CN109415638A - 一种用于加氢处理含有大于4％的烯烃的燃料气流的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于加氢处理含有至多15％的烯烃的燃料气流的方法，包括以下步骤：将燃料气流引入至少一个并流反应器中，其中该流被分成两个流体部分，其中一个部分通过烯烃处理工段，而另一部分通过另一个工段；使工段进行热交换；将两个流体合并，由此使得温度和组成均衡；通过热交换器冷却合并的流体；以及使合并的流体在绝热加氢处理反应器中反应至平衡。如果燃料气流含有多于8％的烯烃，则在第一并流反应器之后和最终的绝热反应器之前串联布置具有中间冷却的第二并流反应器。
Description
本发明涉及一种控制炼油厂燃料气加氢处理反应器温度升高的方法。更具体地，本发明涉及一种加氢处理炼油厂燃料气的方法，其中该燃料气具有大于4％含量的烯烃，该方法是一次性过程，无需使用流出物再循环来控制热量。
这样的加氢处理方法是现有技术中已知的。因此，US 4.864.067公开了一种用于使含有低硫含量的烯烃溜出物和常规原料经受催化加氢脱硫的方法和反应器系统。该方法包括使小部分烯烃馏出物与常规催化加氢脱硫(CHD)原料的混合物进入第一加氢处理区。烯烃馏出物的主要部分与来自第一区的流出物一起进入第二加氢处理区。以这种方式，将归因于烯烃氢化的放热控制在足以避免频繁的催化剂再生的限度内。
在US 2002/0121459A1中，从含烯烃的烃原料生产了硫含量降低的产物，该烃原料包含含硫的杂质。在反应区中使原料与烯烃改性催化剂在有效产生相对于原料具有减少量的烯属不饱和度的中间产物的条件下接触。然后将中间产物分离成不同挥发性的馏分，并使最低沸点馏分与加氢脱硫(HDS)催化剂和氢气在一定条件下接触，该条件可有效地将至少一部分含硫杂质转化为H2S。
在US 2007/0012596 A1中，公开了使用双金属催化剂在220-350℃的温度和0.1-5MPa的压力下在至少一个HDS反应器中对含有小于0.1wt％硫的烯烃汽油进行加氢脱硫的方法。一部分脱硫汽油再循环到HDS反应器的入口，循环比为待脱硫的汽油流速的0.1-3倍。
在US 2011/0077437A1中公开了从炼油厂废气中除硫的方法，其中将含有烯烃的有机硫化合物转化为硫化氢，随后使用常规胺处理系统将其除去。该方法使用具有或不具有加氢处理器的催化反应器，这取决于废气流的烯烃浓度。
US 2015/0314282 A1描述了催化剂及其用于将存在于含烯烃的烃原料中的硫化合物选择性脱硫至极低水平且具有最少的烯烃氢化的用途。该催化剂包括含有Ni化合物、Mo化合物和任选的P化合物的无机氧化物基质，该基质负载有Mo化合物和Co化合物。
对炼油厂燃料气流进行加氢处理，以至少部分地通过加氢饱和至相应的烷烃以除去烯烃，尤其是二烯烃，并且还将硫物质加氢脱硫至H2S以通过胺洗或其他H2S去除技术除去。当烯烃含量大于4-5％时，考虑到入口温度(催化剂活性)和出口温度(催化剂降解/失活)的限制，放热导致温度升高至超过绝热反应器中技术上可行的温度。
到目前为止，克服烯烃含量过高以及随之而来的绝热温度过度升高的最常见的解决方案是使下游反应的流出物气体再循环，因为它已经发生反应，所以不再具有反应性，并且仅起到散热器的作用。从CAPEX和OPEX两个角度来看，这种再循环都是昂贵的，其复杂性和机械压缩机都对整体的可靠性和可用性产生负面影响。
现在令人惊讶地发现，例如申请人在WO 2012/172065A1中描述的并流反应器系统非常适合于加氢处理具有4-15％的烯烃含量的炼油厂燃料气。
在现有技术中鲜有描述专门用于与燃料气加氢处理有关的并流反应器系统。虽然US 2015/0152336 A1确实公开了并流绝热反应系统，但所述系统旨在转化富含三酰基甘油酯的原料，这与本发明的主题相去甚远。
US 6.514.403涉及用于加氢裂化原料油(例如减压瓦斯油)以生产柴油和较轻馏分产物的加氢裂化和加氢处理方法。第一加氢过程在主反应器中进行，原料和氢气同时向下流过含有加氢处理和加氢裂化催化剂的分层体系的顶部工段。原料基本上是脱硫和脱氮的，芳族化合物是至少部分饱和的并且形成裂化产物。蒸汽和液体在顶部工段下方的脱离区域(disengaging zone)中分离，并且液体向下流过底部工段，该底部工段还包含与向上流动的补充氢气呈逆流的层状催化剂系统。然后在具有上部催化蒸馏工段和下部汽提工段(其也可含有催化剂)的后处理催化蒸馏反应器中进一步处理从分离区除去的蒸汽和底部的液体。从后处理反应器蒸汽中除去用于再循环的氢气和硫化氢以及氨，留下产物馏出物。
根据US 2003/111386 A1，在具有反应阶段(其在不同的压力和转化水平下操作)的单个高压回路中，重质瓦斯油的高转化率和高质量产物的生产是可能的。所提供的灵活性很好，并可以使炼油厂避免降低产品质量，同时将资本成本最小化。可以在该方法的不同工段引入具有不同沸程的进料，从而最小化氢的消耗并进一步减少资本投入。
本发明基于使用例如申请人在WO 2012/172065 A1中描述的并流反应器系统的想法，以用于加氢处理烯烃含量为4-15％的炼油厂燃料气。
更具体地，申请人的WO 2012/172065描述了用于进行放热催化反应的方法和反应器。该方法包括以下步骤：将包含用于放热催化反应的反应物的进料气流提供给固定床催化反应器。该反应器包括一个或多个催化床，每个催化床具有填充有催化剂颗粒的工段，并且通过在反应器内设置多个具有冷却区域的旁路通道而提供进料气旁路，至少一个催化剂床内不含催化活性颗粒。一部分原料气流通过旁路通道，其余的原料气流通过填充有催化剂颗粒的工段。通过间接热传递到通过旁路通道的原料气流中而从原料气流中除去热量，该原料气流通过填充有催化剂颗粒的工段。
具体地，本发明涉及一种用于加氢处理含有至多15％的烯烃的燃料气流的方法，包括以下步骤：
-将燃料气流引入至少一个并流反应器中，其中该流被分成两个流体部分，其中一个部分通过含有在烯烃处理中为活性的催化剂的反应器工段，由此所述烯烃通过氢化被饱和为烷烃；而另一部分通过不含活性催化剂的其它反应器工段；
-使含有活性催化剂的工段和不含活性催化剂的工段通过管壁、金属板或分隔两种工段类型的其他形式进行热交换；
-将两个流体合并，由此使得温度和组成均衡；
-通过热交换器冷却合并的流体；以及，最后
-使合并的流在绝热加氢处理反应器中反应至平衡。
通过管壁、金属板或分隔两种工段类型的其他形式进行热交换，温度升高将显著低于绝热反应器中应有的温度升高。
如果燃料气流含有大于8％的烯烃，则需要具有中间冷却的第二并流反应器。该第二并流反应器串联布置在第一并流反应器之后和最终的绝热反应器之前。
反应器之间的冷却可以通过例如具有从产物气体分离的水、空气或油的中间冷却器来实现。
各个反应器之间的中间冷却器可以用水或气体的骤冷流代替。原则上，反应器之间的骤冷可以用水或任何气体例如氢气、二氧化碳和/或氮气来实现。冷的进料气体也可用作骤冷气体，这是优选的选择。
在本发明的一个实施方案中，在烯烃含量为约5-10％的情况下，设计并调节并流反应器以仅对一部分进料气体烯烃进行加氢处理，因为一些进料气体通过不含活性催化剂的工段。未反应的进料气体平行(即并流)流到经反应的气体中，并通过金属壁与经反应的气体进行热交换，该金属壁通常是管道或平坦表面。这样，经反应的气体的温度降低。
在反应器之后，将经反应的和未反应的流合并，冷却并通过最终的绝热反应器。在此阶段，已经发生了到平衡的完全转化，并且可以将完全反应的产物转移到下游单元。
在本发明的另一个实施方案中，在烯烃含量为约10-15％的情况下，在第一并流反应器之后插入第二并流反应器，使得整个单元由两个并流反应器和一个绝热反应器组成，并且在反应器之间具有插入的冷却部分。
目前用于含有高含量烯烃的炼油厂燃料气流的加氢处理的直流反应器的解决方案在技术上是新颖和创新的，并且在CAPEX中具有非常显著的优点。因此，与再循环系统相比，不需要再循环压缩机、阀门、管道和控制系统，并且主反应器、阀门和管道可以更小，因为它们不需要承载再循环流体。
从OPEX的角度来看，优势也很显著。消除了压缩机所需的通常很大的电力需求，并且还消除了再循环压缩机和系统即阀门和管道的维护所需的电力需求。随着影响寿命的流体减少，加氢处理催化剂的成本也将降低。
Claims (5)
1.一种用于加氢处理含有至多15％的烯烃的燃料气流的方法，包括以下步骤：
-将燃料气流引入至少一个并流反应器中，其中所述流被分成两个流体部分，其中一个部分通过含有在烯烃处理中为活性的催化剂的反应器工段，由此所述烯烃通过氢化被饱和为烷烃；而另一部分通过不含活性催化剂的其它反应器工段；
-使活性催化剂的工段和不含活性催化剂的工段通过管壁、金属板或分隔两种工段类型的其他形式进行热交换；
-将两个流体合并，由此使得温度和组成均衡；
-通过热交换器冷却合并的流体；以及，最后
-使所述合并的流体在绝热加氢处理反应器中反应至平衡。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述燃料气流含有大于8％的烯烃，需要具有中间冷却的第二并流反应器，所述第二并流反应器串联布置在第一并流反应器之后和最终的绝热反应器之前。
3.根据权利要求2所述的方法，其中各个反应器之间的中间冷却器由骤冷流代替。
4.根据权利要求3所述的方法，其中冷的进料气体用作骤冷流。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述骤冷流包含氢气、水、二氧化碳和氮气中的一种或多种。
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