CN101250434B - 一种烃类加氢转化方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种烃类加氢转化方法，是将部分或者全部烃类原料和氢气混合后经换热器与反应器流出物换热后进入反应器，其余烃类原料通过侧线直接进入反应器，进行加氢转化反应，经过换热的反应流出物进行气液分离，分离出的富氢气体作为循环氢，分离出的液体进入分馏系统分馏出需要的产品，反应器所用催化剂为器外预硫化好的催化剂。使用本发明方法可以减少设备投资和操作费用以及燃料费用。

Description

一种烃类加氢转化方法

技术领域

本发明涉及在存在氢或者存在氢化合物的情况下，为获得低沸点的馏分的烃裂解油方法，特别涉及烃类加氢转化方法。

技术背景

烃加氢转化过程是原料烃在高温高压、临氢及催化剂存在下进行加氢、脱硫、脱氮、分子骨架结构重排和裂解等反应的一种催化转化过程，是一个耗氢、放热的反应过程，这里所说的烃加氢转化过程，其原料烃可以是来自石油或煤或油母页岩的烃类，原料烃的馏分范围从汽油、煤油、柴油、蜡油直到渣油，而且多数情况下上述原料都含硫。烃加氢转化过程在习惯上已被分类为加氢处理过程、加氢精制过程和加氢裂化过程，虽然这三种加氢转化过程之间并无显著的分界线，但在原料的转化深度上有着众所周知的区别。加氢处理过程是上述三类过程中最缓和的一种。加氢精制过程的应用较加氢处理过程更为广泛，并且在广义上还包含了加氢处理过程，典型的加氢精制过程包含烃类原料的加氢脱硫及加氢脱氮，如蜡油加氢脱硫就是一种重要的加氢精制过程。加氢裂化过程是上述三类过程中烃类原料被裂化的最多的一种，它以汽油、煤油、柴油、蜡油及渣油为原料，广泛用于生产液化石油气、催化重整原料、优质中间馏分油、裂解乙烯原料、白油生产原料和润滑油等。加氢转化所涉及各类装置是一种集催化反应技术、高压技术和炼油技术于一体的工艺装置，以其加工原料油范围广、产品结构灵活、产品质量好、液体收率高等特点日益成为平衡炼厂生产和市场需求的关键手段。

加氢转化的工艺流程，一般划分为反应部分和分馏部分。按物料流序划分时，反应部分可划分为：原料增压、升降温及反应、气液分离三个部分。一个典型的独立的反应段，通常包括以下几种关键设备：反应设备，包括一个或多个反应器；升温、降温设备，包括加热炉、换热器和空气冷却器、水冷却器；气液分离设备，包括高压分离器、低压分离器；转动设备，包括新氢压缩机、循环氢压缩机、高压原料油泵、高压生成油能量回收液力透平泵等设备。

加氢转化过程的主要工艺参数有：反应压力、反应温度、空速和氢油比，反应温度是加氢转化需要严格控制的工艺参数，在一定范围内反应温度对转化率的影响为线形关系，在其它反应参数不变的情况下，反应温度的提高意味着转化率的提高，进而引起产品分布和性质的变化。控制反应温度的目的就是保持进料达到要求的转化率，在实际运转过程中，催化剂失活或进料质量变坏、氮含量增多，都需要调整反应温度。

加氢转化所涉及各类装置典型的原料烃馏程范围是50～600℃，虽然烃类的加氢转化反应属于一种强放热反应，但达到反应条件仍需要保证一定的反应器入口温度，根据装置的不同操作周期，现有工业装置该温度一般在150～500℃之间，而热量维持该温度的热原是反应进料加热炉，在现有技术中反应进料加热炉的作用还体现在：①由于装置反应部分设备材质的限制，在开工初期反应部分需要满足最小升压、升温要求，逐渐和缓和的升高温度和压力，升温过程要靠反应进料加热炉完成；②加氢装置所使用的氧化态催化剂必须经过硫化后方可投入使用，而催化剂硫化需要在严格的温度条件下进行，而温度控制必须依赖反应进料加热炉；③正常生产中，为了安全平稳的控制加氢转化反应过程，反应器入口温度要求控制在±1～±5℃偏差范围内，这一温度条件完全依靠反应进料加热炉控制；④加氢装置停工阶段同样要求有步骤的实施降温和降压过程，目前只能通过反应进料加热炉逐步减少热量供应，以达到快速、可控制的反应部分冷却；⑤其它特殊工况，如全装置停电或发生火灾，或在反应器飞温时，目前通常的作法是完全停止反应进料加热炉的热量供应以使反应器温度迅速降低，此时进料加热炉就成为非常重要的安全保障。由此可见，现有技术中加热炉是为装置进料提供热源的关键设备，是实现及控制反应器入口温度的必须设备，也是保证加氢转化装置安全生产的核心设备之一。

发明内容

本发明提出了一种烃类加氢转化方法，利用加氢转化反应生成热大于吸收热的特点，用反应器流出物与反应进料换热加热反应进料，取消现有技术中的进料加热炉。

本发明一种烃类加氢转化方法，其特征在于：部分或者全部烃类原料8和氢气17混合后经换热器1与反应器2的流出物11换热后进入反应器2，其余烃类原料8通过侧线16直接进入反应器2，经过换热后的反应流出物11进行气液分离，分离出的富氢气体作为循环氢14，分离出的液体进入分馏系统分馏出需要的产品，反应器2所用催化剂为硫化态催化剂。

本发明部分或者全部的氢气17可以经副线18直接进入反应器2。

所述的换热器1的操作压力表压为70～21000kPa。

加氢转化过程所用的催化剂是以金属为活性元素，以氧化铝或者分子筛为载体的催化剂，其中金属只有以硫化态存在才具有催化作用，如起加氢转化作用的MoS₂、CoS、NiS等，而这些硫化态金属在含O₂的气氛下很容易转化成氧化态，一般制备的催化剂金属是氧化态的，使用过程中，是将装填在反应器内的金属氧化态催化剂在反应器内与H₂S反应转化成金属硫化态，即器内预硫化过程。器内预硫化过程是一个比较慢的过程，它对升温和升压均有严格的要求。目前国内外已经开发成功了器外预硫化工艺技术，即在催化剂制备完成后将金属氧化态转变成金属硫化态，并采取措施保护该硫化态，使其与含氧气体接触不被氧化，保持金属硫化态，或者在催化剂的制备过程中将其制备成金属硫化态，采取有效的技术措施，使其金属硫化态在与含氧气体接触不转化成金属氧化态，这方面的技术有：ZL00129838.0，ZL200410050707.X，ZL200410039449.5。

本发明加氢转化方法即可以满足加氢装置正常运行过程操作的要求，也能满足加氢装置开工和停工的要求。

本发明的加氢转化方法，在加氢装置正常运行过程中使用时，大多数烃类原料8经过换热器1与反应器2的流出物11换热后进入反应器2，而较少部分通过侧线16直接进入反应器2，反应器2的入口温度是通过经过换热器1与直接进入反应器烃类原料的比例来控制的，即在实际运行中靠调节进入换热器1和直接进入反应器2的烃类原料量控制反应器2的入口温度。

本发明加氢转化方法在装置开工初期使用时，由于反应器2内的催化剂为硫化态催化剂，不小于90℃的反应进料与反应器2中硫化态催化剂接触并进行反应，随着加氢转化反应的进行，反应器2的流出物温度会逐步提高，经过换热的反应进料温度也会逐步提高，直到达到所需的反应器温度，进行正常运行。

本发明加氢转化方法在加氢装置正常停工期间使用时，通过减少进入换热器1烃类原料进料量，增加侧线16的流量，逐步降低反应器2的入口温度，使反应器的温度逐渐降低，直到达到停工温度要求。

本发明加氢转化方法在加氢装置非正常停工期间使用时，可通过加大侧线16流量的方法，使反应器2迅速降低到停工温度要求。

所述的烃加氢转化过程包括加氢处理、加氢精制和加氢裂化过程。

所述的加氢精制包括：原料加氢精制和产品加氢精制，如：加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属、加氢脱芳烃、加氢饱和以及加氢脱杂质等。

本发明反应器2流出物的分离采用现有技术的分离流程进行气液分离。

所述的加氢处理包括：主要是对原料的加氢处理，其过程中的反应与加氢精制相同，一般用于为某工艺装置提供原料。

所述的加氢裂化包括：单段工艺过程、单段串连工艺过程、两段工艺过程、反序工艺过程、一次通过工艺过程、部分循环工艺过程、全循环工艺过程。

本发明的工艺操作条件与常规加氢转化工艺相同，并可以在实验或模拟的基础上，根据原料性质、产品要求等进行调整。本发明适用的操作条件范围是：反应器的操作条件表压压力为70～21000kPa，温度150～500℃，氢油比100～3000，空速0.1～500.0hr^-1。

采用本发明技术方案具有以下有益效果：

1)本发明所指方法取消了反应进料加热炉、反应进料加热炉入口处对称布置的较长高压管线甚至高压调节阀、高压阀门和管件，降低了装置一次投资；

2)本发明所指方法节省了反应进料加热炉造成的压降，此压降通常需要循环氢压缩机来克服，本方法可以大大降低循环氢压缩机压差，通常可降低10～70％，进一步降低一次投资及能耗；

3)由于本发明所指方法取消了反应进料加热炉，而反应进料加热炉位于反应器上游，在保证反应器入口总压的前提下，取消反应进料加热炉可降低反应器上游所有高压设备、管线、管件、仪表等的操作压力，通常可降低10～30％，降低一次投资和能耗；

4)本发明所指方法使反应进料可以和反应流出物充分换热，突破常规换热器冷端、热端的换热终温限制，充分利用反应流出物的热量和温位，降低能耗；

5)节省了加热炉所需的燃料气消耗，降低能耗；

6)减少装置的占地面积。

以下结合附图对本发明技术方案作详细说明，但并不限制本发明。

附图说明：

图：本发明的一种典型流程图。

1-换热器，2-反应器，3-热高分，4-高压空冷，5-冷高分，6-循环氢脱硫系统，7-循环氢压缩机，8-烃类原料，9-新氢，10-水，11-反应流出物，12-热高分气，13-冷高分气，14-循环氢，15-高压循环氢，16-侧线，17-氢气，18-副线

具体实施方式

如图所示，在反应器2内装填催化剂为硫化态催化剂，一部分或者全部烃类原料8与氢气17混合后经换热器1与反应器2的流出物11换热后进入反应器2，其余烃类原料8通过侧线16直接进入反应器2，部分或者全部的氢气17也可以经副线18直接进入反应器2，反应器的操作条件表压压力为70～21000kPa，温度150～500℃，氢油比100～3000，空速0.1～500.0hr^-1，反应器2的流出物11经换热器1与反应器进料换热后进入热高分3，热高分气12与水10混合后经高压空冷4冷凝冷却后进入冷高分5，冷高分气13经循环氢脱硫系统6脱硫后作为循环氢14进入循环氢压缩机7，高压循环氢15和新氢9混合为氢气17循环使用，分离出的液体进入分馏系统分馏出需要的产品，反应器2所用催化剂为器外预硫化好的催化剂。

Claims (6)

1.一种烃类加氢转化方法，其特征在于：全部烃类原料(8)和氢气(17)混合后经换热器(1)与反应器(2)流出物(11)换热后进入反应器(2)，进行加氢转化反应，经过换热后的反应流出物(11)进行气液分离，分离出的富氢气体作为循环氢(15)，分离出的液体进入分馏系统分馏出需要的产品，反应器(2)所用催化剂为硫化态催化剂。

2.依照权利要求1所述的一种烃类加氢转化方法，其特征在于：部分氢气(17)经副线(18)直接进入反应器(2)，另一部分经换热器(1)后进入反应器(2)。

3.依照权利要求1所述的一种烃类加氢转化方法，其特征在于：换热器(1)的操作压力表压为70～21000kPa。

4.一种烃类加氢转化方法，其特征在于：一部分烃类原料(8)和氢气(17)混合后经换热器(1)与反应器(2)流出物(11)换热后进入反应器(2)，另一部分烃类原料(8)通过侧线(16)直接进入反应器(2)，进行加氢转化反应，经过换热后的反应流出物(11)进行气液分离，分离出的富氢气体作为循环氢(15)，分离出的液体进入分馏系统分馏出需要的产品，反应器(2)所用催化剂为硫化态催化剂。

5.依照权利要求4所述的一种烃类加氢转化方法，其特征在于：部分氢气(17)经副线(18)直接进入反应器(2)，另一部分经换热器(1)后进入反应器(2)。

6.依照权利要求4所述的一种烃类加氢转化方法，其特征在于：换热器(1)的操作压力表压为70～21000kPa。

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