CN110760333A - 叠合油加氢方法及系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了叠合油加氢系统及方法，属于石油化工技术领域。所述方法包括：将叠合油与氢气混合，得到第一混合物料；对所述第一混合物料进行加热后与循环热油混合，得到第二混合物料；对所述第二混合物料加热后进行催化加氢反应，得到加氢产物；对所述加氢产物冷却后分离得到液相产物与气相产物；对所述气相产物冷凝后进行分离得到氢气与油相产物，所述氢气用于与所述叠合油混合，所述液相产物的一部分用作循环热油，所述油相产物的一部分用作循环冷油；所述油相产物与所述液相产物的剩余部分混合得到第三混合物料；所述第三混合物料经汽提后到目标加氢产物。本申请可以使叠合油中的烯烃饱和，从而满足其添加至乙醇汽油中不会引起烯烃含量超标。

Description

叠合油加氢方法及系统

技术领域

本申请涉及石油化工技术领域，尤其涉及一种叠合油加氢方法及系统。

背景技术

2017年9月7日，国家质监总局联合标准化管理委员会发布并同步实施GB18351《车用乙醇汽油(E10)》与GB 22030《车用乙醇汽油调合组分油》两个标准，标准中明确规定车用乙醇汽油(E10)(VIB)中除乙醇外，其它有机含氧化合物含量(质量分数)不大于0.5％且不得人为加入；2017年9月13日，国家发改委等15部委联合发布《关于扩大生物燃料乙醇生产和推广使用车用乙醇汽油的实施方案》的通知，确定2017年起在东北等多省市推广使用乙醇汽油，到2020年全国基本实施全覆盖。

由于乙醇汽油中的烯烃是生成VOC(Volatile Organic Compounds，挥发性有机化合物，简称VOC)、NO_X及有毒物质的主要来源，因此车用汽油标准(GB17930-2016)对车用乙醇汽油中烯烃含量进行了严格限制，如要求92#汽油中烯烃体积分数≤18(ⅥA)/15(ⅥB)。而叠合油为乙醇汽油的调合组分，且叠合油的主要成分为烯烃，若叠合油添加至乙醇汽油中会引起乙醇汽油烯烃含量超标，此时，就必须对叠合油进行加氢饱和，以保证乙醇汽油中的烯烃含量满足车用汽油标准。

发明内容

本申请提供了一种叠合油加氢系统及方法，可以解决相关技术中列管式反应装置的结构复杂，检修困难，且通过气液分离罐分出的液体中会夹带部分氢气、硫化氢等轻组分的问题。所述技术方案如下：

第一方面，本申请实施例提供了一种叠合油加氢系统，所述系统包括：混合装置、反应装置、分离装置和汽提装置；

所述混合装置用于混合预处理的原料与添加物；

所述混合装置与所述反应装置连接，所述反应装置用于混合后的预处理原料与添加物进行催化加氢反应；

所述反应装置与所述分离装置连接，所述分离装置用于分离催化加氢反应后的产物；

所述分离装置与所述汽提装置连接，所述汽提装置用于去除经过分离后的催化加氢反应产物中的杂质。

可选地，所述系统还包括预处理装置，所述预处理装置包括第一压缩机；

所述混合装置包括第一进出料换热器与进料加热器；

所述第一压缩机与所述第一进出料换热器的一端连接，所述第一进出料换热器的另一端与所述进料加热器连接，所述进料加热器与所述反应装置连接。

可选地，所述分离装置包括：热分离罐、第一循环泵、第一空气冷凝器、冷分离罐、第二循环泵；

所述热分离罐的顶部分别与所述第一进出料换热器和所述第一空气冷凝器连接，所述热分离罐的底部与所述第一循环泵连接，所述冷分离罐的顶部与所述第一空气冷凝器和所述第一压缩机均连接，所述冷分离罐的底部与所述第二循环泵和所述第二进出料换热器均连接，所述第二循环泵与所述反应装置连接。

可选地，所述汽提装置包括：第二进出料换热器、稳定塔、第二空气冷凝器、回流罐、回流泵、重沸器和冷却器；

所述第二进出料换热器的第一出口与所述稳定塔的一侧连接，所述第二进出料换热器第一进口与所述稳定塔的底部连接，所述第二进出料换热器的第二出口和所述冷却器的一侧连接，所述第二进出料换热器的第二进口和所述冷分离罐的底部连接；

所述稳定塔的一侧与所述热分离罐的底部连接，所述稳定塔的顶部与所述第二空气冷凝器的一侧连接，所述第二空气冷凝器的另一侧与所述回流罐的顶部连接，所述回流罐的底部与所述回流泵的一侧连接，所述回流泵的另一侧与所述稳定塔的另一侧连接，所述稳定塔的底部设置有所述重沸器。

第二方面，本申请实施例提供了一种叠合油加氢方法，所述方法用于在上述任一所述的系统进行叠合油加氢反应，所述方法包括以下步骤：

将叠合油与氢气在混合装置中混合，得到第一混合物料；

对所述第一混合物料进行加热后与循环热油在反应装置中混合，得到第二混合物料；

对所述第二混合物料加热后与加氢催化剂接触，在反应装置中进行催化加氢反应，得到加氢产物；

对所述加氢产物冷却后在分离装置中分离得到液相产物与气相产物；

对所述气相产物冷凝后进行分离得到氢气与油相产物，所述氢气用于与所述叠合油混合，所述油相产物的一部分用于与所述液相产物的一部分混合得到第三混合物料；

通过汽提装置除去所述第三混合物料中的杂质，得到目标加氢产物。

可选地，对所述加氢产物冷却后分离得到液相产物之后，所述方法还包括：

将所述液相产物的另一部分作为所述循环热油，与加热后的第一混合物料进行混合，得到所述第二混合物料。

可选地，所述方法还包括对所述油相产物的另一部分进行升压后作为循环冷油送至所述反应装置中，与所述反应装置内的所述第二混合物料和所述加氢产物混合，所述循环冷油用于与所述第二混合物料和所述加氢产物进行热交换。

可选地，所述循环热油与所述叠合油的质量之比为1～4：1。

可选地，所述对所述加氢产物冷却后分离得到液相产物与气相产物，包括：

在如下操作条件下对所述加氢产物进行分离：分离温度为150～220℃、分离压力为1.5～4.8MPa。

可选地，所述对所述气相产物冷凝后进行分离得到氢气与油相产物，包括：

在如下操作条件下对所述气相产物进行分离：分离温度为30～50℃、分离压力为1.4～4.7MPa。

本申请提供的技术方案至少可以带来以下有益效果：

本申请实施例提供的叠合油加氢系统中，叠合油原料与氢气和循环热油通过预处理装置和混合装置充分混合；第二混合物料在反应装置中进行加氢反应；通过分离装置中的热分离罐可以满足加氢过程中热油的充分利用，其中一部分热油混合至叠合油原料中以降低原料中烯烃的含量，另一部分热油未经冷却直接进入汽提装置，使得热油的热量得到充分利用，从而可以降低能耗15～30％；通过分离装置中的冷分离罐可以满足加氢过程中循环冷油的循环利用，将循环冷油注入到反应装置相邻两层催化剂床层中间可以控制反应温度；通过汽提装置可以除去第三混合物料中H₂S和少量氢气，从而使最终得到的目标加氢产物即异辛烷油中不含杂质。

本申请实施例提供的叠合油加氢方法在对叠合油进行加氢反应前，先将叠合油与氢气混合，得到第一混合物料，如此可以保持加氢反应所需要的氢分压，从而可以保证加氢反应的充分进行；之后将第一混合物料与循环热油混合，得到第二混合物料，循环热油不但可以用于稀释第一混合物料中烯烃的浓度，使作为反应装置进料的第二混合物料中烯烃含量大幅度降低，有利于缓和加氢反应操作条件并降低加氢反应的苛刻度，而且由于循环热油的温度为150～220℃，较高的温度使进料加热器的热负荷大幅度降低，有利于大幅度降低装置能耗；；加氢产物在第一进出料换热器内被第一混合物料冷却后进行气液分离，分出的液相一部分用作循环热油，另一部分进入稳定塔，由于其温度较高，可以降低稳定塔重沸器的热负荷，从而达到降低能耗的目的；除去第三混合物料中的杂质，可以保证最终获得的目标加氢产物的闪点测试合格和银片腐蚀测试合格，且使得目标产物中不含有硫、苯、芳烃以及烯烃等不饱和烃类。

附图说明

图1是本申请实施例提供的第一种叠合油加氢装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的第二种叠合油加氢装置的结构示意图；

图3是本申请实施例提供的一种叠合油加氢方法的流程图。

附图标记：

100：反应装置：200：混合装置；300：分离装置；400：汽提装置；1：第一压缩机；2：第一进出料换热；3：进料加热器；5：热分离罐；6：第一循环泵；7：第一空气冷凝器；8：冷分离罐；9：第二循环泵；10：第二进出料换热器；11：稳定塔；12：第二空气冷凝器；13：回流罐；14：回流泵；15：重沸器；16：冷却器；17：第二压缩机。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

随着车用乙醇汽油使用量的有序扩大，MTBE(methyl tert-butyl ether，甲基叔丁基醚，简称MTBE)的出路成为行业关注的焦点，也使得原本进入稳定发展期的C₄深加工行业再次面临前所未有的挑战。

MTBE停产后，异丁烯也可作为生产化工产品的原料，但国内以异丁烯为原料生产的化工产品普遍存在产品牌号过少、新产品开发能力弱、生产成本高等问题，且化工产品的市场容量有限，无法解决千万吨级异丁烯的出路。而以混合C₄为原料生产叠合油的工艺，不但可以生产出更多的高辛烷值汽油调和组分，而且也可以解决异丁烯的出路问题。

CN1160701A介绍了一种C₃馏分的加氢方法，但该方法的目的在于使C₃馏分中的炔烃加氢，而不是对由异丁烯低聚生产的、烯烃含量接近100％的叠合油进行加氢饱和。

CN101081998A介绍了一种C₄馏分的加氢方法，原料C₄馏分与氢气混合后进入加氢反应器，先与加氢催化剂I接触进行二烯烃加氢饱和反应，其反应生成物不经分离直接与加氢催化剂II接触进行杂质脱除和烯烃加氢饱和反应，得到的C₄馏分产品既能作为优质的蒸汽裂解制乙烯原料，又能作为车用液化气。

CN101113126A介绍了一种含烯烃的轻烃催化加氢的方法，该方法以工业或民用的含烯烃的液化石油气或轻油为原料，通过催化加氢使原料中的烯烃加氢饱和，从而生产出符合要求的饱和液化石油气或轻油，但对于烯烃含量较高的原料，该专利采用列管式反应器对烯烃加氢饱和，列管式反应器存在结构复杂，检修困难等缺点。另外，加氢后的生成物仅由一台气液分离罐进行分离，气液分离罐底分出的液体作为产品时会溶解或夹带部分氢气、硫化氢等轻组分。

CN105087065A公布了一种对原料为轻烃、石脑油、柴油甚至减压蜡油的裂解汽油进行加氢精制的方法，但由于裂解汽油的馏程范围宽、组分复杂、芳烃、烯烃含量高，因此在对裂解汽油进行加氢精制时所采用的工艺流程较为复杂，一般是采用两反三塔流程，即需要采用碳五塔系统、脱碳九塔系统、一段加氢反应器系统、二段加氢反应器系统和稳定塔系统；其加氢后的主要产品为加氢汽油，主副产品是未加氢的C₅馏分和未加氢的C₉馏分；由于该加氢技术所采用的设备过多且流程复杂，不适用于主要成分为直链烯烃、无二烯烃、无芳烃、无烷烃、无环烷烃的叠合油加氢。

CN107827694A公布了一种采用间接烷基化技术生产异辛烷的装置及方法，该方法是使叠合油进入到脱硫塔，然后通过进料口IV向脱硫塔通入氢气，在脱硫塔内使叠合油和氢气混合后进行加氢脱硫反应，加氢、脱硫在同一塔内进行；脱硫塔的塔底得到的物料为高辛烷值的烷基化油-异辛烷，可作为汽油调和组分；脱硫塔的塔顶得到的物料为剩余的氢气和生成的硫化氢的混合物，可送入火炬系统加以利用。但该方法未提到叠合油的进料位置、未提到催化剂类型、催化剂的装填量及如何控制反应温升，也未提到脱硫塔的塔盘数及塔顶和塔底的操作温度和操作压力，同时未交待叠合油中硫的种类和类型，也未提及脱硫塔塔底的供热方式。而催化剂的类型，装填量将会影响叠合油加氢反应的反应程度，例如，催化剂的装填量会影响叠合油加成的反应速率以及与氢气的接触面积。脱硫塔的塔盘数、塔顶塔底的操作温度和操作压力将会影响叠合油加氢反应的反应产物中杂质的含量及设备费用和操作费用。

鉴于此，有必要提供一种操作性强的叠合油加氢方法及装置，使叠合油中的烯烃加氢饱和，而本申请中由于对催化剂的类型和装填量进行了设置，且将液相产物的一部分用作循环热油，将油相产物的一部分用作循环冷油，使叠合油加氢反应进行彻底，使设备和操作费用更低，使操作更灵活，且本申请中由于设置了汽提装置，可以有效对叠合油加氢反应的反应产物中的杂质进行脱除，最终可得到一种饱和蒸气压低、辛烷值高、无硫或低硫、无芳烃、无环烷烃、低烯烃含量的优质清洁汽油调合组分。

混合C₄为原料生产叠合油的工艺的主要反应是异丁烯(IB)二聚生成2，4，4-三甲基戊烯(C₈烯烃，即DIB)等三甲基戊烯的异构体。其反应式如下：

IB+IB→DIB (1)

副反应包括IB与DIB反应生成三聚物(C₁₂烯烃，即TIB)及IB再与TIB反应生成四聚物(C₁₆烯烃，即TEB)，其反应式如下：

IB+DIB→TIB (2)

IB+TIB→TEB (3)

所生成的叠合油的组分如表1所示。

表1叠合油的组分

由表1可知，叠合油中的烯烃的含量几乎为100％，并且主要成分为C₈烯烃，即为异辛烯，其次为C₁₂烯烃，另外还有极少量的C₁₆烯烃。由于乙醇汽油中的烯烃是生成VOC、NO_X及有毒物质的主要来源。其中NO_X和HC(Hydrocarbon，碳氢化合物，简称HC)在阳光的作用下易生成弥漫于对流层的光化学烟雾，该光化学烟雾中臭氧的含量高达90％，会损害人的呼吸系统，引发支气管炎、肺炎等疾病，而且NO_X也是产生酸雨的原因之一。故车用汽油标准(GB17930-2016)对车用乙醇汽油中烯烃的含量进行了严格限制，如要求92#汽油中烯烃的体积分数≤18(ⅥA)/15(ⅥB)。因此当作为乙醇汽油调合组分油的叠合油添加至乙醇汽油中引起乙醇汽油烯烃含量超标时，就必须对该叠合油进行加氢饱和，以获得具有饱和蒸气压低、辛烷值高、无硫、无苯、无芳烃、无烯烃或烯烃含量低的优质清洁汽油调合组分异辛烷油。

烯烃加氢饱和就是氢分子对不饱和叠合油的加成反应，由此生成饱和产物异辛烷油。烯烃加氢的相对反应活性(从高到低)如下所示：正构烯烃>正构内烯烃>异构烯烃>环烯烃>异构内烯烃。另外，低分子烯烃的加氢反应活性一般高于高分子烯烃。

鉴于此，有必要提供一种叠合油加氢系统及方法，使叠合油中的烯烃加氢饱和，从而降低叠合油中烯烃的含量，进而降低乙醇汽油中的烯烃含量。

图1是本申请实施例提供的一种叠合油加氢系统的结构图。参见图1，该系统包括：预处理装置、混合装置200、反应装置100、分离装置300和汽提装置400；

预处理装置与混合装置200连接，预处理装置用于对原料进行预处理，混合装置200用于混合预处理的原料与添加物；混合装置200与反应装置100连接，反应装置100用于将混合后的预处理原料与添加物进行催化加氢反应；反应装置100与分离装置300连接，分离装置300用于对加氢反应产物进行分离；分离装置300与汽提装置400连接，汽提装置400用于去除分离产物中的杂质。

需要说明的是，原料与氢气在预处理装置中进行混合，得到第一混合物料；第一混合物料与循环热油在混合装置200中进行混合，得到第二混合物料。

可以理解的是，反应装置100用于将第二混合物料与加氢催化剂接触，进行催化加氢反应，使第二混合物料中的烯烃饱和，同时使第二混合物料中的部分有机硫转化为H₂S。反应装置100的类型可以根据使用需求进行预先设置，例如，反应装置100可以为绝热式鼓泡床反应器和/或滴流床反应器。作为优选，反应装置100可以选用滴流床反应器。该反应装置100内可以设置至少两段催化剂床层，例如，反应装置100内可以设置两段或三段催化剂床层；该反应装置100也可以为至少两台反应器串联，例如，反应装置100可以串联使用2台或3台反应器。作为优选，反应装置100可以选用1台反应器，反应器内设2段催化剂床层。

其中，根据叠合油的沸程、反应装置100入口温度及氢油比等条件，反应装置100的进料可以是气相，也可以是气液混相。第二混合物料可以自上而下通过反应装置100，也可以自下而上通过反应装置100。作为优选，本申请实施例选择第二混合物料自上而下通过反应装置100，如此可以保证第二混合物料完全进行了加氢反应，也可以保证加氢产物最终聚集在反应装置100的底部，便于在底部将加氢产物送出。

值得注意的是，反应装置100的入口温度为200～300℃、入口压力为2.0～5.0MPa、液时体积空速为0.5～5.0h^-1，氢油比为250～600Nm³/m³(标方/立方米)，催化剂床层温升为25～50℃。示例地，入口温度可以为200℃、260℃或300℃等；入口压力可以为2.0MPa、3.0MPa、3.7MPa或5.0MPa等；液时体积空速可以为0.5h^-1、1.5h^-1、2.5h^-1、3.5h^-1、4h^-1或～5.0h^-1等；氢油比可以为250Nm³/m³、350Nm³/m³、420Nm³/m³或600Nm³/m³等；催化剂床层温升可以为25℃、35℃或50℃等。

可选地，分离装置300用于对加氢产物进行分离，最终获得氢气、液相产物和油相产物。

可选地，汽提装置400用于去除分离产物中溶有的氢气和H₂S杂质，从而保证最终获得的目标加氢产物的闪点和银片腐蚀问题达到需求的标准。

示例地，在使用本申请实施例提供的叠合油加氢系统对叠合油进行加氢时，可以先将叠合油送入预处理装置，使得叠合油与氢气在预处理装置中进行混合。然后将混合后的物料送入混合装置200，使其与循环热油进行混合。之后再送入反应装置100进行加氢反应，既使得叠合油中的烯烃饱和，又使得部分有机硫转化为H₂S。将得到的加氢产物送入分离装置300进行气液分离，得到氢气、油相产物和液相产物，将一部分油相产物和一部分液相产物送入汽提装置400，去除其中溶有的氢气和H₂S后送出装置，获得最终产物异辛烷油。

可选地，参见图1，预处理装置包括第一压缩机1；混合装置200包括第一进出料换热器2与进料加热器3；第一压缩机1与第一进出料换热器2连接，第一进出料换热器2与进料加热器3连接，进料加热器3与反应装置100连接。

需要说明的是，第一压缩机1用于改变分离出的氢气的压力，使其的压力满足与叠合油混合时的要求。第一压缩机1的设置位置可以根据使用需求进行预先设置，只要满足第一压缩机1的一侧与第一进出料换热器2连接，第一压缩机1的另一侧与冷分离罐8连接即可。

可以理解的是，第一进出料换热器2用于将加氢产物和第一混合物料进行热交换，从而使得第一混合物料的温度被加热到100～200℃，进而达到节能的目的。示例地，加热温度可以为100℃、150℃或200℃等。

可选地，进料加热器3用于加热第二混合物料，使得第二混合物料的温度达到200～300℃，从而可以保证加氢催化剂可以更好地催化加氢反应，进而可以使得加氢反应更好地进行。

其中，进料加热器3的种类可以根据使用需求进行预先设置，如进料加热器3可以选用管壳式换热器、电加热器或加热炉。其中当采用管壳式换热器时，其加热介质可以是压力为3.5MPa或以上的高压蒸汽、导热油或高温工艺介质。

示例地，叠合油首先与新氢气和来自第一压缩机1的循环氢进行混合，然后混合物料进入第一进出料换热器2被加热到150℃后，与来自第一循环泵6的循环热油混合、再被进料加热器3加热到300℃后进入反应装置100。

可选地，参见图1，分离装置300包括：热分离罐5、第一循环泵6、第一空气冷凝器7、冷分离罐8和第二循环泵9；热分离罐5的顶部与第一进出料换热器2和第一空气冷凝器7均连接，热分离罐5的底部与第一循环泵6和稳定塔11均连接，冷分离罐8的顶部与第一空气冷凝器7和第一压缩机1连接，冷分离罐8的底部与第二循环泵9和第二进出料换热器10连接，第二循环泵9与反应装置100的侧边连接。

需要说明的是，热分离罐5用于对加氢产物分离，以得到液相产物与气相产物。第一循环泵6用于对液相产物的另一部分进行升压，使其成为循环热油后与第一混合物料进行混合。第一空气冷凝器7用于将气相产物冷凝成为汽油相产物。

可以理解的是，冷分离罐8用于对冷凝后的气相产物进行分离，以得到氢气与油相产物。第二循环泵9用于对油相产物的另一部分进行升压，使其作为循环冷油进入反应装置100。

作为一种示例，热分离罐5和冷分离罐8的类型可以根据使用需求进行预先设置，例如，热分离罐5和冷分离罐8可以为常规的立式或卧式分离容器，其中热分离罐5的操作温度为150～220℃、操作压力为1.5～4.8MPa；冷分离罐8的操作温度为30～50℃、操作压力为1.4～4.7MPa。示例地，热分离罐5的操作温度可以为150℃、170℃、185℃、200℃或220℃等，操作压力可以为1.5MPa、2.0MPa、3.3MPa或4.8MPa等；冷分离罐8的操作温度可以为30℃、40℃或50℃等，操作压力可以为1.4MPa、2.3MPa、3.2MPa或4.7MPa等。

示例地，来自反应装置100的加氢反应产物经第一进出料换热器2被冷却至185℃后进入热分离罐5。热分离罐5的罐顶分出的气相产物再经第一空气冷凝器7冷凝、冷却至40℃后进入冷分离罐8；热分离罐5的罐底分出的液相产物分为两部分：第一部分经第一循环泵6升压后作为循环热油与叠合油混合以稀释叠合油中烯烃及杂质的浓度，另一部分与来自冷分离罐8并经第二进出料换热器10加热的冷油混合后作为稳定塔11的进料。

热分离罐5的罐顶气相经冷凝、冷却至40℃后进入冷分离罐8，冷分离罐8的罐顶分出的气相产物经第一压缩机1升压后作为循环氢气与需要加氢饱和的叠合油原料进行混合；冷分离罐8的罐底分出的液相产物分同样为两部分：第一部分经第二循环泵9升压后作为循环冷油注入反应装置100中相邻两层催化剂床层中间以控制反应温升，另一部分经第二进出料换热器10加热后再与来自热分离罐5的热油混合后作为稳定塔11进料。

可选地，参见图1，汽提装置400包括：第二进出料换热器10、稳定塔11、第二空气冷凝器12、回流罐13、回流泵14、重沸器15和冷却器16；

第二进出料换热器10的第一出口与稳定塔11的侧边连接，第二进出料换热器10第一进口与稳定塔11的底部连接，第二进出料换热器10的第二出口和冷却器16的一侧连接，第二进出料换热器10的第二进口和冷分离罐8的底部连接；稳定塔11的一侧与热分离罐5的底部连接，稳定塔11的顶部与第二空气冷凝器12的一侧连接，第二空气冷凝器12的另一侧与回流罐13的顶部连接，回流罐13的底部与回流泵14的一侧连接，回流泵14的另一侧与稳定塔11的另一侧连接，稳定塔11的底部设置有重沸器15。

需要说明的是，油相产物的一部分可以通过第二进出料换热器10与目标加氢产物进行热交换，从而可以提高该一部分油相产物的温度，降低目标加氢产物的温度，进而达到节能的目的。

可选地，第三混合物料通过稳定塔11可以除去其中含有的少量的氢气和H₂S等杂质，使得最终得到的目标加氢产物即异辛烷油产品的闪点和银片腐蚀合格。

其中，稳定塔11包括精馏段和提馏段，其中精馏段有2～6块塔板、提馏段有15～35块塔板；塔顶温度为125～170℃，塔底温度为175～225℃，操作压力为0.5～0.9MPa；回流比为25～65。示例地，精馏段的塔板数可以为2块、4块或6块，提馏段的塔板数可以为15块、20块、25块、30块或35块等；塔顶温度可以为125℃、155℃或170℃等，塔底温度可以为175℃、217℃或225℃等，操作压力可以为0.5MPa、0.7MPa或0.9MPa等；回流比可以为25、45或65等。

可选地，在稳定塔11的塔顶得到异辛烷油、氢气、少量因裂解而产生的小分子烷烃、H₂S等的混合物通过第二空气冷凝器12可以冷凝成为气液相混合组分。

可选地，经过冷凝后的小分子烷烃、H₂S混合物可以通过回流罐13进行气液相分离，回流泵14可以给予液相部分回流压力，使其作为回流液体全部返至稳定塔11。

可选地，重沸器15可以给稳定塔11提供热源，以保证稳定塔11内的温度在所需范围内。目标加氢产物即异辛烷油通过冷却器16进行冷却，使其达到产品输出的国家标准温度。

示例地，来自冷分离罐8的另一部分液相产品经第二进出料换热器10加热后与来自热分离罐5的热油混合，之后进入稳定塔11。在稳定塔11内利用汽提法可以在稳定塔11的塔底得到几乎无氢气、H₂S等的异辛烷油，这部分异辛烷油经第二进出料换热器10换热、经冷却器16冷却至40℃后作为产品输出；在稳定塔11的塔顶得到异辛烷油、氢气、少量因裂解而产生的小分子烷烃、H₂S等的混合物，这部分混合物经第二空气冷凝器12冷凝、冷却至40℃后至回流罐13，并在回流罐13中分为两相，其中气相部分为含氢气、H₂S等的轻烃组分，至其它装置做进一步处理；液相部分作为回流液体经回流泵14升压后全部返至稳定塔11。

可选地，参见图2，预处理装置还可以包括第二压缩机17；第二压缩机17与第一进出料换热器2连接，第二压缩机17用于改变来自外界的新氢气的压力。

需要说明的是，第二压缩机17用于增大来自外界的新氢气的压力。第二压缩机17可根据使用需求进行预先设置。

示例地，当来自外界的新氢气压力大于叠合油加氢系统所需要的压力时，预处理装置可不设置第二压缩机17，反之则需设置第二压缩机17。

本申请实施例中，预处理装置和混合装置200的设置可以保证叠合油原料与氢气和循环热油的充分混合；反应装置100的设置可以使得第二混合物料在其中进行加氢反应；分离装置300中热分离罐5的设置可以满足在加氢过程中的热油的充分利用，其中一部分热油混合至叠合油原料中以降低原料中烯烃的含量，另一部分热油未经冷却直接进入汽提装置400，使得热油的热量得到充分利用，从而可以降低能耗15～30％；分离装置300中冷分离罐8的设置可以满足在加氢过程中的循环冷油的循环利用，将循环冷油注入到反应装置100中相邻两层催化剂床层中间可以控制反应温度；汽提装置400的设置，可以除去第三混合物料中的H₂S和少量氢气，从而使最终得到的目标加氢产物即异辛烷油中不含杂质。

图3是本申请实施例提供的一种叠合油加氢方法的流程图。参见图3，该方法包括：

步骤101：将叠合油与氢气在混合装置200中混合，得到第一混合物料。

需要说明的是，与叠合油混合的氢气的来源分为两部分，一部分是对加氢产物冷凝后得到的气相产物再次冷凝进行分离得到循环氢气，另一部分是来自外界的新氢气。其中循环氢气的主要作用是维持加氢反应所需的氢分压，用来维系加氢产物的气相中的氢气向油相溶解的推动力，同时还可以稀释叠合油中的烯烃及杂质的浓度，促进烯烃加氢饱和及脱除杂质反应。新氢气的作用是补充在叠合油加氢过程中氢气消耗。

另外，叠合油在加氢过程中氢气消耗量主要体现在以下四个方面：化学反应耗氢量；设备漏损量；溶解损失量；弛放损失量。根据化学反应式，叠合油中每1摩尔的烯烃就需要消耗1摩尔的氢气，因此绝大部分新氢气消耗在化学反应部分，即消耗在叠合油中的烯烃饱和及脱除杂质方面。化学耗氢量随叠合油的组成及杂质的含量不同而有所不同，但一般1kg(千克)叠合油的化学耗氢量在0.015～0.020kg范围内。

再者，新氢气的类型可以根据使用需求进行预先设定，例如，新氢气可以是氢气纯度大于99.9％(体积)的高纯氢，示例地，可以为变压吸附提纯氢气；新氢气也可以是氢气含量较低的工业用氢，示例地，可以为重整氢。但为降低设备和操作费用，氢气的纯度应大于85％(体积)。

步骤102：对第一混合物料进行加热后与循环热油在反应装置100中混合，得到第二混合物料。

需要说明的是，对第一混合物料进行加热后与循环热油混合，可以减小由外部能源如燃料气、高压蒸汽等进行供热的进料加热器的热负荷，从而达到节能的目的。

另外，对第一混合物料进行加热所需达到的温度可以根据使用需求进行预先设置，例如，加热温度可以为100～200℃。示例地，加热温度可以为100℃、150℃或200℃等。

再者，循环热油为加氢产物冷却后分离得到另一部分液相产物，该循环热油从分离装置300中输出后循环至反应装置100中与第一混合物料进行混合。该循环热油可以稀释第一混合物料中烯烃及杂质的浓度，从而可以控制加氢反应所放出的热量和降低加氢反应的苛刻度。

最后，循环热油的添加量可以根据第一混合物料中叠合油的质量流量来确定，例如，循环热油与叠合油的质量流量之比可以为1～4：1。示例地，质量流量之比可以为1：1、2：1、3：1或4：1等。

步骤103：对第二混合物料加热后与加氢催化剂接触，在反应装置100中进行催化加氢反应，得到加氢产物。

需要说明的是，对第二混合物料加热可以使第二混合物料与加氢催化剂接触时更有效地发生加氢反应。例如，加热温度可以为200～300℃。示例地，加热温度可以为200℃、250℃或300℃等。

可以理解的是，加氢催化剂是进行加氢反应时使用的催化剂，其包括载体和负载在载体上的活性金属组分以及任选的助剂，其中活性金属组分为VIB族金属，例如铬、钼或钨中的至少一种和VIII族金属，例如钴或镍中的至少一种。助剂可以为钾、钠、锰、铝或稀土元素中的至少一种，载体可以为氧化铝、氧化硅、尖晶石或硅藻土分子筛中的至少一种。加氢催化剂的具体类型可以根据使用需求进行预先设置，例如，加氢催化剂可选用工业上经常使用的常规加氢催化剂Co-Mo/Al₂O₃。

可选地，第二混合物料中仍含有质量百分数为20～50％的烯烃，由于烯烃加氢饱和反应为强放热反应，1mol(摩尔)烯烃反应可以放出约30kcal(千卡)的热量，这些热量将导致加氢反应的温度上升，而加氢反应的温度的上升又会进一步加快烯烃加氢饱和及聚合的反应速度，反应速度加快又会促使加氢反应温度的急剧上升，如此会导致加氢催化剂的活性降低，甚至会危及操作人员生命安全。因此，示例地，在进行加氢反应时，将催化剂在反应装置100中分层填装，将循环冷油从分离装置300中输出后循环至反应装置100中与第二混合物料和加氢产物混合，当第二混合物料经催化加氢反应生成加氢产物放出热量时，循环冷油会吸收该热量，从而使得循环冷油的温度升高或汽化，进而可以降低反应装置100的操作温度。

步骤104：对加氢产物冷却后在分离装置300中分离得到液相产物与气相产物。

需要说明的是，液相产物分为两部分：第一部分作为循环热油与叠合油混合，以稀释叠合油中烯烃及杂质的浓度；另一部分与油相产物混合作为第三混合物料。

可选地，对加氢产物冷却后分离得到液相产物与气相产物，包括在如下操作条件下对加氢产物进行分离：分离温度为150～220℃、分离压力为1.5～4.8MPa。示例地，分离温度可以为150℃、170℃、200℃或220℃等；分离压力可以为1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、4.0MPa或4.8MPa等。

步骤105：对气相产物冷凝后进行分离得到氢气与油相产物，氢气用于与叠合油混合，油相产物的一部分用于与液相产物的一部分混合得到第三混合物料。

需要说明的是，氢气作为循环氢气与叠合油混合，从而维持加氢反应过程中所需要的氢分压；氢气还可以稀释叠合油中烯烃及杂质的浓度，从而促进烯烃加氢饱和及脱除杂质反应。

可选地，油相产物的另一部分可以进行升压后作为循环冷油送至反应装置100中，与反应装置100内的第二混合物料和加氢产物混合，循环冷油用于与所述第二混合物料和所述加氢产物进行热交换，吸收第二混合物料催化加氢反应放出的热量。其中，循环冷油吸收热量是基于循环冷油与加氢产物混合后会被升温或汽化。

作为一种示例，循环冷油的添加量可以根据加氢反应所放出的热量进行预先设置，例如，循环冷油与叠合油质量之比可以为0.3～1.5：1。示例地，质量之比可以为0.3：1、0.7：1、1.1：1或1.5：1等。

作为一种示例，对气相产物冷凝后进行分离得到氢气与油相产物，包括在如下操作条件下对气相产物进行分离：分离温度为30～50℃、分离压力为1.4～4.7MPa。示例地，分离温度可以为30℃、40℃或50℃等；分离压力可以为1.4MPa、2.0MPa、2.5MPa、3.0MPa、4.0MPa或4.7MPa等。

步骤106：通过汽提装置400除去第三混合物料中的杂质，得到目标加氢产物。

需要说明的是，杂质指的是第三混合物料中溶有的少量氢气和H₂S。

可以理解的是，去除第三混合物料中的杂质，可以保证获得的目标加氢产物的闪点和银片腐蚀合格。

在本申请实施例中，在对叠合油进行加氢反应前，先将叠合油与氢气混合，可以保持加氢反应所需要的氢分压，从而可以保证加氢反应的充分进行；将第一混合物料与循环热油混合，循环热油不但可以用于稀释第一混合物料中烯烃的浓度，使作为反应装置100进料的第二混合物料中烯烃含量大幅度降低，有利于缓和加氢反应操作条件并降低加氢反应的苛刻度和产生“飞温”的几率，而且由于循环热油的温度为150～220℃，较高的温度使进料加热器3的热负荷大幅度降低，有利于大幅度降低系统的能耗；第二混合物料与加氢催化剂接触，可以使得第二混合物料进行加氢反应，从而使得第二混合物料中的烯烃饱和；加氢产物在第一进出料换热器2内被第一混合物料冷却后进行气液分离，得到气相产物和液相产物，其中部分液相产物作为循环热油使用，可降低能源的浪费；对气相产物冷凝后进行分离得到氢气与油相产物，其中氢气用于与叠合油混合，油相产物的一部分用于与液相产物的一部分混合得到第三混合物料，如此可以保证氢气的循环利用，降低资源浪费；除去第三混合物料中的杂质，可以保证最终获得的目标加氢产物的闪点和银片腐蚀合格。

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，以下将通过可选地实施例进行详细阐述。

实施例

某炼油厂异丁烯低聚产生的叠合油组成如表2所示，叠合油的流量为10.0吨/小时，年处理量为8.4万吨。

表2叠合油组成

组成	质量分数
		C<sub>8</sub>烯烃	88.7％
C<sub>12</sub>烯烃	10.7％
		C<sub>16</sub>烯烃	0.1％
其它(水、醇、醚、烷烃等)	0.5％

为生产具有无烯烃的优质清洁汽油调合组分异辛烷油，采用本申请实施例提供的加氢方法及装置对叠合油进行加氢饱和，其主要操作条件如表3所示。

表3主要操作条件

经加氢后，生成的加氢产物即异辛烷油的组成如表4所示。

表4异辛烷油的组成

组成	质量百分比
		C<sub>8</sub>烷烃	89.8％
C<sub>12</sub>烷烃	9.7％
		C<sub>16</sub>烷烃	0.05％
其它(水、小分子烷烃等)	0.45％

从表4可以看出，叠合油经过本申请实施例提供的加氢方法及装置处理后，生产的异辛烷油中无硫、无苯、无烯烃，是一种较为优质的清洁乙醇汽油调合组分。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叠合油加氢系统，其特征在于，所述系统包括：混合装置(200)、反应装置(100)、分离装置(300)和汽提装置(400)；

所述混合装置(200)用于混合预处理的原料与添加物；

所述混合装置(200)与所述反应装置(100)连接，所述反应装置(100)用于混合后的预处理原料与添加物进行催化加氢反应；

所述反应装置(100)与所述分离装置(300)连接，所述分离装置(300)用于分离催化加氢反应后的产物；

所述分离装置(300)与所述汽提装置(400)连接，所述汽提装置(400)用于去除经过分离后的催化加氢反应产物中的杂质。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括预处理装置，所述预处理装置包括第一压缩机(1)；

所述混合装置(200)包括第一进出料换热器(2)与进料加热器(3)；

所述第一压缩机(1)与所述第一进出料换热器(2)的一端连接，所述第一进出料换热器(2)的另一端与所述进料加热器(3)连接，所述进料加热器(3)与所述反应装置(100)连接。

3.如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述分离装置(300)包括：热分离罐(5)、第一循环泵(6)、第一空气冷凝器(7)、冷分离罐(8)、第二循环泵(9)；

所述热分离罐(5)的顶部分别与所述第一进出料换热器(2)和所述第一空气冷凝器(7)连接，所述热分离罐(5)的底部与所述第一循环泵(6)连接，所述冷分离罐(8)的顶部与所述第一空气冷凝器(7)和所述第一压缩机(1)均连接，所述冷分离罐(8)的底部与所述第二循环泵(9)和所述第二进出料换热器(10)均连接，所述第二循环泵(9)与所述反应装置(100)连接。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，所述汽提装置(400)包括：第二进出料换热器(10)、稳定塔(11)、第二空气冷凝器(12)、回流罐(13)、回流泵(14)、重沸器(15)和冷却器(16)；

所述第二进出料换热器(10)的第一出口与所述稳定塔(11)的一侧连接，所述第二进出料换热器(10)第一进口与所述稳定塔(11)的底部连接，所述第二进出料换热器(10)的第二出口和所述冷却器(16)的一侧连接，所述第二进出料换热器(10)的第二进口和所述冷分离罐(8)的底部连接；

所述稳定塔(11)的一侧与所述热分离罐(5)的底部连接，所述稳定塔(11)的顶部与所述第二空气冷凝器(12)的一侧连接，所述第二空气冷凝器(12)的另一侧与所述回流罐(13)的顶部连接，所述回流罐(13)的底部与所述回流泵(14)的一侧连接，所述回流泵(14)的另一侧与所述稳定塔(11)的另一侧连接，所述稳定塔(11)的底部设置有所述重沸器(15)。

5.一种叠合油加氢方法，所述方法用于在权利要求1-4任一所述的系统进行叠合油加氢反应，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

将叠合油与氢气在混合装置(200)中混合，得到第一混合物料；

对所述第一混合物料进行加热后与循环热油在反应装置(100)中混合，得到第二混合物料；

对所述第二混合物料加热后与加氢催化剂接触，在反应装置(100)中进行催化加氢反应，得到加氢产物；

对所述加氢产物冷却后在分离装置(300)中分离得到液相产物与气相产物；

对所述气相产物冷凝后进行分离得到氢气与油相产物，所述氢气用于与所述叠合油混合，所述油相产物的一部分用于与所述液相产物的一部分混合得到第三混合物料；

通过汽提装置(400)除去所述第三混合物料中的杂质，得到目标加氢产物。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述加氢产物冷却后分离得到液相产物之后，所述方法还包括：

将所述液相产物的另一部分作为所述循环热油，与加热后的第一混合物料进行混合，得到所述第二混合物料。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括对所述油相产物的另一部分进行升压后作为循环冷油送至所述反应装置(100)中，与所述反应装置(100)内的所述第二混合物料和所述加氢产物混合，所述循环冷油用于与所述第二混合物料和所述加氢产物进行热交换。

8.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述循环热油与所述叠合油的质量之比为1～4：1。

9.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述加氢产物冷却后分离得到液相产物与气相产物，包括：

在如下操作条件下对所述加氢产物进行分离：分离温度为150～220℃、分离压力为1.5～4.8MPa。

10.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述气相产物冷凝后进行分离得到氢气与油相产物，包括：

在如下操作条件下对所述气相产物进行分离：分离温度为30～50℃、分离压力为1.4～4.7MPa。

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