CN111019696A - 一种加氢处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种加氢处理装置，主要由闪蒸罐、加热炉、反应器和换热器组成；换热器反应物料出口通过管线与闪蒸罐物料入口连通，闪蒸罐气相物料出口通过管线与加热炉物料进口连通，加热炉物料出口通过管线与反应器物料进口连通，反应器物料出口通过管线与换热器的反应产物进口连通；闪蒸罐液相物料出口通过管线与反应器物料进口连通。本发明的装置具有预防炉管结焦、降低反应系统压降、延长装置运行周期等优势。
Description
技术领域
本发明属于石油化工加氢领域，涉及以原油、沥青质油、渣油、油浆、蜡油、柴油、煤油、汽油、石脑油中的一种或者几种为原料，在氢气和催化剂存在条件下，生产清洁燃料或化工原料的催化加氢反应装置，具体地说，涉及一种加氢处理装置。
背景技术
加氢过程是石油馏分在氢气存在下催化剂加工过程的通称，目前炼厂采用的加氢过程主要为加氢精制、加氢改质、加氢处理、加氢裂化、临氢降凝、润滑油加氢等几种，分别以原油、沥青质油、渣油、油浆、蜡油、柴油、煤油、汽油、石脑油中的一种或者几种为原料生产清洁燃料或化工原料。不同的加氢反应在不同的反应温度下进行，但均需设置反应加热炉为反应器的进料提供热源，保证所需的反应温度。目前常见的加氢工艺装置加热炉设置方式主要分为两类：1)氢气加热炉，即炉后混氢工艺装置；2)混相加热炉，即炉前混氢工艺装置。
炉后混氢工艺装置中，原料油不经过加热炉，加热炉中只通过氢气，升温后的氢气再与原料油混合达到加氢反应器所需温度的工艺流程。此工艺中，纯气相的氢气经加热炉加热，加热炉的多路分配简单。但同时，加热炉仅加热氢气时，受制于氢气热熔低及炉管材质限制加热炉出口温度等原因而限制了加热炉的负荷，仅将加热至一定温度的氢气与原料油混合，可能存在混合后的温度无法达到加氢反应器入口所需温度的实际问题。
炉前混氢工艺装置中，原料油与氢气在加热炉前混合，混合介质经反应加热炉直接升温至加氢反应器所需温度的工艺。该工艺直接满足反应器入口温度，但存在混合介质加热炉的多路平均分配难度大，易出现加热炉混相介质偏流、炉管结垢结焦、爆管等影响加热炉效率及安全运行的问题，尤其在装置处理规模不断增大的情况下，加热炉的多路平均分配难度更大，炉管设计不当导致气液分层流动、炉管分配不均匀产生局部热点、原料油在加热炉内全部汽化加剧炉管的结垢结焦以及局部热点导致的炉管烧穿等风险进一步加剧。
随着加氢技术的多样性发展变化及加氢装置规模的不断扩大，加氢反应加热炉的设计、运行条件越来越苛刻，目前常规采用的炉前混氢工艺装置或炉后混氢工艺装置已无法完全满足不断发展变化的加氢反应加热需求。
发明内容
为了解决现有炉前混氢工艺装置存在的混合介质加热炉的多路平均分配难度大，易出现加热炉混相介质偏流、炉管结垢结焦、爆管等影响加热炉效率及安全运行的问题，以及为了解决现有的炉后混氢工艺装置存在的可能使混合后的温度无法达到加氢反应器入口所需温度的技术问题，本发明提供了一种加氢处理装置，可以用于加氢精制、加氢改质、加氢处理、加氢裂化等石油石化加工过程。
本发明提供的加氢处理装置主要由闪蒸罐、加热炉、反应器和换热器组成；闪蒸罐为立式罐体，其中部罐壁上设有物料入口，罐体顶部设有气相物料出口，罐体底部设有液相物料出口；加热炉设有物料进口和物料出口；反应器为立式反应器，其顶部设有物料进口，底部设有物料出口；换热器上设有反应物料进口、反应物料出口、反应产物进口和反应产物出口；换热器反应物料出口通过管线与闪蒸罐物料入口连通，闪蒸罐气相物料出口通过管线与加热炉物料进口连通，加热炉物料出口通过管线与反应器物料进口连通，反应器物料出口通过管线与换热器的反应产物进口连通；闪蒸罐液相物料出口通过管线与反应器物料进口连通。
作为改进的方案，在闪蒸罐物料入口处的罐体内设有动量分离器，动量分离器与物料入口连通，依靠进口两相流体的动能和流向变化，完成气液初步分离。
作为进一步的改进方案，在闪蒸罐气相物料出口下方的罐体内设有旋分聚结器，用于使气相中夹带的液滴发生聚结脱除。
作为更进一步改进的方案，在闪蒸罐气相物料出口处的管线上设有气相流量调节阀，用于加热炉各分支流体均匀分配和平衡压力；在闪蒸罐液相物料出口处的管线上设有液位调节阀，用于控制闪蒸罐内气液分离空间，平衡压力。
通过上述技术方案，本发明将传统的炉前混氢工艺装置、炉后混氢工艺装置改进为换热-预闪蒸-气相加热炉-气液相混合-加氢反应器的加热炉预闪蒸加氢处理装置，本装置具有如下优点：
1)本装置加热炉加热介质为氢气和气相原料油，可有效提高加热负荷，解决采用氢气加热炉的工艺装置低负荷瓶颈。与采用氢气加热炉的工艺装置相比，尤其相比于易汽化的轻质原料油的氢气加热炉工艺装置，本发明加热炉负荷可大大提高。
2)本装置加热炉不加热原料油中重组分，可以减缓加热炉结垢结焦，尤其能减缓易结垢的重质油品、含烯烃多烯烃的二次原料油等在炉管内的结垢结焦，提高加热炉运行安全性和可靠性，延长加热炉运行周期。
3)本装置简化了加热炉管道对称布置等的相关需求，可解决两相流加热炉炉管偏流问题，对于目前不断提高处理规模的加氢装置，该加热炉可靠性更高。
4)本装置只有部分原料油进入加热炉升温，与原料油全部进入加热炉相比，反应进料流经加热炉的压降降低，从而可以降低装置系统压降，降低装置能耗。
附图说明
图1为本发明提供的加氢处理装置的结构示意图。
图中：1-换热器，2-闪蒸罐，3-动量分离器，4-旋分聚结器，5-气相流量调节阀，6-加热炉，7-反应器，8-液位调节阀，9-混合氢气物流，10-原料油，11-反应产物。
具体实施方式
如图1所示，本发明的加氢处理装置主要由换热器1、闪蒸罐2、气相流量调节阀5、加热炉6、反应器7和液位调节阀8组成；闪蒸罐2为立式罐，罐内设有动量分离器3和旋分聚结器4；换热器1反应物料出口通过管线与闪蒸罐2物料入口连通，闪蒸罐2气相物料出口通过管线与加热炉6物料进口连通，加热炉6物料出口通过管线与反应器7物料进口连通，反应器7物料出口通过管线与换热器1的反应产物进口连通；闪蒸罐2液相物料出口通过管线与反应器7物料进口连通；闪蒸罐2气相物料出口处的管线上设有气相流量调节阀5，闪蒸罐2液相物料出口处的管线上设有液位调节阀8。
本发明的加氢处理装置的工作流程为：
混合氢气物流9和原料油10混合后，经换热器反应物料进口进入换热器1进行换热升温，换热升温后的物料由换热器反应物料出口流出经闪蒸罐物料入口流入闪蒸罐2，在罐内经动量分离器3完成气液初步分离，分离出的气相物料向上经过旋分聚结器4脱除气相中夹带的液滴后由闪蒸罐气相物料出口流出，来自气相物料出口的气相物料流经气相流量调节阀5经加热炉物料进口进入加热炉6进行加热升温，加热升温后的气相物料由加热炉物料出口流出；
经闪蒸罐2分离出的液相物料由闪蒸罐底部的液相物料出口流出，来自液相物料出口的液相物料流经液位调节阀8后与来自加热炉物料出口的气相物料混合，混合后的混合物料经反应器物料进口进入反应器7进行加氢反应，生成的反应产物由反应器物料出口流出，来自反应器物料出口的反应产物经换热器反应产物进口进入换热器1进行换热降温，换热降温后的反应产物11由换热器反应产物出口流出。
本装置中，反应器7的入口温度指的是闪蒸后的来自加热炉6的气相物料与来自闪蒸罐2的液相物料合并后的温度，通过加热炉6燃料气量进行控制；加热炉6各分支设置流量控制用于流体均匀分配和平衡压力。
闪蒸罐2的直径应按照分离后的气相中夹带液滴粒径不超过10μm进行选取，临界流速计算常数根据操作压力不同在0.03到0.048之间。
闪蒸罐2的操作温度控制为180-380℃，操作压力控制为3.0-20.0MPaG，动量分离器3压降控制在0.01MPa；闪蒸罐2内液相停留时间应不小于5分钟。
本发明提供的加氢处理装置能够降低反应系统压降1％-10％，延长装置运行周期10％-50％。
下面结合某以直馏柴油、渣油加氢裂化柴油、催化柴油为原料的柴油加氢裂化实施例来进一步说明本发明的装置，但是本发明并不因此而受到任何限制。
表1原料油性质
表2混合氢气组成
| 组分 | 组成，mol％ |
| H<sub>2</sub> | 96.63 |
| H<sub>2</sub>O | 0.14 |
| H<sub>2</sub>S | 0.02 |
| CH<sub>4</sub> | 0.61 |
| C<sub>2</sub>H<sub>6</sub> | 0.18 |
| C<sub>3</sub>H<sub>8</sub> | 1.08 |
| C<sub>4</sub>H<sub>10</sub> | 0.89 |
| 石脑油馏分 | 0.45 |
表3操作参数
| 项目 | 操作初期 | 操作末期 |
| 闪蒸罐操作压力，MPaG | 13.87 | 14.08 |
| 闪蒸罐操作温度，MPaG | 314 | 378 |
| 闪蒸罐气相分率，wt％ | 38.95 | 75.78 |
| 加热炉入口温度，℃ | 314 | 378 |
| 加热炉出口温度，℃ | 367 | 418 |
| 加热炉负荷，kw | 14298 | 17006 |
| 反应器入口温度，℃ | 336 | 401 |
| 反应器出口温度，℃ | 366 | 415 |
| 反应器入口压力，MPa | 13.45 | 13.18 |
Claims (7)
1.一种加氢处理装置，其特征在于，主要由闪蒸罐、加热炉、反应器和换热器组成；闪蒸罐为立式罐体，其中部罐壁上设有物料入口，罐体顶部设有气相物料出口，罐体底部设有液相物料出口；加热炉设有物料进口和物料出口；反应器为立式反应器，其顶部设有物料进口，底部设有物料出口；换热器上设有反应物料进口、反应物料出口、反应产物进口和反应产物出口；换热器反应物料出口通过管线与闪蒸罐物料入口连通，闪蒸罐气相物料出口通过管线与加热炉物料进口连通，加热炉物料出口通过管线与反应器物料进口连通，反应器物料出口通过管线与换热器的反应产物进口连通；闪蒸罐液相物料出口通过管线与反应器物料进口连通。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在所述闪蒸罐物料入口处的罐体内设有动量分离器，动量分离器与物料入口连通。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在所述闪蒸罐气相物料出口下方的罐体内设有旋分聚结器。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：在所述闪蒸罐气相物料出口下方的罐体内设有旋分聚结器。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在所述闪蒸罐气相物料出口处的管线上设有气相流量调节阀。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在所述闪蒸罐液相物料出口处的管线上设有液位调节阀。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：在所述闪蒸罐气相物料出口处的管线上设有气相流量调节阀，在所述闪蒸罐液相物料出口处的管线上设有液位调节阀。
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| CN202530049U (zh) * | 2012-03-01 | 2012-11-14 | 中国石油天然气股份有限公司 | 液相加氢反应系统装置 |
| CN103242904A (zh) * | 2012-02-06 | 2013-08-14 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种加氢精制联合工艺方法 |
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