CN101597516A - 一种控制固定床加氢反应器床层温度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制固定床加氢反应器床层温度的方法，以解决现有固定床加氢反应系统内部循环物流多、反应器床层径向温差大等问题。其方法是：烃类原料和氢气在反应器内进行加氢反应，将冷油和循环氢混合后注入反应器床层之间，以控制反应器内的催化剂床层温度，冷油和循环氢混合的体积流量比为0.1～0.2。使用本发明方法反应系统内部循环物流少，又能有效控制催化剂床层温度，反应器床层径向温差小，对加氢反应的转化率及产品质量无影响，同时又可降低装置的投资及能耗等。

Description

一种控制固定床加氢反应器床层温度的方法

技术领域

本发明属于石油化工领域中一种控制反应器温度的方法，具体地说，本发明涉及一种控制固定床加氢反应器床层温度的方法。

背景技术

由于加氢反应为放热反应，催化剂床层存在温升，为有效控制反应温度，通常固定床加氢反应器内催化剂分为多个床层装填，床层间注入冷氢，以降低催化剂床层温度。而氢气的比热较小，这就需要注入大量的氢气来满足需要。这些冷氢需要由装置内的循环氢压缩机提供，这就要求循环氢压缩机除提供加氢反应正常需要的氢气外，还要提供这部分冷氢，且这部分冷氢用量较大，尤其是焦化汽、柴油加氢装置。另外，为了处理催化剂床层飞温等不利工况，还要考虑备用冷氢。结果是，需要循环氢压缩机的供氢能力远远大于加氢反应正常所需要的氢气用量。另外，这部分冷氢及备用冷氢在反应系统内部循环，增大反应系统的压降、反应进料加热炉的负荷、冷换设备的面积及高压分离器的规格，若装置设有循环氢脱硫塔，则相应要增大循环氢脱硫塔的塔径及贫溶剂的用量，这些都增加了装置的投资及能耗。

中国专利CN200410074514.8公开了一种加氢处理的节能工艺，在催化剂床层间加入产品柴油，以降低催化剂床层温度。其主要技术特征是采用加氢产品柴油作为冷油，代替冷氢。该工艺主要利用冷油的显热，降低催化剂床层温度。另外，由于装置原料的变化及在不同的操作周期下，催化剂床层温升有差异，需要注入冷油的量变化较大。而冷油分配器为固定结构，冷油量的变化对冷油分配器的分配效果有直接影响(虽然目前冷油分配器的形式比较多，但这个问题依然没有有效解决)，导致加氢反应器床层径向温差较大，不能有效控制反应温度。

综上所述，采用传统冷氢控制方法，虽然可以有效控制反应温度，但注入冷氢量大，需要增加装置的投资和能耗；采用冷油控制方法，虽然可以降低装置的部分投资，但冷油注入量的变化，导致加氢反应器床层径向温差较大，未能有效控制反应温度。这两种方法都存在着问题。

US6299759介绍了以加氢原料油作为冷油，冷油与冷氢分别在不同位置进入加氢反应器。原料油由加氢反应器旁路进入加氢反应器床层间，冷氢由反应器另外一侧注入床层间，冷氢的注入是为了减少反应器压降，与反应温度无直接关系。其缺点是：采用加氢原料油作为冷油，不能保证冷油在反应器内全部汽化，因此冷油用量大(为原料油的10～30％)；另外由于冷油在反应器中间加入，该部分冷油加氢反应不完全，会影响到反应的转化率及产品质量；冷油注入量的变化，加氢反应器床层径向温差较大的问题依然存在。

发明内容

本发明是针对现有的控制固定床加氢反应器床层温度的方法，而提供一种以采用冷油混入部分循环氢来控制固定床加氢反应器床层温度的新方法，该方法具有反应系统内部循环物流少，又能有效控制催化剂床层温度，反应器床层径向温差小，对加氢反应的转化率及产品质量无影响，同时又可降低装置的投资及能耗等。

本发明采用的技术方案为：

一种控制固定床加氢反应器床层温度的方法，其特征在于：烃类原料和氢气在反应器内进行加氢反应，将冷油和循环氢混合后注入反应器床层之间，以控制反应器内的催化剂床层温度，所述冷油为在加氢反应器的操作温度下可完全汽化的轻烃，冷油和循环氢混合的体积流量比为0.1～0.2。

本发明进一步的特征在于作为冷油的轻烃是本装置的加氢产品，优选石脑油。

本发明方法所述烃类原料为焦化汽油或裂解汽油时，其反应器中的反应温度为200～400℃，反应压力为1.5～4.0MPa(表压)，液时体积空速0.5～3.5。优选加氢后的精制汽油为冷油，此时反应温度降低1℃，需用100～300kg/h冷油，1吨冷油可替代2000～3500Nm³冷氢所取走的热量。

本发明方法所述烃类原料为焦化汽柴油时，其反应温度为250～400℃，反应压力为6.0～11.0MPa(表压)，液时体积空速1.0～3.5。优选加氢后的精制石脑油为冷油，此时反应温度降低1℃，需用300～600kg/h冷油，1吨冷油可替代1500～3000Nm³冷氢所取走的热量。

本发明方法加氢反应为加氢裂化反应时，其反应温度为350～440℃，反应压力为11.0～18.0MPa(表压)，液时体积空速0.5～1.5。优选产品石脑油为冷油，此时反应温度降低1℃，需用400～800kg/h冷油，1吨冷油可替代2000～3000Nm³冷氢所取走的热量。

本发明作为冷油的轻烃温度不作限制，因为利用的是冷油的汽化潜热而不是显热。

本发明降温用的冷油流量是根据催化剂床层温度的要求，通过流量调节阀控制的，可以适应装置在不同工况下的要求。

本发明采用可以在反应器内汽化的轻烃(如：石脑油)作为冷油，利用冷油的汽化潜热来吸收反应热，可以大量减少冷油用量。

根据本发明方法，由于混合用循环氢的体积流量远大于冷油的体积流量，冷油用量的变化对介质流速的影响较小，介质流速相对保持在一个恒定范围。循环氢的混入，可以提高冷油分配器的分配效果(对各种形式的冷油分配器均有效果)，把冷油分散成更细小的液滴，有利于冷油在反应器内的汽化，提高汽化速率，均匀有效地降低反应温度。

本发明方法与现有技术相比具有如下有益效果：第一，降温用的冷油全部在反应条件下汽化，可以最大程度减少冷油用量，一吨冷油汽化时所吸收的热量可以替代1500～3500Nm³的冷氢用量，这可以大幅降低对压缩机能力的要求。另外，催化剂床层超温时，通过增加少量冷油用量，可以快速降低反应温度，避免事故发生。第二，混入循环氢后，冷油用量的变化不再影响冷油分配器的分配效果，对冷油分配器的结构形式要求不再复杂。另外，可以把冷油分散成更细小的液滴，提高了冷油在反应器内的汽化速率。第三，对加氢反应的转化率及产品质量无影响；第四，使用本发明方法可减少装置建设投资费用，降低装置运行成本。

附图及附图说明

附图是本发明的一种简单流程图。

图中：1-加氢反应器；2-高压分离器；3-循环氢压缩机；4-冷油泵；5-换热器；6-加氢产物空冷器；7-冷油分配器；8-混合器；9-冷油；10-烃类原料；11-氢气；13-加氢反应器进料。

具体实施方式

以下结合附图对本发明技术方案作详细说明，附图只是为了说明本发明的基本内容而绘制的，并不限定本发明的范围。

如图所示，烃类原料10与氢气11混合后成为加氢反应器进料13，加氢反应器进料13从加氢反应器1上部进入加氢反应器1进行加氢反应，加氢反应产物从加氢反应器1下部出来，经换热器5换热后，进加氢产物空冷器6，之后进入高压分离器2，从高压分离器2上部出来的气体作为循环氢进循环氢压缩机3，冷油9经冷油泵4升压后，与从循环氢压缩机3来的循环氢经混合器8混合后，进入加氢反应器1床层之间，经冷油分配器7进入加氢反应器1内部，控制反应器内的催化剂床层温度，所述冷油为在加氢反应器的操作温度下可完全汽化的轻烃，冷油和循环氢混合的体积流量比为0.1～0.2。

本发明方法适用于采用固定床加氢反应器的各类加氢装置，操作条件满足相应的加氢工艺即可，技术人员可根据装置操作条件的差异，对操作条件进行优化，这是本领域常采用的手段。

本发明涉及的冷油分配器及混合器，可采用各种结构形式，能够满足工艺要求即可，这也是本领域的公知技术，本发明对此不加限制。

实施例

实施例一：

以50万吨/年焦化汽油加氢装置为例，反应器床层间注冷氢、冷油及本发明方案效果对比如表1所示(冷油为产品精制汽油)。

表1焦化汽油加氢对比

实施例二：

以140万吨/年催化焦化汽柴油加氢装置为例，反应器床层间注冷氢、冷油及本发明方案效果对比如表2所示(冷油为产品石脑油)。

表2催化焦化汽柴油加氢对比结果

实施例三：

以130万吨/年高压加氢裂化装置为例，反应器床层间注冷氢、冷油及本发明方案效果对比如表3所示(冷油为产品石脑油)：

表3高压加氢裂化加氢对比结果

Claims (7)

1、一种控制固定床加氢反应器床层温度的方法，其特征在于：烃类原料和氢气在反应器内进行加氢反应，将冷油和循环氢混合后注入反应器床层之间，以控制反应器内的催化剂床层温度，冷油和循环氢混合的体积流量比为0.1～0.2，所述冷油为在加氢反应器的操作温度下可完全汽化的轻烃。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烃类原料为焦化汽油或裂解汽油，其反应器中的反应温度为200～400℃，反应压力为1.5～4.0MPa，液时体积空速0.5～3.5。

3、根据权利要求2所述的方法，其特征在于：以加氢反应后的精制汽油为冷油。

4、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述烃类原料为焦化汽柴油，其反应器中的反应温度为250～400℃，反应压力为6.0～11.0MPa，液时体积空速1.0～3.5。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于：以加氢反应后的精制石脑油作为冷油。

6、根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述加氢反应为加氢裂化反应，其反应器中的加氢裂化反应温度为350～440℃，反应压力为11.0～18.0MPa，液时体积空速0.5～1.5。

7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于：以产品石脑油为冷油。

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