CN112705120B - 一种重质油加工装置及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重质油加工装置及加工方法。该装置由上到下依次为轻质反应区、进料区和重质反应区；所述的轻质反应区内设置内筒I，内筒I底部敞口，底部距离进料区顶部一定距离，底部边缘固定于反应器内壁，内筒I顶部设置上盖板，距离反应器上封头一定距离，上盖板和内筒I侧壁设置若干开孔；内筒I内部装填加氢催化剂B，内筒I外部区域装填加氢催化剂D，其中所述的内筒I外部区域指内筒I底部和进料区之间区域，内筒I顶部和上封头之间区域以及内筒I侧壁与反应器内壁之间区域；轻质反应区顶部设置轻相产物出口。本发明通过控制轻质和重质反应进料在不同反应阶段与不同活性催化剂接触不同时间，解决了反应前期放热剧烈、温升不均匀的问题，提高反应中期的反应速率，减少反应后期深度裂化反应，提高液体收率。

Description

一种重质油加工装置及加工方法
技术领域
本发明属于石油化工领域，具体地涉及为一种重质油加工装置及加工方法。
背景技术
当前，世界炼油工业都在面临石油变重、质量不断变差的问题，重油加氢处理技术成为加氢过程研究的热点之一。重油加氢反应工艺及反应器分为多种类型，如固定床加氢工艺及反应器、悬浮床加氢工艺及反应器、沸腾床加氢工艺及反应器等，其中以固定床加氢反应器的应用最为广泛，能够用于多种类型的重油加氢过程。
在重油加氢工艺中，液相加氢工艺过程相比于传统的固定床气/液/固三相加氢工艺而言，具有加氢反应速率快、反应效率高、催化剂利用率高、能耗低、投资少等诸多优势，得到广泛应用。但是，重油液相加氢反应工艺及反应器仍然存在如下问题：（1）重油原料的加氢脱杂质比轻质油加氢过程的难度大很多，反应过程的催化剂活性也需要比较高的活性，而重油原料中也含有较多的轻质油，这些轻质油在高活性催化剂表面发生反应时，由于反应活性高导致发生较多的深度裂化反应，因而液体收率低；（2）在反应前期和中期，反应物中杂质浓度高，反应过程传质推动力大，反应速率快；（3）在反应前期和中期，随着反应的进行，温度越来越高，高温区容易深度裂解反应和催化剂结焦。因此，对于重油加氢反应过程来说，采用有效的手段，如开发新的加氢工艺及反应器结构，提高加氢反应速率和反应转化深度，解决集中放热、温升不均匀的问题，减少副反应或裂解反应，提高液体收率，具有重要意义。
CN 108659882 A提出了一种重油加氢方法及其加氢系统，其中，所述重油加氢方法包括：将重油、循环油、硫化剂和催化剂混合，与氢气在第一反应器中进行加氢裂化，得到第一反应产物；将第一反应产物的部分物料返回第一反应器中，将其余物料在第二反应器中进行加氢裂化，得到第二反应产物；将第二反应产物分离为轻组分和重组分，将部分重组分返回第二反应器中，将其余重组分分离得到馏分油做为循环油；将轻组分在第三反应器中进行加氢精制得到轻油产品。该发明方法主要是为了提高传热、传质效率，保证物料在反应器内足够的停留时间，提高重油转化率和轻质油收率，但只是通过常规的加氢反应器结构，更不能有效的控制催化剂与原料的接触时间，也不能保证重油转化率和轻质油收率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种重质油加工装置及加工方法。该装置通过将反应进料分为轻质和重质反应进料，分别进入加工装置的不同反应区进行反应，解决了反应前期放热剧烈、温升不均匀的问题，提高反应中期的反应速率，减少反应后期深度裂化反应，提高了液体收率。
本发明的重质油加工装置为固定床加氢反应器，加氢反应器由上到下依次为轻质反应区、进料区和重质反应区；
所述的轻质反应区内设置内筒I，内筒I底部敞口，底部距离进料区顶部一定距离，底部边缘固定于反应器内壁，内筒I顶部设置上盖板，距离反应器上封头一定距离，上盖板和内筒I侧壁设置若干开孔；内筒I内部装填加氢催化剂B，内筒I外部区域装填加氢催化剂D，其中所述的内筒I外部区域指内筒I底部和进料区之间区域，内筒I顶部和上封头之间区域以及内筒I侧壁与反应器内壁之间区域；轻质反应区顶部设置轻相产物出口；
所述的进料区为水平设置的管壳式陶瓷膜组件，组件为两端向中心横截面积逐渐减小的文丘里结构，组件内水平方向设置若干陶瓷膜管，组件两端分别设置液相进料口，液相进料口与组件内的空腔连通，外部氢气管线经气相入口与陶瓷膜管连通，管壳式陶瓷膜组件中部位置上下壳体上分别设置轻质油出口和重质油出口，轻质油出口连通轻质反应区，重质油出口连通重质反应区；
所述的重质反应区内设置内筒II，内筒II顶部敞口，顶部距离进料区底部一定距离，顶部边缘固定于反应器内壁，内筒II底部设置下盖板，距离底部一定距离，下盖板和内筒II侧壁设置若干开孔；内筒II内部装填加氢催化剂A，内筒II外部装填加氢催化剂C，其中所述的内筒II外部区域指内筒II顶部和进料区之间区域、内筒II底部和反应器底部之间区域以及内筒II侧壁与反应器内壁之间区域；重质反应区底部设置重相产物出口；
所述的加氢催化剂活性顺序为：加氢催化剂B＞加氢催化剂A＞加氢催化剂D＞加氢催化剂C。
本发明装置中，所述的内筒I的高径比为2:1～20:1，内筒I顶部直径与反应器的直径之比为1:1.05～1:15，优选1:1.15～1: 5。
本发明装置中，所述的内筒II的高径比为1.2:1～10:1，内筒II顶部直径与反应器的直径之比为1:1.05～1:15，优选1:1.15～1: 5。。
本发明装置中，内筒I的开孔均匀分布，内筒I侧壁和上盖板的开孔面积与内筒I筒壁和上盖板外表面面积的比为1:1.1～1:10，优选1:1.5～1:3；开孔大小大小一般为0.1mm～50mm，优选3～15mm，开孔过小造成压降增加，开孔过大造成物料扩散不均匀。
本发明装置中，内筒I底部距离进料区顶部一定距离，一般为轻质反应区高度的3%～50%，优选5%～25%，内筒I顶部上盖板距离反应器上封头切线一定距离，一般为轻质反应区高度的3%～50%，优选5%～25%。
本发明装置中，内筒II侧壁和上盖板的开孔面积与内筒II下盖板和筒壁外表面面积的比为1:1.5～1:20，优选1:2～1:5。开孔大小一般为0.1mm～50mm，优选5～25mm，开孔过小造成压降增加，开孔过大造成物料扩散不均匀。本发明装置中，内筒II顶部距离进料区底部一定距离，一般为重质反应区高度的3%～60%，优选10%～30%；内筒II底部盖板距离反应器下封头最低点一定距离，一般为重质反应区的3%～60%，优选5%～30%。
本发明装置中，管壳式陶瓷膜组件中的陶瓷膜管能够将外部通入的氢气通过膜管管壁形成的纳/微米气泡扩散至壳内液相物料中，气泡尺寸一般为10～1000nm，优选为50～500nm。
本发明装置中，所述的反应器顶部有气体空间，反应器顶部封头最高点处设置气体出口，用于连续或间断排放反应过程中的反应气体。
本发明装置中，反应器的上部通过液位控制轻质反应区出料，保证轻质反应区和重质反应区的加氢反应过程为全液相加氢。
本发明的重质油加工方法，包括如下内容：（1）含有氢气的重质油原料由进料区内管壳式陶瓷膜管组件两端的液相进料口进入后，双向物料的进料速度逐渐增加，在组件中部发生撞击，同时补充氢气自管壳式陶瓷膜管组件的气相入口进入膜管，自膜管扩散出的纳/微米气泡与液相物料混合；撞击后的物料,分为含有大部分轻质原料的轻相和含有大部分重质原料的重相；（2）轻相进入轻质反应区，与装填的加氢催化剂D发生加氢反应，经过一定的停留时间后进入内筒I与加氢催化剂B反应，当反应达到一定的停留时间后物料经筒壁开孔扩散至内筒I外部区域，与加氢催化剂D继续发生加氢反应，最终的轻质区反应产物自轻相产物出口流出；（3）重相进入重质反应区与填装的加氢催化剂C发生加氢反应，经过一定的停留时间后，物料进入内筒II与加氢催化剂A发生反应，当反应达到一定的停留时间后物料经筒壁开孔扩散质内筒II外部区域与加氢催化剂C继续发生反应，最终的重质区反应产物自重相产物出口流出。
本发明方法中，所述的重质油为渣油、蜡油、煤焦油、润滑油、蒽油、脱沥青油、生物柴油、动物油或植物油等油品中的一种多种。重质油原料在加氢反应中发生硫/氮/氧/金属等的加氢转化、烯烃及二烯烃加氢饱和、芳烃部分加氢饱和、加氢裂化等反应。
本发明方法中，所述的含氢气的重质油原料一般通过氢油混合设备进行混合的方式获得，如采用静态混合器、溶气泵、胶体磨、微孔板纳/微米氢分散组件、陶瓷膜纳/微米氢分散组件等具有气液混合功能的设备；含氢气的重油原料中，氢气质量含量一般为重油原料质量的0.1wt%～20%，优选1.0wt%～10.0wt%。
本发明方法中， 管壳式陶瓷膜组件氢气通入量为重质油原料质量的0.1wt%～20%，优选2.0wt%～8.0wt%。
本发明方法中，所述内筒I加氢反应条件为：反应温度120～500℃，优选280～420℃；反应压力0.5～20.0MPa，优选6.0～15.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1，优选1.0～6.0h-1；
本发明方法中，所述内筒I外部区域的加氢反应条件为：反应温度120～500℃，优选280～420℃；反应压力0.5～20.0MPa，优选6.0～15.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.1～10.0h-1，优选0.5～3.0h-1。
本发明方法中，所述内筒II加氢反应条件为：反应温度120～500℃，优选280～430℃；反应压力0.5～20.0MPa，优选6.0～15.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1，优选1.0～6.0h-1；
本发明方法中，所述内筒II外部区域的加氢反应条件为：反应温度120～500℃，优选280～430℃；反应压力0.5～20.0MPa，优选6.0～15.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1，优选0.5～3.0h-1。
本发明方法中，所述的加氢催化剂的活性顺序为B＞A＞D＞C，优选加氢催化剂C、D、A、B的活性之比为1:1.05:1.5:2.0～1:5:50:80，优选1:1.05: 25:40～1:1.2:8:10。其中所述的活性高低是针对不同区域发生的化学反应而言的，是以每单位容积（或质量）催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示，催化活性的高低可以通过催化剂载体比表面积的大小、表面上活性中心的性质和单位表面积上活性中心的数量等进行选择或制备过程中进行调控。催化剂活性的评价方法如下：在相同的原料组成和反应条件下，同体积催化剂在同一套装置上进行加氢反应，经过相同的停留时间后测定产物组成数据，计算转化率比较大小，作为判断活性高低的依据。
本发明方法中，所述的重油加工装置中加氢反应器采用的催化剂可以根据反应的需要使用适宜的加氢催化剂，实现不同的加氢目的，如加氢精制催化剂、预加氢精制催化剂、加氢改质催化剂、选择性加氢催化剂、加氢处理催化剂、加氢裂化催化剂、补充加氢催化剂等，各种催化剂可以选择商品催化剂，也可以根据现有技术制备。催化反应可以脱除部分或全部烃类原料中的硫、氮、氧、砷、金属、残碳等杂质，或饱和/部分饱和烯烃、芳烃、二烯烃，或发生烃类分子异构化、烷基化、环化、芳构化、裂化、裂解等反应；催化剂A、B、C、D，所述活性组分选自第VIB族和/或第VIII族金属元素中的至少一种，所述载体为氧化铝和/或含硅氧化铝，第VIB族金属元素一般为Mo和/或W，第VIII族金属元素一般为Co和/或Ni。。
本发明方法中，所述的内筒I可以填装部分或全部高于内筒I外部区域活性的催化剂，内筒II可以填装部分或全部高于内筒II外部区域活性的催化剂，内筒II可以填装部分或全部高于内筒I活性的催化剂，内筒II外部区域可以填装部分或全部高于内筒I外部区域活性的催化剂。所述反应器填装的加氢催化剂A、C优选采用现有轻质油加氢装置所采用的催化剂，如抚顺石油化工研究院研制开发FH-40A、FH-40B、FH-40C、FHUDS-1、FHUDS-2、FHUDS-3、FHUDS-4、FHUDS-5、石油化工科学研究院开发的RS-1、RS-20、RS-30、RS-200、RSS-1、RSS-1A、RSDS-1、RS-1000等催化剂。所述反应器填装的加氢催化剂B、D优选采用现有重油加氢装置所采用的催化剂，如抚顺石油化工研究院研制开发的3936、3996，FF-16、FF-24、FF-26、FF-36、FF-46、FF-56加氢处理、UOP公司的HC-K、HC-P催化剂、Topsoe公司的TK-555、TK-565催化剂、Akzo公司的KF-847、KF-848等催化剂。催化剂可以使用市售产品，也可以根据本领域常规知识制备。
对于重质油加氢反应过程来说，首先，由于重油原料的加氢脱杂质比轻质油加氢过程的反应速率低的多，反应条件也更加苛刻，二者需要的反应条件完全不同，若在同一个条件下发生反应，会造成轻质油裂化反应严重、重质油反应转化深度不足的问题，因此若将原料油进料后分为轻质和重质两种，分别在适合于轻质油加氢催化剂和重质油加氢催化剂上发生加氢反应，既能够达到理想重质油转化率，又能够减少副反应和轻质油裂化；另外，基于重质油原料的黏度较大，传质反应界面阻力大，因此将反应进料减黏处理能够大幅度提高加氢反应速率；原料的黏度对反应速率具有很重要的影响；不论是轻质油还是重质油，在加氢反应前期，反应物中杂质浓度高，反应过程传质推动力大，反应速率快，若此时的原料在高活性催化剂表面发生加氢反应，会导致放热剧烈、温升大、产生局部热点的问题，此时应在适当低活性的催化剂上发生加氢反应；而在反应中期，反应物中比较容易发生反应的物料已经发生了反应，放热也趋于平稳阶段，而反应物中杂质浓度相对较高，反应过程传质推动力相对较大，此时应采用适当高活性的催化剂，可以提高反应速率和反应转化率；在反应后期，随着反应的进行，温度越来越高，继续采用高活性催化剂则会增加副反应和裂解反应，因此需要采用适当低活性的催化剂，减少副反应和裂解反应。因此，在重质油加氢反应过程中，首先应将重质油原料分为轻质油和重质油，然后再各自的催化剂上和反应区域进行加氢反应，而在加氢反应过程中，催化剂选择方面使反应初期采用低活性催化剂、中期采用高活性催化剂、后期又采用低活性催化剂的方式，即有利于控制反应热，又能够提高加氢反应速率和反应转化率，也有利于控制副反应和裂解反应。
本发明通过特殊的重油加工装置及加工方法，通过将重油加氢反应器分为上反应段、进料段和下反应段，使反应物料进料后分为轻质进料和重质进料，再分别进入上反应段和下反应段发生加氢反应，控制轻质和重质反应进料与不同活性催化剂类型及不同接触时间，发生加氢反应，减少轻质油的深度裂化反应，提高重质油的脱杂质转化率。在加氢反应前期，反应物中杂质浓度高，反应过程传质推动力大，反应速率快，将原料先引入低活性催化剂表面发生加氢反应，防止放热剧烈、温升大、产生局部热点的问题；在反应中期，将原料引入高活性的催化剂表面发生加氢反应，进一步提高反应速率和反应转化率；在反应后期，再将原料引入低活性催化剂表面发生加氢反应，减少副反应和裂解反应。
附图说明
图1是本发明的重油加工装置及加工方法的示意图。
1为氢气，2为原料油，3为氢油混合器，4为反应进料，5为重油加氢反应器，6为轻质油加氢反应产物，7为轻质油加氢反应产物出料控制阀；8反应器排放气，9为排气控制阀，10为重质油加氢反应产物，11为轻质反应区，12为进料区，13为重质反应区，14为内筒I，15为内筒I的上盖板，16为催化剂B，17为内筒I的筒壁，18为内筒I外部区域，19为催化剂D，20为管壳式陶瓷膜组件，21为管壳式陶瓷膜组件的壳体，22为陶瓷膜管，23为内筒II，24为内筒II的下盖板，25为催化剂A，26为内筒II的筒壁，27为内筒I外部区域，，28为催化剂C。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明进行详细说明，但不因此限制本发明。
以附图1说明本发明的重油加工装置及加工方法：
原料油2与氢气1经氢油混合器3混合后，作为反应进料4自重油加氢反应器5的进料管线进入进料区12，由进料区12自管壳式陶瓷膜管组件20两端的液相进料口进入后，双向物料的进料速度逐渐增加，在组件中部发生撞击，同时氢气自管壳式陶瓷膜管组件20的膜管侧入口进入陶瓷膜管22，自膜管扩散出的纳/微米气泡与液相物料混合；撞击后的物料分为含有大部分轻质原料的轻相和含有大部分重质原料的重相；轻相进入轻质反应区11，与装填的加氢催化剂D19发生加氢反应，经过一定的停留时间后进入内筒I 14与加氢催化剂B16反应，当反应达到一定的停留时间后物料经筒壁17开孔扩散至内筒I外部区域27，与加氢催化剂D19继续发生加氢反应，最终的轻质区加氢反应产物6自轻相产物出口流出；重相进入重质反应区13与填装的加氢催化剂C 28发生加氢反应，经过一定的停留时间后，物料进入内筒II 23与加氢催化剂A 25发生反应，当反应达到一定的停留时间后物料经筒壁26开孔扩散质内筒II外部区域27与加氢催化剂C 28继续发生反应，最终的重质区反应产物10自重相产物出口流出。反应过程产生的反应气体在反应器顶部排气控制阀9的作用下作为排放气8排出。
本发明对比例及实施例中采用的原料油为来自某厂的蜡油混合原料，具体性质见表1。
表1 蜡油原料性质
Figure DEST_PATH_IMAGE001
对比例1
以表1所示的蜡油混合原料作为加氢反应进料，采用常规气、液、固三相固定床加氢反应器及加氢方法，催化剂采用2个床层，两个床层高度相同，第一床层填装抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/3996催化剂，第二床层填装抚顺石油化工研究院开发的3936催化剂，其中第一床层中的FZC保护剂为3996催化剂床层高度的15%。
加氢反应条件如下：平均反应温度为380～427℃，反应压力为15MPaG，液时体积空速为0.78h-1，反应器入口氢油体积比为400。
以表1中的混合蜡油为原料，经过气、液、固三相固定床加氢反应器加氢后得到反应产品，催化剂床层温度分布见表2，液体产品性质见表3。
实施例1
采用附图1所述的方法，重油加氢反应器内筒I填装的催化剂B采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/FH-40C催化剂，其中FZC保护剂为外筒总催化剂体积的15%，内筒I外部区域填装的催化剂D采用抚顺石油化工研究院开发的LH-10A催化剂。重油加氢反应器内筒II填装的催化剂A采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/FF-46催化剂，其中FZC保护剂为外筒总催化剂体积的15%，内筒II外部区域填装的催化剂D采用抚顺石油化工研究院开发的3936催化剂。
重油加氢反应器进料中的原料油中含有的氢气为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的3.15%；加氢反应器补氢组件中氢气通入量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的3.60%；循环比为1.5。
加氢反应器内筒I的反应条件如下：反应温度为380～407℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为3.0h-1；加氢反应器内筒I外部区域的反应条件如下：反应温度为407～427℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为2.0h-1。加氢反应器内筒II的反应条件如下：反应温度为380～392℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.2h-1；加氢反应器内筒I外部区域的反应条件如下：反应温度为380～394℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.5h-1。
加氢反应器内筒I的高径比为2:1，内筒I顶部直径与反应器的直径之比为1:1.15；内筒筒壁均匀开孔，内筒I侧壁和上盖板的开孔面积与内筒I筒壁和上盖板外表面面积的比为1: 1.5，开孔大小为φ6mm。内筒I底部距离进料区顶部的距离为轻质反应区高度的12%，内筒I顶部上盖板距离反应器上封头切线的距离为轻质反应区高度的8%。
内筒II的高径比为2.5:1，内筒II顶部直径与反应器的直径之比为1:2.5；内筒II侧壁和上盖板的开孔面积与内筒II下盖板和筒壁外表面面积的比为1:3。内筒II侧壁开孔为φ10mm。内筒II顶部距离进料区底部为重质反应区高度的10%，内筒II底部盖板距离反应器下封头最低点距离为重质反应区高度的15%。
以表1中的混合蜡油为原料，经过本发明的固定床加氢反应器及重油加氢工艺进行加氢反应后得到反应产品，催化剂床层温度分布见表2，液体产品性质见表4。
实施例2
采采用附图1所述的方法，重油加氢反应器内筒I填装的催化剂B采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/FHUDS-5催化剂，其中FZC保护剂为外筒总催化剂体积的15%，内筒I外部区域填装的催化剂D采用抚顺石油化工研究院开发的LH-10A催化剂。重油加氢反应器内筒II填装的催化剂A采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/FF-46催化剂，其中FZC保护剂为外筒总催化剂体积的15%，内筒II外部区域填装的催化剂D采用抚顺石油化工研究院开发的3996催化剂。
重油加氢反应器进料中的原料油中含有的氢气为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的2.20%；加氢反应器补氢组件中氢气通入量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的4.20%；循环比为1.5。
加氢反应器内筒I的反应条件如下：反应温度为378～386℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为3.2h-1；加氢反应器内筒I外部区域的反应条件如下：反应温度为378～386℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.8h-1。加氢反应器内筒II的反应条件如下：反应温度为378～391℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.0h-1；加氢反应器内筒I外部区域的反应条件如下：反应温度为378～393℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.2h-1。
加氢反应器内筒I的高径比为2:1，内筒I顶部直径与反应器的直径之比为1:1.25；内筒筒壁均匀开孔，内筒I侧壁和上盖板的开孔面积与内筒I筒壁和上盖板外表面面积的比为1: 2，开孔大小为φ6mm。内筒I底部距离进料区顶部的距离为轻质反应区高度的8%，内筒I顶部上盖板距离反应器上封头切线的距离为轻质反应区高度的15%。
内筒II的高径比为2.5:1，内筒II顶部直径与反应器的直径之比为1:3；内筒II侧壁和上盖板的开孔面积与内筒II下盖板和筒壁外表面面积的比为1:2。内筒II侧壁开孔为φ10mm。内筒II顶部距离进料区底部为重质反应区高度的15%，内筒II底部盖板距离反应器下封头最低点距离为重质反应区高度的10%。
以表1中的混合蜡油为原料，经过本发明的固定床加氢反应器及重油加氢工艺进行加氢反应后得到反应产品，催化剂床层温度分布见表2，液体产品性质见表4。
实施例3
采用附图1所述的方法，重油加氢反应器内筒I填装的催化剂B采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/FHUDS-1催化剂，其中FZC保护剂为外筒总催化剂体积的15%，内筒I外部区域填装的催化剂D采用抚顺石油化工研究院开发的FH-40A催化剂。重油加氢反应器内筒II填装的催化剂A采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/FF-56催化剂，其中FZC保护剂为外筒总催化剂体积的15%，内筒II外部区域填装的催化剂D采用抚顺石油化工研究院开发的3936催化剂。
重油加氢反应器进料中的原料油中含有的氢气为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的2.25%；加氢反应器补氢组件中氢气通入量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的4.50%；循环比为1.5。
加氢反应器内筒I的反应条件如下：反应温度为382～387℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为3.2h-1；加氢反应器内筒I外部区域的反应条件如下：反应温度为382～389℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.5h-1。加氢反应器内筒II的反应条件如下：反应温度为382～390℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.0h-1；加氢反应器内筒I外部区域的反应条件如下：反应温度为382～394℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.5h-1。
加氢反应器内筒I的高径比为2:1，内筒I顶部直径与反应器的直径之比为1:3；内筒筒壁均匀开孔，内筒I侧壁和上盖板的开孔面积与内筒I筒壁和上盖板外表面面积的比为1: 2，开孔大小为φ6mm。内筒I底部距离进料区顶部的距离为轻质反应区高度的12%，内筒I顶部上盖板距离反应器上封头切线的距离为轻质反应区高度的12%。
内筒II的高径比为2.5:1，内筒II顶部直径与反应器的直径之比为1:2；内筒II侧壁和上盖板的开孔面积与内筒II下盖板和筒壁外表面面积的比为1:2.5。内筒II侧壁开孔为φ10mm。内筒II顶部距离进料区底部为重质反应区高度的10%，内筒II底部盖板距离反应器下封头最低点距离为重质反应区高度的12%。
以表1中的混合蜡油为原料，经过本发明的固定床加氢反应器及重油加氢工艺进行加氢反应后得到反应产品，催化剂床层温度分布见表2，液体产品性质见表4。
表2催化剂床层温度分布
Figure 346768DEST_PATH_IMAGE002
表3 液体产品性质（对比例1）
Figure DEST_PATH_IMAGE003
表4 液体产品性质（实施例1）
Figure 60646DEST_PATH_IMAGE004
表5 液体产品性质（实施例2）
Figure DEST_PATH_IMAGE005
表6 液体产品性质（实施例3）
Figure 371541DEST_PATH_IMAGE006
由上述反应效果可以看出，采用本发明的重油加工装置及加工方法，控制轻质和重质反应进料与不同活性催化剂类型及不同接触时间，发生加氢反应，减少轻质油的深度裂化反应，提高重质油的脱杂质转化率。而在加氢反应前期，反应物中杂质浓度高，反应过程传质推动力大，反应速率快，将原料先引入低活性催化剂表面发生加氢反应，能够解决反应前期放热剧烈、温升大、产生局部热点的问题；在反应中期，将原料引入高活性的催化剂表面发生加氢反应，进一步提高反应速率和反应转化率；在反应后期，再将原料引入低活性催化剂表面发生加氢反应，减少副反应和裂解反应。

Claims (20)

1.一种重质油加工装置，其为固定床加氢反应器，其特征在于：反应器由上到下依次为轻质反应区、进料区和重质反应区；
所述的轻质反应区内设置内筒I，内筒I底部敞口，底部距离进料区顶部一定距离，底部边缘固定于反应器内壁，内筒I顶部设置上盖板，距离反应器上封头切线一定距离，上盖板和内筒I侧壁设置若干开孔；内筒I内部装填加氢催化剂B，内筒I外部区域装填加氢催化剂D，其中所述的内筒I外部区域指内筒I底部和进料区之间区域，内筒I顶部和上封头之间区域以及内筒I侧壁与反应器内壁之间区域；轻质反应区顶部设置轻相产物出口；
所述的进料区为水平设置的管壳式陶瓷膜组件，组件为两端向中心横截面积逐渐减小的文丘里结构，组件内水平方向设置若干陶瓷膜管，组件两端分别设置液相进料口，液相进料口与组件内的空腔连通，外部氢气管线经气相入口与陶瓷膜管连通，管壳式陶瓷膜组件中部位置上下壳体上分别设置轻质油出口和重质油出口，轻质油出口连通轻质反应区，重质油出口连通重质反应区；
所述的重质反应区内设置内筒II，内筒II顶部敞口，顶部距离进料区底部一定距离，顶部边缘固定于反应器内壁，内筒II底部设置下盖板，距离底部一定距离，下盖板和内筒II侧壁设置若干开孔；内筒II内部装填加氢催化剂A，内筒II外部装填加氢催化剂C，其中所述的内筒II外部区域指内筒II顶部和进料区之间区域、内筒II底部和反应器底部之间区域以及内筒II侧壁与反应器内壁之间区域；重质反应区底部设置重相产物出口；
所述的加氢催化剂活性顺序为：加氢催化剂B＞加氢催化剂A＞加氢催化剂D＞加氢催化剂C。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的内筒I的高径比为2:1～20:1，内筒I顶部直径与反应器的直径之比为1:1.05～1:15。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的内筒II的高径比为1.2:1～10:1，内筒II顶部直径与反应器的直径之比为1:1.05～1:15。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：内筒I的开孔均匀分布，内筒I侧壁和上盖板的开孔面积与内筒I筒壁和上盖板外表面面积的比为1:1.1～1:10；开孔大小为0.1mm～50mm。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：内筒I底部距离进料区顶部的距离为轻质反应区高度的3%～50%，内筒I顶部上盖板距离反应器上封头切线的距离为轻质反应区高度的3%～50%。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：内筒II侧壁和上盖板的开孔面积与内筒II下盖板和筒壁外表面面积的比为1:1.5～1:20，开孔大小为0.1mm～50mm。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：内筒II顶部距离进料区底部的距离为重质反应区高度的3%～60%；内筒II底部盖板距离反应器下封头最低点的距离为重质反应区高度的3%～60%。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：管壳式陶瓷膜组件中的陶瓷膜管能够将外部通入的氢气通过膜管管壁形成的纳/微米气泡扩散至壳内液相物料中，气泡尺寸为10～1000nm。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述的反应器顶部有气体空间，反应器顶部封头最高点处设置气体出口，用于连续或间断排放反应过程中的反应气体。
10.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：反应器的上部通过液位控制轻质反应区出料，保证轻质反应区和重质反应区的加氢反应过程为全液相加氢。
11.一种使用权利要求1~10任一所述的重质油加工装置的重质油加工方法，其特征在于包括如下内容：（1）含有氢气的重质油原料由进料区内管壳式陶瓷膜管组件两端的液相进料口进入后，双向物料的进料速度逐渐增加，在组件中部发生撞击，同时补充氢气自管壳式陶瓷膜管组件的气相入口进入膜管，自膜管扩散出的纳/微米气泡与液相物料混合；撞击后的物料分为含有大部分轻质原料的轻相和含有大部分重质原料的重相；（2）轻相进入轻质反应区，与装填的加氢催化剂D发生加氢反应，经过一定的停留时间后进入内筒I与加氢催化剂B反应，当反应达到一定的停留时间后物料经筒壁开孔扩散至内筒I外部区域，与加氢催化剂D继续发生加氢反应，最终的轻质区反应产物自轻相产物出口流出；（3）重相进入重质反应区与填装的加氢催化剂C发生加氢反应，经过一定的停留时间后，物料进入内筒II与加氢催化剂A发生反应，当反应达到一定的停留时间后物料经筒壁开孔扩散至内筒II外部区域与加氢催化剂C继续发生反应，最终的重质区反应产物自重相产物出口流出。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述的重质油为渣油、蜡油、煤焦油、润滑油、蒽油、脱沥青油、生物柴油、动物油或植物油中的一种多种。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述的含有氢气的重质油原料通过氢油混合设备进行混合的方式获得；含有氢气的重油原料中，氢气含量为重油原料质量的0.1wt%～20%。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：管壳式陶瓷膜组件氢气通入量为重质油原料质量的0.1wt%～20%。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述内筒I加氢反应条件为：反应温度120～500℃，反应压力0.5～20.0MPa，新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述内筒I外部区域的加氢反应条件为：反应温度120～500℃，反应压力0.5～20.0MPa，新鲜进料液时体积空速0.1～10.0h-1。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述内筒II加氢反应条件为：反应温度120～500℃，反应压力0.5～20.0MPa，新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述内筒II外部区域的加氢反应条件为：反应温度120～500℃，反应压力0.5～20.0MPa，新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：加氢催化剂C、加氢催化剂D、加氢催化剂A和加氢催化剂B的活性之比为1:1.05:1.5:2.0～1:5:50:80。
20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述的内筒I填装部分或全部高于内筒I外部区域活性的催化剂；内筒II填装部分或全部高于内筒II外部区域活性的催化剂；内筒II填装部分或全部高于内筒I活性的催化剂；内筒II外部区域填装部分或全部高于内筒I外部区域活性的催化剂。
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