CN111892946A - 一种常压加氢工艺及常压加氢装置 - Google Patents

一种常压加氢工艺及常压加氢装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种常压加氢工艺及常压加氢装置，属于化工技术领域，常压加氢工艺包括以下步骤：将原料加热后至360℃以上进行微泡活化，使原料转化为气相，以获得活化能；将活化后的原料与氢气混合进行加氢反应，反应压力<0.06MPa；将加氢反应产物进行分离。常压加氢装置包括：加热系统，用于加热原料并回收热量；活化反应系统，用于使原料转化为气相状态，并对原料进行微泡活化；加氢反应系统，用于使活化后的原料在常压下进行加氢反应；分离系统，用于分离加氢反应产物。本发明能够使加氢反应的压力降至0.06MPa以下，使加氢反应可以在常压下进行，保证了反应的安全性，并且能够降低建设和生产成本。

Description

一种常压加氢工艺及常压加氢装置
技术领域
本发明属于化工领域，具体涉及一种常压加氢工艺，另外，本发明还涉及一种常压加氢装置。
背景技术
加氢技术是指在一定温度和氢压下，通过催化剂的催化作用，使原料油与氢气进行反应进而提高油品质量或者得到目标产品的工艺技术。加氢技术具有原料适应性强、生产操作和产品方案灵活性大、产品质量好等特点，能够将各种重质劣质原料直接转化为市场急需的优质喷气燃料、柴油、润滑油基础料以及化工石脑油和尾油蒸汽裂解制乙烯原料，因此加氢技术已成为现代炼油和石油化学工业最重要的重油深度加工工艺之一，在国内外获得日益广泛的应用。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有的加氢技术至少存在以下缺陷：
加氢工艺多为气液相或气相反应，在整个加氢过程中，装置内基本处于4-12MPa高压条件下，在操作条件下，氢腐蚀设备产生氢脆现象，降低设备强度，如操作不当，容易发生事故，产生物理爆炸。
发明内容
基于上述背景问题，本发明旨在提供一种常压加氢工艺，将原料加热活化后进行加氢反应，可以实现在小于0.06MPa的压力下完成反应，保证了加氢过程的安全进行；本发明的另一目的是提供一种常压加氢装置。
为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供的技术方案是：
一种常压加氢工艺，包括以下步骤：
将原料加热至360℃以上进行微泡活化，使原料转化为气相，以获得活化能；
将活化后的原料与氢气混合进行加氢反应，反应压力<0.06MPa；
将加氢反应产物进行分离。
在一个实施例中，将原料加热至360-400℃后进行微泡活化。
在一个实施例中，加氢反应温度为280-360℃。
在一个实施例中，将加氢反应产物进行精馏分离，精馏温度为250-350℃。
另一方面，本发明实施例还提供一种常压加氢装置，包括：
加热系统，用于加热原料并回收热量；
活化反应系统，用于使原料转化为气相状态，并对原料进行微泡活化；
加氢反应系统，用于使活化后的原料在常压下进行加氢反应；
分离系统，用于分离加氢反应产物。
在一个实施例中，所述加热系统包括：
换热单元，包括多个换热器，多个所述换热器依次连通，以供原料依次通过换热；
加热炉，与所述换热单元的输出端连通，以对原料加热。
在一个实施例中，所述分离系统包括：
精馏塔，与所述换热单元连通；
冷却单元，包括多个冷却器，所述冷却器与所述换热器一一对应，且所述冷却器与各自对应的换热器连通。
与现有技术相比，本发明具有以下效果：
1、本发明的加氢工艺，先将原料加热至360℃进行微泡活化，使原料转化为气相，微泡活化即在原料流体内部形成直径小于10nm的微小空泡，这些微小空泡不停运动，具有能量，从而使原料获得活化能，进而使加氢反应的压力降至0.06MPa以下，使加氢反应可以在常压下进行，保证了反应的安全性，并且能够降低建设和生产成本。
2、本发明的加氢装置在常压下运行，安全可靠，生产规模可控。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明实施例1中常压加氢装置的结构示意图。
具体实施方式
为了解决现有加氢工艺存在安全隐患的问题，本发明提供一种常压加氢工艺和常压加氢装置，常压加氢工艺先将原料加热，再加入活化剂进行微泡活化，使原料转化为气相，并使原料获得活化能，从而使加氢反应的压力降至0.06MPa以下，使加氢反应可以在常压下进行，保证了反应的安全性，并且能够降低建设和生产成本。本发明的加氢装置在常压下运行，安全可靠，生产规模可控。
接下来将通过具体实施例对本发明进行阐述。
实施例1
一种常压加氢装置，如图1所示，包括：加热系统、活化反应系统、加氢反应系统以及分离系统。
在本实施例中，所述加热系统用于加热原料并回收热量，具体的，如图1所示，所述加热系统包括：第一换热器101、第二换热器102、第三换热器103、以及加热炉104。
所述第一换热器101、第二换热器102以及第三换热器103依次连通形成换热单元，所述加热炉104与所述第三换热器103连通；原料通过原料泵输送，依次经过第一换热器101、第二换热器102、第三换热器103换热，换热后的原料进入到加热炉104内加热，加热炉104将原料加热至360-400℃，加热炉104出口压力大于0.1MPa。
需要说明的是，换热器的个数并不局限于本实施例的三个，可以根据具体情况进行调整；在另一个实施例中，也可以直接通过加热炉104将原料加热，不设置换热器。
在本实施例中，所述活化反应系统用于使原料转化为气相状态，并对原料进行微泡活化，具体的，如图1所示，所述活化反应系统包括活化反应器2，通过转油线将加热炉104内加热的原料送入活化反应器2内反应。
在本实施例中，所述加氢反应系统用于使活化后的原料在常压下进行加氢反应，具体的，如图1所示，所述加氢反应系统包括加氢反应器3，通过转油线将活化反应器2内活化后的原料从活化反应器2的底端送入加氢反应器3的顶端；将氢气从加氢反应器3的顶部送入，与原料氢气混合进行加氢反应，加氢反应器3内的操作压力小于0.06MPa，使加氢反应在常压下进行。
在本实施例中，所述分离系统用于分离加氢反应产物，具体的，如图1所示，所述分离系统包括：精馏塔401、第一冷却器402、第二冷却器403以及第三冷却器404。
所述加氢反应器3内的反应产物通过转油线送入精馏塔401的中部，精馏塔401的操作温度在250-350℃之间；所述精馏塔401的顶端与第一换热器101连通，精馏塔401塔顶输出的轻油组分进入第一换热器101内与原料换热，使轻油组分温度降低，而原料温度升高；所述第一冷却器402与所述第一换热器101连通，经换热后的轻油组分进入到第一冷却器402内降温，降温后的轻油组分输送至轻油罐内存储。
所述精馏塔401中部与第二换热器102连通，精馏塔401塔中输出的柴油组分进入第二换热器102内与原料换热，使柴油组分温度降低，而原料温度升高；所述第二冷却器403与所述第二换热器102连通，经换热后的柴油组分进入到第二冷却器403内降温，降温后的柴油组分输送至柴油罐内存储。
所述精馏塔401底端与第三换热器103连通，精馏塔401塔底输出的重油组分进入第三换热器103内与原料换热，使重油组分温度降低，而原料温度升高；所述第三冷却器404与所述第三换热器103连通，经换热后的重油组分进入到第三冷却器404内降温，降温后的柴油组分输送至重油罐内存储。
本实施例的加氢装置的原料主要是矿物油和生物油，加工能力为0.1-1t/h，生产规模可控，装置整体在常压下运行，安全可靠。
需要说明的是，本实施例的加氢装置还包括自动化控制系统，自动化控制系统为现有技术，本实施例不做详细描述，即本实施例的加氢装置的重点在结构上，而不在控制上。
需要说明的是，本实施例中的加热炉、换热器都是现有标准设备，其他设备均采用采用橇装制造，现场拼装形成。
实施例2
一种常压加氢工艺，采用实施例1的加氢装置，包括以下步骤：
(1)原料经原料泵输送，依次经过第一换热器101、第二换热器102、第三换热器103后换热，换热后的原料进入加热炉104内加热至360℃；
(2)加热后的原料由加热炉104转油线进入到活化反应器2内进行微泡活化，原料流体内部形成直径小于10nm的微小空泡，这些微小空泡不停运动，具有能量，从而使原料获得活化能，原料在活化反应器2内转化为气相；
(3)经活化后的原料经转油线进入到加氢反应器3内，在加氢反应器3内与氢气混合反应，反应温度为280℃，反应压力<0.06MPa；
(4)加氢反应产物经转油线进入到精馏塔401内精馏，精馏温度为250℃从精馏塔401塔顶至塔底依次获得：轻油组分、柴油组分、重油组分；
精馏塔401塔顶输出的轻油组分通过第一换热器101换热后，进入到第一冷却器402内冷却，冷却后的轻油组分存储在轻油罐内；精馏塔401塔中输出的柴油组分通过第二换热器102换热后，进入到第二冷却器403内冷却，冷却后的柴油组分存储在柴油罐内；精馏塔401塔底输出的重油组分通过第三换热器103换热后，进入到第三冷却器404内冷却，冷却后的重油组分存储在重油罐内。
实施例3
一种常压加氢工艺，采用实施例1的加氢装置，包括以下步骤：
(1)原料经原料泵输送，依次经过第一换热器101、第二换热器102、第三换热器103后换热，换热后的原料进入加热炉104内加热至400℃；
(2)加热后的原料由加热炉104转油线进入到活化反应器2内进行微泡活化，获得活化能，原料在活化反应器2内转化为气相；
(3)经活化后的原料经转油线进入到加氢反应器3内，在加氢反应器3内与氢气混合，反应温度为360℃，反应压力<0.06MPa；
(4)加氢反应产物经转油线进入到精馏塔401内精馏，精馏温度为350℃从精馏塔401塔顶至塔底依次获得：轻油组分、柴油组分、重油组分。
实施例4
一种废机油常压加氢工艺，采用实施例3的工艺方法对废机油进行加工处理，加工能力为每小时100-500kg/h，运行时间大于200h，废机油原料和加工后产品主要参数如表1所示。
表1废机油原料和加工后产品主要参数对比表
Figure BDA0002597297620000051
实施例5
一种页岩油常压加氢工艺，采用实施例3的工艺方法对混合页岩油进行加工处理，加工能力为每小时100-500kg/h，运行时间大于100h，混合页岩油原料和加工后产品主要参数如表2所示。
表2混合页岩油原料和加工后产品主要参数对比表
Figure BDA0002597297620000052
实施例6
一种塑料油常压加氢工艺，采用实施例3的工艺方法对废旧塑料炼制的毛油进行加工处理，加工能力为每小时100-300kg/h，运行时间大于100h，毛油原料和加工后产品主要参数如表3所示。
表3废旧塑料炼制的毛油原料和加工后产品主要参数对比表
Figure BDA0002597297620000061
实施例7
一种塑料油常压加氢工艺，采用实施例3的工艺方法对混合植物油进行加工处理，加工能力为每小时100-500kg/h，运行时间大于200h，混合植物油原料和加工后产品主要参数如表4所示。
表4混合植物油原料和加工后产品主要参数对比表
Figure BDA0002597297620000062
从实施例4-7可以看出，本发明的常压加氢方法可以用于矿物油、生物油的加工处理中，可以有效改善油品质量。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种常压加氢工艺，其特征在于，包括以下步骤：
将原料加热至360℃以上进行微泡活化，使原料转化为气相，以获得活化能；
将活化后的原料与氢气混合进行加氢反应，反应压力<0.06MPa；
将加氢反应产物进行分离。
2.根据权利要求1所述的常压加氢工艺，其特征在于，将原料加热至360-400℃后进行微泡活化。
3.根据权利要求1所述的常压加氢工艺，其特征在于，加氢反应温度为280-360℃。
4.根据权利要求1所述的常压加氢工艺，其特征在于，将加氢反应产物进行精馏分离，精馏温度为250-350℃。
5.一种常压加氢装置，其特征在于，包括：
加热系统，用于加热原料并回收热量；
活化反应系统，用于使原料转化为气相状态，并对原料进行微泡活化；
加氢反应系统，用于使活化后的原料在常压下进行加氢反应；
分离系统，用于分离加氢反应产物。
6.根据权利要求5所述的常压加氢装置，其特征在于，所述加热系统包括：
换热单元，包括多个换热器，多个所述换热器依次连通，以供原料依次通过换热；
加热炉，与所述换热单元的输出端连通，以对原料加热。
7.根据权利要求6所述的常压加氢装置，其特征在于，所述分离系统包括：
精馏塔，与所述换热单元连通；
冷却单元，包括多个冷却器，所述冷却器与所述换热器一一对应，且所述冷却器与各自对应的换热器连通。
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