CN113265270A - 沸腾床渣油加氢工艺及沸腾床渣油加氢装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了沸腾床渣油加氢工艺及沸腾床渣油加氢装置，涉及渣油加氢技术领域。沸腾床渣油加氢工艺包括：将一级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物与氢源和沥青质分散剂通入二级沸腾床渣油加氢反应器进行反应，将二级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物经分离之后的底部流出物通入施加电场的脱沥青装置。通过沥青质分散剂的加入减少在反应阶段沥青质的生成并对沥青质起到很好的分散效果，防止聚集的发生；脱沥青装置能够使沥青质加速向下运动，并从底部排出，能够减缓下游设备及管线的结焦情况，减少清焦频次，从而延长装置的运行周期，具有良好的经济效益。

Description

沸腾床渣油加氢工艺及沸腾床渣油加氢装置

技术领域

本发明涉及渣油加氢技术领域，具体而言，涉及沸腾床渣油加氢工艺及沸腾床渣油加氢装置。

背景技术

沸腾床渣油加氢的工艺具有原料适应性广、催化剂在线置换、渣油转化率高(60％～70％)的优点，但装置运行周期受诸多因素影响，不能进行长周期运转。对部分沸腾床渣油加氢装置停工事故原因进行统计分析发现：存在诸多影响沸腾床加氢装置稳定运转的因素，其中最为重要的原因为渣油在深度转化过程中因体系分相结焦而导致的设备堵塞，其中热低分、常减压塔底部、减压炉及减底换热器等设备部位及部分管线易结焦，是导致装置非正常停工的重点区域，因结焦堵塞设备及管线严重影响了装置的运行周期，同时不定期的清焦工作也增加了装置的运行成本。

目前针对沸腾床渣油加氢装置的结焦问题的处理措施主要有掺炼高芳烃组分、控制渣油转化率、控制流速、设置冲洗油和冲洗氢等，但收效甚微。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沸腾床渣油加氢工艺，旨在有效脱除沥青质，减缓设备及管线的结焦情况，达到延长装置运行周期的目的。

本发明的另一目的在于提供一种沸腾床渣油加氢装置，其运行周期长、运行成本低。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明提供一种沸腾床渣油加氢工艺，包括：将一级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物与氢源和沥青质分散剂通入二级沸腾床渣油加氢反应器进行反应，将二级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物经分离之后的底部流出物通入施加电场的脱沥青装置。

第二方面，本发明提供一种用于实施上述沸腾床渣油加氢工艺的沸腾床渣油加氢装置，包括一级沸腾床渣油加氢反应器、二级沸腾床渣油加氢反应器、分离器、用于输送沥青质分散剂的第一沥青质分散剂输送管路和脱沥青装置；一级沸腾床渣油加氢反应器的反应物出口与二级沸腾床渣油加氢反应器的进料口连通，分离器的进料口与二级沸腾床渣油加氢反应器的反应物出口连通，分离器的底部出口与脱沥青装置的进料口连通；其中，二级沸腾床渣油加氢反应器的进料口还与第一沥青质分散剂输送管路连通；

优选地，分离器包括热高压分离器、热低压分离器和用于输送沥青质分散剂的第二沥青质分散剂输送管路，热高压分离器的进料口与二级沸腾床渣油加氢反应器的反应物出口连通，热高压分离器的底部出口与热低压分离器的进料口连通，热低压分离器的底部出口与脱沥青装置的进料口连通；其中，热低压分离器的进料口还与第二沥青质分散剂输送管路连通；

优选地，沸腾床渣油加氢装置还包括闪蒸罐，闪蒸罐的进料口与脱沥青装置的底部出口连通。

本发明具有以下有益效果：本发明通过在将一级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物和沥青质分散剂一起通入二级沸腾床渣油加氢反应器进行反应，并将二级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物经分离之后的底部流出物通入脱沥青装置，能够使沥青质分子在重力和电场力作用过程中加速向下运动，最终从脱沥青装置的底部排出，显著降低从脱沥青装置顶部输出物料的沥青质含量。因此，本发明实施例提供的沸腾床渣油加氢工艺能够减缓设备及管线的结焦情况，从而延长装置的运行周期，减少装置及管线的清焦频次，具有良好的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的沸腾床渣油加氢装置的结构示意图。

主要元件符号说明：1-二级沸腾床渣油加氢反应器；2-循环泵；3-热高压分离器；4-热低压分离器；5-闪蒸罐；6-脱沥青装置；7-阀门；8-阀门；9-闪蒸罐。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

渣油是一种胶体体系，分散相由沥青质和其表面吸附的部分胶质组成，余下的可溶质为分散介质。在高温高压及催化剂条件下，渣油的重组分经一系列的断链、聚合、缩合、加氢等反应，胶质组分含量降低，沥青质含量升高，导致四组分的胶溶体系平衡被打破，沥青质析出，而沥青质分子极性很强，分子之间具有很强的亲和性，最终缔合集聚形成焦炭并沉积。

为了减缓沥青质分子的沉积，延长装置的运行周期，本发明实施例提供一种沸腾床渣油加氢工艺，包括：将一级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物与氢源和沥青质分散剂通入二级沸腾床渣油加氢反应器1进行反应，将二级沸腾床渣油加氢反应器1的反应流出物经分离之后的底部流出物通入施加电场的脱沥青装置6。

需要说明的是，发明人发现沸腾床渣油加氢转化率较高，沥青质的析出不可避免，要延长装置的运行周期，关键在于找到抑制或减缓沥青质集聚缔合的方法，并及时脱除部分沥青质，防止其经过缔合作用并沉积在设备及管线表面。本发明实施例通过将二级沸腾床渣油加氢反应器1的反应原料增加沥青质分散剂，能够有效减少沥青质的生成并减缓沥青质的沉积；并配合脱沥青装置6的引入，在脱沥青装置6中沥青质分子在重力和电场力作用过程中加速向下运动，最终从脱沥青装置的底部排出，显著降低从脱沥青装置顶部输出物料的沥青质含量。

在一些实施例中，通过循环泵2将沥青质分散剂输送至二级沸腾床渣油加氢反应器1的原料进口。

需要说明的是，进入二级沸腾床渣油加氢反应器1后，沥青质分散剂中的碳质颗粒含有较多官能团，可以及时封闭因热反应产生的大分子自由基，抑制沥青质自由基之间的缩合反应，降低生焦量，同时碳质颗粒可以选择性吸附渣油中的沥青质，使其锚定在碳质颗粒表面，具有抑制沥青质集聚沉积的作用。由于二级沸腾床渣油加氢反应器1的流出物在下游装置发生自由基反应的机率已大大降低，为了提高沥青质的分散效果。

在优选的实施例中，将二级沸腾床渣油加氢反应器1的反应流出物进行分离是先通入热高压分离器3，再将热高压分离器3产生的底部流出物和沥青分散剂通入热低压分离器4，将热低压分离器4产生的底部流出物通入脱沥青装置6。通过热高压分离器3之后，底部流出物中沥青质含量会很高，在进入热低压分离器4之前再次加入沥青分散剂，能够有效防止沥青质分子的聚集，减少结焦的发生。

进一步地，沥青分散剂的原料包括碳质颗粒和有机溶剂；有机溶剂选自十二烷基苯磺酸、壬基苯、对乙氧基壬基苯、对庚氧基苯酚和邻十二烷基间苯二酚中的至少一种。碳质颗粒选自活性炭、炭黑、焦粉和石墨中的至少一种。通过将有机溶剂和碳质颗粒混合得到胶体溶液，该胶体溶液能够有效抑制沥青质分子的聚集。

具体地，两处加入的沥青分散剂的种类可以相同也可以不同，有机溶剂的种类以及碳质颗粒的种类可以为一种或几种。

在优选的实施例中，碳质颗粒为改性碳质颗粒，改性药剂选自稀硝酸、硫酸、次氯酸、过硫酸铵和柠檬酸中的至少一种；碳质颗粒的粒径为100～200目。通过改性可以丰富碳质颗粒表面的官能团，能够进一步增强对沥青质分子的分散效果。具体地，采用改性药剂改性的过程属于现有技术，在改性过程中利用改性药剂和碳质颗粒在常温下混合6h，并过滤取颗粒物。

为进一步提升对沥青质的分散效果，并节省原料，发明人对两次加入沥青质分散剂的加入量和浓度进行了具体优化。加入二级沸腾床渣油加氢反应器1的沥青分散剂与一级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物的质量比为3～15:100，可以为3:100、4:100、5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、10:100、11:100、12:100、13:100、14:100、15:100；加入二级沸腾床渣油加氢反应器1的沥青分散剂中碳质颗粒的质量分数为12.5％～30.8％，可以为12.5％、15％、20％、25％、30％等。

进一步地，加入热低压分离器4的沥青分散剂与热高压分离器3产生的底部流出物的质量比为3～15:100，可以为3:100、4:100、5:100、6:100、7:100、8:100、9:100、10:100、11:100、12:100、13:100、14:100、15:100；加入热低压分离器4的沥青分散剂中碳质颗粒的质量分数为8.4％～22.5％，可以为8.4％、9.5％、13％、15％、20％、22％等。

加入热低压分离器4的沥青分散剂的质量分数小于加入二级沸腾床渣油加氢反应器1的沥青分散剂的质量分数，沥青质分散剂的胶体溶剂具有双亲特性，可以在沥青质表面吸附，在沥青质分子周围形成稳定的空间烷基层，防止析出的沥青质进一步聚集和叠合。

具体地，一级沸腾床渣油加氢反应器、二级沸腾床渣油加氢反应器1、热高压分离器3和热低压分离器4的具体参数可以参照现有技术，本发明不做具体限定。如一级沸腾床渣油加氢反应器的操作温度为410～430℃，操作压力为18.5～19.3MPa；二级沸腾床渣油加氢反应器1的操作温度为420～431℃，操作压力为18.5～19.3MPa；热高压分离器3的操作温度为400～430℃，操作压力为18.5～19.3MPa；热低压分离器4的操作温度为380～400℃，操作压力为1.5～2.3MPa。

进一步地，脱沥青装置6的电场供电电压为1～60000V，停留时间为5～150min；优选地，脱沥青装置6的电场供电电压为30000～50000V，停留时间为20～70min。通过进一步调控脱沥青装置6的电压和停留时间可以进一步提升沥青质的脱除效果。如电压可以为1V、100V、1000V、5000V、10000V、20000V、30000V、40000V、50000V、60000V等；停留时间可以为5min、20min、50min、70min、100min、120min、150min等。

在一些实施例中，脱沥青装置6的操作温度为350～400℃，操作压力为0.1～2.5MPa。如脱沥青装置6的操作温度可以为350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃等；操作压力可以为0.1MPa、0.5MPa、1.0MPa、1.5MPa、2.0MPa、2.5MPa等。

将脱沥青装置6的顶部流出物通入常压分馏塔，将脱沥青装置6的底部流出物通入闪蒸罐5，闪蒸罐5为至少两个，每个闪蒸罐5均与脱沥青装置6的底部连通，一开一备，闪蒸罐的操作压力0.08～0.35MPa，如0.08MPa、0.10MPa、0.15MPa、0.20MPa、0.25MPa、0.30MPa、0.35MPa等。在闪蒸过程中可能会发生结焦，因此闪蒸罐一开一备。

需要说明的是，沥青质为极性分子，且碳数分布较广，分子的空间构型大小不一，碳质颗粒可以作为吸附中心，在表面选择性吸附多个沥青质分子后形成一定颗粒度的极性带电体，极性带电体和部分空间构型较大的沥青质分子在重力和电场力作用过程中加速向下运动，最终从电场强化脱沥青装置的底部排出，进入闪蒸罐后进一步脱除油料中的轻质组分，脱沥青装置6的顶部出料沥青质含量降低，然后导入常减压装置。

具体地，从热高压分离器3顶部产生的油气可以导入温高压分离器，热低压分离器4顶部产生的油气可以导入冷低压分离器。脱沥青装置6的顶部流出物可以导入常压分馏塔，而含有较多沥青质的流出物从脱沥青装置6底部导入闪蒸罐5或闪蒸罐9(通过阀门7和阀门8调节管路开关)，闪蒸罐5或闪蒸罐9顶部产生的油气导入冷低压分离器，底部的油料则作为焦化装置或沥青装置的原料作进一步处理。

本发明实施例还提出一种沸腾床渣油加氢装置，包括一级沸腾床渣油加氢反应器、二级沸腾床渣油加氢反应器1、分离器、用于输送沥青质分散剂的第一沥青质分散剂输送管路和脱沥青装置6；一级沸腾床渣油加氢反应器的反应物出口与二级沸腾床渣油加氢反应器1的进料口连通，分离器的进料口与二级沸腾床渣油加氢反应器1的反应物出口连通，分离器的底部出口与脱沥青装置6的进料口连通；其中，二级沸腾床渣油加氢反应器1的进料口还与第一沥青质分散剂输送管路连通。

需要说明的是，利用第一沥青质分散剂输送管路将沥青质分散剂输送至二级沸腾床渣油加氢反应器1，在反应中起到减少沥青质生成的作用；在脱沥青装置6中沥青质分子在重力和电场力作用过程中加速向下运动，最终从电场强化脱沥青装置的底部排出，显著降低从脱沥青装置顶部输出物料的沥青质含量。

在一些实施例中，分离器包括热高压分离器3、热低压分离器4和用于输送沥青质分散剂的第二沥青质分散剂输送管路，热高压分离器3的进料口与二级沸腾床渣油加氢反应器1的反应物出口连通，热高压分离器3的底部出口与热低压分离器4的进料口连通，热低压分离器4的底部出口与脱沥青装置6的进料口连通；其中，热低压分离器4的进料口还与第二沥青质分散剂输送管路连通。

在一些实施例中，沸腾床渣油加氢装置还包括闪蒸罐5，闪蒸罐5的进料口与脱沥青装置6的底部出口连通。

需要说明的是，热高压分离器3、热低压分离器4、闪蒸罐5的具体工作原理和操作参数不做重复赘述，图1中未示出第一沥青质分散剂输送管路和第二沥青质分散剂输送管路。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提出一种沸腾床渣油加氢工艺，包括：

一级渣油加氢反应器的反应流出物进入二级沸腾床渣油加氢反应器1进行反应，在循环泵2的加注点1处加注沥青质分散剂，加注量为4.5wt％(即沥青质分散剂与一级渣油加氢反应器的反应流出物的质量比为4.5:100)，沥青质分散剂中的碳质颗粒为经过稀硝酸改性的活性炭，质量分数为27.5％，颗粒度为150目，沥青质分散剂中的有机溶剂为十二烷基苯磺酸和壬基苯，碳质颗粒与有机溶剂的质量比例为7:93。

二级沸腾床渣油加氢反应器1的反应流出物进入热高压分离器3，顶部产生的油气导入温高压分离器，底部的流出物进入热低压分离器4，在加注点2处加注沥青质分散剂，加注量为3.2wt％，碳质颗粒的质量分数18.9％，热低压分离器4顶部的油气导入冷低压分离器，底部的流出物导入脱沥青装置6，脱沥青装置6的操作温度400℃，操作压力2.0MPa，油料的停留时间为50min，电场供电电压为42000V，脱除部分沥青质的流出物从脱沥青装置6的顶部导入常压分馏塔，含有较多沥青质的流出物从底部导入闪蒸罐5，闪蒸罐的操作压力0.25MPa。闪蒸罐顶部产生的油气导入冷低压分离器，底部的油料则作为焦化装置或沥青装置的原料作进一步处理。

其他参数：一级沸腾床渣油加氢反应器的操作温度为430℃，操作压力为19.2MPa；二级沸腾床渣油加氢反应器1的操作温度为430℃，操作压力为19.2MPa；热高压分离器3的操作温度为430℃，操作压力为19.2MPa；热低压分离器4的操作温度为400℃，操作压力为2.3MPa。

试验中热低压分离器4底部的清焦周期为6个月，经上述方法处理后，热低压分离器底部的清焦周期为8个月。

实施例2

本实施例提出一种沸腾床渣油加氢工艺，与实施例1不同之处仅在于：沥青质分散剂中的碳质颗粒为经硝酸改性的炭黑。

试验中热低压分离器4底部的清焦周期为6个月，经上述方法处理后，热低压分离器底部的清焦周期为9个月。

实施例3

本实施例提出一种沸腾床渣油加氢工艺，与实施例1不同之处仅在于：脱沥青装置6的操作温度350℃，操作压力2.5MPa，油料的停留时间为70min，电场供电电压为45000V。

试验中热低压分离器4底部的清焦周期为6个月，经上述方法处理后，热低压分离器底部的清焦周期为9.5个月。

实施例4

本实施例提出一种沸腾床渣油加氢工艺，与实施例1不同之处仅在于：脱沥青装置6的操作温度400℃，操作压力0.1MPa，油料的停留时间为20min，电场供电电压为30000V。

试验中热低压分离器4底部的清焦周期为6个月，经上述方法处理后，热低压分离器底部的清焦周期为7.5个月。

实施例5

本实施例提出一种沸腾床渣油加氢工艺，与实施例1不同之处仅在于：脱沥青装置6中油料的停留时间为150min，电场供电电压为60000V。

试验中热低压分离器4底部的清焦周期为6个月，经上述方法处理后，热低压分离器底部的清焦周期为9.7个月。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种沸腾床渣油加氢工艺，其特征在于，包括：将一级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物与氢源和沥青质分散剂通入二级沸腾床渣油加氢反应器进行反应，将所述二级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物经分离之后的底部流出物通入施加电场的脱沥青装置。

2.根据权利要求1所述的沸腾床渣油加氢工艺，其特征在于，将所述二级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物进行分离是先通入热高压分离器，操作条件为400～430℃、18.5～19.3MPa，再将所述热高压分离器产生的底部流出物和沥青分散剂通入热低压分离器，操作条件为380～400℃、1.5～2.3MPa，将所述热低压分离器产生的底部流出物通入所述脱沥青装置。

3.根据权利要求2所述的沸腾床渣油加氢工艺，其特征在于，所述沥青分散剂的原料包括碳质颗粒和有机溶剂；

优选地，所述有机溶剂选自十二烷基苯磺酸、壬基苯、对乙氧基壬基苯、对庚氧基苯酚和邻十二烷基间苯二酚中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的沸腾床渣油加氢工艺，其特征在于，所述碳质颗粒选自活性炭、炭黑、焦粉和石墨中的至少一种；

优选地，所述碳质颗粒为改性碳质颗粒，改性药剂选自稀硝酸、硫酸、次氯酸、过硫酸铵和柠檬酸中的至少一种；

优选地，所述碳质颗粒的粒径为100～200目。

5.根据权利要求4所述的沸腾床渣油加氢工艺，其特征在于，加入所述二级沸腾床渣油加氢反应器的所述沥青分散剂与所述一级沸腾床渣油加氢反应器的反应流出物的质量比为3～15:100；

优选地，加入所述二级沸腾床渣油加氢反应器的所述沥青分散剂中碳质颗粒的质量分数为12.5％～30.8％。

6.根据权利要求5所述的沸腾床渣油加氢工艺，其特征在于，加入所述热低压分离器的所述沥青分散剂与所述热高压分离器产生的所述底部流出物的质量比为3～15:100；

优选地，加入所述热低压分离器的所述沥青分散剂中碳质颗粒的质量分数为8.4％～22.5％，且小于加入所述二级沸腾床渣油加氢反应器的所述沥青分散剂中碳质颗粒的质量分数。

7.根据权利要求1所述的沸腾床渣油加氢工艺，其特征在于，所述脱沥青装置的电场供电电压为1～60000V，停留时间为5～150min；

优选地，所述脱沥青装置的电场供电电压为30000～50000V，停留时间为20～70min。

8.根据权利要求7所述的沸腾床渣油加氢工艺，其特征在于，所述脱沥青装置的操作温度为350～400℃，操作压力为0.1～2.5MPa。

9.根据权利要求7所述的沸腾床渣油加氢工艺，其特征在于，将所述脱沥青装置的顶部流出物通入常压分馏塔，将所述脱沥青装置的底部流出物通入闪蒸罐；

优选地，闪蒸罐的操作压力0.08～0.35MPa；

优选地，所述闪蒸罐为至少两个，每个所述闪蒸罐均与所述脱沥青装置的底部连通。

10.一种用于实施权利要求1-9中任一项所述沸腾床渣油加氢工艺的沸腾床渣油加氢装置，其特征在于，包括一级沸腾床渣油加氢反应器、二级沸腾床渣油加氢反应器、分离器、用于输送沥青质分散剂的第一沥青质分散剂输送管路和脱沥青装置；所述一级沸腾床渣油加氢反应器的反应物出口与所述二级沸腾床渣油加氢反应器的进料口连通，所述分离器的进料口与所述二级沸腾床渣油加氢反应器的反应物出口连通，所述分离器的底部出口与所述脱沥青装置的进料口连通；

其中，所述二级沸腾床渣油加氢反应器的进料口还与所述第一沥青质分散剂输送管路连通；

优选地，所述分离器包括热高压分离器、热低压分离器和用于输送沥青质分散剂的第二沥青质分散剂输送管路，所述热高压分离器的进料口与所述二级沸腾床渣油加氢反应器的反应物出口连通，所述热高压分离器的底部出口与所述热低压分离器的进料口连通，所述热低压分离器的底部出口与所述脱沥青装置的进料口连通；其中，所述热低压分离器的进料口还与第二沥青质分散剂输送管路连通；

优选地，所述沸腾床渣油加氢装置还包括闪蒸罐，所述闪蒸罐的进料口与所述脱沥青装置的底部出口连通。

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