CN101294104B - 加氢裂化循环氢脱油脱水分离方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了加氢裂化循环氢脱油脱水分离方法，它包括：对加氢裂化反应得到的产物和循环氢经高压分离后得到的带液循环氢进行旋流分离，以在对循环氢进行脱硫之前除去循环氢中夹带的高分油液滴；对经脱硫得到的循环氢进行旋流分离，以除去循环氢中剩余的液滴；以及对加氢裂化反应得到的产物和循环氢经高压分离后得到的液体通过低压分离得到的低分气进行旋流分离，以除去低分气中夹带的液滴。本发明还提供了加氢裂化循环氢脱油脱水分离装置。
Description
技术领域
本发明属于石油加工技术领域，涉及一种采用旋流分离器去除石油炼制加氢裂化工艺过程的循环氢中少量油滴和水滴的方法，适于处理包括加氢裂化工艺循环氢在内的气-油、气-水非均相分离过程。具体地说，本发明提供了一种加氢裂化循环氢脱油脱水分离方法。本发明还提供了一种加氢裂化循环氢脱油脱水分离装置。
背景技术
由于世界原油向着重质化、劣质化、高含硫发展，而且非常规重质原油(包括稠油、油砂、沥青等)的探明储量很大，因此重质渣油的轻质化一直受到炼油行业的重视。由于采用加氢法液体产品收率高、质量好、加氢工艺技术成熟，因此，渣油加氢裂化已经成为重质油轻质化的重要途径之一。在加氢反应过程中维持较高的氢分压在热力学上对加氢反应有利，同时还能抑制生成积炭的缩合反应。维持高的氢分压是通过大量氢的循环来实现的。因为加氢反应是放热反应，所以大量氢气的循环还可以降低反应温度的增加幅度。加氢反应产物含有硫化氢气体，同时从高压分离器出来的待提纯循环氢夹带有大量的高分油。硫化氢的存在对催化剂极其不利，所以必须对循环氢进行脱硫处理。
循环氢脱硫是采用胺液在脱硫吸收塔内进行的。循环氢从塔底部引入，胺液从塔顶部进入塔内。气体夹带的油分会导致塔内产生发泡现象，造成胺液的损失，影响塔的稳定操作；同时，轻烃在循环氢中的累积会增加循环氢的驰放，因此必须将循环氢中的油滴含量降低到一定水平以下。胺法脱硫有一个至今未能彻底解决的“溶剂发泡”难题，即，快速损失胺液。胺液本身就有发泡倾向，当系统中C5等轻烃含量大、系统杂质如HSS含量高，甚至铁绣较多时(比如新建装置开工前，系统碱洗预处理不完善)都会引起发泡。胺液一旦发泡，便会向增长方向发展，使用消泡剂可暂时控制发泡倾向，但一旦超过某个限度，便会发展成为无法克服的泡沫充塞，往往会导致压缩机非正常运转。
传统的脱除循环氢中油滴、水滴的方法是选用沉降罐、聚结器脱液。如果液滴在沉降罐内的停留时间足够长，可以得到非常好的分离效果，但是，停留时间越长就意味着沉降罐的体积越大，占地面积也就越大。加氢裂化工艺中循环氢的处理量非常大，所以沉降罐的分离效率不是很高。聚结器脱液的原理是离心力分离，和旋风分离器类似。和沉降罐相比，聚结器分离效率高、占地面积也小，但是由于聚结器腔体直径很大，所以分离效率不是很高。中国专利申请CN 1970697公开了一种采用分液罐和水合物结合分离高压分离器出来的循环氢中夹带的液滴的方法，其中，高压分离器出来的循环氢在分液罐中脱除夹带的液滴后，进入水合物法氢提纯单元，甲烷、乙烯等轻烃和水接触生产水合物，而氢气因为不能生成水合物与轻烃分离。水合物法可以非常有效地去除循环氢中的轻烃，但是采用分液罐分离循环氢夹液的效果仍欠佳。
因此，本领域迫切需要开发出一种新的、能够有效地克服上述现有技术方法的不足的加氢裂化循环氢脱油脱水分离方法。
发明内容
本发明提供了一种新的加氢裂化循环氢脱油脱水分离方法和装置，克服了现有技术方法中存在的缺陷。
一方面，本发明提供了一种加氢裂化循环氢脱油脱水分离方法，它包括：
对加氢裂化反应得到的产物和循环氢经高压分离后得到的带液循环氢进行旋流分离，以在对循环氢进行脱硫之前除去循环氢中夹带的高分油液滴；
对经脱硫得到的循环氢进行旋流分离，以除去循环氢中剩余的液滴；以及
对加氢裂化反应得到的产物和循环氢经高压分离后得到的液体通过低压分离得到的低分气进行旋流分离，以除去低分气中夹带的液滴。
在一个优选的实施方式中，所述旋流分离的循环氢入口速度为15-30米/秒，操作压力为0.02-0.05MPa。
在另一个优选的实施方式中，所述旋流分离使用由5-50套旋流芯管组成的微型旋流分离器、气-固旋风分离器或气-液旋风分离器进行。
在另一个优选的实施方式中，所述循环氢脱硫的循环氢入口操作压力为8-25MPa，操作温度为20-80℃。
在另一个优选的实施方式中，所述循环氢脱硫之前旋流分离的循环氢入口油含量为1000-15000ppm，密度为0.83-0.96kg/m3，油滴的粒径为1-200μm。
在另一个优选的实施方式中，所述循环氢脱硫之后旋流分离的循环氢入口油含量为1000-5000ppm，密度为0.8-1.16kg/m3，油滴的粒径为1-80μm。
在另一个优选的实施方式中，所述循环氢的气体密度为5.834-20.668kg/m3，粘度为0.008-0.15厘泊。
另一方面，本发明提供了一种加氢裂化循环氢脱油脱水分离装置，它包括：
与加氢裂化反应器连接的，用于对加氢裂化反应得到的产物和循环氢进行高压分离的高压分离器；与所述高压分离器连接的，用于对经高压分离得到的带液循环氢进行旋流分离的旋流分离器，用以在对循环氢进行脱硫之前除去循环氢中夹带的高分油液滴；与所述旋流分离器连接的，用于对循环氢进行脱硫的循环氢脱硫塔；与所述循环氢脱硫塔连接的，用于对经脱硫得到的循环氢再进行旋流分离的旋流分离器，用以除去循环氢中剩余的液滴；与所述高压分离器连接的，用于对经高压分离得到的液体进行低压分离的低压分离器；以及与所述低压分离器连接的，用于对经低压分离得到的低分气进行旋流分离的旋流分离器，用以除去低分气中夹带的液滴。
在一个优选的实施方式中，所述旋流分离器的循环氢入口速度为15-30米/秒，操作压力为0.02-0.05MPa。
在另一个优选的实施方式中，所述旋流分离器选自：由5-50套旋流芯管组成的微型旋流分离器、气-固旋风分离器或气-液旋风分离器。
附图说明
图1是现有技术的加氢裂化装置的加氢单元的工艺流程图。
图2是根据本发明引入了旋流分离器后的加氢裂化装置的加氢单元的工艺流程图。
图3是根据本发明的一个实施方式的微型旋流分离器的结构示意图。
具体实施方式
旋流分离器由若干旋流芯管组成，其分离效率远高于常规旋流器，这已经得到了业界的认可，同时旋流分离器的操作压降小，能耗低。加氢裂化装置循环氢非均相颗粒分离系统的高效、安全、环境协调和长周期运转是今后发展方向。本发明给出一种采用旋流分离器分离循环氢中油滴和水滴的方法，基于旋流分离器具有占地面积小、结构简单、能耗低、便于运行和维护等突出的优点，同时旋流分离器还是一种高效、安全、可长周期运转的设备。
本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现，在常规的加氢裂化工艺过程中，通过在高压分离器与循环氢脱硫塔之间、循环氢脱硫塔之后、以及低压分离器之后分别设置旋流分离器来分离循环氢中夹带的液滴，可以避免循环氢夹液引起脱硫塔操作不稳定的问题；并且，脱硫后的循环氢与补充氢混合，再与原料混合后返回反应系统，可以达到降低能耗，减少胺液消耗，延缓下游设备腐蚀，减少氢气的驰放，延长后续压缩机运转周期的目的。基于上述发现，本发明得以完成。
传统的加氢裂化工艺如图1所示。原料油经过换热器5加热后被送入加氢精制反应器2中与循环氢加热炉1送来的氢气进行反应；反应产物到加氢裂化反应器3中进行进一步的反应；反应的最终产物和循环氢一起进入高压分离器7；从高压分离器7出来的循环氢进入循环氢脱硫塔9后，与经补充氢压缩机4压缩的补充氢混合，经循环氢压缩机6压缩后再与原料混合，返回反应系统继续反应；从高压分离器7出来的液体一部分作为产品，一部分进入低压分离器8中分离得到低分气。
然而，传统的加氢裂化工艺会产生循环氢夹液引起脱硫塔操作不稳定的问题。为了解决上述问题，同时提高循环氢的氢浓度、减少循环氢驰放，本发明采用旋流分离器处理高压分离器出来的带液循环氢，以去除循环氢中夹带的高分油液滴；同时，本发明采用旋流分离器处理经脱硫塔得到的循环氢，以去除循环氢中剩余的液滴；此外，由于低压分离器出来的低分气中也含有少量液滴，所以本发明在低压分离器出口处另外设置旋流分离器以脱除低分气中的液滴。
在本发明的第一方面，提供了一种加氢裂化循环氢脱油脱水分离方法，它包括：
对加氢裂化反应得到的产物和循环氢经高压分离后得到的带液循环氢进行旋流分离，以在对循环氢进行脱硫之前除去循环氢中夹带的高分油(即，在高压分离器中没有去除的油滴，其含量约为3000-20000ppm，密度约为0.86-1.1kg/m3，粒径约为1-200μm)液滴；
对经脱硫得到的循环氢进行旋流分离，以除去循环氢中剩余的液滴；以及
对加氢裂化反应得到的产物和循环氢经高压分离后得到的液体通过低压分离得到的低分气进行旋流分离，以除去低分气中夹带的液滴。
较佳地，所述旋流分离的循环氢入口速度约为1 5-30米/秒，操作压力约为0.02-0.05MPa。
较佳地，所述旋流分离使用由约5-50套旋流芯管组成的微型旋流分离器进行。也可使用气-固旋风分离器或气-液旋风分离器进行。
较佳地，所述循环氢脱硫的循环氢入口操作压力约为8-25MPa，操作温度约为20-80℃。
较佳地，所述循环氢脱硫之前旋流分离的循环氢入口油含量为1000-15000ppm，密度为0.83-0.96kg/m3，油滴的粒径为1-200μm。
较佳地，所述循环氢脱硫之后旋流分离的循环氢入口油含量为1000-5000ppm，密度为0.8-1.16kg/m3，油滴的粒径为1-80μm。
较佳地，所述循环氢的气体密度约为5.834-20.668kg/m3，粘度约为0.008-0.15厘泊。
本发明的方法还可以用于脱除其它气体中的油和水。
在本发明的第二方面，提供了一种加氢裂化循环氢脱油脱水分离装置，它包括：
与加氢裂化反应器3连接的，用于对加氢裂化反应得到的产物和循环氢进行高压分离的高压分离器7；与所述高压分离器7连接的，用于对经高压分离得到的带液循环氢进行旋流分离的旋流分离器101，用以在对循环氢进行脱硫之前除去循环氢中夹带的高分油液滴；与所述旋流分离器101连接的，用于对循环氢进行脱硫的循环氢脱硫塔9；与所述循环氢脱硫塔9连接的，用于对经脱硫得到的循环氢再进行旋流分离的旋流分离器102，用以除去循环氢中剩余的液滴；与所述高压分离器7连接的，用于对经高压分离得到的液体进行低压分离的低压分离器8；以及与所述低压分离器8连接的，用于对经低压分离得到的低分气进行旋流分离的旋流分离器103，用以除去低分气中夹带的液滴。
较佳地，所述旋流分离器的循环氢入口速度约为15-30米/秒，操作压力约为0.02-0.05MPa。
较佳地，所述旋流分离器是由约5-50套旋流芯管组成的微型旋流分离器。也可以是气-固旋风分离器或气-液旋风分离器。
以下参看附图。
图2是根据本发明引入了旋流分离器后的加氢裂化装置的加氢单元的工艺流程图。如图2所示，原料油经过换热器5加热后被送入加氢精制反应器2中与循环氢加热炉1送来的氢气进行反应；反应产物被送入加氢裂化反应器3中进行进一步的反应(维持较高的氢分压在热力学上对加氢反应有利，同时还能抑制生成积炭的缩合反应，维持高的氢分压是通过大量氢的循环来实现的)；反应的最终产物和循环氢一起从加氢裂化反应器3出来后到高压分离器7中进行气液分离，其中，分离出的气体先经过旋流分离器101以脱除循环氢夹带的液滴(以避免循环氢夹带的油滴引起循环氢脱硫塔发泡)，接着经过循环氢脱硫塔9脱硫后，再经过旋流分离器102以去除循环氢中剩余的液滴(以减少循环氢的弛放)，最后与经补充氢压缩机4压缩的补充氢混合，经循环氢压缩机6压缩后再与原料混合，返回反应系统继续反应；高压分离器7得到的液体一部分作为产品，一部分到低压分离器8中分离得到低分气，为了保证低分气的质量，在低压分离器8的出口设置旋流分离器103以降低低分气中液滴的含量。
旋流分离器的入口速度是影响旋流分离的一个重要参数，对于气液两相体系，气相的入口速度在约15-30米/秒比较合适，根据操作条件及循环氢处理量调节开启旋流芯管的数目使得旋流芯管入口速度处于适宜的范围之内。为了降低循环氢压缩机的功耗，应尽量减少过程的压力损失，降低旋流分离器的操作压降，降至约0.02-0.05Mpa。
从高压分离器出来的循环氢高分油的含量约为3000-20000ppm，密度约为0.86-1.1kg/m3，液滴的粒径约为1-200μm。含有微量高分油的循环氢(操作压力约为6-20MPa，操作温度约为20-80℃)以约15-20米/秒的速度进入旋流分离器，在离心力场中进行油-气分离。由于油-气之间密度差很大，因此可以得到非常好的分离效果。其中，液滴的脱除率可以达到约80重量％以上，液滴的d50切割粒径约为10微米以下。
循环氢脱硫塔之后的旋流分离器的入口液滴含量约为1000-5000ppm，密度约为0.8-1.16kg/m3，油滴的粒径约为1-80μm，液滴的脱除率可以达到约70重量％以上。
从低压分离器出来的低分气中的液滴含量较少，约为10-1000ppm，以约15-30米/秒的速度经旋流分离器脱液后进入循环氢脱硫塔脱硫，旋流分离器的进口压力约为5-20MPa，操作温度约为20-80℃，液滴的d50切割粒径约为10微米以下。
图3是根据本发明的一个实施方式的微型旋流分离器的结构示意图。如图3所示，循环氢由循环氢进口60进入微型旋流器，首先通过微型旋流芯管40将循环氢分为两部分：由旋流芯管溢流口30出来的含有少量液滴的循环氢，称为贫液循环氢；由旋流芯管底流口50出来的含有大部分液滴的循环氢，称为富液循环氢；贫液循环氢在旋流器上部腔体80内汇合，富液循环氢在旋流器下部腔体90内汇合后，气体向上运动到上部腔体80中，而液滴在重力作用下沉降到旋流器底部，最后经污油出口70排出；腔体内的循环氢最后通过除沫装置20进一步去除夹带的少量液滴后经循环氢出口10离开旋流器。
本发明的方法和装置的主要优点在于：
本发明结合了沉降罐脱液和聚结器脱液的优点，同时避免了沉降法占地面积大，聚结器分离效率低的缺陷，突出体现了高效、安全、节能等优点，达到了降低能耗，减少胺液消耗，延缓下游设备腐蚀，减少氢气的驰放，延长后续压缩机运转周期的效果。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1. 一种加氢裂化循环氢脱油脱水分离方法，它包括：
对加氢裂化反应得到的产物和循环氢经高压分离后得到的带液循环氢进行旋流分离，以在对循环氢进行脱硫之前除去循环氢中夹带的高分油液滴；
对经脱硫得到的循环氢进行旋流分离，以除去循环氢中剩余的液滴；以及
对加氢裂化反应得到的产物和循环氢经高压分离后得到的液体，通过低压分离得到的低分气进行旋流分离，以除去低分气中夹带的液滴。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述旋流分离的循环氢入口速度为15-30米/秒，操作压力为0.02-0.05MPa。
3. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述旋流分离使用由5-50套旋流芯管组成的微型旋流分离器、气-固旋风分离器或气-液旋风分离器进行。
4. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述循环氢脱硫的循环氢入口操作压力为8-25MPa，操作温度为20-80℃。
5. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述循环氢脱硫之前旋流分离的循环氢入口油含量为1000-15000ppm，密度为0.83-0.96kg/m3，油滴的粒径为1-200μm。
6. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述循环氢脱硫之后旋流分离的循环氢入口油含量为1000-5000ppm，密度为0.8-1.16kg/m3，油滴的粒径为1-80μm。
7. 如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述循环氢的气体密度为5.834-20.668kg/m3，粘度为0.008-0.15厘泊。
8. 一种加氢裂化循环氢脱油脱水分离装置，它包括：
与加氢裂化反应器(3)连接的，用于对加氢裂化反应得到的产物和循环氢进行高压分离的高压分离器(7)；与所述高压分离器(7)连接的，用于对经高压分离得到的带液循环氢进行旋流分离的旋流分离器(101)，用以在对循环氢进行脱硫之前除去循环氢中夹带的高分油液滴；与所述旋流分离器(101)连接的，用于对循环氢进行脱硫的循环氢脱硫塔(9)；与所述循环氢脱硫塔(9)连接的，用于对经脱硫得到的循环氢再进行旋流分离的旋流分离器(102)，用以除去循环氢中剩余的液滴；与所述高压分离器(7)连接的，用于对经高压分离得到的液体进行低压分离的低压分离器(8)；以及与所述低压分离器(8)连接的，用于对经低压分离得到的低分气进行旋流分离的旋流分离器(103)，用以除去低分气中夹带的液滴。
9. 如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器的循环氢入口速度为15-30米/秒，操作压力为0.02-0.05MPa。
10. 如权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述旋流分离器选自：由5-50套旋流芯管组成的微型旋流分离器、气-固旋风分离器或气-液旋风分离器。
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