CN102041048A - 调节煤焦油加氢催化剂床层温度的方法 - Google Patents

Abstract

一种调节煤焦油加氢催化剂床层温度的方法，以冷油或冷油与冷氢的混合介质为冷介质，通过两个催化剂床层之间设置的冷介质注入管将冷介质泵入催化剂床层，调节煤焦油加氢催化剂床层之间的温度，使煤焦油加氢反应器每个催化剂床层的出口温度与入口温度的差值为5～20℃，保证了煤焦油加氢精制或加氢裂化的顺利进行。本发明具有生产操作安全稳定，调节催化剂床层温度所需时间短，催化剂使用寿命长，产品燃料油质量高的优点。以冷油或冷油与冷氢的混合介质为冷介质来调节催化床层温度与用冷氢相比，具有用量少、时间短和效率高的特点。

Description

调节煤焦油加氢催化剂床层温度的方法

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及煤焦油催化加氢生产燃料油过程中加氢反应器催化剂床层温度的调节方法。

背景技术

近些年来，随着我国经济的迅速发展，由于国内油气资源不足，供需矛盾日益突出，已成为制约我国经济发展的关键因素之一。为了增加燃料油的产量，以煤焦油替代石油生产燃料油，现已成为我国煤化工技术的发展方向之一。因此，我国对煤焦油催化加氢制燃料油技术进行了一系列研究，并实现了工业化生产。煤焦油加氢生产过程主要包括：加氢预处理、加氢精制、加氢裂化和加氢生成油的分馏等，目前，国内外公开的煤焦油催化加氢制燃料油的方法已经对煤焦油加氢的催化剂、加氢过程及工艺条件等作了介绍，所涉及的原料有高温煤焦油、低温煤焦油、中温煤焦油和中低温煤焦油。

由于煤焦油加氢制燃料油是一个放热反应过程，为了确保加氢反应器在等温下操作，充分发挥催化剂的效能和适当提高反应速度，因此必须及时排除反应器系统的反应热，特别是加氢裂化过程是强放热反应，且反应温度增高时反应速度加快，释放的反应热也相应增大，如果不及时将反应热从系统中导出，势必引起恶性循环，床层温度积累骤升，会导致催化剂超温损坏或反应器超温超压等恶性事故。

为了能迅速有效的将反应热排除，申请号为200720031312.4的中国发明专利提出在两个催化剂床层之间设置冷氢注入管，向各床层之间注入氢气(称为冷氢)，通过改变注入冷氢的量来调节催化剂床层的温度分布。但生产实践表明，当冷氢管管径设计较小时会使冷氢流量供应不足，导致反应器催化剂床层温度控制困难，不仅使生产操作无法顺利进行、停车次数频繁，而且使催化剂床层结焦，造成催化剂失活从而影响产品油的质量。因此，只能停车后将冷氢管直径增大〔赵长林.煤焦油加氢装置反应系统技术改造.中国新技术新产品，2008，(8)：89〕。同时还应指出的是，注入冷氢会引起反应体积增大，缩短了反应物料在反应器内的停留时间，对保证产品质量不利。

发明内容

本发明要解决的问题是克服上述方法的缺点，提供一种生产操作容易控制、快捷高效、安全稳定的调节煤焦油加氢催化剂床层温度的方法。

解决上述技术问题采用的技术方案是：将原料预热炉预热后的煤焦油和氢气由加氢反应器入口送入，煤焦油的进料量为12m³/h，氢气与煤焦油的体积比为1∶1000～1500，液时空速为0.7～1h^-1，煤焦油进入催化剂上床层的入口温度为325～360℃，氢气分压为12MPa，煤焦油与氢气在催化剂上床层和催化剂下床层内发生催化加氢反应，催化剂上床层和催化剂下床层内所装催化剂是型号为DFM-1的Ni-W催化剂，由辽宁省抚顺新瑞催化剂有限公司生产，催化剂上床层出口与入口的温度差、催化剂下床层出口与入口的温度差为25～30℃，向催化剂上床层和催化剂下床层之间的冷介质分布管内注入冷介质，冷介质分布管将冷介质泵入加氢反应器的催化剂上床层和催化剂下床层内，至催化剂上床层出口与入口的温度差、催化剂下床层出口与入口的温度差变为5～20℃，催化加氢反应平稳进行，加氢生成油从加氢反应器出口送出。

上述的煤焦油为高温煤焦油、低温煤焦油、中温煤焦油、中低温煤焦油或其中任意一种煤焦油经蒸馏塔分馏得到的煤焦油馏分油中的一种或几种的混合物；所述的冷介质为冷油或冷油与冷氢的混合介质，冷油的注入量为煤焦油体积流量的1％～6％，冷氢与冷油的混合介质中冷油的注入量为煤焦油体积流量的1％～3％，冷氢的注入量为氢气体积流量的4％～8％，冷油与冷氢分别经冷油注入管、冷氢注入管注入催化剂上床层和催化剂下床层之间的冷介质分布管，所述的冷油为煤焦油加氢生成油经分馏后制得的汽油馏分、石脑油、柴油馏分或尾油中的任意一种或几种的混合物；所述的加氢反应器为加氢精制反应器或加氢裂化反应器。

本发明的冷介质为冷油，冷油的注入量最佳为煤焦油体积流量的3％。

本发明的冷介质为冷油与冷氢的混合介质，冷氢与冷油的混合介质中冷油的注入量最佳为煤焦油体积流量的1.5％，冷氢的注入量最佳为氢气体积流量的6％。

本发明以冷油或冷油与冷氢的混合介质为冷介质，通过两个催化剂床层之间设置的冷介质注入管将冷介质泵入催化剂床层，调节煤焦油加氢催化剂床层之间的温度，使煤焦油加氢反应器每个催化剂床层的出口温度与入口温度的差值为5～20℃，保证了煤焦油加氢精制或加氢裂化的顺利进行。本发明具有生产操作安全稳定，调节催化剂床层温度所需时间短，催化剂使用寿命长，产品燃料油质量高的优点。以冷油或冷油与冷氢的混合介质为冷介质来调节催化床层温度与用冷氢相比，具有用量少、时间短和效率高的特点。

附图说明

图1是本发明调节煤焦油加氢催化剂床层温度的工艺流程图。

在图1中，1是加氢反应器入口，2是催化剂上床层，3是冷介质分布管，4是催化剂下床层，5是加氢反应器出口，6是冷油注入管，7是冷油调节阀，8是冷氢调节阀，9是冷氢注入管，T₁是催化剂上床层入口温度，T₂是催化剂上床层出口温度，T₃是催化剂下床层入口温度，T₄是催化剂下床层出口温度。催化剂上床层2和催化剂下床层4内所装催化剂是型号为DFM-1的Ni-W催化剂，由辽宁省抚顺新瑞催化剂有限公司生产。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

本实施例采用低温煤焦油为原料，以10m³/h的进料量将低温煤焦油和氢气从加氢反应器入口1泵入加氢反应器中，进行加氢精制，氢气与低温煤焦油的体积比为1∶1000，液时空速为1h^-1，低温煤焦油进入催化剂上床层2入口温度T₁为330℃，氢分压为12MPa，在正常稳定操作过程中，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差为5℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差为6℃。当将低温煤焦油的进料量提高到12m³/h时，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差突然升高到28℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差突然升高到30℃。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，打开冷油调节阀7，将汽油馏分由冷油注入管6泵入位于催化剂上床层2和催化剂下床层4之间的冷介质分布管3内，汽油馏分注入量为低温煤焦油体积流量的1％，冷介质分布管3将汽油馏分泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内。经45min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了低温煤焦油加氢精制的顺利进行，加氢生成油从加氢反应器出口5流出。

实施例2

本实施例采用中温煤焦油为原料，以10m³/h的进料量将中温煤焦油和氢气从加氢反应器入口1泵入加氢反应器中，进行加氢精制，氢气与中温煤焦油的体积比为1∶1300，液时空速为0.8h^-1，中温煤焦油进入催化剂上床层2入口温度T₁为330℃，氢分压为12MPa，在正常稳定操作过程中，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差为6℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差为7℃。当将中温煤焦油的进料量提高到12m³/h时，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差突然升高到26℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差突然升高到28℃。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，打开冷油调节阀7，将柴油馏分由冷油注入管6泵入冷介质分布管3内，柴油馏分注入量为中温煤焦油体积流量的6％，冷介质分布管3将柴油馏分泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内。经35min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了中温煤焦油加氢精制的顺利进行，加氢生成油从加氢反应器出口5流出。

实施例3

本实施例采用高温煤焦油为原料，以10m³/h的进料量将高温煤焦油和氢气从加氢反应器入口1泵入加氢反应器中，进行加氢精制，氢气与高温煤焦油的体积比为1∶1500，液时空速为0.7h^-1，高温煤焦油进入催化剂上床层2入口温度T₁为325℃，氢分压为12MPa，在正常稳定操作过程中，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差为6℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差为7℃。当将高温煤焦油的进料量提高到12m³/h时，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差突然升高到28℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差突然升高到30℃。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，打开冷油调节阀7，将尾油由冷油注入管6泵入冷介质分布管3内，尾油注入量为高温煤焦油体积流量的2.8％，冷介质分布管3将尾油泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内。经48min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了高温煤焦油加氢精制的顺利进行，加氢生成油从加氢反应器出口5流出。

实施例4

本实施例采用中低温煤焦油为原料，以10m³/h的进料量将中低温煤焦油和氢气从加氢反应器入口1泵入加氢反应器中，进行加氢精制，氢气与中低温煤焦油的体积比为1∶1200，液时空速为0.8h^-1，中低温煤焦油进入催化剂上床层2入口温度T₁为350℃，氢分压为12MPa，在正常稳定操作过程中，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差为6℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差为8℃。当将中低温煤焦油的进料量提高到12m³/h时，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差突然升高到28℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差突然升高到30℃。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，打开冷油调节阀7，将柴油馏分由冷油注入管6泵入冷介质分布管3内，柴油馏分注入量为中低温煤焦油体积流量的3％，冷介质分布管3将柴油馏分泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内。经40min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了中低温煤焦油加氢精制的顺利进行，加氢生成油从加氢反应器出口5流出。

实施例5

本实施例采用中温煤焦油为原料，以10m³/h的进料量将中温煤焦油和氢气从加氢反应器入口1泵入加氢反应器中，进行加氢裂化，氢气与中温煤焦油的体积比为1∶1300，液时空速为0.8h^-1，中温煤焦油进入催化剂上床层2入口温度T₁为350℃，氢分压为12MPa，在正常稳定操作过程中，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差为5℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差为8℃。当将中温煤焦油的进料量提高到12m³/h时，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差突然升高到25℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差突然升高到28℃。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，打开冷油调节阀7，将柴油馏分由冷油注入管6泵入冷介质分布管3内，柴油馏分注入量为中温煤焦油体积流量的2.5％，冷介质分布管3将柴油馏分泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内。经45min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了中温煤焦油加氢裂化的顺利进行，加氢生成油从加氢反应器出口5流出。

实施例6

本实施例采用高温煤焦油为原料，以10m³/h的进料量将高温煤焦油和氢气从加氢反应器入口1泵入加氢反应器中，进行加氢裂化，氢气与高温煤焦油的体积比为1∶1500，液时空速为0.7h^-1，高温煤焦油进入催化剂上床层2入口温度T₁为360℃，氢分压为12MPa，在正常稳定操作过程中，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差为7℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差为10℃。当将高温煤焦油的进料量提高到12m³/h时，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差突然升高到27℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差突然升高到30℃。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，打开冷油调节阀7，将尾油由冷油注入管6泵入冷介质分布管3内，尾油注入量为高温煤焦油体积流量的3.5％，冷介质分布管3将尾油泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内。经45min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了高温煤焦油加氢裂化的顺利进行，加氢生成油从加氢反应器出口5流出。

实施例7

本实施例采用低温煤焦油为原料，以10m³/h的进料量将低温煤焦油和氢气从加氢反应器入口1泵入加氢反应器中，进行加氢裂化，氢气与低温煤焦油的体积比为1∶1000，液时空速为0.8h^-1，低温煤焦油进入催化剂上床层2入口温度T₁为350℃，氢分压为12MPa，在正常稳定操作过程中，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差为6℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差为8℃。当将低温煤焦油的进料量提高到12m³/h时，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差突然升高到28℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差突然升高到30℃。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，打开冷油调节阀7和冷氢调节阀8，将汽油馏分由冷油注入管6泵入冷介质分布管3内、冷氢由冷氢注入管9泵入冷介质分布管3内，冷氢注入量为氢气体积流量的6％，汽油馏分注入量为低温煤焦油体积流量的1.5％，冷介质分布管3将汽油馏分和冷氢的混合介质泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内。经30min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了低温煤焦油加氢裂化的顺利进行，加氢生成油从加氢反应器出口5流出。

实施例8

本实施例采用中温煤焦油为原料，以10m³/h的进料量将中温煤焦油和氢气从加氢反应器入口1泵入加氢反应器中，进行加氢裂化，氢气与中温煤焦油的体积比为1∶1300，液时空速为0.8h^-1，中温煤焦油进入催化剂上床层2入口温度T₁为350℃，氢分压为12MPa，在正常稳定操作过程中，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差为5℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差为7℃。当将中温煤焦油的进料量提高到12m³/h时，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差突然升高到25℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差突然升高到28℃。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，打开冷油调节阀7和冷氢调节阀8，将柴油馏分由冷油注入管6泵入冷介质分布管3内、冷氢由冷氢注入管9泵入冷介质分布管3内，冷氢注入量为氢气体积流量的6.5％，柴油馏分注入量为中温煤焦油体积流量的1.6％，冷介质分布管3将柴油馏分和冷氢的混合介质泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内。经38min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了中温煤焦油加氢裂化的顺利进行，加氢生成油从加氢反应器出口5流出。

实施例9

本实施例采用高温煤焦油为原料，以10m³/h的进料量将高温煤焦油和氢气从加氢反应器入口1泵入加氢反应器中，进行加氢精制，氢气与高温煤焦油的体积比为1∶1500，液时空速为0.7h^-1，高温煤焦油进入催化剂上床层2入口温度T₁为325℃，氢分压为12MPa，在正常稳定操作过程中，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差为6℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差为7℃。当将高温煤焦油的进料量提高到12m³/h时，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差突然升高到28℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差突然升高到30℃。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，打开冷油调节阀7和冷氢调节阀8，将尾油由冷油注入管6泵入冷介质分布管3内、冷氢由冷氢注入管9泵入冷介质分布管3内，冷氢注入量为氢气体积流量的8％，尾油注入量为高温煤焦油体积流量的1％，冷介质分布管3将尾油和冷氢的混合介质泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内。经46min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了高温煤焦油加氢精制的顺利进行，加氢生成油从加氢反应器出口5流出。

实施例10

本实施例采用低温煤焦油为原料，以10m³/h的进料量将低温煤焦油和氢气从加氢反应器入口1泵入加氢反应器中，进行加氢精制，氢气与低温煤焦油的体积比为1∶1000，液时空速为1h^-1，低温煤焦油进入催化剂上床层2入口温度T₁为330℃，氢分压为12MPa，在正常稳定操作过程中，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差为7℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差为9℃。当将低温煤焦油的进料量提高到12m³/h时，催化剂上床层2出口温度T₂与催化剂上床层2入口温度T₁之间的温度差突然升高到25℃、催化剂下床层4出口温度T₄与催化剂下床层4入口温度T₃之间的温度差突然升高到28℃。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，打开冷油调节阀7和冷氢调节阀8，将汽油馏分由冷油注入管6泵入冷介质分布管3内、冷氢由冷氢注入管9泵入冷介质分布管3内，冷氢注入量为氢气体积流量的4％，汽油馏分注入量为低温煤焦油体积流量的3％，冷介质分布管3将汽油馏分和冷氢的混合介质泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内。经43min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了低温煤焦油加氢精制的顺利进行，加氢生成油从加氢反应器出口5流出。

对比实施例A

本对比实施例采用低温煤焦油为原料，其操作条件和状况与实施例1相同。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，只将冷氢由冷氢注入管9泵入冷介质分布管3内，冷介质分布管3将冷氢泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内，冷氢注入量为氢气体积流量的10％。经125min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了低温煤焦油加氢精制的顺利进行，但调控时间由实施例1中的45min延长到125min。

对比实施例B

本对比实施例采用中温煤焦油为原料，其操作条件和状况与实施例2相同。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，只将冷氢由冷氢注入管9泵入冷介质分布管3内，冷介质分布管3将冷氢泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内，冷氢的注入量为氢气体积流量的10％。经130min调控后，加氢反应器催化剂床层温度恢复正常，保证了中温煤焦油加氢精制的顺利进行，但调控时间由实施例2中的35min延长到130min。

对比实施例C

本对比实施例采用高温煤焦油为原料，其操作条件和状况与实施例6相同。为了恢复催化剂床层正常的操作温度，只将冷氢由冷氢注入管9泵入冷介质分布管3内，冷介质分布管3将冷氢泵入催化剂上床层2和催化剂下床层4内，冷氢的注入量为氢气体积流量的11％。经150min调控后，由于催化剂床层温度过高，导致催化剂床层的催化剂严重结焦，催化剂床层压力升高，使操作无法进行，被迫停车检修。

Claims (3)

1.一种调节煤焦油加氢催化剂床层温度的方法，将原料预热炉预热后的煤焦油和氢气由加氢反应器入口(1)送入，煤焦油的进料量为12m³/h，氢气与煤焦油的体积比为1∶1000～1500，液时空速为0.7～1h^-1，煤焦油进入催化剂上床层(2)的入口温度为325～360℃，氢气分压为12MPa，煤焦油与氢气在催化剂上床层(2)和催化剂下床层(4)内发生催化加氢反应，催化剂上床层(2)出口与入口的温度差、催化剂下床层(4)出口与入口的温度差为25～30℃，向催化剂上床层(2)和催化剂下床层(4)之间的冷介质分布管(3)内注入冷介质，冷介质分布管(3)将冷介质泵入加氢反应器的催化剂上床层(2)和催化剂下床层(4)内，至催化剂上床层(2)出口与入口的温度差、催化剂下床层(4)出口与入口的温度差变为5～20℃，催化加氢反应平稳进行，加氢生成油从加氢反应器出口(5)送出；

上述的煤焦油为高温煤焦油、低温煤焦油、中温煤焦油、中低温煤焦油或其中任意一种煤焦油经蒸馏塔分馏得到的煤焦油馏分油中的一种或几种的混合物；所述的冷介质为冷油或冷油与冷氢的混合介质，冷油的注入量为煤焦油体积流量的1％～6％，冷氢与冷油的混合介质中冷油的注入量为煤焦油体积流量的1％～3％，冷氢的注入量为氢气体积流量的4％～8％，冷油与冷氢分别经冷油注入管(6)、冷氢注入管(9)注入催化剂上床层(2)和催化剂下床层(4)之间的冷介质分布管(3)，所述的冷油为煤焦油加氢生成油经分馏后制得的汽油馏分、石脑油、柴油馏分或尾油中的任意一种或几种的混合物；所述的加氢反应器为加氢精制反应器或加氢裂化反应器。

2.根据权利要求1所述的调节煤焦油加氢催化剂床层温度的方法，其特征在于：所述的冷介质为冷油，冷油的注入量为煤焦油体积流量的3％。

3.根据权利要求1所述的调节煤焦油加氢催化剂床层温度的方法，其特征在于：所述的冷介质为冷油与冷氢的混合介质，冷氢与冷油的混合介质中冷油的注入量为煤焦油体积流量的1.5％，冷氢的注入量为氢气体积流量的6％。

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