CN102491865B

CN102491865B - 一种加氢试验方法

Info

Publication number: CN102491865B
Application number: CN201110372942.9A
Authority: CN
Inventors: 王春生; 刘伟; 何开安; 贾相飞; 张怡美; 靳国忠; 徐忠孝; 张琳
Original assignee: Beijing Hudson Oil & Gas Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Hudson Oil & Gas Technology Co ltd
Priority date: 2011-11-22
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2031-11-22
Also published as: CN102491865A

Abstract

本发明涉及一种加氢试验方法包括：在配气前，将碳三馏分减压至其气化，并与气相的其他物料进行在线配气，经过两级压缩至反应压力，然后进入各反应器，保证各反应器入口物料组成一致，保证实验的平行性和重复性。所述方法可用于加氢催化剂评价试验或工业加氢工艺模拟试验。在本发明中，一级压缩可以使用较小的压缩机，二级压缩的压缩比小于4，显著的降低了设备及运行成本。采用本发明的方法后，试验运行平稳性大大提高，各反应器的物料组成完全一致，设备制造成本下降30％，运行成本下降10％。

Description

一种加氢试验方法

技术领域

本发明涉及裂解生产烯烃领域，具体地，本发明涉及乙烯生产过程中用于除炔的加氢试验方法。

背景技术

在烃类蒸汽裂解制取烯烃的生产装置中，裂解炉出口的裂解气通常含有0.2％～0.7％的乙炔，如果裂解深度较高，乙炔含量甚至可以高达0.9％。乙烯和丙烯产品中所含炔烃常常对乙烯和丙烯衍生物生产过程带来麻烦。它们可能降低催化剂活性、增加催化剂消耗，甚至影响催化剂的寿命；可能恶化产品质量，使聚合物的性质变差；可能形成不安全因素；可能产生一些不希望的副产品。因此，大多数乙烯和丙烯衍生物的生产均对原料乙烯和丙烯中的炔烃含量提出较严格的要求。通常，要求乙烯产品中乙炔含量低于5ppm，有些聚乙烯装置(如HDPE)甚至要求乙烯中的乙炔含量小于0.1ppm，而对丙烯产品而言，则要求甲基乙炔含量低于5ppm，丙二烯含量低于10ppm。

乙烯生产中最常用的脱除乙炔的方法是溶剂吸收法和催化加氢法。溶剂吸收法是使用溶剂吸收裂解气中的乙炔以达到净化的目的，同时也相应回收一定量的乙炔。催化加氢法是将裂解气中的乙炔加氢成为乙烯或乙烷，由此达到脱除乙炔的目的。

实际生产装置中，绝大部分采用催化加氢法脱除乙炔。

用催化加氢法脱除裂解气中的炔烃有前加氢和后加氢两种不同的工艺技术。前、后加氢是指加氢反应器在流程中的位置而言的，加氢反应器位于脱甲烷塔之后为后加氢，位于脱甲烷塔之前为前加氢。

目前的碳二馏分加氢除炔中，愈来愈多的采用碳二前加氢的工艺方法，其工艺流程占主导地位的是前脱丙烷前加氢流程，其特点是裂解馏分经过气液相分离，进行碳三以下馏分的加氢，将乙炔完成转化，并脱除大部分的丙炔丙二烯。

目前碳二前加氢工艺采用固定床反应器，对前脱丙烷工艺而言，主要采用绝热床反应器，前两段反应器主要是脱除绝大部分的乙炔，第三段反应器用于脱除50％以上的丙炔(MA)和丙二烯(PD)。所以第三段出口乙炔要小于5×10^-6(V/V)，MAPD小于0.3％(V/V)。

固定床反应器为绝热床反应器，反应条件为：反应器入口温度45～100℃，反应压力3.5～4.5MPa，气体体积空速55～22000h^-1。

图1所示前脱丙烷的前加氢工艺中，加氢反应器入口原料中组成为碳二馏分35～45％(v/v)，其中乙炔0.4～0.7％(v/v)；其次为甲烷18～25％(v/v)，氢气14～18％(v/v)，碳三馏分8～15％(v/v)，CO 100～2000ppm。

现场生产需要建立模拟试验方法，以尽量小的成本解决工业生产过程中的实际问题，例如催化剂的选择性。在加氢反应条件下，烃原料与催化剂接触可能发生包括：加氢、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属、加氢脱芳烃、加氢异构化、加氢脱蜡、加氢裂化和缓和加氢裂化等反应。因此，加氢催化剂在实际使用前需进行试验，测试催化剂选择性等参数。因此，需要开发加氢试验方法。

目前最常用的加氢试验方法是采用在现场，使用工业管网的物料进行催化剂的评价及加氢模拟试验，但对于条件限制，无法使用工业管网物料时，就需要采用其它物料进行配气来进行模拟实验，最常见的是该物料来自碳二后加氢装置的物料。

在碳二后加氢装置中，碳二加氢反应器入口物料中只含碳二馏分，要模拟所述的前脱丙烷前加氢工艺的反应物料，还需要配入甲烷18～25％(v/v)，工业粗氢14～18％(v/v)，该工业粗氢中含CO 1000～2000ppm。碳三馏分8～15％(v/v)。

在工业管网中，甲烷为气相，管网中压力为0.5MPa，工业粗氢为气相，管网中压力位3MPa，碳三馏分为液相，管网中压力为3MPa，而加反应器所需要的压力为4MPa，而管网中所有物料的压力均低于此值，所以必须对配制的物料进行增压，才能将其通入反应器。

CN 201842823U公开了一种加氢试验装置。该装置包括反应器、高压分离器、低压分离器、洗气塔和循环氢压缩机，其中在高压分离器的气相出口和洗气塔之间还设置有气液混合器。其在高分气体注水口与洗气塔之间加装一个气液混合器，使水和气在混合器内充分混合，然后通过洗气塔的二次洗气，达到了充分洗涤高分气体中H₂S和NH₃等的目的，从而解决了装置运转中NH₄盐堵塞气路管线的问题。

对需要多个平行反应器的试验装置来说，一般有两种方法将液相的碳三配入反应物料中，其一是在每个反应器入口配入碳三馏分，但很难保证各反应器配入量的平行，另外由于反应器入口压力为4MPa，碳三馏分的气化就有比较大的问题，如果碳三馏分不能充分而且均匀的分散和气化，会严重影响反应的进行。反应器入口温度波动大，反应器内甚至会发生飞温，如果将碳三馏分液相直接配入，必须解决液相碳三馏分在气相中的充分均匀分散的问题，而且甲烷的压力显著的低于其它物料，必须将其首先进行压缩后才能进行配制。

可以采用一级压缩的方法，将所有物料在气相配入，采用一级压缩的方法，但压缩机的压缩比过大，使压缩机出口温度升到100℃以上，给压缩机的安全运行带来严重威胁，冷却介质不能使用水，使运行成本急剧上升。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种加氢试验方法。

所述加氢试验方法包括：在配气前，将碳三馏分气化，并与气相的其他物料进行在线配气，经过两级压缩至反应压力，然后进入各反应器，保证各反应器入口物料组成一致，保证实验的平行性和重复性。

作为优选方案，所述加氢试验方法包括：将碳三馏分气化，与甲烷进行在线配气，通过一级压缩，再与氢气及碳二馏分进行气相配气，经过二级压缩进入反应器。

作为优选方案，所述加氢试验方法包括：将甲烷进行一级压缩，再与气化的碳三馏分、氢气及碳二馏分进行气相配气，经过二级压缩进入反应器。

优选地，通过对碳三馏分减压使其气化。

优选地，配气完成后，加氢物料包括：0.4～0.7％(v/v)的乙炔，18～25％(v/v)的甲烷，14～20％(v/v)的氢气，8～15％(v/v)的碳三馏分，200～2000ppm的CO。

优选地，物料的来源是工业碳二、碳三馏分、甲烷、工业粗氢。

优选地，反应压力为3.5MPa以上，进一步优选为3.5～4.5MPa，特别优选为4MPa，所述反应为反应器内进行的加氢反应。

优选地，配气完成后的物料经气体质量流量计计量进入反应器。

优选地，所述反应器为固定床反应器，特别优选为绝热床反应器。

优选地，通过对CO含量的在线分析，自动控制配制反应物料所需的氢气量。

优选地，二级压缩前，碳三馏分的分压低于1.6MPa，保持气相状态。

优选地，在一级和二级压缩机后对多余物料进行回流。

本发明的目的之一还在于提供一种所述加氢试验方法的用途。所述方法可用于加氢催化剂评价试验或工业加氢工艺模拟试验。

在本发明中，一级压缩可以使用较小的压缩机，二级压缩的压缩比小于4，显著的降低了设备及运行成本。

采用本发明的方法后，试验运行平稳性大大提高，各反应器的物料组成完全一致，设备制造成本下降30％，运行成本下降10％。

附图说明

图1是前脱丙烷工艺的碳二前加氢工艺流程；

图2是碳二后加氢工艺流程图。

附图标记如下：

1-油洗塔；2-水洗塔；3-碱洗塔；4-干燥器；5-前脱丙烷塔；6-碳二加氢反应器；7-脱甲烷塔；8-换热器；9-脱乙烷塔。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

选择性计算方法：

乙烯选择性：S＝1-Δ乙烷/Δ乙炔

丙烯选择性S＝1-Δ丙烷/Δ(丙炔+丙二烯)

实施例1

对甲烷进行一级压缩，将甲烷的压力由0.5MPa提高到1.5MPa，再与碳二馏分，碳三馏分，氢气进行混合，混合后二级压缩至4MPa，再经过质量流量计分配到各反应器。

配制的反应物料的组成是：

加氢原料 H₂ C₂H₂ C₂H₄ C₂H₆ CH₄ C₃H₆ C₃H₈ PDMA CO C₄ ⁺

含量(Φ％) 20 0.7 35 4.0 25 12.3 2 0.50 0.2 0.3

催化剂装填体积300ml，催化剂牌号为G-83C。

实施例2

将碳三压力降低至0.5MPa，与甲烷进行混合，然后进行一级压缩，将压力提高到1.5MPa，再与碳二馏分，氢气进行混合，混合后二级压缩至4MPa，再经过质量流量计分配到各反应器。

配制的反应物料的组成是：

含量(Φ％) 19 0.7 35 4.3 25 13 2 0.50 0.2 0.3

实施例3

对甲烷进行一级压缩至压力提高到1.6MPa，将碳三压力降低至2.0MPa，再与碳二馏分，氢气进行混合，混合后二级压缩至4MPa，再经过质量流量计分配到各反应器。

配制的反应物料的组成是：

含量(Φ％) 22 0.7 33.3 4.0 24 13 2 0.50 0.2 0.3

实施例4

将碳三压力降低至0.6MPa，与甲烷进行混合，然后进行一级压缩，将压力提高到3MPa，再与碳二馏分，氢气进行混合，混合后二级压缩至4.5MPa，再经过质量流量计分配到各反应器。

配制的反应物料的组成是：

含量(Φ％) 14 0.4 34.4 24.7 18 5.9 2.1 0.50 0.19 0.3

实施例5

将碳三压力降低至0.5MPa，与甲烷进行混合，然后进行一级压缩，将压力提高到2.5MPa，再与碳二馏分，氢气进行混合，混合后二级压缩至3.5MPa，再经过质量流量计分配到各反应器。

配制的反应物料的组成是：

含量(Φ％) 25 0.5 24.3 12.2 25 5.9 6.1 0.50 0.2 0.3

对比例

采用工业装置物料管网的物料，组成为：

含量(Φ％) 22 0.7 33.1 4.1 24 13.1 2 0.50 0.2 0.3

将除碳三外的所有物料在0.5MPa配制为气相物料经压缩机，经过一级压缩进入反应器反应器前的配料罐，碳三馏分通过液相泵直接注入反应器器前预热器。

反应器经1000小时的考核后结果如下表所示：

从以上的实施例可以看出，采用本发明的方法后，反应器的温升控制波动范围明显小于传统方法，催化剂选择性数据也明显稳定，由于催化剂选择性较为稳定，床层不易飞温，使反应体系的安全性大大提高。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims

1.一种加氢试验方法，其特征在于，所述加氢试验方法包括：在配气前，将碳三馏分气化，并与甲烷进行在线配气，通过一级压缩，再与氢气及碳二馏分进行气相配气，经过二级压缩至反应压力，然后进入各反应器，保证各反应器入口物料组成一致，保证实验的平行性和重复性。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加氢试验方法包括：将甲烷进行一级压缩，再与气化的碳三馏分、氢气及碳二馏分进行气相配气，经过二级压缩进入反应器。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对碳三馏分减压使其气化。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，配气完成后，所述加氢物料包括：0.4～0.7%（v/v）的乙炔，18～25%（v/v）的甲烷，14～25%（v/v）的氢气，8～15%（v/v）的碳三馏分，200～2000ppm的CO。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，物料的来源优选是工业碳二、碳三馏分、甲烷、工业粗氢。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，反应压力为3.5MPa以上。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，反应压力为3.5～4.5MPa。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，反应压力为4MPa。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，配气完成后的物料经气体质量流量计计量进入反应器。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应器为固定床反应器。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应器为绝热床反应器。

12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过对CO含量的在线分析，自动控制配制反应物料所需的氢量。

13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，二级压缩前，碳三馏分的分压低于1.6MPa，保持气相状态。

14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在一级和二级压缩机后对多余物料进行回流。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，二级压缩的压缩比小于4。

16.一种如权利要求1-15任一项所述加氢试验方法的用途，其特征在于，所述方法可用于加氢催化剂评价试验或工业加氢工艺模拟试验。