CN109731513A - 一种渣油加氢装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种渣油加氢装置及方法，该装置包括依次连通的渣油储罐、泵、微通道混合单元和固定床反应器；所述微通道混合单元包括若干微通道混合组，所述微通道混合组包括若干微通道混合器，所述微通道混合器包括本体，本体内设有进液流道、进气流道、混合流道和多个混合腔，所述进液流道、进气流道均与混合流道的进料端连通，所述多个混合腔均与混合流道连通且沿混合流道依次分布，混合腔内设有分流元件，将混合腔分隔为至少2个子腔体；还包括进液管和进气管，所述进液管连通泵和微通道混合单元，所述进气管与进气流道连通。本发明可有效提升渣油加氢生产效率，提升加氢脱杂效果。

Description

一种渣油加氢装置及方法

技术领域

本发明涉及一种渣油加氢装置及方法，属于石油化工领域。

背景技术

近年来，随着石油资源的日益匮乏，原油重质化、劣质化趋势日趋严重，由原油蒸馏所得的中间馏分油的 S、 N、 O 和金属含量也相应增加。然而，世界各国的法律法规对各种燃油中的 S、 N、 O 和金属含量要求却越来越苛刻。

加氢处理是脱除目标油品中的S、 N、 O 及金属杂质，改善中间馏分油质量的常用手段。目前，炼油加氢工艺主要采用固定床加氢工艺，进行加氢处理时，需要将氢气注入液态待加氢油料中，实现油气混合，油气混合物随后与催化剂接触，进行加氢反应。固定床加氢反应设备一般包括油气混合器和固定床反应器，油气混合器的混合效果直接关系到加氢处理效果，现有的固定床加氢反应设备中，油气混合器一般采用膜混合器，存在混合效率不够高等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种渣油加氢装置及方法，以实现氢气与渣油高效混合，提升加氢处理效果。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种渣油加氢装置，包括依次连通的渣油储罐、泵、微通道混合单元和固定床反应器；所述微通道混合单元包括若干微通道混合组，所述微通道混合组包括若干微通道混合器，所述微通道混合器包括本体，本体内设有进液流道、进气流道、混合流道和多个混合腔，所述进液流道、进气流道均与混合流道的进料端连通，所述多个混合腔均与混合流道连通且沿混合流道依次分布，混合腔内设有分流元件，将混合腔分隔为至少2个子腔体；还包括进液管和进气管，所述进液管连通泵和微通道混合单元，所述进气管与进气流道连通。

进一步地，所述微通道混合组包括至少2个并联或依次串联的微通道混合器。渣油中杂质含量较高，如此，可进一步提升渣油与氢气的混合效果，提升最终加氢反应效率及完成度。

进一步地，单个微通道混合组中，最上游位置的微通道混合器的进液流道与进液管连通，其他微通道混合器的进液流道与相应上游侧的微通道混合器的混合流道连通；各微通道混合器的进气流道分别通过一进气支管并联于进气管上，各进气支管上分别设有第三流量调节阀。可根据需要，向渣油中多次混入氢气，提升渣油中氢气溶解量或混入量，并进一步细化渣油中氢气气泡大小。

进一步地，所述微通道混合组的数量为并联或串联的多个。如此，可进一步提升微通道混合单元的处理能力，提升产能。也可模块化设置，方便精确控制混合工序，也可方便微通道混合单元的维护，可在不停机情况下对某些微通道混合组进行维护作业，保证装置的有效工时，提升生产效率。

进一步地，所述混合腔为扁平状，整体呈心型、圆形、椭圆形中的一种；所述分流元件为月牙形、菱形、圆形、椭圆形中的一种。

进一步地，所述混合流道的横截面为圆形，内径为0.3-3mm，优选为0.5-1.5mm。

进一步地，所述进液管上安装有加热器，以将管路中的净化油加热到350-450℃，优选380-400℃。

进一步地，所述混合流道的横截面积由进料端到出料端逐渐增大，优选地，混合流道的进料端的横截面积是出料端横截面积的1.5-2.5倍，优选地，混合流道的进料端的横截面积是出料端横截面积的1.6-2.3倍，进一步优选为1.7-2.1倍。如此，兼顾混合效果与压降两大因素，保证了良好的混合效果和适宜大小的压降。

进一步地，所述进液管上设有第一流量调节阀，所述进气管上设有第二流量调节阀。

可选地，所述反应器可选用现有常规固定床反应器。进一步地，所述固定床反应器包括中空的塔体，塔体的下端与微通道混合单元连通，塔体的上端与连通有出液管路。

可选地，所述反应器为管式反应器、流化床反应器、沸腾床反应器中的一种。

一种渣油加氢工艺，利用如上所述的渣油加氢装置进行，包括如下步骤：

启动泵，向微通道混合单元通入待加氢渣油，同时向微通道混合单元通入氢气（可选地，根据杂质含量，控制氢油比(Nm³/t)为200-1000：1），在微通道混合单元的出料口获得油气混合物；

将所述油气混合物通入固定床反应器，在常规液相加氢处理条件下，油气混合物与固定床反应器中加氢催化剂接触，获得加氢产物。

本发明中，通过进液管将待加氢渣油输入进液流道，通过进气管将氢气输入进气流道，待加氢渣油和氢气汇入混合流道，并依次通过各个混合腔，混合腔内分流元件的设置，使得单流道在微小区域内分为多流道，在该微小区域形成紊流区，不断将氢气气泡打碎成更细小的气泡，促使氢气更好地溶解于渣油中，并使得氢气与待加氢渣油高效混合，经过各个混合腔的作用，大幅提升氢气和待加氢渣油的溶解（渣油溶氢量可达20-50%以上）、混合效果，获得氢气含量高的含氢渣油；混合完成后，含氢渣油直接进入固定床反应器，催化加氢，有利于获得更高的生产效率和杂质脱除效果；另外，混合完成后，无需进行气液分离处理，直接进行催化加氢处理即可，装置及处理流程得到简化。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明中，含氢渣油氢气携带量高，其中的氢气气泡细小，能获得更高的生产效率，有利于获得杂质含量更低、质量合格（原料杂质固含量一般在2-6g/L，经过本发明的装置或工艺处理后可降至50ppm以下）的加氢产品；

2）油气混合过程中，无需借助循环油、稀释剂等，可最大程度提升设备有效利用率，提升产能，并降低能耗、成本；

3）油气混合效果好，无需进行气液分离，进一步简化了装置及处理流程。

附图说明

图1是本发明第一种实施方式的一种渣油加氢装置。

图2是本发明第一种实施方式的微通道混合组的结构示意图。

图3是本发明第一种实施方式的微通道混合器的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1至图3所示，一种渣油加氢装置，包括依次连通的渣油储罐1、泵2、微通道混合单元和固定床反应器6；所述微通道混合单元包括若干微通道混合组，所述微通道混合组包括若干微通道混合器4，所述微通道混合器包括本体401，本体内设有进液流道402、进气流道403、混合流道404和多个混合腔405，所述进液流道、进气流道均与混合流道的进料端连通，所述多个混合腔均与混合流道连通且沿混合流道依次分布，混合腔内设有分流元件406，将混合腔分隔为至少2个子腔体；还包括进液管8和进气管7，所述进液管连通泵和微通道混合单元，所述进气管与进气流道连通。

进液管8上安装有加热器10，以将管路中的净化油加热到350-450°C，优选380-400°C。

所述微通道混合组包括至少3个依次串联的微通道混合器。

单个微通道混合组中，最上游位置的微通道混合器的进液流道与进液管连通，其他微通道混合器的进液流道与相应上游侧的微通道混合器的混合流道的出液端407连通；各微通道混合器的进气流道分别通过一进气支管并联于进气管上，各进气支管上分别设有第三流量调节阀9，可根据需要通过第三流量调节阀控制氢气通入量，向渣油中补充氢气，或者关闭第三流量调节阀，使得相应微通道混合器仅起到破碎、再混合作用，提升氢气与渣油的混合效果。

所述微通道混合组的数量为并联的多个。

所述混合腔整体呈心型；所述分流元件为月牙形。

所述混合流道的横截面为圆形，内径为0.3-3mm。

所述混合流道的横截面积由进料端到出料端逐渐增大，优选地，混合流道的进料端的横截面积是出料端横截面积的2.2倍。

所述进液管上设有第一流量调节阀3，所述进气管上设有第二流量调节阀5，以调节进入微通道混合器中的渣油和氢气的比例，实现精准混合。

所述固定床反应器包括中空的塔体，塔体的下端与微通道混合单元连通，塔体的上端与连通有出液管路。

一种渣油加氢工艺，利用如上所述的渣油加氢装置进行，包括如下步骤：

启动泵，向微通道混合单元通入待加氢渣油，同时向微通道混合单元通入氢气（根据杂质含量，氢油比(Nm3/t)为700：1），在微通道混合单元的出料口获得油气混合物；

将所述油气混合物通入固定床反应器，在常规液相加氢处理条件下，油气混合物与固定床反应器中加氢催化剂接触，对硫氮氧等杂质进行深度加氢，获得加氢产物；

期间，控制反应压力为5-20MPa，优选为10-20MPa，更优选为15-20MPa。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。

Claims (10)

1.一种渣油加氢装置，其特征在于，包括依次连通的渣油储罐、泵、微通道混合单元和固定床反应器；所述微通道混合单元包括若干微通道混合组，所述微通道混合组包括若干微通道混合器，所述微通道混合器包括本体，本体内设有进液流道、进气流道、混合流道和多个混合腔，所述进液流道、进气流道均与混合流道的进料端连通，所述多个混合腔均与混合流道连通且沿混合流道依次分布，混合腔内设有分流元件，将混合腔分隔为至少2个子腔体；还包括进液管和进气管，所述进液管连通泵和微通道混合单元，所述进气管与进气流道连通。

2.根据权利要求1所述的渣油加氢装置，其特征在于，所述微通道混合组包括至少2个并联或依次串联的微通道混合器。

3.根据权利要求2所述的渣油加氢装置，其特征在于，单个微通道混合组中，最上游位置的微通道混合器的进液流道与进液管连通，其他微通道混合器的进液流道与相应上游侧的微通道混合器的混合流道连通；各微通道混合器的进气流道分别通过一进气支管并联于进气管上，各进气支管上分别设有第三流量调节阀。

4.根据权利要求1所述的渣油加氢装置，其特征在于，所述微通道混合组的数量为并联或串联的多个。

5.根据权利要求1所述的渣油加氢装置，其特征在于，所述混合腔为扁平状，整体呈心型、圆形、椭圆形中的一种；所述分流元件为月牙形、菱形、圆形、椭圆形中的一种。

6.根据权利要求1所述的渣油加氢装置，其特征在于，所述混合流道的横截面为圆形，内径为0.3-3mm；所述进液管上安装有加热器。

7.根据权利要求1所述的渣油加氢装置，其特征在于，所述混合流道的横截面积由进料端到出料端逐渐增大，优选地，混合流道的进料端的横截面积是出料端横截面积的1.5-2.5倍。

8.根据权利要求1-6任一项所述的渣油加氢装置，其特征在于，所述进液管上设有第一流量调节阀，所述进气管上设有第二流量调节阀。

9.根据权利要求1-6任一项所述的渣油加氢装置，其特征在于，所述固定床反应器包括中空的塔体，塔体的下端与微通道混合单元连通，塔体的上端与连通有出液管路。

10.一种渣油加氢工艺，其特征在于，利用如权利要求1-9任一项所述的渣油加氢装置进行，包括如下步骤：

启动泵，向微通道混合单元通入待加氢渣油，同时向微通道混合单元通入氢气，在微通道混合单元的出料口获得油气混合物；

将所述油气混合物通入固定床反应器，在常规液相加氢处理条件下，油气混合物与固定床反应器中加氢催化剂接触，获得加氢产物。