CN102115679B - 一种生产低硫柴油的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生产低硫柴油的方法及装置。依次包括加氢精制反应过程A、深度脱硫过程B和循环氢过程C，在所述的过程B中，来自加氢精制反应过程A的、含有溶解氢气的柴油加氢精制反应产物(22)被反应产物与原料换热器(10)冷却到260～320℃后进入热高压分离器(3)进行气液分离；经热高压分离器(3)分离后的热高分液体(23)直接进入独立于循环氢过程C之外的深度脱硫反应器(2)；经热高压分离器(3)分离后的热高分气(25)送入所述的循环氢过程C。采用本发明的生产低硫柴油的方法，可以深度脱除柴油所含的硫，能够生产硫含量10～50ppm的清洁柴油。

Description

一种生产低硫柴油的方法及装置

技术领域

本发明涉及石油化工行业的柴油脱硫领域，特别是涉及一种用于深度脱除柴油中的硫的方法及装置。 

背景技术

随着环保要求的提高，对柴油中硫含量的要求越来越严格。传统的柴油脱硫技术采用加氢精制的方法，即原料柴油与氢气混合后首先与精制反应产物换热，再进入加热炉加热到反应温度(一般330～360℃)后进入加氢精制反应器。在加氢精制反应器中发生脱硫、脱氮等反应，反应产物经冷却、分离、分馏后得到脱硫柴油。 

传统的柴油加氢脱硫方法通常只能生产硫含量不大于200ppm的柴油，原因是这种方法对于柴油芳烃组分中含有的硫如苯并噻酚、二苯并噻酚(特别是4-甲基二苯并噻酚、4，6二甲基二苯并噻酚)等复杂分子中含有的硫难以脱除，需要开发能够深度脱除柴油中硫的方法。并且传统加氢精制反应器环境不利于降低柴油中的芳烃含量。 

CN11940028A公布的柴油加氢脱硫方法是将精制反应产物进行气液分离后，气相进入第二反应器中部，液相重新混入氢气进入第二反应器。该方法的第二反应器仍是传统的滴流床反应器，气体占主要部分。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术只能生产硫含量不大于200ppm的柴油并且加氢精制反应器环境不利于降低柴油中的芳烃含量的缺陷。 

本发明之一的生产低硫柴油的方法是这样实现的， 

本发明的方法依次包括加氢精制反应过程A、深度脱硫过程B和循环氢过程C，其特征是： 

在所述的过程B中， 

来自加氢精制反应过程A的、含有溶解氢气的柴油加氢精制反应产物22被反应产物与原料换热器10冷却到260～320℃后进入热高压分离器3进行气液分离； 

经热高压分离器3上部分离后的热高分液体23流入热高压分离器3下部的深度脱硫区2；所述的深度脱硫区2装填脱硫催化剂并被热高分液体23淹没；深度脱硫区2气体体积含量小于15％，热高分液体23以近于全液相形式通过深度脱硫区2； 

经热高压分离器3分离后的热高分气25送入所述的循环氢过程C。 

深度脱硫反应器2的反应温度可以为260～320℃，反应压力可以为3.2～9.2MPag，体积空速可以为3.0～9.0h^-1； 

深度脱硫反应器2中发生的反应包括脱硫和多环芳烃开环饱和反应。 

在具体实施中 

热高压分离器3的操作压力为3.1～9.1MPag，由冷高压分离器8顶部的压力控制器32调节，经过压力控制器32排出的费氢气33作为燃料气； 

热高压分离器3下部采用液位控制器31调节流出的热高分液体23的流量，保持深度脱硫区2被热高分液体23淹没。 

在所述的过程A中， 

原料柴油20经进料泵5升压至4.0～10.0MPag后与氢气混合形成混氢原料24，混氢原料24进入反应产物与原料换热器10与加氢精制反应器1出口的加氢精制反应产物22换热后，再经加热炉4升温后进入加氢精制反应器1； 

原料柴油20在加氢精制反应器1中脱除大部分的硫和氮等杂质； 

加氢精制反应器1是一个多床层反应器、或者是两个串联的反应器。 

在所述的过程C中， 

经热高压分离器3分离后的热高分气25经热高分气冷却器11、热高分气空冷器12冷却到55度以下后进入冷高压分离器8进行气、水、轻烃三相分离； 

从冷高压分离器8顶部分离出的是循环氢26气体； 

从冷高压分离器8底部分离出的是含硫污水29； 

从冷高压分离器8中下部分离出的是轻烃28组分。 

循环氢26通过或者不通过循环氢脱硫系统9脱除所含的硫化氢、进入循环氢压缩机6升压至4.0～10.0MPag后，再与经新氢压缩机7升压至4.0～10.0MPag后的补充氢气21混合，提供给所述的过程A作为氢气源。 

本发明之二的生产低硫柴油的方法的装置是这样实现的， 

本发明的装置依次包括加氢精制反应部分A、深度脱硫部分B和循环氢部分C，其特征在于： 

在深度脱硫部分B中， 

来自于加氢精制反应部分A的加氢精制反应产物22管线通过温度控制器30连接热高压分离器3中部的入口，热高压分离器3顶部的出口为连接加氢精制反应部分A的热高分气25管线，热高压分离器3下部为深度脱硫区2，深度脱硫区2底部的出口连接流出深度脱硫区2底部的热高分液体23管线； 

热高分液体23管线依次经过液位控制器31和反应产物换热器13连接深度脱硫反应产物27管线。 

在加氢精制反应部分A中， 

原料柴油20管线依次通过进料泵5、反应产物与原料换热器10、加热炉4连接加氢精制反应器1顶部的入口； 

加氢精制反应器1底部的出口通过反应产物与原料换热器10连接加氢精制反应产物22管线； 

在深度脱硫部分C中， 

热高压分离器3顶部出口连接的加氢精制反应部分A的热高分气25管线依次经热高分气冷却器11、热高分气空冷器12连接冷高压分离器8中部入口； 

冷高压分离器8中部出口连接轻烃28管线； 

冷高压分离器8顶部出口通过或者不通过循环氢脱硫系统9连接循环氢压缩机6，并与经新氢压缩机7出口管线并联； 

冷高压分离器8底部出口连接含硫污水29管线。 

本发明的生产低硫柴油的方法的工艺流程如附图1，包括加氢精制反应部分、深度脱硫部分和循环氢部分。 

本发明的详细内容包括： 

1)本发明的关键为将加氢精制反应产物22冷却到260～300℃后进入热高压分离器3，在热高压分离器3上部进行气液分离，下部是被热高分液体23淹没的深度脱硫区2，深度脱硫区2装填脱硫催化剂，气体体积含量小于15％，热高分液体23以近于全液相形式通过深度脱硫区2。加氢精制反应产物22冷却的典型温度为280～290℃。 

目前常规的生产低硫柴油的方法中，柴油通过加氢精制反应器的温度一般都在330℃以上。这样的反应温度不利于柴油中大分子组分中所含硫的脱除，脱硫后的柴油硫含量一般只能达到200ppm。对于柴油芳烃组分中含有的硫如苯并噻酚、二苯并噻酚、特别是4-甲基二苯并噻酚、4，6二甲基二苯并噻酚等，最适宜的脱硫反应温度小于320度，280℃为佳。 

本发明根据大分子芳烃中所含硫的脱除条件，在流程中柴油首先进入加氢精制反应器1进行常规脱硫、脱氮等杂质，脱除大部分硫和氮，加氢精制反应产物22冷却到260～320℃后进入热高压分离器3，热高分液体23在深度脱硫区2进一步脱除柴油中的硫。深度脱硫区2中反应温度低于320度，有利于脱除在加氢精制反应器1中难以脱除的硫。深度脱硫区2的温度压力环境在脱除柴油芳烃组分中含有的硫如苯并噻酚、二苯并噻酚、特别是4-甲基二苯并噻酚、4，6二甲基二苯并噻酚的同时，也有利于发生多环芳烃开环饱和的反应，降低柴油的芳烃含量。 

2)热高压分离器3下部采用液位控制31流出的热高分液体23流量，保 持深度脱硫区2被热高分液体23淹没。深度脱硫区2中气体体积含量小于15％，热高分液体23以近于全液相形式通过深度脱硫区2。 

保持较低气体体积含量有利于减小深度脱硫区2的设备规格，降低投资，同时也有利于深度脱硫区2床层内流体的均匀分布。 

3)柴油在深度脱硫区2中消耗的氢气主要来源于热高分液体23中溶解的氢气，只有在溶解的氢气不足时从热高压分离器3底部通入适量氢气14。 

由于热高压分离器3温度一般控制在280℃，热高分液体23中溶解的氢气通常能够满足深度脱硫反应的需要。氢气14通常来源于新氢压缩机7出口。 

4)深度脱硫区2位于热高压分离器3下部，有力与减少高压设备投资。 

5)加氢精制反应产物22经反应产物与原料换热器10换热后的温度由温度控制30实现。 

6)根据循环氢26中的硫化氢含量及目标产品的要求确定是否需要设置循环氢脱硫系统9。 

7)加氢精制反应器1可以是一个多床层反应器，也可以是两个串联的反应器。加氢精制反应器1的数量根据原料柴油的性质和对产品汽油的要求确定。 

如果为劣质原料柴油，可以设置两个串联的加氢精制反应器1。 

采用本发明的生产低硫柴油的方法，可以深度脱除柴油所含的硫，能够生产硫含量10～50ppm的清洁柴油。 

附图说明

附图1是本发明工艺流程示意图 

具体实施方式

以下是本发明实施例的说明： 

实施例1： 

原料柴油20经进料泵5升压至6.5MPag后与氢气混合形成混氢原料24，进入反应产物与原料换热器10回收热量，再经加热炉4升温至340℃进入加氢精制反应器1。原料柴油20在加氢精制反应器1中消耗氢气、脱除了大部分含有的硫、氮等杂质。其中脱除的硫生成硫化氢，脱除的氮生成氨。 

加氢精制反应产物22主要成分为经过精制反应的柴油、氢气及反应生成的硫化氢和氨等。加氢精制反应产物22进入反应产物与原料换热器10与混氢原料24换热，控制换热后的加氢精制反应产物22温度为280℃，加氢精制反应产物22进入热高压分离器3，在热高压分离器3上部进行气液分离，下部是被热高分液体23淹没的深度脱硫区2，热高分液体23以近于全液相形式通过深度脱硫区2。 

热高分气25经热高分气冷却器11与冷高压分离器8分离出的轻烃28换热后再经热高分气空冷器12冷却到53度，然后进入冷高压分离器8进行气、水、轻烃三相分离，气体为循环氢26，含硫污水29从冷高压分离器8底部流出，轻烃28从冷高压分离器8中下部流出后与热高分气25换热后进入后续的分馏单元。循环氢26首先经循环氢脱硫系统9脱除所含的硫化氢，然后经循环氢压缩机6升压至6.5MPag，补充氢气21经新氢压缩机7升压至6.5MPag后与循环氢26混合，混合后的氢气与升压后的原料柴油20混合形成混氢原料24。 

整个加氢脱硫方法包括三个部分，即加氢精制反应部分、热高分深度脱硫部分和循环氢部分。 

Claims (10)

1.一种生产低硫柴油的方法，依次包括加氢精制反应过程A、深度脱硫过程B和循环氢过程C，其特征是：

在所述的过程B中，

来自加氢精制反应过程A的、含有溶解氢气的柴油加氢精制反应产物（22）被反应产物与原料换热器（10）冷却到260～320℃后进入热高压分离器（3）进行气液分离和深度脱硫；

经热高压分离器（3）上部分离后的热高分液体（23）流入热高压分离器（3）下部的深度脱硫区（2）；所述的深度脱硫区（2）装填脱硫催化剂并被热高分液体（23）淹没；深度脱硫区（2）气体体积含量小于15％，热高分液体（23）以近于全液相形式通过深度脱硫区（2）；

柴油在深度脱硫区（2）中消耗的氢气主要来源于热高分液体（23）中溶解的氢气，在溶解的氢气不足时从热高压分离器（3）底部通入适量氢气（14）；

经热高压分离器（3）分离后的热高分气（25）送入所述的循环氢过程C。

2.根据权利要求1所述的生产低硫柴油的方法，其特征在于：

深度脱硫区（2）的反应温度为260～320℃，反应压力为3.2～9.2MPag，体积空速为3.0～9.0h^－1；

深度脱硫区（2）中发生的反应包括脱硫和多环芳烃开环饱和反应。

3.根据权利要求1所述的生产低硫柴油的方法，其特征在于：

热高压分离器（3）的操作压力为3.1～9.1MPag，由冷高压分离器（8）顶部的压力控制器（32）调节；

热高压分离器（3）下部采用液位控制器（31）调节流出的热高分液体（23）的流量，保持深度脱硫区（2）被热高分液体（23）淹没。

4.根据权利要求1～3之一所述的生产低硫柴油的方法，其特征在于：

在所述的过程A中，原料柴油（20）经进料泵（5）升压至4.0～10.0MPag后与氢气混合形成混氢原料（24），混氢原料（24）进入反应产物与原料换热器（10）与加氢精制反应器（1）出口的加氢精制反应产物（22）换热后，再经加热炉（4）升温后进入加氢精制反应器（1）；

原料柴油（20）在加氢精制反应器（1）中脱除大部分的硫和氮杂质。

5.根据权利要求1～3之一所述的生产低硫柴油的方法，其特征在于：

在所述的过程A中，加氢精制反应器（1）是一个多床层反应器、或者是两个串联的反应器。

6.根据权利要求1～3之一所述的生产低硫柴油的方法，其特征在于：

在所述的过程C中，经热高压分离器（3）分离后的热高分气（25）经热高分气冷却器（11）、热高分气空冷器（12）冷却到55度以下后进入冷高压分离器（8）进行气、水、轻烃三相分离；

从冷高压分离器（8）顶部分离出的是循环氢（26）气体；

从冷高压分离器（8）底部分离出的是含硫污水（29）；

从冷高压分离器（8）中下部分离出的是轻烃（28）组分。

7.根据权利要求6所述的生产低硫柴油的方法，其特征在于：

在所述的过程C中，循环氢（26）通过或者不通过循环氢脱硫系统（9）脱除所含的硫化氢、进入循环氢压缩机（6）升压至4.0～10.0MPag后，再与经新氢压缩机（7）升压至4.0～10.0MPag后的补充氢气（21）混合，提供给所述的过程A作为氢气源。

8.根据权利要求7所述的生产低硫柴油的方法，其特征在于：

在所述的过程A中，原料柴油（20）经进料泵（5）升压至4.0～10.0MPag后与氢气混合形成混氢原料（24），混氢原料（24）进入反应产物与原料换热器（10）与加氢精制反应器（1）出口的加氢精制反应产物（22）换热后，再经加热炉（4）升温后进入加氢精制反应器（1）；

原料柴油（20）在加氢精制反应器（1）中脱除大部分的硫和氮杂质；

加氢精制反应器（1）是一个多床层反应器、或者是两个串联的反应器。

9.根据权利要求1～8之一所述的生产低硫柴油的方法的装置，依次包括加氢精制反应部分A、深度脱硫部分B和循环氢部分C，其特征在于：

在深度脱硫部分B中，

来自于加氢精制反应部分A的加氢精制反应产物（22）管线通过温度控制器（30）连接热高压分离器（3）中部的入口，热高压分离器（3）顶部的出口为连接加氢精制反应部分A的热高分气（25）管线，热高压分离器（3）下部为深度脱硫区（2），深度脱硫区（2）底部的出口连接流出深度脱硫区（2）底部的热高分液体（23）管线；

热高分液体（23）管线依次经过液位控制器（31）和反应产物换热器（13）连接深度脱硫反应产物（27）管线。

10.根据权利要求9所述的生产低硫柴油的方法的装置，其特征在于：

在加氢精制反应部分A中，

原料柴油（20）管线依次通过进料泵（5）、反应产物与原料换热器（10）、加热炉（4）连接加氢精制反应器（1）顶部的入口；

加氢精制反应器（1）底部的出口通过反应产物与原料换热器（10）连接加氢精制反应产物（22）管线；

在循环氢部分C中，

热高压分离器（3）顶部的出口连接的加氢精制反应部分A的热高分气（25）管线依次经热高分气冷却器（11）、热高分气空冷器（12）连接冷高压分离器（8）中部入口；

冷高压分离器（8）中部出口连接轻烃（28）管线；

冷高压分离器（8）顶部出口通过或者不通过循环氢脱硫系统（9）连接循环氢压缩机（6），并与经新氢压缩机（7）出口管线并联；

冷高压分离器（8）底部出口连接含硫污水（29）管线。