CN106701173B - 液相加氢装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液相加氢装置及方法，具体是上行下行反应器串联无产品循环的连续液相加氢装置及方法。本发明使用上行式反应器与下行式反应器串联连接，上行式反应器、及下行式反应器内分别具有n个催化剂床层和2n‑2个补氢点，用于处理氢耗较低的原料，取消产品循环；每个催化剂床层间设置至少一将氢气分散成微泡的微孔溶氢分配器，进行多点定量补氢的方式，能均匀并有效的增加气液接触面，促进反应，提高加氢效率。同时各催化剂床层间的间隔空间缩小50％以上，达到增加反应器利用效率的目的。

Description

液相加氢装置及方法

技术领域

本发明涉及氢存在下烃油精制领域，特别涉及一种连续液相加氢工艺方法。

背景技术

随着世界经济的持续发展和人们环保意识的不断增强，生产和使用清洁车用燃料越来越成为一种发展趋势。我国在2013年12月18日最新发布的车用汽油国五标准中，将硫含量从国四标准中不大于50μg/g降低到不大于10μg/g。研究汽油柴油深度加氢脱硫技术是燃料清洁化的关键。

目前全球炼油行业面临着原油质量趋差，加工难度和成本日益增加的挑战。同时环保压力趋增，产品质量的要求日益严格。面对今后炼油时代的严峻形势，开发更高效的反应工程是推动加氢技术进步的源动力。大力发展加氢工艺，不断提高效率、降低能耗是应对新形势的最佳选择。在传统的固定床加工工艺中，反应装置中充满大量气体，液体向下喷淋到催化剂床层上。同时，为加大传质力度，通常采用远大于反应所需的氢油比，而液体低流速会造成催化剂润湿不够的后果。而在液相填充床工艺中。反应中使用的氢溶解在液体中，而不是作为气体进行循环。因此，液相加氢反应装置内的催化剂是全湿的。在催化剂中以及催化剂周围存在液体(具有良好的润湿度的催化剂)可以尽可能降低减少催化剂活性部位的热点。增大热质量并实现完全表面润湿这些因素可以将结焦造成的催化剂减活作用降至最低程度。

中国专利CN1488712A、CN1566281A、CN93101935.4等公开了一种馏分油加氢精制方法，其中都提到了较高的氢油比，在加氢反应完成后会有大量的富余氢气需要通过压缩机加压后进行循环加氢，因此造成了高能耗的后果。

美国专利US6428686、US6213835等公开了一种在反应装置前预溶氢的加氢工艺，通过在原料油中混合溶剂/稀释剂，而达到溶有高浓度的氢，但未能解决脱除在反应中生成的硫化氢的问题，因此，容易造成反应效率降低的问题。

发明内容

针对现有加氢精制反应工艺的不足，提供一种液相加氢反应过程，该反应过程可以进行反应器内、外多点定量补氢，有效的增加油气接触面，使氢气可以更好的溶解在混合油中，从而提高加氢反应速率，因此应用于氢耗较低的原料时，取消了产品循环。

同时，通过在催化剂床层间加入微孔溶氢分散器，取代了分配盘和冷氢线，使各催化剂床层间的间隔空间缩小50％以上，达到增加反应器利用效率的目的。

本发明提供一种液相加氢装置，包括加热炉、油气混合设备、液相加氢反应器、氢气压缩机、高压分离罐、脱硫设备，其中，

所述油气混合设备包括第一油气混合设备、第二油气混合设备；

所述液相加氢反应器分为上行液相加氢反应器与下行液相加氢反应器，所述上行液相加氢反应器与所述下行液相加氢反应器通过所述第二油气混合设备串联；

所述加热炉的出口管线与所述第一油气混合设备相连，所述第一油气混合设备的出口与所述上行液相加氢反应器的入口相连，所述下行液相加氢反应器的出口与所述高压分离罐相连；

所述上行液相加氢反应器及所述下行液相加氢反应器内分别具有n个催化剂床层，每个所述催化剂床层之间设置至少一个将氢气分散成微泡的微孔溶氢分散器；

所述氢气压缩机具有2n路氢气供给管路，其中2路氢气供给管路与所述油气混合设备相连，其余2n-2路氢气供给管路分别与所述微孔溶氢分散器一一对应连接，n为整数。

本发明所述的液相加氢装置，其中，优选的是，所述高压分离罐通过一尾气排出管线与所述脱硫设备相连。

本发明所述的液相加氢装置，其中，所述n优选为1～5。

本发明所述的液相加氢装置，其中，所述微孔溶氢分散器材料优选为陶瓷、金属或膜材料。

本发明所述的液相加氢装置，其中，所述微孔溶氢分散器优选以水平或垂直方向置于所述催化剂床层间的支撑盘间。

本发明还提供一种液相加氢方法，该液相加氢方法所用装置是上述液相加氢装置，包括如下步骤：

将经过加热炉的低氢耗原料油与氢气经所述第一油气混合设备混合形成混合原料；

混合原料从下往上先后与所述上行液相加氢反应器的催化剂床层接触反应生成第一溶氢混合物，同时向所述上行液相加氢反应器中的各催化剂床层间注入新鲜氢气，通过所述微孔溶氢分散器将新鲜氢气均匀分散成气泡；

所述第一溶氢混合物经过所述第二油气混合设备与新鲜的氢气混合后，从上往下与下行液相加氢反应器的各催化剂床层接触反应生成反应流出物，同时向所述下行液相加氢反应器的各催化剂床层间注入新鲜氢气，通过所述微孔溶氢分散器将新鲜氢气均匀分散成气泡；

所述反应流出物经所述高压分离罐分离后得到产品油。

本发明所述的液相加氢方法，其中，所述低氢耗原料油优选为直馏航煤油品、重整预加氢油品、润滑油加氢异构油品，因处理的原料为低氢耗原料，反应流出物不进行循环。

本发明所述的液相加氢方法，其中，优选的是，所述反应流出物经过所述高压分离罐后得到的尾气还进入脱硫设备进行脱硫处理。

本发明的有益效果在于：液相加氢反应反应器通过串联连接，整个反应装置内共有2n层催化剂床层和2n个补氢点，同时在反应器外也设有油气混合设备，可进一步补充反应消耗的氢气。因此，在处理氢耗较低的原料油时，可以取消产物循环泵，进一步达到减少投资和能耗的目的；同时采用微孔溶氢分散器进行多点定量补氢的方式，从而达到均匀并有效的增加气液接触面，促进反应，提高加氢效率的目的。且，在催化剂床层间设有微孔溶氢分散器取代了传统反应装置催化剂床层间的支撑盘分配盘以及补氢孔，因此催化剂床层间的间隔空间缩小达50％以上，达到增加反应器利用效率的目的；同时，本发明涉及的反应装置体积小、壁厚薄、吨位小，具有减少能耗降低成本的效果。

本发明具有以下优点：

(1)技术方面：可用于直馏航煤、重整预加氢、以及润滑油加氢异构等低氢耗的反应，同时取消产品循环，反应流程大大简化。

(2)投资方面：相比传统加氢技术节省10％-50％；通过采用微孔溶氢分配器使反应装置体积减少并具有灵活的长径比；较少的占地面积以及钢结构平台。

(3)运行成本方面：相比传统加氢技术节省25％+；加热炉负荷大大降低；氢损失量更少；装置维护费用更低；催化剂用量更低，实际操作寿命延长。

附图说明

图1为本发明的上行式反应器与下行式反应器串联处理低氢耗原料的连续液相加氢工艺方法的流程图，

其中，附图标记

1 入口

2 加热炉

3 第一油气混合设备

4 氢气压缩机

5 产品油管线

6 补充氢气通入微孔溶氢分散器

7 溶氢产物通入高压分离罐

8 高压分离罐

9 高压分离产物通入脱硫设备

10 脱硫设备

11 上行液相加氢反应器

12 下行液相加氢反应器

13 第二油气混合设备；

图2为本发明的液相加氢反应装置当微孔分散器竖置时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

参阅图1，本实施例提供的液相加氢装置，包括加热炉2、油气混合设备、液相加氢反应器、氢气压缩机4、高压分离罐8、脱硫设备10，其中，

所述油气混合设备包括第一油气混合设备3、第二油气混合设备13；

所述液相加氢反应器分为上行液相加氢反应器11与下行液相加氢反应器12，所述上行液相加氢反应器11与所述下行液相加氢反应器12通过所述第二油气混合设备13串联；

所述加热炉2的出口管线与所述第一油气混合设备3相连，所述第一油气混合设备3的出口与所述上行液相加氢反应器11的入口相连，所述下行液相加氢反应器12的出口与所述高压分离罐8相连；

所述上行液相加氢反应器11及所述下行液相加氢反应器12内分别具有n个催化剂床层，每个所述催化剂床层之间设置至少一个将氢气分散成微泡的微孔溶氢分散器；

所述氢气压缩机4具有2n路氢气供给管路，其中2路氢气供给管路与所述油气混合设备相连，其余2n-2路氢气供给管路分别与所述微孔溶氢分散器一一对应连接，n为整数，在本实施例中，n为2；当然，在其他实施例中n也可以为3或者4或者5；

所述高压分离罐8通过一尾气排出管线与所述脱硫设备10相连。

所述微孔溶氢分散器材料为陶瓷，当然在其他实施例中微孔溶氢分散器材料可以是金属或膜材料，微孔溶氢分散器以水平方向置于所述催化剂床层间的支撑盘间；当然在其他实施例中微孔溶氢分散器可以以垂直方向置于所述催化剂床层间的支撑盘间。

需要说明的是，虽然图1中示出的液相加氢反应器中的催化剂床层为两个，但在实际应用中并不局限于此，每段中的催化剂床层的个数n可以为1～5。

参阅图2，本发明的液相加氢反应装置内置于催化剂床层间的微孔溶氢分散器竖直置于上层催化剂的支撑盘以及下层催化剂顶部隔板之间，取消了分配盘和冷氢管。

本实施例中的液相加氢方法，该液相加氢方法是利用上述液相加氢装置，包括如下步骤：

将经过加热炉的直馏航煤油品与氢气经所述第一油气混合设备混合形成混合原料；当然，在其它实施例中也可以是重整预加氢油品或者润滑油加氢异构油品与氢气经所述第一油气混合设备混合形成混合原料；因处理的原料为低氢耗原料，反应流出物不进行循环；

混合原料从下往上先后与所述上行液相加氢反应器的催化剂床层接触反应生成第一溶氢混合物，同时向所述上行液相加氢反应器中的各催化剂床层间注入新鲜氢气，通过所述微孔溶氢分散器将新鲜氢气均匀分散成气泡；

所述第一溶氢混合物经过所述第二油气混合设备与新鲜的氢气混合后，从上往下与下行液相加氢反应器的各催化剂床层接触反应生成反应流出物，同时向所述下行液相加氢反应器的各催化剂床层间注入新鲜氢气，通过所述微孔溶氢分散器将新鲜氢气均匀分散成气泡；

所述反应流出物经所述高压分离罐分离后得到产品油，得到的尾气还进入脱硫设备进行脱硫处理。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种液相加氢装置，包括加热炉、油气混合设备、液相加氢反应器、氢气压缩机、高压分离罐、脱硫设备，其特征在于，

所述油气混合设备包括第一油气混合设备、第二油气混合设备；

所述液相加氢反应器分为上行液相加氢反应器与下行液相加氢反应器，所述上行液相加氢反应器与所述下行液相加氢反应器通过所述第二油气混合设备串联；

所述加热炉的出口管线与所述第一油气混合设备相连，所述第一油气混合设备的出口与所述上行液相加氢反应器的入口相连，所述下行液相加氢反应器的出口与所述高压分离罐相连；

所述上行液相加氢反应器及所述下行液相加氢反应器内分别具有n个催化剂床层，每个所述催化剂床层之间设置至少一个将氢气分散成微泡的微孔溶氢分散器；

所述氢气压缩机具有2n路氢气供给管路，其中2路氢气供给管路与所述油气混合设备相连，其余2n-2路氢气供给管路分别与所述微孔溶氢分散器一一对应连接，n为整数。

2.根据权利要求1所述的液相加氢装置，其特征在于，所述高压分离罐通过一尾气排出管线与所述脱硫设备相连。

3.根据权利要求1或2所述的液相加氢装置，其特征在于，所述n为1～5。

4.根据权利要求1或2所述的液相加氢装置，其特征在于，所述微孔溶氢分散器材料为陶瓷、金属或膜材料。

5.根据权利要求1或2所述的液相加氢装置，其特征在于，所述微孔溶氢分散器以水平或垂直方向置于所述催化剂床层间的支撑盘间。

6.一种液相加氢方法，该液相加氢方法所用装置是权利要求1～5任一项所述液相加氢装置，包括如下步骤：

将经过加热炉的低氢耗原料油与氢气经所述第一油气混合设备混合形成混合原料；

混合原料从下往上先后与所述上行液相加氢反应器的催化剂床层接触反应生成第一溶氢混合物，同时向所述上行液相加氢反应器中的各催化剂床层间注入新鲜氢气，通过所述微孔溶氢分散器将新鲜氢气均匀分散成气泡；

所述第一溶氢混合物经过所述第二油气混合设备与新鲜的氢气混合后，从上往下与下行液相加氢反应器的各催化剂床层接触反应生成反应流出物，同时向所述下行液相加氢反应器的各催化剂床层间注入新鲜氢气，通过所述微孔溶氢分散器将新鲜氢气均匀分散成气泡；

所述反应流出物经所述高压分离罐分离后得到产品油。

7.根据权利要求6所述的液相加氢方法，其特征在于，所述低氢耗原料油为直馏航煤油品、重整预加氢油品、润滑油加氢异构油品。

8.根据权利要求6或7所述的液相加氢方法，其特征在于，所述反应流出物经过所述高压分离罐后得到的尾气还进入脱硫设备进行脱硫处理。