CN102120934B - 一种循环液相加氢方法 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种循环液相加氢方法，其特征在于：所述的加氢反应产物经过换热器冷却或者直接进入热高压分离罐；所述的热高压分离罐分离出的液相物流的一部分直接、或者再经过热低压分离罐进一步分离，做为循环油返回每个加氢反应器入口和/或入多床层加氢反应器的床层间；所述的每个加氢反应器入口和/或入多床层加氢反应器的床层间设置或者不设置循环油冷却器；所述的热高压分离罐分离的气相物流经冷却和分液后，作为反应生成气送出或者经压缩后再返回氢气原料系统。本发明方法减小了现有加氢方法高压气路系统设备、管道的尺寸和降低了装置能量消耗，同时也起到了节省装置建设投资的目的。

Description

一种循环液相加氢方法
技术领域
本发明属于油品加氢工艺流程方法。
背景技术
本发明所指的原料油是石油加工的馏份油，如包括：石脑油、煤油、柴油、蜡油、常压渣油、减压渣油，及上述油品任何混合比例。
本发明所指的加氢方法包括：对上述的馏分油的加氢精制、加氢处理、加氢改质、加氢裂化和渣油加氢等方法。
图1为现有馏份油加氢方法，流程说明如下：
原料油1经反应进料泵A升压后，先与氢气2混合，再经原料换热器B换热，再进入反应加热炉C加热至反应所需的温度。混氢原料油在加氢反应器D中在催化剂的作用下进行一系列加氢反应，随着反应的进行放出大量的热量。为防止催化剂床层温升过高影响催化剂的性能及出于设备安全的考虑，催化剂床层间或反应器间注入大量的急冷氢13。反应产物4离开反应器后先经反应产物换热器I冷却至适当温度后进入温高压分液罐J。温高分气10经反应生成气冷却器F冷却后进入分液罐G进行气液分离，其中大部分气相作为循环氢经循环氢压缩机H升压后，一部分作为反应器催化剂床层的急冷氢13使用，另一部分循环氢12与补充氢混合返回整个反应系统，以维持反应所需的氢分压、稀释反应物流有害杂质浓度和带走反应释放出来的热量。温高压分液罐J底的温高分液11进入热低压分离罐E进行进一步的汽液分离，分离出的低压闪蒸液7与分离液8混合后作为生成油9送往分馏部分分离出目的产品。低压闪蒸气6离开低压闪蒸罐E后与分离罐G排出的少量分液罐气5混合，作为反应生成气送出装置进一步处理。
在现有的加氢工艺过程中，通常采用较大流量的循环氢。循环氢的作用为：维持反应所需的氢分压；带走反应释放出来的热量和控制催化剂床层的反应温升；稀释反应物流中的有害杂质，促进反应的进行。较大流量的循环氢增加了高压气路系统设备、管道的尺寸和较高的能量消耗，同时也增加了装置建设投资。
本发明采用一种反应生成油循环液相加氢方法，用循环油代替循环氢的作用。
发明内容
本发明的目的在于：解决上述现有技术中存在的问题，提供一种解决上述问题的方法。
本发明适用的原料油是石油加工的馏份油，如石脑油、煤油、柴油、蜡油、常压渣油、减压渣油，及上述油品任何混合比例。优选原料油为柴油和蜡油。
本发明适用的加工方案有加氢精制、加氢处理、加氢改质、加氢裂化和渣油加氢，优选方案为采用上述的加工方案时原料油单程转化率小于30wt％。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明的循环液相加氢方法包括原料油与氢气混合后先后经换热、在加热炉加热至反应所需温度后，进入加氢反应器，在催化剂的作用下原料油与氢气进行加氢反应，其特征在于：
所述的加氢反应产物经过换热器冷却或者直接进入热高压分离罐；
所述的热高压分离罐分离出的液相物流的一部分直接、或者再经过热低压分离罐进一步分离，做为循环油返回每个加氢反应器入口和/或入多床层加氢反应器的床层间；
所述的每个加氢反应器入口和/或入多床层加氢反应器的床层间设置或者不设置循环油冷却器；
所述的热高压分离罐分离的气相物流经冷却和分液后，作为反应生成气送出或者经压缩后再返回氢气原料系统。
在具体实施中，
所述的热高压分离罐液相出口设置循环泵将循环油返回每个加氢反应器入口和/或入多床层加氢反应器的床层间；
所述的循环泵入口压力为1.5-20MPag，循环油/原料油的循环比为0.2-10∶1；
所述的热低压分离罐液相出口设置循环泵将循环油返回每个加氢反应器入口和/或入多床层加氢反应器的床层间；
所述的循环泵入口压力为0.2-6.0MPag，循环油/原料油的循环比为为0.5-20∶1。
所述的加氢反应器是固定床反应器；反应物流从固定床反应器顶部进入、底部流出，或者反应物流从底部进入、顶部流出；
所述的加氢反应产物离开加氢反应器后进入热高压分离罐前，冷却温度为10-200℃；
所述的热高压分离罐分离的气相物流经冷却和分液后，作为反应生成气送出返回氢气原料系统的气相物流中，气体/原料油的标准体积比为0.5-100；
或者
所述的热高压分离罐分离的气相物流经冷却和分液后，作为反应生成气经压缩后再返回氢气原料系统的气相物流中，气体/原料油的标准体积比为10-500；
所述的热高压分离罐或者热低压分离罐内设置传质内构件；
所述的热高压分离罐或者热低压分离罐，采用富氢气体进行汽提；
反应生成气送出或者经压缩后再返回氢气原料系统的气体在注入补充氢气压缩机前先经过氢气提纯处理。
本发明的方法详述如下：
加氢反应产物离开反应器后不经换热冷却直接进入热高压分离罐，或经适当的换热冷却再进入热高压分离罐，优选直接进入热高压分离罐方案，以期减少换热过程中热量的损失。热高压分离罐的液相出口设有循环泵，热高压分离罐的液相一部分做为循环油返回反应器入口；在多床层或多台反应器串联配置的情形下，为控制下一床层或下一反应器入口温度，循环油在注入床层间或下一反应器之前设有冷却器；或为达到稀释下一催化剂床层或下一反应器反应物流浓度的目的，循环油可以不经冷却直接注入；或者循环泵设置在热低压分离罐的液相出口，优选循环泵设在热高压分离罐的液相出口，以期减小压力的损失。热高压分离罐剩余部分的液相作为反应生成油进行换热冷却，并以合适温度去分馏部分分离出产品。热高压分离罐的气相经冷却、分液后，氢气组分占50-90V％，但气体流量小，所以可以直接送往下游装置进行处理；若出于节约氢气资源的考虑，这部分气体还可经提纯、压缩后返回反应器参与加氢反应；或者不经提纯，只经压缩后返回。压缩机可以单独设置，也可以与补充氢气压缩机共用，以减少装置压缩机的数量，达到节省投资和能耗的目的。
本发明的效果是：优选加氢反应产物离开反应器后不经换热冷却直接进入热高压分离罐，由于有一定量的氢气与其他气体闪蒸出来，维持了加氢反应所需的氢分压。
优选热高压分离罐的液相出口设有循环泵，循环油返回反应器入口，即在加热炉出口与原料混合，提高了加热炉出口循环混合进料的温度，减小了加热炉的负荷，有利于节约燃料的消耗。
循环油的加入稀释了反应物流中的有害杂质，促进了反应的进行。
循环油的热容比循环氢大，少量的循环油就能有效的控制催化剂床层的反应温升；在多床层或多台反应器串联配置的情形下，循环油在注入床层间或下一反应器之前设有冷却器，能更有效的控制催化剂床层的反应温升。
上述效果完全替代了现有加氢方法中循环氢的作用。减小了高压气路系统设备、管道的尺寸和降低了能量消耗，同时也起到了节省装置建设投资的目的。
热高压分离罐的气相经冷却、分液后，氢气组分占50-90V％以上，若出于节约氢气资源的考虑，这部分气体还可以经压缩后返回参与加氢反应。这与现有加氢方法中的循环氢系统类似，但由于其流量小，所需的设备、管线尺寸小，所消耗的能耗也小；同时这部分气体只是为回收氢气的目的，其作用与现有加氢方法循环氢的作用完全不同。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细描述：
图1是现有技术的工艺流程图
设备
A反应进料泵
B原料换热器
C反应加热炉
D加氢反应器
E热低压分离罐
F反应生成气冷却器
G分液罐
H循环氢压缩机
I反应产物换热器
J温高压分液罐
物流
1原料油
2氢气
3混合原料
4反应产物
5分液罐气
6低压闪蒸气
7低压闪蒸液
8分离液
9生成油
10温高分气
11温高分液
12循环氢
13急冷氢
图2是本发明提供的工艺流程图
其中设备A-G和物流1-9与图1相同。
K热高压分离罐            14热高分气
L循环泵                  15循环油
M循环油冷却器            16热高分油
N热高分油换热器          17反应器入口循环油
O压缩机                  18循环混合进料
                         19床层间循环油
具体实施方式
下面结合图2对本发明的方法进行说明。
在反应加热炉C前除了出于节省氢气的目的有回收气与补充氢混合外，流程与上述图1说明相同。
反应加热炉出口物流先与温度较高的反应器入口循环油17混合，得到循环混合进料18。通过调整反应加热炉C出口的温度，使循环混合进料18的温度满足反应所需的温度。原料油1与氢气2在加氢反应器D中在催化剂的作用下进行一系列加氢反应，由于循环油的热容远大于循环氢，在同等反应放热量的前提下，采用本发明方法的催化剂床层温升小，循环油用量少。由于循环油是已经发生反应过的介质，影响催化剂性能的有害杂质含量低，其与原料油混合能有效稀释反应物流中总杂质的浓度，有利于促进催化剂的反应进程。对多床层反应器或采用多反应器串联布置的流程，床层间循环油19可以分别注入在催化剂床层间或下一反应器入口处。对强放热反应，为降低循环油的使用量或者为增大冷却效果，循环油可以在注入催化剂床层间或下一反应器入口处之前采用循环油冷却器M冷却。反应产物4离开加氢反应器D后不经换热器冷却直接进入热高压分离罐K中，通过控制热高分气14的流量，以维持反应所需的氢分压。热高分气14经反应生成气冷却器F冷却后进入分液罐G进行气液分离，由于分液罐气5气量少，但氢气含量高于50V％，可以采用直接外排至下游装置处理，也可以采用压缩机O压缩后循环回反应系统，与补充氢一道再参与加氢反应，这种方式可以有效减少氢气损失。
热高压分离罐K底部的液相一部分作为外排的热高分油16，另一部分作为循环油15，循环油经循环泵L升压后，作为反应器入口循环油17，对多床层反应器或采用多反应器串联布置的流程，有一部分循环油需作为床层间循环油19分别注入在催化剂床层间或下一反应器入口处。
热高分油16经与热高分油换热器N换热至适当温度后，进入热低压分离罐E中进行进一步的汽液分离，分离出的低压闪蒸液7与分离液8混合后作为生成油9送往分馏部分分离出目的产品。低压闪蒸气6离开低压闪蒸罐E后先与分离罐G排出的少量分离罐气5混合，再作为反应生成气送出装置进一步处理。
实施例：
以下为本发明的优选实施方案，通过该优选实施方案具体说明本发明的方法，但本发明的范围以权利要求的保护范围为准，不受所述优选实施方案的限制。
a)采用的原料油为柴油。
b)补充氢组分的纯度优选为，氢气85-99.9V％，甲烷0.01-6V％，硫化氢0-2V％
c)采用的加工方案为柴油加氢精制。
d)加氢反应产物离开反应器后可以经适当换热进入热高压分离罐，冷却温度范围10-200℃，优选反应产物不经换热直接进入热高压分离罐。
e)循环泵可以设置在热低压分离罐液相出口，优选设在热高压分离罐液相出口。
f)循环泵循环比优选0.5-2
g)在反应器总温升小于30℃，优选循环油不经冷却注入催化剂床层间。
h)在反应器总温升大于35℃，优选循环油注入催化剂床层间或下一反应器入口之前设冷却器，冷却器取热负荷/反应总放热量优选0.2-0.8。
i)直接送往下游装置处理的气体流量优选气体/原料油标准体积比为0.5-10。
j)与补充氢共用压缩机，经压缩后再返回参与加氢反应的回收气体的流量优选气体/原料油标准体积比为10-50。
k)单独设置压缩机，经压缩后再返回参与加氢反应的回收气体的流量优选气体/原料油标准体积比为100-200。
l)回收气体在注入补充氢压缩机前采用氢气提纯手段优选条件，回收气氢气纯度小于80V％时。

Claims (8)

1.一种循环液相加氢方法，所述的方法包括原料油与氢气混合后先后经换热、在加热炉加热至反应所需温度后，进入加氢反应器，在催化剂的作用下原料油与氢气进行加氢反应，其特征在于：
所述的加氢反应产物直接进入热高压分离罐；
所述的热高压分离罐分离出的液相物流的一部分直接、或者再经过热低压分离罐进一步分离，做为循环油返回每个加氢反应器入口和/或入多床层加氢反应器的床层间；
所述的每个加氢反应器入口和/或入多床层加氢反应器的床层间设置或者不设置循环油冷却器；
所述的热高压分离罐分离的气相物流经冷却和分液后，作为反应生成气送出或者经压缩后再返回氢气原料系统；
所述的热高压分离罐液相出口设置循环泵将循环油返回每个加氢反应器入口和/或入多床层加氢反应器的床层间；
所述的循环泵入口压力为1.5-20MPag，循环油/原料油的循环比为0.2-10：1；
或者，
所述的热低压分离罐液相出口设置循环泵将循环油返回每个加氢反应器入口和/或入多床层加氢反应器的床层间；
所述的循环泵入口压力为0.2-6.0MPag，循环油/原料油的循环比为为0.5-20：1。
2.如权利要求1所述的一种循环液相加氢方法，其特征在于：
所述的加氢反应器是固定床反应器；反应物流从固定床反应器顶部进入、底部流出，或者反应物流从底部进入、顶部流出；
所述的加氢反应产物离开加氢反应器后进入热高压分离罐前，冷却温度为10-200℃。
3.如权利要求1所述的一种循环液相加氢方法，其特征在于：
所述的热高压分离罐分离的气相物流经冷却和分液后，作为反应生成气送出返回氢气原料系统的气相物流中，气体/原料油的标准体积比为0.5-100。
4.如权利要求1所述的一种循环液相加氢方法，其特征在于：
所述的热高压分离罐分离的气相物流经冷却和分液后，作为反应生成气经压缩后再返回氢气原料系统的气相物流中，气体/原料油的标准体积比为10-500。
5.如权利要求1所述的一种循环液相加氢方法，其特征在于：
所述的热高压分离罐或者热低压分离罐内设置传质内构件。
6.如权利要求1所述的一种循环液相加氢方法，其特征在于：
所述的热高压分离罐或者热低压分离罐，采用富氢气体进行汽提。
7.如权利要求1所述的一种循环液相加氢方法，其特征在于：
反应生成气送出或者经压缩后再返回氢气原料系统的气体在注入补充氢气压缩机前先经过氢气提纯处理。
8.如权利要求1所述的一种循环液相加氢方法，其特征在于：
所述的加氢反应器是固定床反应器；反应物流从固定床反应器顶部进入、底部流出，或者反应物流从底部进入、顶部流出；
所述的加氢反应产物离开加氢反应器后进入热高压分离罐前，冷却温度为10-200℃；
所述的热高压分离罐分离的气相物流经冷却和分液后，作为反应生成气送出返回氢气原料系统的气相物流中，气体/原料油的标准体积比为0.5-100；
或者
所述的热高压分离罐分离的气相物流经冷却和分液后，作为反应生成气经压缩后再返回氢气原料系统的气相物流中，气体/原料油的标准体积比为10-500；
所述的热高压分离罐或者热低压分离罐内设置传质内构件；
所述的热高压分离罐或者热低压分离罐，采用富氢气体进行汽提；
反应生成气送出或者经压缩后再返回氢气原料系统的气体在注入补充氢气压缩机前先经过氢气提纯处理。
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