CN103102949A

CN103102949A - 一种加氢反应系统和加氢处理方法

Info

Publication number: CN103102949A
Application number: CN2011103534721A
Authority: CN
Inventors: 袁平飞; 王士新; 李殿昭
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: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2013-05-15
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: CN103102949B

Abstract

本发明涉及一种加氢反应系统和加氢处理方法，加氢反应系统包括反应器和气液分离器，反应器为带内套筒的反应器，反应器外筒体顶部设置物料入口，外筒体底部设置物料出口；反应器的内套筒上端开口，内套筒下端设置物料出入口，该物料出入口通过管路与反应器外的设备连通；气液分离器中部设置加氢反应后物料入口，气液分离器顶部设置气相出口，气液分离器底部设置液相出口。加氢处理方法使用本发明加氢反应系统。本发明既可以在原料质量较差时使轻重料分别加氢，又可以在原料质量较好时使原料合流加氢以提高处理能力。提高加氢反应系统针对不同来源原料的适应性，提高装置的处理能力和灵活性。

Description

一种加氢反应系统和加氢处理方法

技术领域

本发明涉及一种加氢反应系统和加氢处理方法，特别是固定床加氢反应系统和加氢处理方法。

背景技术

在固定床加氢反应中，反应物料通过加氢反应器催化剂床层与催化剂接触反应生成加氢反应产物。若反应物料性质不同，其适用的加氢反应工艺条件也不相同。特别是石油宽馏分的加氢反应，由于是多元复杂体系，当其在同一个反应器中加氢时，其工艺条件对某些组分是适宜的，而对另一些组分则不适宜。因此，一般情况下需要设置多个反应器，设备成本较高，操作较为复杂。如果采用一个反应器，则无法兼顾不同性质原料的优化加氢反应条件。

目前，解决方案可以分为以下几种：方案1：选择的工艺条件是一个折衷的值，使目的产品达到指标即可。方案2：选择的工艺条件是使难加氢组分能够满足指标，比如降低处理量操作。方案3：选择的工艺条件是使易加氢组分能够满足指标，再附加其它过程使难加氢组分也满足指标。

通常的情况下是方案1。但是当原料质量变差时方案1可能难以解决问题。改用方案2可行，但浪费了装置的处理能力，在装置处理能力紧张时就存在问题，或者由于机泵或设备参数可调节范围的限制而难以采用。方案3需要另行附设装置，如果原料只是短暂临时性的变差则可能出现附加装置闲置的情况。

将物料分成难加氢组分和易加氢组分然后分别加氢是一个改进的方案。如CN01114168.9公开发明一种重质烃类原料加氢处理方法及其反应器，其中在反应器中设置隔板，将反应器中的反应区沿轴向分为上流及下流两个反应区，重质物料依次通过两个反应区进行加氢处理反应。这样，使含杂质较多的重质物料反应时间加长，总体可以在较大空速下操作。该方案可以有效解决重质物料加氢难度问题，但是如果原料只是短暂临时性的变差则又可能出现质量过剩。如果将原来的重质物流停掉，又可能使机械杂质和水分沉积在该区域的催化剂上，使催化剂受到破坏。因此，该装置灵活性较差。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种加氢反应系统，可以实现反应器既可以是分为上流及下流两个反应区操作，又可以使反应器内物流同向。这样既可以在原料质量较差时使轻重料分别加氢，又可以在原料质量较好时使原料合流加氢以提高处理能力。

本发明加氢反应系统包括反应器和气液分离器，反应器为带内套筒的反应器，反应器外筒体顶部设置物料入口，外筒体底部设置物料出口；反应器的内套筒上端开口，内套筒下端设置物料出入口，该物料出入口通过管路与反应器外的设备连通；气液分离器中部设置加氢反应后物料入口，气液分离器顶部设置气相出口，气液分离器底部设置液相出口。

本发明加氢反应系统中，反应器外筒体内上部，设置气液分配器，气液分配器包括与外筒体适应的整体分配器、与内套筒适应的套筒分配器和内套筒与外筒体之间的环状分配器。

本发明加氢反应系统中，气液分离器设置一个或两个，设置一个气液分离器时，气液分离器的物料入口与反应器外筒体底部的物料出口和内筒体下端的物料出入口同时连通。气液分离器设置两个时，一个为主气液分离器，另一个为辅气液分离器，主气液分离器与外筒体底部设置的物料出口以管路连通，辅气液分离器与内套筒下端设置的物料出入口以管路连通。使用两个气液分离器时，气液分离器可以是两个独立设置的气液分离器，也可以是具有共同分隔板的耦合式气液分离器，两个气液分离器的气相管路可以合并为一路，两个气液分离器液相管路合并为一路。

本发明加氢反应系统用于石油馏分的加氢处理过程，所述的加氢处理的原料可以包括石脑油馏分、煤油馏分、柴油馏分、减压馏分油、润滑油基础油、石蜡、渣油等中的一种或几种。将加氢处理原料分为易处理部分和难处理部分，易处理部分和氢气从反应器外筒体顶部设置物料入口进入反应器，难处理部分和氢气从内套筒下端设置物料出入口进入反应器，反应产物从外筒体底部设置物料出口排出反应器。所述的易处理部分和难处理部分，可以按原料的不同具体确定，如易加氢脱硫部分和难加氢脱硫部分，易加氢脱色部分和难加氢脱色部分，易加氢饱和部分和难加氢饱和部分等。加氢处理的工艺条件根据原料的不同和产品质量要求的不同具体确定，这是本领域技术人员熟知的内容。加氢处理催化剂可以选用商品加氢处理催化剂，催化剂可以根据需要使用一种或几种。

本发明中适应的加氢催化剂可以是普通的商品加氢催化剂。由于内筒可以采用双向流动，故对催化剂床层的压床情况也要充分注意。如果有保护剂装填，则在内套筒的底部也要附加保护剂。对这里的保护剂则要求有足够的强度来支撑其上部的催化剂。

本发明加氢反应系统，可以实现反应器既可以是分为上流及下流两个反应区操作，又可以使反应器内物流同向。这样既可以在原料质量较差时使轻重料分别从反应器上下分别进入加氢，又可以在原料质量较好时使原料合流全部从反应器上部进入加氢并从内外筒同时流出以提高处理能力。这样设计的结构，可以提高加氢反应系统针对不同来源原料的适应性，提高装置的处理能力和灵活性。

附图说明

图1是本发明加氢反应系统结构示意图；

图2是本发明加氢反应系统另一种结构示意图。

其中：11-反应器外筒体，12-辅气液分离器，13-主气液分离器，14-反应器内套筒；21-整体分配器，22-套筒分配器，23-环状分配器；31-第一进料管路，32-第二进料管路，33-第一出料管路，34-第二出料管路。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的方案和效果。

如图所示。反应器包括反应器外筒体11和反应器内套筒14。在处理普通原料时，与氢气混合后的原料物流经过第一进料管路31由反应器顶部进入，经过整体分配器21再到环状分配器23和套筒分配器22，分别进入外筒和内筒，与其中的催化剂接触反应后形成产物物流经第一出料管路33和第二出料管路34分别进入气主气液分离器13和辅气液分离器12。两个气气分离器的气相合并后排出，两个气液分离器的液相合同后排出。

当处理劣质原料时，首先将原料分馏为易加氢组分和难加氢组分。其中易加氢组分从第一进料管路31进入反应器。难加氢组分经第二进料管路32进入反应器（第二出料管路34关闭），难加氢组分由反应器底部进入内筒向上流动，与催化剂接触反应后由内套筒顶部溢出，与由反应器顶部进入的易加氢组分汇合后再进入外筒，再与其中催化剂继续接触反应后形成产物物流进入主气液分离器13。

本发明中反应器为带内套筒的加氢反应器。其中内套筒只需承受催化剂床层的压力降，故与双反应器比较，内套筒无需太大的厚度来提高强度，因而可以降低反应器制造成本，节省投资。内套筒的形状可以是圆形或其它形状，优选为圆形。其流通面积与环形筒流通面积的比值为1/20到1/2。优选为1/9到1/3。

本发明中主高压分离器和副高压分离器可以是两个分别的独立的分离器，也可以是如图示的合在一起的，仅在中间设隔板的一个分离器。采用合体式分离器时，可降低投资和使装置紧凑。

实施例1

试验装置：电加热套筒式反应器。套筒内径12.5mm。反应器环/套筒面积比为3：1。独立式双气液分离器。反应器环内和套筒内共装载催化剂481-2B （中国石化抚顺石油化工研究院研制生产的商业加氢精制催化剂）300ml，环内和套筒内的催化剂等高度。

原料：60号石蜡：熔点61.4℃，颜色，赛波特号<-16，光安定性9号，含油量1.0%（质量）。经减压闪蒸切割成两个馏分。其中轻馏分占2/3（体积），重馏分占1/3（体积）。

在催化剂按开工程序硫化后，将反应温度升到270℃、氢分压6.0MPa。

以保温计量泵先向环筒上部注入轻馏分200ml/h。氢气注入量40L/h。

在产品自主高压分离器稳定排出后，启动另一计量泵向套筒底部注入重馏分100ml/h。对应的氢气注入量为20L/h。

稳定运行100小时后，取产品测定性质：颜色：赛波特号+29（值越高表示质量越好）；光安定性5号（值越低表示质量越好）。

对照例：同实施例1原料。将切割的两个馏分均从同一反应器的上部注入。其余条件均同实施例1。稳定运行100小时后，取产品测定性质：颜色：赛波特号+28；光安定性6号。

实施例2

试验装置：电加热套筒式反应器。套筒内径10mm。反应器环/套筒面积比为5：1。独立式双高压分离器。反应器环内和套筒内共装载一种柴油加氢精制催化剂催化剂（W-Mo-Ni催化剂（WO₃ 22%，MoO₃ 9%，NiO 4.5%，比表面积150 m²/g，孔体积0.31mL/g）300ml，环内和套筒内的催化剂等高度。

原料：直馏柴油馏分。性质D20=0.86、馏程200-385℃、硫14300μg/g，氮198μg/g，总芳烃 32%（体积），十六烷值 56。

将此原料用切割为两个馏分，使轻重馏分分别占80%和20%的体积。在350℃、氢分压6.0MPa的条件下加氢。

其中反应器上部注入轻馏分240ml/h。氢气注入量120L/h。在产品自主高压分离器稳定排出后，启动计量泵2从主高压分离器底向套筒底部注入产品20ml/h，数小时后启动计量泵3向套筒底部注入重馏分60ml/h。对应的氢气注入量为30L/h。稳定运行100小时后，测定产品性质。

产品柴油性质： D₂₀ 0.840、馏程200-375℃、硫198 μg/g，总芳烃 25 %，十六烷值 59。

对照例：同实施例1原料，不切割。装置为普通的下流式固定床加氢反应器，装载同种催化剂300ml。在6.0 氢分压，350℃，1.0 h^-1空速和氢油体积比500的条件下加氢。

运行100小时后产品柴油性质： D₂₀ 0.842、馏程200-380℃、硫235 μg/g，总芳烃 32%，十六烷值 58。

Claims

1.一种加氢反应系统，包括反应器和气液分离器，其特征在于：反应器为带内套筒的反应器，反应器外筒体顶部设置物料入口，外筒体底部设置物料出口；反应器的内套筒上端开口，内套筒下端设置物料出入口，该物料出入口通过管路与反应器外的设备连通；气液分离器中部设置加氢反应后物料入口，气液分离器顶部设置气相出口，气液分离器底部设置液相出口。

2.按照权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：反应器外筒体内上部，设置气液分配器。

3.按照权利要2所述的加氢反应系统，其特征在于：气液分配器包括与外筒体适应的整体分配器、与内套筒适应的套筒分配器和内套筒与外筒体之间的环状分配器。

4.按照权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：气液分离器设置一个或两个，设置一个气液分离器时，气液分离器的物料入口与反应器外筒体底部的物料出口和内筒体下端的物料出入口同时连通。

5.按照权利要求1所述的加氢反应系统，其特征在于：气液分离器设置两个，一个为主气液分离器，另一个为辅气液分离器，主气液分离器与外筒体底部设置的物料出口以管路连通，辅气液分离器与内套筒下端设置的物料出入口以管路连通。

6.按照权利要求5所述的加氢反应系统，其特征在于：气液分离器设置两个，两个气液分离器是两个独立设置的气液分离器，或者是具有共同分隔板的耦合式气液分离器，两个气液分离器的气相管路合并为一路，两个气液分离器液相管路合并为一路。

7.一种石油馏分的加氢处理方法，其特征在于：加氢处理过程使用权利要求1于6任一权利要求所述的加氢反应系统。

8.按照权利要求7所述的加氢处理方法，其特征在于：加氢处理的原料包括石脑油馏分、煤油馏分、柴油馏分、减压馏分油、润滑油基础油、石蜡、渣油等中的一种或几种。

9.按照权利要求7或8所述的加氢处理方法，其特征在于：将加氢处理原料分为易处理部分和难处理部分，易处理部分和氢气从反应器外筒体顶部设置物料入口进入反应器，难处理部分和氢气从内套筒下端设置物料出入口进入反应器，反应产物从外筒体底部设置物料出口排出反应器。

10.按照权利要求9所述的加氢处理方法，其特征在于：易处理部分和难处理部分，按原料的不同具体确定，包括易加氢脱硫部分和难加氢脱硫部分，易加氢脱色部分和难加氢脱色部分，易加氢饱和部分和难加氢饱和部分。