CN108441260A - 一种氢气逆流方式的油脂加氢工艺及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及可再生能源领域，具体公开了一种氢气逆流方式的油脂加氢工艺及装置。该工艺包含如下步骤：(1)生物可再生油脂在氢气存在下，与加氢处理催化剂接触进行一段加氢处理得精制油；(2)精制油在氢气存在下，与异构催化剂接触进行二段临氢异构降凝处理，再经蒸馏分离得生物质燃料；其特征在于，在二段临氢异构降凝处理阶段加入新氢气，二段临氢异构降凝处理后得到的富氢气体循环至一段加氢处理阶段，一段加氢处理阶段后得到的富氢气体经脱杂质处理后同新氢气一同进入二段临氢异构降凝处理阶段。本发明通过该工艺和装置克服了现有技术中装置运转周期缩短，需经常停工更换催化剂的问题；同时使得氢气用量及氢气回收能耗大大降低，降低了油脂加氢工艺的生产成本。

Description

一种氢气逆流方式的油脂加氢工艺及装置
技术领域
本发明涉及可再生能源领域，具体涉及一种氢气逆流方式的油脂加氢工艺及装置。
背景技术
全球经济扩张正在迅速推动对能源的需求，石油资源日益枯竭，使用过程产生污染——在世界范围内，对于燃料的需求和减少温室气体排放的呼声持续走高。生物油脂作为可再生资源，它的综合利用得到世界范围的广泛重视。
通过酯交换生产的第一代生物柴油(脂肪酸甲酯)，技术成熟，但其品质受原料油限制；副产甘油分离提纯难；化学结构与石化柴油有着本质区别，氧含量高--低温流动性差、燃烧热值低、易结焦积碳，易氧化稳定性差，与石化油调和添加比例低，限制在5～7％。尽管许多国家和地区陆续出台了生物柴油的标准，但是并不能适用于所有的内燃机。
通过对生物可再生油脂进行加氢脱氧、异构化反应，得到类似柴油的烷烃，形成了第二代生物柴油。第二代生物柴油化学结构与石化柴油完全相同，不含氧原子，真正的碳氢燃料；密度低，低温流动性好，稳定性好，十六烷值高；可在油箱中以任何比例使用，最高可达100％，用作直接的替代燃料而可无需改变燃料基础设施和车辆技术；相较来自于石油基燃料的柴油，温室气体排放量可降低85％，同时具有超低的硫排放和低NOx排放，成为重要的可持续燃料。
但是，现有技术油脂加氢反应过程中，一方面，一段加氢处理后的富氢气体中含有大量的硫、COx、水、低碳烃等，可导致床层积碳和二段临氢异构降凝处理过程中异构化催化剂的失活，引起运转周期缩短需经常停工更换催化剂而无法直接回，即使氢气能回收，但回收再利用能耗高；另一方面，一段加氢处理阶段以及二段临氢异构降凝处理均需要添加氢气，而氢气作为原料的昂贵组分，因此导致生产成本无法降低。因此，如何减少氢气的用量、氢气回收能耗以及保证催化剂活性稳定性好和装置长周期稳定运行成为本领域急需解决的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种氢气逆流方式的油脂加氢工艺，该工艺能够降低氢气的用量以及氢气回收能耗。
本发明所要解决的上述技术问题通过以下技术方案予以实现：
一种氢气逆流方式的油脂加氢工艺，包含如下步骤：(1)生物可再生油脂在氢气存在下，与加氢处理催化剂接触进行一段加氢处理得精制油；(2)精制油在氢气存在下，与异构催化剂接触进行二段临氢异构降凝处理，再经蒸馏分离得生物质燃料；其中，在二段临氢异构降凝处理阶段加入新氢气，二段临氢异构降凝处理后得到的富氢气体循环至一段加氢处理阶段，一段加氢处理阶段后得到的富氢气体经脱杂质处理后同新氢气一同进入二段临氢异构降凝处理阶段。
优选地，一段加氢处理阶段后得到的富氢气体经脱杂质处理中所述的脱杂质是指包括脱硫、脱碳氧化物、脱水以及脱低碳烃C1～C4中的一种或一种以上的混合。
进一步优选地，所述的脱杂质采用胺洗方法进行。
优选地，所述的生物可再生油脂为动植物油脂和/或餐饮废弃油脂。
进一步优选地，所述的生物可再生油脂为大豆油、菜籽油、棉籽油、玉米油、米糠油、向日葵油、花生油、蓖麻油、芝麻油、光皮树油、麻疯树油、棉子油、花椒籽油、茶油、椰子油；动物油脂：猪油，牛油、羊油、鱼油、鲸油、、地沟油、潲水油、酸化油、饲料油、脂肪酸中的一种或几种。
优选地，生物质燃料包括生物液化气、石脑油、汽油、航空煤油和柴油中的一种或几种。
一种氢气逆流方式的油脂加氢装置，用于生物可再生油脂进行一段加氢处理以及二段临氢异构降凝处理，其包括用于进行一段加氢处理的加氢处理反应器，用于一段加氢处理产物油、水以及气体分离的第一分离罐，用于第一分离罐分离得到的油相产物进行二段临氢异构降凝处理的异构降凝反应器，用于二段临氢异构降凝处理产物油、水以及气体分离的第二分离罐，用于第一分离罐分离得到的气体脱杂质的气体净化装置，用于新氢气供应的氢气供应装置；
所述的异构降凝反应器连接氢气供应装置，所述的第二分离罐分离得到的气体输入至加氢处理反应器，所述第一分离罐分离得到的气体输入至气体净化装置，经气体净化装置处理后的气体输入至异构降凝反应器。
优选地，所述的气体净化装置为胺洗装置。
优选地，所述的油脂加氢装置，还包括分馏装置，所述的分馏装置与第二分离罐连接，用于将产物进行分馏得生物质燃料。
优选地，加氢处理反应器、第一分离罐、异构降凝反应器、第二分离罐、气体净化装置、氢气供应装置之间通过管道连接。
有益效果：本发明创新的选择在二段临氢异构降凝处理阶段加入新氢气，二段临氢异构降凝处理后得到的富氢气体无需处理直接循环至一段加氢处理阶段，一段加氢处理阶段后得到的富氢气体经脱杂质处理后连通新氢气一起输入二段临氢异构降凝处理阶段。如此循环的好处在于，通过该创新的氢气循环路径，可以实现只需要在临氢异构降凝补充新氢气，以及只需在一段加氢处理阶段对富氢气体需进行回收处理除杂，即可保证催化剂活性稳定性好和装置长周期稳定运行，克服了现有技术中装置运转周期缩短，需经常停工更换催化剂的问题；同时使得氢气用量及氢气回收能耗大大降低，降低了油脂加氢工艺的生产成本。
附图说明
图1为一种油脂加氢处理装置示意图。
图2是本发明一种氢气逆流方式的油脂加氢工艺流程图。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步解释本发明，但实施例对本发明不做任何形式的限定。
实施例1
如图1所示的氢气逆流方式的油脂加氢装置，其用于生物可再生油脂进行一段加氢处理以及二段临氢异构降凝处理，其包括用于进行一段加氢处理的加氢处理反应器1，用于一段加氢处理产物油、水以及气体分离的第一分离罐2，用于第一分离罐2分离得到的油相产物进行二段临氢异构降凝处理的异构降凝反应器3，用于二段临氢异构降凝处理产物油、水以及气体分离的第二分离罐4，用于第一分离罐2分离得到的气体脱杂质的气体净化装置5，用于新氢气供应的氢气供应装置6，与第二分离罐4连接用于生物质燃料分馏的分馏装置7；
所述的异构降凝反应器3连接氢气供应装置6，所述的第二分离罐4分离得到的气体输入至加氢处理反应器1，所述第一分离罐2分离得到的气体输入至气体净化装置5，经气体净化装置5处理后的气体输入至异构降凝反应器3；
所述氢气逆流方式的油脂加氢装置中油相物料连接方式为：
所述的气体净化装置5为胺洗装置，用于富氢气体脱硫、脱碳氧化物、脱水以及脱低碳烃C1～C4；
所述加氢处理反应器1、第一分离罐2、异构降凝反应器3、第二分离罐4、气体净化装置5、氢气供应装置6、分馏装置7之间通过管道连接。
实施例2棕榈油氢气逆流方式的油脂加氢工艺
(1)将棕榈油加入加氢处理反应器中，在氢气存在下，与加氢处理催化剂接触进行一段加氢处理，产物经第一分离罐分离得精制油、富氢气体以及水(水分弃去不要)；
(2)将精制油输入到异构降凝反应器中，在氢气存在下，与异构催化剂接触进行二段临氢异构降凝处理，产物经第二分离罐分离得油相成分、富氢气体以及水(水分弃去不要)，油相成分再经蒸馏分离得生物质燃料；
其中，氢气的循环方法为：在二段临氢异构降凝处理阶段(即异构降凝反应器中)加入新氢气，二段临氢异构降凝处理后经第二分离罐分离得到的富氢气体循环至一段加氢处理阶段(即氢处理反应器中)，一段加氢处理阶段后经第一分离罐分离得到的富氢气体经气体净化装置进行胺洗脱杂质处理后同新氢气一同进入二段临氢异构降凝处理阶段(即异构降凝反应器中)；
所述的脱杂质是指包括脱硫、脱碳氧化物、脱水以及脱低碳烃C1～C4；
得到的生物质燃料包括生物液化气、石脑油、汽油、航空煤油和柴油。
步骤(1)一段加氢处理阶段采用CD1催化剂和CJW催化剂，操作条件为：温度340℃、压力6MPa、空速2h-1、标准状态氢油体积比1000:1；
步骤(2)二段临氢异构降凝处理阶段采用ZLW催化剂，操作条件为：反应压力7MPa、反应温度300℃、空速3h-1、标准状态氢油体积比1200:1。
采用本发明所述的方法，可保证催化剂活性稳定性好和装置长周期稳定运行；同时使得氢气用量及氢气回收能耗大大降低，降低了油脂加氢工艺的生产成本。
实施例3
(1)将茶油加入加氢处理反应器中，在氢气存在下，与加氢处理催化剂接触进行一段加氢处理，产物经第一分离罐分离得精制油、富氢气体以及水(水分弃去不要)；
(2)将精制油输入到异构降凝反应器中，在氢气存在下，与异构催化剂接触进行二段临氢异构降凝处理，产物经第二分离罐分离得油相成分、富氢气体以及水(水分弃去不要)，油相成分再经蒸馏分离得生物质燃料；
其中，氢气的循环方法为：在二段临氢异构降凝处理阶段(即异构降凝反应器中)加入新氢气，二段临氢异构降凝处理后经第二分离罐分离得到的富氢气体循环至一段加氢处理阶段(即氢处理反应器中)，一段加氢处理阶段后经第一分离罐分离得到的富氢气体经气体净化装置进行胺洗脱杂质处理后同新氢气一同进入二段临氢异构降凝处理阶段(即异构降凝反应器中)；
所述的脱杂质是指包括脱硫、脱碳氧化物、脱水以及脱低碳烃C1～C4；
得到的生物质燃料包括生物液化气、石脑油、汽油、航空煤油和柴油。
步骤(1)一段加氢处理阶段采用CD1催化剂和CJW催化剂，操作条件为：温度340℃、压力7MPa、空速2h-1、标准状态氢油体积比1000:1；
步骤(2)二段临氢异构降凝处理阶段采用ZLW催化剂，操作条件为：反应压力7MPa、反应温度380℃、空速3h-1、标准状态氢油体积比1200:1。
采用本发明所述的方法，可保证催化剂活性稳定性好和装置长周期稳定运行；同时使得氢气用量及氢气回收能耗大大降低，降低了油脂加氢工艺的生产成本。
实施例4
(1)将小桐子油加入加氢处理反应器中，在氢气存在下，与加氢处理催化剂接触进行一段加氢处理，产物经第一分离罐分离得精制油、富氢气体以及水(水分弃去不要)；
(2)将精制油输入到异构降凝反应器中，在氢气存在下，与异构催化剂接触进行二段临氢异构降凝处理，产物经第二分离罐分离得油相成分、富氢气体以及水(水分弃去不要)，油相成分再经蒸馏分离得生物质燃料；
其中，氢气的循环方法为：在二段临氢异构降凝处理阶段(即异构降凝反应器中)加入新氢气，二段临氢异构降凝处理后经第二分离罐分离得到的富氢气体循环至一段加氢处理阶段(即氢处理反应器中)，一段加氢处理阶段后经第一分离罐分离得到的富氢气体经气体净化装置进行胺洗脱杂质处理后同新氢气一同进入二段临氢异构降凝处理阶段(即异构降凝反应器中)；
所述的脱杂质是指包括脱硫、脱碳氧化物、脱水以及脱低碳烃C1～C4；
得到的生物质燃料包括生物液化气、石脑油、汽油、航空煤油和柴油。
步骤(1)一段加氢处理阶段采用CD1催化剂和CJW催化剂，操作条件为：温度360℃、压力7MPa、空速3h-1、标准状态氢油体积比1000:1；
步骤(2)二段临氢异构降凝处理阶段采用ZLW催化剂，操作条件为：反应压力7MPa、反应温度280℃、空速4h-1、标准状态氢油体积比1200:1。
采用本发明所述的方法，可保证催化剂活性稳定性好和装置长周期稳定运行；同时使得氢气用量及氢气回收能耗大大降低，降低了油脂加氢工艺的生产成本。

Claims (10)

1.一种氢气逆流方式的油脂加氢工艺，包含如下步骤：(1)生物可再生油脂在氢气存在下，与加氢处理催化剂接触进行一段加氢处理得精制油；(2)精制油在氢气存在下，与异构催化剂接触进行二段临氢异构降凝处理，再经蒸馏分离得生物质燃料；其特征在于，在二段临氢异构降凝处理阶段加入新氢气，二段临氢异构降凝处理后得到的富氢气体循环至一段加氢处理阶段，一段加氢处理阶段后得到的富氢气体经脱杂质处理后同新氢气一同进入二段临氢异构降凝处理阶段。
2.根据权利要求1所述的氢气逆流方式的油脂加氢工艺，其特征在于，一段加氢处理阶段后得到的富氢气体经脱杂质处理中所述的脱杂质是指包括脱硫、脱碳氧化物、脱水以及脱低碳烃C1～C4中的一种或一种以上的混合。
3.根据权利要求2所述的氢气逆流方式的油脂加氢工艺，其特征在于，所述的脱杂质采用胺洗方法进行。
4.根据权利要求1所述的氢气逆流方式的油脂加氢工艺，其特征在于，所述的生物可再生油脂为动植物油脂和/或餐饮废弃油脂。
5.根据权利要求1所述的氢气逆流方式的油脂加氢工艺，其特征在于，所述的生物可再生油脂为大豆油、菜籽油、棉籽油、玉米油、米糠油、向日葵油、花生油、蓖麻油、芝麻油、光皮树油、麻疯树油、棉子油、花椒籽油、茶油、椰子油；动物油脂：猪油，牛油、羊油、鱼油、鲸油、、地沟油、潲水油、酸化油、饲料油、脂肪酸中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的氢气逆流方式的油脂加氢工艺，其特征在于，生物质燃料包括生物液化气、石脑油、汽油、航空煤油和柴油中的一种或几种。
7.一种氢气逆流方式的油脂加氢装置，用于生物可再生油脂进行一段加氢处理以及二段临氢异构降凝处理，其特征在于，包括用于进行一段加氢处理的加氢处理反应器，用于一段加氢处理产物油、水以及气体分离的第一分离罐，用于第一分离罐分离得到的油相产物进行二段临氢异构降凝处理的异构降凝反应器，用于二段临氢异构降凝处理产物油、水以及气体分离的第二分离罐，用于第一分离罐分离得到的气体脱杂质的气体净化装置，用于新氢气供应的氢气供应装置；
所述的异构降凝反应器连接氢气供应装置，所述的第二分离罐分离得到的气体输入至加氢处理反应器，所述第一分离罐分离得到的气体输入至气体净化装置，经气体净化装置处理后的气体输入至异构降凝反应器。
8.根据权利要求7所述的油脂加氢装置，其特征在于，所述的气体净化装置为胺洗装置。
9.根据权利要求7所述的油脂加氢装置，其特征在于，还包括分馏装置，所述的分馏装置与第二分离罐连接，用于将产物进行分馏得生物质燃料。
10.根据权利要求7所述的油脂加氢装置，其特征在于，加氢处理反应器、第一分离罐、异构降凝反应器、第二分离罐、气体净化装置、氢气供应装置之间通过管道连接。
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