CN104845667A - 运行周期长的脱氧生物质油加氢装置 - Google Patents

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李立权
汪华林
袁远平
曾茜
陈崇刚
李剑平
郑旭晖
杨雪晶
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HENAN BAIYOUFU BIOLOGICAL ENERGY Co Ltd
Shanghai Huachang Environmental Protection Co Ltd
Sinopec Luoyang Guangzhou Engineering Co Ltd
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HENAN BAIYOUFU BIOLOGICAL ENERGY Co Ltd
Sinopec Luoyang Petrochemical Engineering Corp
Shanghai Huachang Environmental Protection Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，包括预加氢反应器、加热炉和用于高温加氢的主加氢反应器，所述加热炉进口与预加氢反应器的出口由管路连接，加热炉出口与主加氢反应器进口由管路连接，所述预加氢反应器的进口连接有对脱氧生物质油进行预热的预热装置；通过加氢反应器的串联操作对加氢脱氧后生物质油进行低温预加氢-高温加氢的分级加氢操作，避免脱氧生物质油在直接高温加氢催化过程中出现的快速结焦倾向以延长了脱氧生物质油加氢装置运行周期，加氢装置运行周期可由6月提高至18个月以上，且经低温预加氢-高温加氢后的液相经过分馏可以直接得到汽、柴油产品。

Description

运行周期长的脱氧生物质油加氢装置
技术领域
本发明涉及生物能源领域，特别涉及一种适用于生物质油提炼为清洁油品工艺的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置。
背景技术
生物质广义上包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物，如农作物、秸秆、木材、木材废弃物和动物粪便等。生物质经过热裂解转化得到生物质油(包括生物质经过快速热裂解、慢速热裂解、加氢液化和气化过程所得到的液体)，再将生物质油通过加氢脱氧、加氢处理等工艺得到可完全替代石化行业的汽油和柴油的工艺路线是国际上惯用的最经济和最能解决石油危机的路线，为各国重点研发的内容。生物质油具有以下缺点：高酸性(PH2～3)；高水分(15～40％)；高含氧量(在35～55％)；不稳定；低热值(单位热量价格为煤的2倍)；难与石油类产品互溶。所以生物质油的使用市场受到约束。从上世纪90年代末开始，世界各国陆续开始生物质油提炼燃油的技术研究。世界上生物质油提炼的研究现状如下：1)北美：由政府部门、风投基金公司等机构提供研究经费，由PNNL、NREL等多家科研机构和一些大学进行研究，至今不能完全解决生物质油的炼制过程中结焦等问题，停留在实验室研究阶段；2)欧洲：从事该项研究的机构联合成立了BIOCOUP，至今也处于实验室研究阶段；3)亚洲：有一些大学在进行实验室的基础理论研究，因为结焦、脱氧不完全等问题而不能进行长周期的运行。4)其它各洲：其他各洲在这方面的研究很少见诸报道。目前，对生物质的利用，通过热裂解→脱氧→加氢获得燃油产品的技术路线已经得到了广泛的认同。经过脱氧后的生物质油采用固定床反应器实施进一步高温加氢(温度300～520℃，压力9.5～16.5MPa)获得汽柴油等燃油产品的过程中，由于脱氧后的生物质油中仍含有部分残留含氧化合物、杂质原子、机械杂质等，造成在固定床高温加氢过程中成为结焦核心，导致催化剂迅速结焦失活，加氢装置连续运行周期往往只能达到半年左右。大量研究者投入了大量的精力，试图解决脱氧生物质油进一步加氢获得汽柴油等燃油产品过程中装置连续运行周期短的问题，但是结果都不理想。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，通过该装置对加氢脱氧后生物质油进行低温预加氢-高温加氢的分级加氢操作，避免脱氧生物质油在直接高温加氢催化过程中出现的快速结焦倾向以延长了脱氧生物质油加氢装置运行周期。
本发明的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，包括预加氢反应器、加热炉和用于高温加氢的主加氢反应器，所述加热炉进口与预加氢反应器的出口由管路连接，加热炉出口与主加氢反应器进口由管路连接，所述预加氢反应器的进口连接有对脱氧生物质油进行预热的预热装置；
进一步，所述预热装置为预热加热炉或换热器；
进一步，所述预热装置为换热器，所述预加氢反应器进口与换热器出口连接，所述主加氢反应器的出口与换热器进口连接；
进一步，所述预热装置为预热加热炉，所述预热加热炉的出口连接预加氢反应器进口；
进一步，预加氢反应器和主加氢反应器为固定床反应器、移动床反应器、沸腾床反应器中的一种；
进一步，所述换热器为管壳式换热器；
进一步，还包括与主加氢反应器依次连接的分离器和实施液相分馏的分馏塔；
进一步，所述分离器包括连接于主加氢反应器出口的冷高压分离器和连接于冷高压分离器出口的冷低压分离器；
进一步，所述冷高压分离器为立式重力沉降设备，所述冷低压分离器为卧式重力沉降设备，所述分馏塔为板式塔设备。
本发明的有益效果：本发明的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，通过加氢反应器的串联操作对加氢脱氧后生物质油进行低温预加氢-高温加氢的分级加氢操作，避免脱氧生物质油在直接高温加氢催化过程中出现的快速结焦倾向以延长了脱氧生物质油加氢装置运行周期，加氢装置运行周期可由6月提高至18个月以上，且经低温预加氢-高温加氢后的液相经过分馏可以直接得到汽、柴油产品。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的另一结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，如图所示：本发明的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，包括预加氢反应器1、加热炉和用于高温加氢的主加氢反应器2，所述加热炉3进口与预加氢反应器1的出口由管路连接，加热炉3出口与主加氢反应器2进口由管路连接，所述预加氢反应器1的进口连接有对脱氧生物质油进行预热的预热装置；通过加氢反应器的串联操作对加氢脱氧后生物质油进行低温预加氢-高温加氢的分级加氢操作，避免脱氧生物质油在直接高温加氢催化过程中出现的快速结焦倾向以延长了脱氧生物质油加氢装置运行周期。
本实施例中，所述预热装置为预热加热炉3或换热器8；采用换热或加热的方式对脱氧生物质油和氢气混合形成的混合物进行预热后进入预加氢反应器1进行反应。
本实施例中，所述预热装置为换热器8，所述预加氢反应器1进口与换热器8出口连接，所述主加氢反应器2的出口与换热器8进口连接；通过换热器8对脱氧生物质油和氢气的混合物预热后进入预加氢反应器1中进行低温预加氢，预加氢反应器1流出物进加热炉3加热后，进入主加氢反应器2，主加氢反应器2流出物经主加氢反应器2出口换热器8换热。
本实施例中，所述预热装置为预热加热炉3，所述预热加热炉3的出口连接预加氢反应器1进口；通过预热加热炉3对脱氧生物质油和氢气的混合物预热后进入预加氢反应器1中进行低温预加氢，预加氢反应器1流出物进加热炉3加热后，进入主加氢反应器2。
本实施例中，预加氢反应器1和主加氢反应器2为固定床反应器、移动床反应器、沸腾床反应器中的一种；优选为所述预加氢反应器1为自沸腾床反应器，主加氢反应器2为固定床反应器。
本实施例中，所述换热器8为管壳式换热器8；由壳体、传热管束、管板、折流板(挡板)和管箱等部件组成，结构较简单，操作可靠。
本实施例中，还包括与主加氢反应器2依次连接的分离器和实施液相分馏的分馏塔4；所述分离器包括连接于主加氢反应器2出口的冷高压分离器5和连接于冷高压分离器5出口的冷低压分离器6；主加氢反应器2流出物经主加氢反应器2出口换热器8和/或高压空冷器换热、经冷高压分离器5和冷低压分离器6分离后所得液相去往分馏塔4得到汽柴油产品。
本实施例中，所述冷高压分离器5为立式重力沉降设备，所述冷低压分离器6为卧式重力沉降设备，所述分馏塔4为板式塔设备；，均为现有技术的沉降分离设备和分馏塔4。
实施例一
1万吨/年脱氧秸秆裂解油加氢装置(如图1)：
脱氧秸秆裂解油(流量1.25m3/h，压力11.5MPa，温度45℃)同压缩机9输送来的混合氢(流量650Nm3/h,纯度90％，温度55℃，压力11.7MPa)混合；
利用主加氢反应器2出口换热器8将脱氧秸秆裂解油和混合氢气混合物换热至170℃进入预加氢反应器1。在反应温度180℃、反应压力11MPa的条件下，脱氧秸秆裂解油和混合氢气混合物在预加氢反应器1中进行低温预加氢反应；
预加氢反应器1流出物进加热炉3加热至340℃后，进入主加氢反应器2。在反应温度360℃、反应压力9MPa的条件下，预加氢反应器1流出物在主加氢反应器2中进行高温加氢反应；
主加氢反应器2流出物经主加氢反应器2出口换热器8和高压空冷器换热、经冷高压分离器5和冷低压分离器6分离后所得液相去往分馏塔4得到汽柴油产品，其中石脑油馏分10％、汽油馏分35％，柴油52％，重柴3％。
采用沸腾床预加氢反应器和固定床主加氢反应器的串联操作，避免高温加氢反应出现快速结焦问题，按本发明实施的工艺过程能够延长生物质油加氢装置运行周期由6月提高至18个月。固定床主加氢反应器的反应流出物经过分离所得液相去往分馏塔，可以直接得到汽柴油产品。
实施例二
3万吨/年脱氧木屑裂解油加氢催化装置(如图2)：
脱氧木屑裂解油(流量3.75m3/h，压力13.5MPa，温度50℃)同压缩机9输送来的混合氢(流量4411Nm3/h,纯度85％，温度65℃，压力13.7MPa)混合；
利用预加热炉10将脱氧木材裂解油和混合氢气混合物换热至180℃进入预加氢反应器1。在反应温度190℃、反应压力13MPa的条件下，脱氧木屑裂解油和氢气混合物在预加氢反应器1中进行低温预加氢反应。
预加氢反应器1流出物进加热炉3加热至400℃后，进入主加氢反应器2。在反应温度420℃、反应压力11MPa的条件下，预加氢反应器1流出物在主加氢反应器2中进行高温加氢反应。
经主加氢反应器2流出物进经过高压空冷器换热、经过冷高压分离器5和冷低压分离器6分离后所得液相去往分馏塔4得到汽柴油产品，其中石脑油馏分10％、航空煤油馏分55％，柴油30％，重柴5％。
采用固定床预加氢反应器和固定床主加氢反应器的串联操作，防止高温加氢反应出现快速结焦问题，经过改善后的工艺过程能够使得装置运行周期由8个月延长至20个月。固定床主加氢反应器的反应流出物经过分离所得液相去往分馏塔，可以得到汽柴油产品。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，其特征在于：包括预加氢反应器、加热炉和用于高温加氢的主加氢反应器，所述加热炉进口与预加氢反应器的出口由管路连接，加热炉出口与主加氢反应器进口由管路连接，所述预加氢反应器的进口连接有对脱氧生物质油进行预热的预热装置。
2.根据权利要求1所述的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，其特征在于：所述预热装置为预热加热炉或换热器。
3.根据权利要求2所述的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，其特征在于：所述预热装置为换热器，所述预加氢反应器进口与换热器出口连接，所述主加氢反应器的出口与换热器进口连接。
4.根据权利要求2所述的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，其特征在于：所述预热装置为预热加热炉，所述预热加热炉的出口连接预加氢反应器进口。
5.根据权利要求1所述的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，其特征在于：预加氢反应器和主加氢反应器为固定床反应器、移动床反应器、沸腾床反应器中的一种。
6.根据权利3所述的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，其特征在于：所述换热器为管壳式换热器。
7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，其特征在于：还包括与主加氢反应器依次连接的分离器和实施液相分馏的分馏塔。
8.根据权利要求7所述的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，其特征在于：所述分离器包括连接于主加氢反应器出口的冷高压分离器和连接于冷高压分离器出口的冷低压分离器。
9.根据权利要求8所述的运行周期长的脱氧生物质油加氢装置，其特征在于：所述冷高压分离器为立式重力沉降设备，所述冷低压分离器为卧式重力沉降设备，所述分馏塔为板式塔设备。
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