CN109181752A - 一种轻芳烃加氢主加氢工艺 - Google Patents

一种轻芳烃加氢主加氢工艺 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种轻芳烃加氢主加氢工艺，该工艺包括下列步骤：经过预加氢反应后的油品先与循环氢混合后经过加氢一级换热器E2101、加氢二级换热器E2102、导热油换热器E2105换热升温至240℃后通过电加热器F2101副线后从上而下分别进入主加氢反应器R2101A、主加氢反应器R2101B，加氢后的油气经过氧化锌反应器R2102进行脱硫。通过本工艺将来自一段加氢产物与氢气混合进入反应器，在反应器内主要进行单烯烃加氢反应、部分苯乙烯衍生物加氢和硫化物加氢裂解。本工艺深度加氢脱硫，产品最终硫含量小于5ppm。

Description

一种轻芳烃加氢主加氢工艺
技术领域
本工艺涉及化工加工技术领域，具体涉及一种轻芳烃加氢主加氢工艺。
背景技术
所用加氢原料为裂解轻芳烃芳烃组分，含有较多的硫化物、氮化物、氧化物等杂质和部分不饱和烃，这些物质的存在使油品性质变差，因而使产品达不到要求。必须将这些不饱和烃饱和，并脱除硫、氮、氧化合物杂质，同时提高产品的质量。主加氢反应将不饱和烃饱和，脱除S、N、O和杂质。
发明内容：
为了解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种轻芳烃加氢主加氢工艺，通过本工艺将来自一段加氢产物与氢气混合进入反应器，在反应器内主要进行单烯烃加氢反应、部分苯乙烯衍生物加氢和硫化物加氢裂解。本工艺深度加氢脱硫，产品最终硫含量小于5ppm。
本发明的技术方案是：一种轻芳烃加氢主加氢工艺包括下列步骤：
一种轻芳烃加氢主加氢工艺包括下列步骤：经过预加氢反应后的油品进入进料缓冲罐V-107，进料缓冲罐V-107设置氮封，再经过脱水、过滤后与循环氢混合后经过加氢一级换热器E2101、加氢二级换热器E2102、导热油换热器E2105换热升温至240℃后通过电加热器F2101副线后从上而下分别进入主加氢反应器R2101A、主加氢反应器R2101B，主加氢反应器R2101A和主加氢反应器R2101B的压力均为1.7MPaG、入口温度均为240～300℃、空速均为0.5～1.0h-1、氢油比均为600～800，在主加氢反应器R2101A与主加氢反应器R2101B中间由循环氢急冷控制主加氢反应器R2101B入口温度，保证R2101B入口温度在290℃，加氢后的油气经过氧化锌反应器R2102进行脱硫，再经过加氢一级换热器E2101、加氢二级换热器E2102和加氢产物冷却器E2104冷却至45℃后进入高压分离器V2101进行气液分离，经过分离的气相去循环氢压缩机入口分液罐V2103，然后进入循环氢压缩机C2101加压后分为三路，其中第一路进入管线PL21208与预加氢出来的油品混合后去主加氢反应器，第二路进入主加氢反应器R2101B入口控制主加氢反应器R2101B入口温度，以控制反应温升，第三路经过换热器E2104冷却后又返回至循环氢压缩机C2101入口，控制循环氢压缩机C2101的循环量；循环氢压缩机C2101进口压力1.3MPaG、出口压力1.9MpaG，循环氢压缩机C2101进气温度常温、出口温度90℃；经过高压分离器分离的液相去低压分离器V2102，压力控制在0.3MPa，顶部不凝气送往放空管网，底部产品油经过加氢产品泵P2103A/B加压后出装置；主加氢反应器R2101A填加的催化剂为催化剂W-214B,催化剂W214B以γ-A12O3、TiO2为载体，催化剂W-214B主要成分NiO、MoO3、Al2O3及助剂，催化剂W214B以Ni、Mo为主要活性组分，主加氢反应器R2101A规格为Φ1600×10000催化剂装填量为8m3，催化剂W-214B规格(mm)Ф1.8×(3～10)、堆密度(Kg/L)0.65±0.05、强度(N/cm)≥80.0、比表面积(m2/g)＞180、孔容(ml/g)＞0.35；主加氢反应器R2101B内填加的催化剂为催化剂W214C，催化剂W214C以γ-A12O3、TiO2为载体，催化剂W214C主要成分为CoO、MoO3、Al2O3及助剂，催化剂W214C以Co、Mo为主要活性组分，主加氢反应器R2101B的规格为Φ1600×10000催化剂装填量为8m3，催化剂W214C规格(mm)Ф1.8×(3～10)、堆密度(Kg/L)0.65±0.05、强度(N/cm)≥80.0、比表面积(m2/g)＞180、孔容(ml/g)＞0.35；氧化锌反应器R2102规格Φ1600×10000催化剂W-305装填量为10m3，催化剂W-305由活性氧化锌+活性助剂组成，规格(mm)Φ3-5×5～20、堆比重(g/ml)0.95±0.05、强度(N/cm)≥60、比表面积(m2/g)＞180、孔容(ml/g)＞0.35。
上述方案中的催化剂的填装方法为：在箅子板上铺两层20目304SS的不锈钢丝网，用布袋将φ20的惰性瓷球送入塔内，均匀装铺在不锈钢丝网上，瓷球厚度200mm并且扒平，然后再铺φ10惰性瓷球100mm并且扒平，装填催化剂，催化剂装完后扒平，然后再铺φ10惰性瓷球高度为100mm，并扒平，再在φ10瓷球上铺φ20mm的惰性瓷球，厚度200mm。
上述方案中的在反应器内主要进行单烯烃加氢反应、部分苯乙烯衍生物加氢和硫化物加氢裂解，主要反应如下：单烯烃加氢变为饱和烃：CnH2n+H2→CnH2n+2，双烯烃加氢变为饱和烃：CnH2n-2+2H2→CnH2n+2，硫化物加氢变为烷烃：C4H4S+2H2→C4H6+H2S，氮化物加氢变为烷烃：
2RN+3H2→R1+2NH3。
本发明具有如下有益效果：加氢精制是指在催化剂和氢气存在下，石油馏分中的硫、氮、氧的非烃组分发生脱除硫、氮、氧的反应，含金属有机化合物发生氢解反应，同时烯烃发生加氢饱和反应。通过本工艺的加氢脱硫后的产品：总硫(不含硫化氢)＜5mg/kg，溴价：≤3gBr/100g，密度：≤0.89，轻油色度：不大于1。
具体实施方式：
下面结合实例对本发明作进一步说明：
轻芳烃加氢主加氢工艺包括下列步骤：经过预加氢反应后的油品进入进料缓冲罐V-107，进料缓冲罐V-107设置氮封，再经过脱水、过滤后与循环氢混合后经过加氢一级换热器E2101、加氢二级换热器E2102、导热油换热器E2105换热升温至240℃后通过电加热器F2101副线后从上而下进入主加氢反应器R2101A、主加氢反应器R2101B，主加氢反应器R2101A和主加氢反应器R2101B的压力均为1.7MPaG、入口温度均为240～300℃、空速均为0.5～1.0h-1、氢油比均为600～800，本申请都是体积空速，空速偏大，意味着单位时间里通过催化剂的原料油量多，原料油在催化剂上停留时间短，反应深度浅；反之亦然，所以本申请的空速控制在0.5～1.0h-1。在主加氢反应器R2101A与主加氢反应器R2101B中间由循环氢急冷控制主加氢反应器R2101B入口温度，保证R2101B入口温度在290℃，从而将有机硫加氢转化为硫化氢、烯烃饱和，由于加氢反应是放热反应，故操作温度对加氢反应来说非常重要，催化剂床层温度是反应部分最重要的工艺参数，提高温度有利于加氢反应深度，但温度过高，容易造成床层飞温，所以温度控制在290℃使加氢反应有足够的深度又不会造成床层飞温。加氢后的油气经过氧化锌反应器R2102进行脱硫，将硫化氢脱至＜1ppm，再经过加氢一级换热器E2101、加氢二级换热器E2102和加氢产物冷却器E2104冷却至45℃后进入高压分离器V2101进行气液分离，经过分离的气相去循环氢压缩机入口分液罐V2103，然后进入循环氢压缩机C2101加压后分为三路，其中第一路进入管线PL21208与预加氢出来的油品混合后去主加氢反应器，第二路进入主加氢反应器R2101B入口控制主加氢反应器R2101B入口温度，以控制反应温升，第三路经过换热器E2104冷却后又返回至循环氢压缩机C2101入口，控制循环氢压缩机C2101的循环量；循环氢压缩机C2101进口压力1.3MPaG、出口压力1.9MpaG，循环氢压缩机C2101进气温度常温、出口温度90℃；经过高压分离器分离的液相去低压分离器V2102，压力控制在0.3MPa，顶部不凝气送往放空管网，底部产品油经过加氢产品泵P2103A/B加压后出装置；以检测：总硫(不含硫化氢)＜5mg/kg，溴价：≤3gBr/100g，密度：≤0.89，轻油色度：不大于1。主加氢反应器R2101A填加的催化剂为W-214B,W-214B主要成分NiO、MoO3、Al2O3及助剂，主加氢反应器R2101AΦ1600×10000催化剂装填量为8m3，规格(mm)Ф1.8×(3～10)，堆密度(Kg/L)0.65±0.05，强度(N/cm)≥80.0，比表面积(m2/g)＞180，孔容(ml/g)＞0.35；主加氢反应器R2101B内填加的催化剂为W214C，W214C轻芳烃加氢脱硫催化剂以Co、Mo为主要活性组分，主加氢反应器R2101BΦ1600×10000催化剂装填量为8m3，规格(mm)Ф1.8×(3～10)，堆密度(Kg/L)0.65±0.05，强度(N/cm)≥80.0，比表面积(m2/g)＞180，孔容(ml/g)＞0.35；随着时间的推移，由于主加氢反应器催化剂活性中心表面结焦使得催化剂活性下降，按要求必须提高主加氢反应器入口温度以保证主加氢产品质量，当主加氢反应器入口温度再提高也不能保证主加氢产品质量时，主加氢反应器催化剂就必须再生。
主加氢反应器R2101A塔中装填的催化剂W214B以γ-A12O3、TiO2为载体，催化剂W214B以Ni、Mo为主要活性组分，该催化剂既具有较高的烯烃加氢饱和活性，又具有一定的加氢脱硫能力。催化剂W214B可以作为以C9或C9+为原料的二段加氢单烯烃饱和及加氢脱硫催化剂，既可以对其中的不饱和烯烃进行加氢饱和，达到阻止原料聚合，结焦的目的，又能转化部分硫化物，达到脱硫的目的，减轻了后续装置脱硫催化剂的负担。在箅子板上铺两层20目304SS(0Cr18Ni9)的不锈钢丝网，用布袋将φ20的惰性瓷球送入塔内，均匀装铺在不锈钢丝网上，瓷球厚度200mm并且扒平，然后再铺φ10惰性瓷球100mm并且扒平，催化剂装填量为8m3，催化剂装完后，仔细扒平，然后再铺φ10惰性瓷球高度为100mm，并扒平，再在φ10瓷球上铺φ20mm的惰性瓷球，厚度200mm；
主加氢反应器R2101B塔中装填的催化剂W214C以γ-A12O3、TiO2为载体，以Co、Mo为主要活性组分，含有耐胶质的活性成分，使催化剂既具有较高的加氢脱硫活性，又具有较长的使用寿命。W214C可以作为以C9或C9+为原料的二段加氢脱硫催化剂，配合W214B使用，可以使烯烃饱和和加氢脱硫同时进行，从而提高油品的稳定性及质量。在箅子板上铺两层20目304SS的不锈钢丝网，用布袋将φ20的惰性瓷球送入塔内，均匀装铺在不锈钢丝网上，瓷球厚度200mm并且扒平，然后再铺φ10惰性瓷球100mm并且扒平，催化剂装完后扒平，然后再铺φ10惰性瓷球高度为100mm，并扒平；再在φ10瓷球上铺φ20mm的惰性瓷球，厚度200mm。
在反应器内主要进行单烯烃加氢反应、部分苯乙烯衍生物加氢和硫化物加氢裂解，主要反应如下：单烯烃加氢变为饱和烃：CnH2n+H2→CnH2n+2，双烯烃加氢变为饱和烃：CnH2n-2+2H2→CnH2n+2，硫化物加氢变为烷烃：C4H4S+2H2→C4H6+H2S，氮化物加氢变为烷烃：2RN+3H2→R1+2NH3。
油品进入进料缓冲罐V-107为了避免原料油中的茚接触空气，茚接触空气时会吸氧，加热这些原料油时，氧就和某些不饱和烃反应生成聚合物——胶质。烯烃比饱和烃更易和氧反应。在换热器中容易沉积和结垢，大大降低传热效率。此外，这些聚合物进入反应器中会沉积在催化剂床层上，增大床层压降，降低催化剂活性，缩短装置运转周期。进料缓冲罐V-107的作用主要有三点：①在原料因外系统原因中断的情况下，起到缓冲作用，避免加氢高压反应进料泵抽空，造成装置进料中断和机泵损坏；②可以通过延长外来原料的停留时间，让原料中夹杂的水分分层脱除，避免大量明水进入反应系统对催化剂造成粉碎性影响；③为防止原料中的烯烃接触氧气氧化，造成反应器压降上升，对该罐进行氮气保护。另外，①控制好进料缓冲罐V-107的液面，防止冒罐或因液位过低造成加氢进料泵抽空。其液面由轻组分进料控制阀控制，由原料进装置的流量大小来调节进料缓冲罐V-107液位的高低。正常生产时控制液面60％-80％，液面低于控制值时增加原料进装置量，液面高时则相反。在装置原料因突发性外因引起原料中断时，需要立即将装置进料量降低到装置负荷的60％，赢得缓冲时间。②控制好进料缓冲罐V-107的压力，防止压力过高及过低，甚至负压。压力过高会跳安全阀或损坏设备，过低(甚至负压)不仅可能造成加氢进料泵抽空或使加氢进料波动，而且造成氧气进入罐内，烯烃氧化结焦。压力由分程控制来调节燃料气的补入或排放平衡。正常生产时控制压力为0.3MPa。③加强进料缓冲罐V-107脱水，严防加氢进料带水。
原料油在进装置前要脱除掉明水。原料油含水有多方面的危害，一是引起加热炉操作波动，炉出口温度不稳，反应温度随之波动，燃料消耗量增加，产品质量受到影响；二是原料中大量水汽化后引起装置压力的变化，恶化各控制回路的运行；三是对催化剂造成危害，高温操作的催化剂如果长时间接触水，容易引起催化剂表面活性金属组分的老化聚合，活性下降，强度下降，催化剂颗粒发生粉化现象，堵塞反应器。
原料油在进装置前要进行过滤。原料油中常带有一些固体颗粒，特别是当原料油酸值高时因设备腐蚀还生产一些腐蚀产物。这些杂质将沉积在催化剂床层中，导致反应器压降升高而使装置无法正常操作，因此原料在进反应器前应先经过过滤装置，脱除其中的固体颗粒物。
循环氢在本申请中有三个作用：①使反应系统保持高的氢分压，由于大部分的补充氢被化学反应所消耗，如果没有循环氢则氢分压很低。②循环氢作为热传递载体，可限制催化剂床层的温升。加氢精制反应释放出大量的热，通过加大空速将反应器内的热量及时带走，以控制催化剂床层的温升。③促使液体进料均匀分布在整个催化剂床层，以抑制热点形成，从而提高反应性能。本申请的循环氢纯度为不小于80％(体积分数)。装置一般不作循环纯度的调节，如果循环氢纯度低于80％(体积分数)，则从装置中排出部分废氢。同时补充一部分新氢来维持装置的氢纯度。
氢油比对加氢反应的影响主要有如下方面：(1)氢油比偏小，参与反应的氢气分子数减少，不利于提高反应深度。(2)氢油比偏小，反应器内氢气分子数减少，不利于抑制结焦前驱物的脱氢缩合反应，使催化剂表面的积炭量增加，催化剂的活性下降，催化剂的使用周期变短。(3)对于反应停留时间的影响。氢油比偏大，单位时间内流过催化剂床层的气体量增加，流速加快，反应物在催化剂床层里的停留时间缩短，反应时间较少，不利于加氢反应的进行。所以氢油比不能高也不能低，应控制在600～800。
反应器入口温度是正常操作中的主要控制参数，反应温度的高低直接影响催化剂性能的发挥和加氢精制反应效果的好坏。反应温度过高时，反应速度加快，反应深度加深，反应放热增大，脱硫率和脱氮率有一定量的增加，但油品裂解反应也增多，化学耗氢增多，催化剂积炭速度增快，使反应生成油液体收率下降，反应生成油溴价上升，由于反应放热增大，导致反应温度恶性循环上升，甚至生产“飞温”，缩短催化剂的使用周期，损坏设备。而反应器入口温度过低，则不能发挥催化剂的活性，反应转化率低，脱硫率、脱氮率达不到要求，不饱和烃的加氢饱和率不足，使产品的质量全面不合格。所以本申请的入口温度均控制为240～300℃。
正常生产中，反应器进口温度和催化剂床层温升是要严格控制的参数，应尽量保持其平稳。提高反应进料量时，由于初期反应器进口的温度调节有一定的滞后，反应器进口的温度会有所下降，但随着反应进料量的加大，加氢反应放热的增多，会使催化剂床层的温度上升，若先提温，则会加大这种温升，不利于平稳操作。因此，生产中待反应器入口温度及床层温度平稳后再提温；而先降量，则会由于反应器进口温度调节的滞后，在初期，会使反应器进口温度上升，同时不利于反应温度的平稳控制，故降量时，应先降温。

Claims (3)

1.一种轻芳烃加氢主加氢工艺，该工艺包括下列步骤：
(1)、经过预加氢反应后的油品进入进料缓冲罐V-107，进料缓冲罐V-107设置氮封，再经过脱水、过滤后与循环氢混合后经过加氢一级换热器E2101、加氢二级换热器E2102、导热油换热器E2105换热升温至240℃后通过电加热器F2101副线后从上而下分别进入主加氢反应器R2101A、主加氢反应器R2101B，主加氢反应器R2101A和主加氢反应器R2101B的压力均为1.7MPaG、入口温度均为240～300℃、空速均为0.5～1.0h-1、氢油比均为600～800，在主加氢反应器R2101A与主加氢反应器R2101B中间由循环氢急冷控制主加氢反应器R2101B入口温度，保证R2101B入口温度在290℃，加氢后的油气经过氧化锌反应器R2102进行脱硫，再经过加氢一级换热器E2101、加氢二级换热器E2102和加氢产物冷却器E2104冷却至45℃后进入高压分离器V2101进行气液分离，经过分离的气相去循环氢压缩机入口分液罐V2103，然后进入循环氢压缩机C2101加压后分为三路，其中第一路进入管线PL21208与预加氢出来的油品混合后去主加氢反应器，第二路进入主加氢反应器R2101B入口控制主加氢反应器R2101B入口温度，以控制反应温升，第三路经过换热器E2104冷却后又返回至循环氢压缩机C2101入口，控制循环氢压缩机C2101的循环量；循环氢压缩机C2101进口压力1.3MPaG、出口压力1.9MpaG，循环氢压缩机C2101进气温度常温、出口温度90℃；经过高压分离器分离的液相去低压分离器V2102，压力控制在0.3MPa，顶部不凝气送往放空管网，底部产品油经过加氢产品泵P2103A/B加压后出装置；主加氢反应器R2101A填加的催化剂为催化剂W-214B,催化剂W214B以γ-A12O3、TiO2为载体，催化剂W-214B主要成分NiO、MoO3、Al2O3及助剂，催化剂W214B以Ni、Mo为主要活性组分，主加氢反应器R2101A规格为Φ1600×10000催化剂装填量为8m3，催化剂W-214B规格(mm)Ф1.8×(3～10)、堆密度(Kg/L)0.65±0.05、强度(N/cm)≥80.0、比表面积(m2/g)＞180、孔容(ml/g)＞0.35；主加氢反应器R2101B内填加的催化剂为催化剂W214C，催化剂W214C以γ-A12O3、TiO2为载体，催化剂W214C主要成分为CoO、MoO3、Al2O3及助剂，催化剂W214C以Co、Mo为主要活性组分，主加氢反应器R2101B的规格为Φ1600×10000催化剂装填量为8m3，催化剂W214C规格(mm)Ф1.8×(3～10)、堆密度(Kg/L)0.65±0.05、强度(N/cm)≥80.0、比表面积(m2/g)＞180、孔容(ml/g)＞0.35；氧化锌反应器R2102规格Φ1600×10000催化剂W-305装填量为10m3，催化剂W-305由活性氧化锌+活性助剂组成，规格(mm)Φ3-5×5～20、堆比重(g/ml)0.95±0.05、强度(N/cm)≥60、比表面积(m2/g)＞180、孔容(ml/g)＞0.35。
2.根据权利要求1所述的轻芳烃加氢主加氢工艺，其特征在于：催化剂的填装方法为：在箅子板上铺两层20目304SS的不锈钢丝网，用布袋将φ20的惰性瓷球送入塔内，均匀装铺在不锈钢丝网上，瓷球厚度200mm并且扒平，然后再铺φ10惰性瓷球100mm并且扒平，装填催化剂，催化剂装完后扒平，然后再铺φ10惰性瓷球高度为100mm，并扒平，再在φ10瓷球上铺φ20mm的惰性瓷球，厚度200mm。
3.根据权利要求1所述的轻芳烃加氢主加氢工艺，其特征在于：在反应器内主要进行单烯烃加氢反应、部分苯乙烯衍生物加氢和硫化物加氢裂解，主要反应如下：单烯烃加氢变为饱和烃：CnH2n+H2→CnH2n+2，双烯烃加氢变为饱和烃：CnH2n-2+2H2→CnH2n+2，硫化物加氢变为烷烃：C4H4S+2H2→C4H6+H2S，氮化物加氢变为烷烃：2RN+3H2→R1+2NH3。
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