和转盘作用以强化化工传递过程，因而能量消耗、设备投资和操作难度都较大。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种强化重质松节油/树脂油催化加氢的微/超重力-微界面喷射式自旋转的反应装置，利用反应物料自身旋转流动而产生的离心力以克服重力场而形成超/微重力场，从而实现操作便捷、节能降耗、降低设备投资成本的目的。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

3、一种强化重质松节油/树脂油催化加氢的微/超重力-微界面喷射式自旋转的反应装置，所述反应装置包括：

4、换热器，其上下两端分别设有物料进口和物料出口，所述换热器的侧壁设有换热流体进口和换热流体出口；

5、超/微重力-微界面反应器，其设置在所述换热器内，所述超/微重力-微界面反应器包括流体中心管和流体分布器，所述流体中心管为上端开口的圆筒管，所述流体中心管的上端与所述物料进口连通；所述流体中心管的轴向设置有至少1个流体分布器，所述流体分布器包括至少3个圆弧弯管组，每个圆弧弯管组包括至少1个圆弧弯管，所述圆弧弯管辐射状分布；当每个圆弧弯管组内圆弧弯管的数量≥2时，所述圆弧弯管的圆弧直径从内到外依次增大；所述圆弧弯管外端设有喷嘴，其内端与所述流体中心管连通；以及

6、流体输送机，所述物料进口与所述流体输送机连通。

7、进一步地，所述换热器为列管式换热器或夹套式换热器。

8、进一步地，所述流体中心管的轴向设置有2～40个流体分布器，每个流体分布器的间隔距离为50mm～800mm。

9、进一步地，所述换热器直径为100mm～2000mm，高度为500mm～4000mm。

10、进一步地，在每个圆弧弯管组内，所述圆弧弯管数量为1～10个，所述圆弧弯管的圆弧直径为10mm～1000mm。

11、进一步地，所述喷嘴直径为1mm～10mm，所述圆弧弯管的管径直径为3mm～20mm。

12、一种如上所述强化重质松节油/树脂油催化加氢的微/超重力-微界面喷射式自旋转的反应装置及其使用方法的使用方法，包括以下步骤：

13、(1)换热流体进口和换热流体出口与提供冷流体的装置连通，用于换热；流体输送机与提供物料的各装置连通，用于将物料重质松节油/树脂油、氢气分别输送至物料进口，通过物料进口进入超/微重力-微界面反应器的流体中心管内，所述流体输送机输送的物料由β值大小确定物料流速，具体计算公式如下：

14、离心力加速度为g＝rω2                       (1)

15、地球重力加速度为g＝9.81m/s2        (2)

16、超/微重力因子

17、式中：g-离心力加速度，m/s2；

18、r-圆周运动半径，即圆弧弯管的圆弧半径，m；

19、g-地球重力加速度，m/s2；

20、ω-圆周运动角速度，即物料在超/微重力-微界面反应器中的角速度，1/s；

21、β—超/微重力因子；

22、n—圆周运动转速，r/min；

23、π—圆周率；

24、v—圆周运动线速度，即物料在超/微重力-微界面反应器中的流速，m/s；

25、其中，r为已知值，β取特定的数值，使得物料在超/微重力-微界面反应器中呈微重或者超重状态；

26、(2)重质松节油/树脂油、氢气进入流体中心管后，通过圆弧弯管和喷嘴，喷射在换热器内，实现混合与反应。

27、其中，当离心力加速度g是地球重力加速度g的1倍～50倍，即β＝1～50时为微重力场效应；当离心力加速度g大于地球重力加速度g的50倍时，即β＞50时为超重力场效应，由物料的黏度、密度、温度和化学反应特性选择β值大小；物料在超/微重力场下使非均相反应物料形成毫米级或微米级小液滴和小气泡，高效地促进非均相反应物料相际间混合和强化传递过程。

28、与现有技术相比，本发明的有益效果：

29、本发明利用参与反应的物料在反应装置内作自旋转圆周流动而产生离心力，以克服重力形成超/微重力-微界面场，从而使非均相反应物料形成毫米级或微米级小液滴和小气泡，将气液、气液液界面的集合尺度由毫-厘米级高效地调控为微米级，高效地促进非均相反应物料相际间混合和强化传递过程；而且本发明的反应装置不需要利用专用机械设备以高速转动来驱动反应物料产生离心力，由于本发明反应装置的反应物料自身圆周旋转流动而产生超/微重力-微界面，达到强化反应体系的传递过程，结构简单、制造容易、安装维护方便、密封性能好和操作简便，实现高效率、低能耗、低污染和低投入的工业生产。