混合流體的方法
【技術領域】
[0001]本說明書涉及混合流體。特別但非排它地，其涉及通過將新鮮流體進料注入再循環流體進料的螺旋流中從而有效地混合流體。
[0002]該方法可用于例如其中將腐蝕性新鮮流體進料混入再循環流體進料中的化學過程。發現可特別用于加工烴類，如來自生物來源的可再生源(例如來自生物油和脂肪)的柴油范圍烴類。本發明還可用于控制反應器的溫度分布。
【背景技術】
[0003]
環境利益和日益提高的對柴油燃料的需求驅使燃料生產商在柴油燃料制造中更集中地使用可再生來源。在基于生物原材料的柴油燃料(即可再生和生物柴油)的制造中，主要興趣由此非常集中于包含脂肪酸的甘油三酯的植物油與動物脂肪。長鏈、直鏈和大多飽和的脂肪酸的烴類在化學上對應于柴油燃料中存在的烴類。
[0004]植物油和脂肪，以及動物油和脂肪通常含有0-30重量％的游離脂肪酸FFA。FFA在甘油三酯的酶促水解過程中形成，尤其是當油料籽實保持在濕潤氣氛中時。游離脂肪酸還可以在生物油和脂肪的提純過程中，尤其在堿洗一一即堿催化水解的過程中形成。
[0005]該脂肪酸的組成、尺寸和飽和度在不同來源的原料中可能非常不同。生物油或脂肪的熔點主要取決于飽和度。脂肪比液體油飽和程度更高，并需要較少的氫來氫化雙鍵。
[0006]游離脂肪酸因其酸度而具有很強的腐蝕性。它們侵蝕與之接觸的材料，這會對涉及FFA的工藝中使用的設備如管道和反應器造成腐蝕。
[0007]FFA還促進了不合意的副反應。生物油與脂肪中的不飽和進料和游離脂肪酸促進了高分子量化合物的生成，這會導致預熱段的堵塞并降低催化劑的活性與壽命。不飽和FFA中的雙鍵還促進了各種其它副反應，如低聚/聚合、環化/芳構化和裂化反應。這些反應在該過程中產生許多問題，并使催化劑失活，提高氫消耗和降低柴油產量。
[0008]脂肪酸還可以促進重質化合物的形成。這些重質化合物的沸程與柴油燃料的沸程不同，可能縮短異構化催化劑的壽命。由于生物油和脂肪中所含的游離脂肪酸，與僅具有少量游離脂肪酸(〈1%)的甘油三酯生物進料相比，高分子量化合物的形成顯著增加。
[0009]EP1741768A1描述了制造柴油范圍烴類的方法，其中在加氫處理步驟中將進料加氫處理，并在異構化步驟中異構化，將包含含有超過5重量％的游離脂肪酸的新鮮進料和至少一種稀釋劑的進料在加氫處理反應器中在催化劑的存在下在200-400°C的反應溫度下加氫處理，并且稀釋劑對新鮮進料的體積比為5-30:1。公開了加氫脫氧(HDO)步驟作為從含氧化合物和FFA進料中除去氧的氫解過程。
[0010]游離脂肪酸是腐蝕性的，并且它們會侵蝕裝置或催化劑的材料，并促進某些副反應。游離脂肪酸非常有效地與金屬雜質反應，產生金屬羧酸鹽，這會促進不合意的副反應化學。
[0011]存在于烴類的可再生來源中的FFA的腐蝕性限制了可再生來源在制造柴油燃料中的用途。新鮮進料中高濃度的FFA阻礙了將高濃度的新鮮原料進料到再循環進料中而不會使例如進料系統、熱交換器和反應器暴露在腐蝕下。在其中新鮮進料與再循環進料混合的反應床之上，如在HDO處，腐蝕的風險特別高。
[0012]腐蝕速率受諸如工藝中使用的材料、運行溫度、有機酸濃度和硫化物形成的因素的影響。
[0013]不需要的氧可以通過脫氧反應從脂肪酸或其酯中除去。將生物油和脂肪(其為基于生物材料的油和脂肪)脫氧以制造適于作為柴油燃料產品的烴類可以通過催化加氫處理來進行。
[0014]在加氫處理過程中，特別是加氫脫氧，含氧基團與氫反應并以反應中形成的水的形式除去。該反應需要相當大量的氫。由于這些反應的高放熱性質，對反應熱的控制極為重要。不純的植物油/脂肪或動物脂肪/油、高反應溫度、反應溫度控制不足或進料流中的低氫可用性可能會導致不想要的副反應，如裂化、聚合、酮化、環化和芳構化，以及催化劑的結焦。這些副反應還降低了獲得的柴油餾分的產率和性能。
[0015]EP1741768A1還描述了用于由生物油和脂肪制造柴油范圍烴類的改進方法，其中采用稀釋新鮮進料和降低的反應溫度來進行含有游離脂肪酸的甘油三酯原料的加氫處理。稀釋劑選自烴類和該過程的再循環產物，即產物再循環或其混合物。當使用含有10重量％的游離脂肪酸(由新鮮的油計算)的原料時，至少5:1的比率(再循環:新鮮)顯著減少了高分子量產物的形成。由此，使用至少5:1或4:1的再循環比率和降低的反應溫度，可以在無需脫酸的情況下處理游離脂肪酸，并獲得適于柴油燃料池的高品質烴類。
[0016]當使用含有高水平的FFA或其它有機酸的原料時，必須保護系統以免受腐蝕。特別是進料系統、熱交換器和/或反應器最受影響，因為它們最先與具有最高FFA含量的進料接觸。通過耐腐蝕材料控制腐蝕是可能的，但是會轉化為高成本和精煉廠裝置的大量改建。
[0017]此前已經通過包覆暴露表面、添加腐蝕抑制劑、防蝕劑或改變暴露表面中使用的材料(耐腐蝕材料)實現了腐蝕防護。這些方法例如由US2012053377已知。
[0018]US20120216450描述了使用基于鎳和鉬的催化劑在與石油進料的共同處理中轉化來自可再生來源的進料的方法。
[0019]US8440875描述了由可再生原料制造柴油燃料的方法。氨或胺化合物用于中和可再生原料中的有機酸。該氨或胺化合物必須在異構化區之前從產物混合物中除去，以使其不會影響異構化催化劑。使用氨或胺化合物允許工藝設備中的冶金還原。
[0020]US20120255233公開了通過以下方法將含有FFA的油轉化為生物柴油的方法:在大網狀凝膠類型酸性多相樹脂的存在下在無需預處理或提純的情況下將含有高FFA的原料(FFA 20-85%)轉化為生物柴油，隨后在均相堿性催化劑的存在下進行酯交換并分離生物柴油和甘油。
[0021]FR2989006A1公開了具有驟冷裝置的催化反應器，所述驟冷裝置具有驟冷流體的切向注入。
[0022]盡管在本領域已經進行了一些將腐蝕性新鮮流體進料混合到再循環流體進料中的嘗試，但仍然需要能夠有效混合新鮮進料和再循環進料而無需大量防護或稀釋劑或中和劑的新方法與設備。特別是此前在由可再生來源制造柴油范圍烴類中的高FFA進料還不能在不大量采用附加的中和劑或稀釋劑、轉化、或通過保護層保護反應器部件的情況下以成本有效的方式進料到再循環的工藝流中。
[0023]本發明的一個目的是通過提供本發明這些方面的混合方法和流體混合器以便至少減少反應器系統中的腐蝕問題和/或能夠提高HDO反應器進料中的FFA含量來至少緩解現有技術的上述缺點。
【發明內容】
[0024]發明概述
本發明人已經令人驚訝地發現一種混合流體的有效方法和一種流體混合器。因此，本發明的第一方面提供在流體混合器中混合流體的方法，該流體混合器包含第一入口、第二入口、出口和基本圓筒形的混合室，該混合室包含壁、頂板和底板，并且該方法包括:
a.經第一入口將第一流體流送入該混合室中，該第一入口具有在該頂板中和在該混合室內部的開口，該第一入口的外壁