CN102309949B

CN102309949B - 一种带有高压分离器的悬浮床加氢反应器及工艺

Info

Publication number: CN102309949B
Application number: CN 201010222021
Authority: CN
Inventors: 王喜彬; 刘建宇; 胡长禄; 孙万付
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2010-07-07
Filing date: 2010-07-07
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2030-07-07
Also published as: CN102309949A

Abstract

本发明提供一种带有高压分离器的悬浮床加氢反应器和工艺方法，反应器筒体中上部设置盘式集油器，盘式集油器上设置至少一个烟囱状物流通道，集油器将反应器分为上部和下部两个区域，上部区域为稳定分离区，下部区域为悬浮床加氢反应区，反应器上部稳定分离区设置稀释油入口，反应器上部稳定分离区设置稀释油与反应后液相物料混合物的排出口，反应器顶部设置气相物料排出口，反应器底部设置反应原料入口。本发明将悬浮床加氢反应器与高压分离器集成为一体，采用富含芳烃的稀释油对悬浮床加氢后的物料进行降温和稳定，有效地避免了结焦，可以保证悬浮床加氢装置长周期运转。

Description

一种带有高压分离器的悬浮床加氢反应器及工艺

技术领域

本发明涉及一种悬浮床加氢反应器及工艺，特别是重质原料加氢裂化的悬浮床加氢反应器及工艺。

背景技术

由于石油资源的日益短缺及重质化趋势日益严重，最大量获得轻质油品成为炼油工作者的重要任务，所以人们也越来越多地对重质油加工进行研究。

渣油悬浮床加氢工艺是渣油轻质化的理想方法之一。其工艺过程一般为：分散型催化剂与原料油均匀混合得到混合原料，然后混合原料与大量氢气一同进入空筒式反应器(反应器内也可带有简单内构件，如热偶管和分布盘等)，在临氢条件下进行催化加氢和裂解反应。尽管世界各国都在努力研究重油、渣油的悬浮床加氢工艺，但是目前仍仅仅做到工业示范装置，还无法大规模工业化。限制悬浮床加氢工艺应用的主要原因是在高温裂解的条件下，结焦问题比较严重。特别是在反应器出口至高分的管线中，经常被石油焦堵塞。

大量研究表明，进行悬浮床加氢的减压渣油是一种胶体体系。在减压渣油中沥青质作为分散相，周围富集了大量的胶质，形成大小不一的胶团，均一稳定地分散在饱和份和芳香份中。当这种胶体体系进行高温高压加氢反应时，饱和份基本裂解为较轻的馏分，很少发生缩合反应，芳香份和胶质中的一部分会裂解，另一部分会缩合成沥青质，沥青质中的部分会缩合成焦。当胶质大量减少，沥青质就会缔合成较大的分子，从胶体体系中沉淀出来，此时减压渣油在反应体系中由于条件适宜，不发生明显的沉积和结焦现象，但物料流出反应器后由于条件的变化，使得物料的体系发生了变化，进而引起了明显的生焦现象，造成了装置无法长周期稳定运转的问题。

CN2609929Y公开了一种均热式渣油悬浮床加氢反应器，在反应器内设置换热内构件，可以保持反应器内温度均匀，减少因局部热点而产生的结焦。该技术采用了降低热点的方法，虽然可以减少反应器内部的结焦发生，但是设计复杂，也不适用于解决加氢后渣油在反应器出口处的结焦问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种新型悬浮床加氢反应器及工艺，本发明反应器和工艺可以有效解决悬浮床加氢技术中装置易生焦堵塞造成的运转周期短的问题。

本发明带有高压分离器的悬浮床加氢反应器包括反应器筒体，反应器筒体中上部设置盘式集油器，盘式集油器上设置至少一个烟囱状物流通道，集油器将反应器分为上部和下部两个区域，上部区域为稳定分离区，下部区域为悬浮床加氢反应区。反应器上部稳定分离区设置稀释油入口，反应器上部稳定分离区设置稀释油与反应后液相物料混合物的排出口，反应器顶部设置气相物料排出口，反应器底部设置反应原料入口。

本发明带有高压分离器的悬浮床加氢反应器中，烟囱状物流通道包括直筒形通道和顶部的挡板构成，挡板与直筒形通道之间设置适宜间隙，以供物料流过，烟囱状物流通道的数量根据反应器的规模进行设计。直筒形通道根据装置规模设置适宜的高度，如50～3000mm，使盘式集油器上形成适宜厚度的液位，根据设置的液位指示装置控制排液量进而控制液位的高低。

本发明悬浮床加氢工艺方法，使用本发明上述反应器，反应物料从反应器底部进入反应器，在反应器下部的悬浮床加氢反应区进行悬浮床加氢反应，然后通过盘式集油器的烟囱状物流通道进入反应器上部的稳定分离区，在稳定分离区液相与稀释油混合后排出至低压储罐中，气相从反应器顶部排出。

本发明悬浮床加氢工艺方法中，反应物料包括重油、氢气和分散型催化剂，悬浮床反应区的操作条件采用本领域常规条件，如反应温度为400～480℃，最好为430～460℃，氢油体积比为200∶1～1500∶1，最好为350∶1～1200∶1，体积空速0.5～5.0h^-1，最好为1.0～3.0h^-1，反应压力为6.0～30.0MPa，最好为12.0～20.0MPa。

本发明悬浮床加氢工艺方法中，稳定分离区的操作温度为250～390℃，最好为280～360℃。稀释油为催化裂化澄清油，催化裂化重循环油、催化裂化柴油等中的一种或几种，稀释油的芳烃重量含量大于50％，最好大于60％。稀释油的进料量为反应原料油重量的5％～50％，优选为10％～40％。

本发明的优点是：

1、采用富含芳烃的稀释油对悬浮床加氢后的物料进行降温和稳定，使之在稳定状态下进入分馏系统，避免了在低温管路结焦的可能，可以保证悬浮床加氢装置长周期运转。

2、富含芳烃的稀释油可以循环使用，而且比较廉价，不会增加操作成本。

3、将悬浮床加氢反应器与高压分离器集成为一体，简化了工艺流程，可以降低设备的加工成本，节省投资。

附图说明

图1为本发明一种新型悬浮床加氢反应器结构示意图及工艺流程示意图。

序号1为悬浮床加氢反应区，2为稳定分离区，3为低压分离及分馏系统，4为分馏出的重馏分，5为排放气，6为分馏出的轻馏分，7为稀释油，8为悬浮床加氢反应器，9为原料油，10为氢气。

具体实施方式

本发明中，原料油与氢气混合后，由下而上进入悬浮床加氢反应区，进行加氢反应。悬浮床加氢后的物料通过烟囱状集油器溢流进入反应器内的高压稳定分离区。高压稳定分离区具有稳定加氢反应后渣油的作用，同时具有高压分离器的功能。通过富含芳烃稀释油的稀释作用，使加氢裂化后的物料处于稳定状态。稳定后的悬浮床加氢渣油进入低压分离器和分馏系统。本发明将悬浮床加氢反应器与高压分离器集成为一体，采用芳烃稳定油对悬浮床加氢后的渣油进行降温和稳定，使之在稳定状态下进入分馏系统，避免了结焦的可能，可以保证悬浮床加氢装置长周期运转。

本发明工艺方法具体包括以下内容：

a、采用带烟囱状的集油器将悬浮床加氢反应器分割成两个区域，上部为高压稳定分离区，下部为悬浮床加氢反应区。

b、带有悬浮床催化剂的原料油与氢气混合后，由下而上进入悬浮床加氢反应区，进行加氢反应。

c、步骤b产生的悬浮床加氢后渣油以溢流的方式通过烟囱状集油器进入高压稳定分离区。高压稳定分离区具有稳定加氢反应后渣油的作用，同时具有高压分离器的功能。通过富含芳烃稳定油的稀释，使加氢裂化后的渣油在较低温度条件下也可以处于稳定状态。

d、在高压分离稳定区，步骤c产生的稳定后加氢渣油经气液分离进入低压分离及分馏系统，分离出产品和芳烃稳定油，芳烃稳定油可以循环使用。

步骤(a)所说的高压稳定分离区具有液位控制功能，在采用原料油对加氢后渣油进行稳定的同时，可以起到高压分离器的作用。

步骤(b)所说的悬浮床加氢催化剂为本领域通常的均相催化剂，如元素周期表第VIB、VIIB和第VIII族一种或多种金属的化合物，其中较好的为含有Mo、Ni、Co、W、Cr和Fe等金属元素中一种或几种的物质。催化剂以金属计总加入量为50～2000μg/g，较好为100～1200μg/g，最好为200～900μg/g。原料油可以是各种劣质重油、劣质渣油等。

为进一步阐述本发明的具体特征，将结合附图加以说明。

结合附图1，本发明的一种工艺过程为：

带有悬浮床加氢催化剂的原料油9与氢气5混合后进入悬浮床加氢反应器8下部的悬浮床加氢反应区1，进行悬浮床加氢反应。加氢反应后的物料向上通过烟囱状集油器，进入高压稳定分离区2，采用富含芳烃稳定油稀释油7对悬浮床加氢后的物料进行降温和稀释，使之处于稳定状态。稳定后的液相与气相5在高压稳定分离区进行气液分离，之后液相物料进入低压分离和分馏系统3，分离出轻馏分6、重馏分4和富含芳烃稳定稀释油7。稀释油7可以循环使用。

为进一步说明本发明的方案和效果，列举以下实施例。

实施例

本实施例为渣油加氢处理的一种实施方案，操作流程示意图参照附图1。

带有悬浮床加氢催化剂的原料油9与氢气5混合后进入悬浮床加氢反应器8下部的悬浮床加氢反应区1，进行悬浮床加氢反应。加氢反应后的物料向上通过烟囱状集油器，进入高压稳定分离区2，采用富含芳烃稳定稀释油7对悬浮床加氢后的物料进行降温和稀释，使之处于稳定状态。稳定后的液相和与气相5在高压稳定分离区进行气液分离，之后液相物料进入低压分离和分馏系统3，分离出轻馏分6、重馏分4和富含芳烃稳定稀释油7。

悬浮床加氢试验所用催化剂为水溶性分散型催化剂，即磷钼酸镍杂多酸盐水溶液，催化剂组成为：Mo 8.0wt％、Ni 0.5wt％、P 0.23wt％。

试验使用原料性质见表1。稀释油采用催化裂化重循环油，其性质见表2。主要反应条件及反应结果见表3。

表1原料性质

项目	数据
		密度(20℃)，kg.m^-3	995.7
残炭值，wt％	16.7
		金属元素
Ni，μg.g^-1	40.4
		V，μg.g^-1	123.6
四组分分析，wt％
		饱和烃	12.9
芳香烃	46.2
		胶质	35.4
沥青质	5.5
		馏程，％
350～520℃	25
		＞520℃	75

表2稀释油性质

项目	数据
		密度(20℃)，kg.m^-3	997.9
残炭值，wt％	0.76
		四组分分析，wt％
饱和烃	27.8
		芳香烃	64.9
胶质	8.6
		沥青质	0.1

表3反应条件和结果

悬浮床加氢反应区条件	实施例
		反应总压，MPa	15
体积空速，h^-1	1.5
		反应温度，℃	445
催化剂加入量，μg.g^-1	800
		氢油比，v/v	800
高压稳定分离区操作温度，℃	340
		芳烃稳定油加入量(占原料量)，％	35
＜520℃收率	85
		运转时间，h	1000

经过1000小时的运转，装置依然稳定，操作平稳，说明本发明可行、可靠。可以保证悬浮床加氢装置长周期运转。

Claims

1.一种带有高压分离器的悬浮床加氢反应器，包括反应器筒体，其特征在于：反应器筒体中上部设置盘式集油器，盘式集油器上设置至少一个烟囱状物流通道，集油器将反应器分为上部和下部两个区域，上部区域为稳定分离区，下部区域为悬浮床加氢反应区，反应器上部稳定分离区设置稀释油入口，反应器上部稳定分离区设置稀释油与反应后液相物料混合物的排出口，反应器顶部设置气相物料排出口，反应器底部设置反应原料入口。

2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：烟囱状物流通道包括直筒形通道和顶部的挡板，挡板与直筒形通道之间设置适宜间隙，以供物料流过。

3.按照权利要求2所述的反应器，其特征在于：烟囱状物流通道的直筒形通道的高度为50～3000mm。

4.一种悬浮床加氢工艺方法，其特征在于：使用权利要求1至3任一权利要求所述的反应器，反应物料从反应器底部进入反应器，在反应器下部的悬浮床加氢反应区进行悬浮床加氢反应，然后通过盘式集油器的烟囱状物流通道进入反应器上部的稳定分离区，在稳定分离区液相与稀释油混合后排出至低压储罐中，气相从反应器顶部排出；

所述悬浮床加氢工艺方法中，反应物料包括重油、氢气和分散型催化剂；悬浮床反加氢应区的操作条件为：反应温度为400～480℃，氢油体积比为200∶1～1500∶1，体积空速0.5～5.0h^-1，反应压力为6.0～30.0MPa；稳定分离区的操作温度为250～390℃；

其中稀释油为催化裂化澄清油，催化裂化重循环油、催化裂化柴油中的一种或几种，稀释油的进料量为反应原料油重量的5％～50％。

5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：悬浮床加氢反应区的操作条件为：反应温度为430～460℃，氢油体积比为350∶1～1200∶1，体积空速为1.0～3.0h^-1，反应压力为12.0～20.0MPa；稳定分离区的操作温度为280～360℃。

6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于：稀释油中的芳烃重量含量大于50％。