CN101591563A - 一种沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺。其特征在于该组合工艺包括至少一个三相沸腾床反应器和至少一个固定床反应器，原料油与氢气混合后进入三相沸腾床反应器，与加氢催化剂接触进行加氢反应，沸腾床反应器内压力8～20MPa，温度350～550℃，氢油体积比500～1500，从三相沸腾床反应器出来的气相和液相产物分别进行处理。使用本发明工艺具有能量利用合理、工艺流程紧凑、高压设备少、操作灵活、产品质量好、氢气利用率高、运行成本低等特点。
Description
技术领域
本发明属于石油化工领域中一种加氢组合工艺，具体地说，本发明涉及一种沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺。
背景技术
随着原油的变重、变劣，重、渣油的深度加工技术已经成为石油资源利用开发的重点。目前，工业上广泛采用的渣油加氢工艺主要有固定床和沸腾床两种。当处理劣质(高硫、高残碳、高金属)渣油时，固定床加氢会遇到高放热反应引起的催化剂床层结焦、固体物积聚引起的床层压降增大及催化剂中毒等问题。沸腾床加氢则避免了固定床加氢的问题，可以很好地适应加工劣质渣油，同时能保证装置的长周期稳定运转，但沸腾床加氢反应转化率低，反应产物硫含量依然很高，需要进一步进行加氢处理。
中国专利CN101376834公开了一种沸腾床组合工艺，其主要技术特征是沸腾床反应产物在沸腾床反应器内进行三相分离，液相产物经降压及通过打冷油降温后进入中低温低压分离器，沸腾床气相产物与低分气混合后直接送到下游的固定床加氢反应器进行处理，低分油全馏分去催化作原料。
该组合工艺存在的问题有：沸腾床液相产物进中低温低压分离器前，需要打冷氢或冷油降温，浪费了热能，增加了设备投资；沸腾床气相产物与低分气组成主要为氢气和少量轻烃，加氢后的产品仅为轻油；沸腾床气相产物与低分气两个物流压力、温度相差较大，混合后的温度、压力均较低，固定床加氢反应器的操作条件受限制，难以保证加氢后轻油的产品质量。
US6620311介绍了一种沸腾床加氢、分离、加氢脱硫、催化裂化分步骤加工石油馏分的组合工艺，其主要技术特征是沸腾床反应产物以气、液混相直接进入热高压分离器，在热高压分离器中进行气、液分离。热高分气进入固定床加氢反应器进行加氢脱硫，反应产物进入分馏部分进行分馏。热高分油进入催化裂化装置，催化裂化反应产物进入分馏部分切割出不同产品。
US 6447671介绍了一种沸腾床加氢-催化剂固体分离-固定床加氢组合工艺，其主要技术特征是沸腾床全部反应产物先经分离设施脱除固体催化剂后，再进入固定床加氢反应器进行加氢处理。
国外Chevron公司的LC-Fining工艺中采用的沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺过程为，沸腾床反应产物以气、液混相直接进入热高压分离器，在热高压分离器中进行气、液分离。热高分气进入固定床加氢反应器进行加氢精制，热高分油进入重油汽提塔(常压或低压)。在重油汽提塔切割出中间馏分油和未转化油，未转化油作为延迟焦化装置、溶剂脱沥青装置或催化裂化装置的原料，中间馏分油升压后与热高分气一起进入固定床加氢反应器。固定床加氢与沸腾床加氢共用一个循环氢系统。
上述几种组合工艺都存在着沸腾床反应器采用仅以分离固体催化剂为目的的技术，沸腾床反应产物在热高压分离器中进行气、液分离，增加了高压分离设备的问题。另外，LC-Fining组合工艺存在的问题还有：热高分油需要降压进入重油汽提塔进行切割，而切割出来的中间馏分油需要升至高压进入固定床加氢反应器，浪费了能量；由于沸腾床原料油硫含量高，导致热高分气中H2S含量非常高，氢分压低，直接进入固定床加氢反应器，难以保证加氢精制反应的需要。
US6207041介绍了一种包括沸腾床加氢、固定床加氢的分步骤加工重石油馏分的组合工艺，其主要技术特征是重石油馏分进入减压塔，减压塔底油经溶剂脱沥青后，与减压塔顶油一起进入沸腾床反应器。沸腾床全部反应产物进入固定床加氢反应器进行加氢反应，固定床加氢产物进入分馏塔进行分馏。在分馏塔切割出不同产品，分馏塔底油进入催化裂化装置。
该组合工艺存在着沸腾床产物中H2S含量高，氢分压低，直接进入固定床加氢反应器，难以保证加氢精制反应的需要的问题。
综上所述，上述几种组合工艺都存在着后续的固定床加氢反应条件难保证、能量利用不合理等问题。
发明内容
为了克服现有沸腾床加氢组合工艺的不足，本发明提供了一种新型沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺，以重渣油为原料生产低硫的轻质石油馏分产品，具有能量利用合理、工艺流程紧凑、高压设备少、操作灵活、产品质量好，同时氢气利用率高、运行成本低等特点。
本发明一种沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)循环氢与新氢分别或混合后与原料油混合，之后进入沸腾床反应器，与加氢催化剂接触进行加氢反应，沸腾床反应器内压力8～20MPa(表压)，温度350～550℃，氢油体积比500～1500；
2)来自步骤1)沸腾床反应器的气相产物经换热、冷却至40～60℃后，进入冷高压分离器进行气、液分离，冷高压分离器的气相脱硫后与沸腾床反应器气相产物换热，之后分成两部分，一部分与冷高压分离器液相一起进入轻质油固定床反应器，另一部分与来自步骤1)沸腾床反应器中的液相产物和来自步骤4)的零循环油或全部循环油一起进入重质油固定床反应器进行加氢反应，其中轻质油固定床反应器压力2～10MPa(表压)，温度200～400℃，氢油体积比200～500，重质油固定床反应器压力6～18MPa(表压)，温度300～450℃，氢油体积比400～1000；
3)轻质油固定床反应器产物经分离后，气相作为循环氢，液相分馏得到轻质油产品；
4)重质油固定床反应器产物经分离后，气相作为循环氢，液相进分馏塔进行分馏，得到轻质油产品，从分馏塔分馏出的蜡油或作为产品或作为循环油，分馏出的塔底油或抽出或与蜡油一起作为循环油，循环油返回步骤2)。
本发明另一种沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)循环氢与新氢分别或混合后与原料油混合，之后进入沸腾床反应器，与加氢催化剂接触进行加氢反应，沸腾床反应器内压力8～20MPa(表压)，温度350～550℃，氢油体积比500～1500；
2)来自步骤1)沸腾床反应器的气相产物经换热、冷却至40～60℃后，进入冷高压分离器进行气、液分离，冷高压分离器的气相脱硫后与沸腾床反应器气相产物换热，之后与冷高压分离器液相、来自步骤1)沸腾床反应器中的液相产物和来自步骤3)的零循环油或全部循环油一起进入重质油固定床反应器进行加氢反应；
3)重质油固定床反应器产物经分离后，气相作为循环氢，液相进分馏塔进行分馏，得到轻质油产品，从分馏塔分馏出的蜡油或作为产品或作为循环油，分馏出的塔底油或抽出或与蜡油一起作为循环油，循环油返回步骤2)。
本发明另一种沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)循环氢与新氢分别或混合后与原料油混合，之后进入沸腾床反应器，与加氢催化剂接触进行加氢反应，沸腾床反应器内压力8～20MPa(表压)，温度350～550℃，氢油体积比500～1500；
2)来自步骤1)沸腾床反应器的气相产物进入轻质油固定床反应器，轻质油固定床反应器产物经换热、冷却至40～60℃后，进入冷高压分离器进行气、液分离，分离后的气相经脱硫后与轻质油固定床反应器产物换热，之后与来自步骤1)沸腾床反应器中的液相产物和来自步骤3)的零循环油或全部循环油一起进入重质油固定床反应器进行加氢反应，重质油固定床反应器压力6～18MPa(表压)，温度300～450℃，氢油体积比400～1000，冷高压分离器的液相分馏得到轻质油产品；
3)重质油固定床反应器产物经分离后，气相作为循环氢，液相进分馏塔进行分馏，得到轻质油产品，从分馏塔分馏出的蜡油或作为产品或作为循环油，分馏出的塔底油或抽出或与蜡油一起作为循环油，循环油返回步骤2)。
本发明所述沸腾床加氢反应器包括1～3个沸腾床反应器，其中至少一个为三相沸腾床反应器，该三相沸腾床反应器内有气、固、液三相的上流式反应器，内部设有固体催化剂加、排设施，并设有气、固、液三相分离设施，以有效控制气、固、液三相界位，实现气相产物由反应器顶部出反应器，液相产物由反应器上部出反应器。
所述三相沸腾床反应器内设有液位控制，以控制反应器内的液位和液相产物的流量。
所述从冷高压分离器出来的气相，其脱硫方式为逆流式胺液脱硫。
所述重质油固定床反应器为1～3个。
所述从沸腾床反应器出来的液相产物经后再进入重质油固定床反应器。过滤方式为：在沸腾床反应器液相产物液位控制阀前设置过滤器，或在沸腾床反应器液相出口处设置过滤网及反冲洗设施。
本发明方法与现有技术相比具有如下有益效果：
1)气、固、液三相分离在三相沸腾床反应器内进行，省略了传统的热高压分离器，降低了高压设备的投资；
2)冷高压分离器分离出的气体，经脱硫后进入轻、重质油固定床反应器，因此H2S含量低，能够满足轻、重质油固定床加氢反应对反应氢气的要求，保证了加氢后的产品质量；
3)沸腾床反应液相产物直接进入重质油固定床加氢反应器，避免稠环芳烃在高温分离过程中的累积，也对装置长周期运转有着积极的意义；
4)能够最大限度的生产低硫目的产品，重质油分馏部分蜡油如循环回重质油固定床加氢反应器时，还可增加轻油、中油等目的产品的收率，从而提高经济效益；
5)本发明工艺合理利用了压力能、热能，有效减少了高压换热器、加热炉和压缩机等关键设备的投资，同时减少了操作费用。
以下结合附图和具体实施方式对本发明技术方案作详细说明，但附图和具体实施方式并不限定本发明的范围。
附图及附图说明
图1：本发明第一种典型流程图；
图2：本发明第二种典型流程图；
图3：本发明第三种典型流程图；
图4：本发明第四种典型流程图；
图5：本发明第五种典型流程图。
图中：1-沸腾床反应器，2-冷高压分离器，3-脱硫塔，4-重质油固定床反应器，5-轻质油固定床反应器，6-第一分离器，7-第二分离器，8-重质油分馏塔，9-轻质油分馏塔，10-催化裂化装置，11-加催化剂系统，12-排催化剂系统，13-混合氢气，14-沸腾床气相产物，15-沸腾床液相产物，16-贫胺液，17-富胺液，18-脱硫后气相，19-轻质油固定床反应器产物，20-重质油固定床反应器产物，21-新氢，22-轻质油分馏塔顶气，23-轻质油产品，24-液化气，25-石脑油，26-航煤，27-柴油，28-蜡油，29-塔底油，30-原料油，31-氢气加热炉，32-原料油加热炉，33-循环氢压缩机，34-循环油泵，35-过滤器，36-重油。
具体实施方式
如图1所示，原料油30经原料油加热炉32加热后，与经氢气加热炉31加热后的混合氢气13混合后进入沸腾床反应器1，沸腾床反应器1内设有加催化剂系统11和排催化剂系统12，沸腾床反应器1的压力8～20MPa(表压)，温度350～550℃，氢油体积比500～1500。
沸腾床气相产物14经换热、冷却至40～60℃，进入冷高压分离器2进行气、液分离，液相进入轻质油固定床反应器5，气相从脱硫塔3下部进入，与从脱硫塔3上部进入的贫胺液16接触进行胺液脱硫，富胺液17从脱硫塔3底部抽出，脱硫后气相18从脱硫塔3顶部出来后与沸腾床气相产物14换热、升温后分为两部分：一部分与冷高压分离器2的液相混合进入轻质油固定床反应器5，另一部分与经过滤器35过滤后的沸腾床液相产物15和循环油28混合后进入重质油固定床反应器4进行加氢处理或加氢裂化反应。
重质油固定床反应器4压力6～18MPa(表压)，温度300～450℃，氢油体积比400～1000，重质油固定床反应器4的反应器产物20经第一分离器6进行气、液分离后，气相为循环氢经循环氢压缩机33升压后与新氢21混合，液相进入重质油分馏塔8进行分馏，切割出液化气24、石脑油25、航煤26、柴油27等产品，蜡油28作为循环油，经循环油泵34升压后返回重质油固定床加氢反应器4，塔底油29去催化裂化装置10。
轻质油固定床反应器5压力2～10MPa(表压)，温度200～400℃，氢油体积比200～500，轻质油固定床反应器产物19经第二分离器7进行气、液分离后，气相为循环氢经循环氢压缩机33升压后与新氢21混合，液相进入轻质油分馏部分9进行分馏，得到硫含量低的轻质油产品23和轻质油分馏塔顶气22。
图1所示本发明对轻、重质油固定床反应器产物19、20的分离方法可以选择热高分流程和冷高分流程，本领域人员可根据需要进行选择。这是本领域公知的技术，对此本发明不加限制。
本发明沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺，所处理的原料油为高硫、高残碳、高金属的劣质渣油，如馏程为300-600℃的重质石油烃物料，可以是重质原油的渣油、极劣质的原油、油砂沥青油和页岩油等。
本发明方法的固定床加氢操作条件与常规加氢工艺相同，本领域人员可根据原料性质的差异，在工艺设计时对本发明各设备的操作条件进行优化，这是本领域常采用的手段。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。
本发明涉及的三相分离沸腾床反应器，可以采用中国专利CN101172220、CN1448212A及CN101376092等所公布的腾床反应器，能够满足气、固、液三相在沸腾床反应器内分离即可，本发明对此不加限制。
图2所示本发明方法与图1所示本发明方法的不同点仅在于：从冷高压分离器2分离出的液相直接进入重质油固定床反应器4，分离出的气相经脱硫后，与沸腾床气相产物14换热，再进入重质油固定床反应器4。
图3所示本发明方法与图1所示本发明方法的不同点仅在于：沸腾床气相产物14直接进入轻质油固定床反应器5，轻质油固定床反应器产物19经换热后进入冷高压分离器2进行气、液分离，冷高压分离器2的气相从脱硫塔3下部进入，与从脱硫塔3上部进的贫胺液16接触进行胺液脱硫，富胺液17从脱硫塔3底部抽出，脱硫后气相18从脱硫塔3顶部出来后与轻质油固定床反应器产物19换热后进入重质油固定床反应器4。冷高压分离器2的液相进入轻质油分馏塔9，得到硫含量低的轻质油产品23和轻质油分馏塔顶气22。
图4所示本发明方法与图1所示本发明方法的不同点仅在于：重质油分馏塔8分馏出液化气24、石脑油25、航煤26和柴油27等产品，蜡油28和未转化油29作为重油36从重质油分馏塔8的底部抽出去催化裂化装置10。
图5所示本发明方法与图1所示本发明方法的不同点仅在于：重质油分馏部分8分馏出液化气24、石脑油25、航煤26和柴油27等产品，蜡油28和未转化油29作为重油36从重质油分馏塔8的底部抽出，经循环油泵34升压后返回重质油固定床反应器4。
Claims (12)
1、一种沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)循环氢与新氢分别或混合后与原料油混合，之后进入沸腾床反应器，与加氢催化剂接触进行加氢反应，沸腾床反应器内压力8～20MPa，温度350～550℃，氢油体积比500～1500；
2)来自步骤1)沸腾床反应器的气相产物经换热、冷却至40～60℃后，进入冷高压分离器进行气、液分离，冷高压分离器的气相脱硫后与沸腾床反应器气相产物换热，之后分成两部分，一部分与冷高压分离器液相一起进入轻质油固定床反应器，另一部分与来自步骤1)沸腾床反应器中的液相产物和来自步骤4)的零循环油或全部循环油一起进入重质油固定床反应器进行加氢反应，其中轻质油固定床反应器压力2～10MPa，温度200～400℃，氢油体积比200～500，重质油固定床反应器压力6～18MPa，温度300～450℃，氢油体积比400～1000；
3)轻质油固定床反应器产物经分离后，气相作为循环氢，液相分馏得到轻质油产品；
4)重质油固定床反应器产物经分离后，气相作为循环氢，液相进分馏塔进行分馏，得到轻质油产品，从分馏塔分馏出的蜡油或作为产品或作为循环油，分馏出的塔底油或抽出或与蜡油一起作为循环油，循环油返回步骤2)。
2、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：所述沸腾床反应器为1～3个，至少一个反应器为三相沸腾床反应器；所述重质油固定床反应器为1～3个。
3、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：步骤2)所述从冷高压分离器出来的气相，其脱硫方式为逆流式胺液脱硫。
4、根据权利要求1所述的工艺，其特征在于：从沸腾床反应器出来的液相产物经过滤后再进入重质油固定床反应器。
5、一种沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)循环氢与新氢分别或混合后与原料油混合，之后进入沸腾床反应器，与加氢催化剂接触进行加氢反应，沸腾床反应器内压力8～20MPa，温度350～550℃，氢油体积比500～1500；
2)来自步骤1)沸腾床反应器的气相产物经换热、冷却至40～60℃后，进入冷高压分离器进行气、液分离，冷高压分离器的气相脱硫后与沸腾床反应器气相产物换热，之后与冷高压分离器液相、来自步骤1)沸腾床反应器中的液相产物和来自步骤3)的零循环油或全部循环油一起进入重质油固定床反应器进行加氢反应；
3)重质油固定床反应器产物经分离后，气相作为循环氢，液相进分馏塔进行分馏，得到轻质油产品，从分馏塔分馏出的蜡油或作为产品或作为循环油，分馏出的塔底油或抽出或与蜡油一起作为循环油，循环油返回步骤2)。
6、根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：所述沸腾床反应器为1～3个，至少一个反应器为三相沸腾床反应器；所述重质油固定床反应器为1～3个。
7、根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：步骤2)所述从冷高压分离器出来的气相，其脱硫方式为逆流式胺液脱硫。
8、根据权利要求5所述的工艺，其特征在于：从沸腾床反应器出来的液相产物经过滤后再进入重质油固定床反应器。
9、一种沸腾床加氢与固定床加氢的组合工艺，其特征在于包括下述步骤：
1)循环氢与新氢分别或混合后与原料油混合，之后进入沸腾床反应器，与加氢催化剂接触进行加氢反应，沸腾床反应器内压力8～20MPa，温度350～550℃，氢油体积比500～1500；
2)来自步骤1)沸腾床反应器的气相产物进入轻质油固定床反应器，轻质油固定床反应器产物经换热、冷却至40～60℃后，进入冷高压分离器进行气、液分离，分离后的气相经脱硫后与轻质油固定床反应器产物换热，之后与来自步骤1)沸腾床反应器中的液相产物和来自步骤3)的零循环油或全部循环油一起进入重质油固定床反应器进行加氢反应，重质油固定床反应器压力6～18MPa，温度300～450℃，氢油体积比400～1000，冷高压分离器的液相分馏得到轻质油产品；
3)重质油固定床反应器产物经分离后，气相作为循环氢，液相进分馏塔进行分馏，得到轻质油产品，从分馏塔分馏出的蜡油或作为产品或作为循环油，分馏出的塔底油或抽出或与蜡油一起作为循环油，循环油返回步骤2)。
10、根据权利要求9所述的工艺，其特征在于：所述沸腾床反应器为1～3个，至少一个反应器为三相沸腾床反应器；所述重质油固定床反应器为1～3个。
11、根据权利要求9所述的工艺，其特征在于：步骤2)所述从冷高压分离器出来的气相，其脱硫方式为逆流式胺液脱硫。
12、根据权利要求9所述的工艺，其特征在于：从沸腾床反应器出来的液相产物经过滤后再进入重质油固定床反应器。
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