CN114196433B - 一种加氢裂化反应工艺及用于加氢裂化的沸腾床反应器 - Google Patents

一种加氢裂化反应工艺及用于加氢裂化的沸腾床反应器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种加氢裂化工艺，包括劣质柴油和氢气经加热炉加热后，一部分经预混后通过气液混合进料管由反应器底部进入反应器内的第一气液分布器，并以鼓泡方式进入反应器内部的催化剂床层；另一部分则分别通过液体进料管和气体进料管由反应器底部进入反应器内部的第二气液分布器，并以气液射流喷射方式进入反应器内部的催化剂床层。本发明还公开了用于所述工艺的沸腾床反应器。本发明通过传统鼓泡与喷射单元相结合，增强局部液体的湍动，带动催化剂颗粒的沸腾，喷射单元能够形成气液高速射流，增加了各相之间分布的均匀程度，增加了液体的溶氢能力和比表面积，增强反应的传质能力。

Description

一种加氢裂化反应工艺及用于加氢裂化的沸腾床反应器
技术领域
本发明属于石油化工技术领域，具体涉及一种加氢裂化反应工艺及用于加氢裂化的沸腾床反应器。
背景技术
催化裂化是目前石油炼制工业中十分重要的二次加工过程，也是重油轻质化的核心工艺。随着全球开采逐渐进入末期，石油重质化日益加剧，为了从原油中提取更多的轻质油品，大部分炼厂不断提高催化裂化装置的加工能力和加工深度，导致催化裂化柴油的质量进一步变差，主要表现在催化裂化柴油的芳烃含量高、硫和氮等杂质含量高，十六烷值或十六烷指数低，且安定性极差。而且，随着日益严苛的环保法规的出台以及柴油指标的提高，对于产品中的硫含量、芳烃含量、十六烷指数等均有严格的要求。所以在降低这部分劣质柴油产量的同时，也需要找到一种合适的方法对其进行加工处理以满足企业产品出厂的要求。
加氢裂化技术具有原料适应性强、产品方案灵活、液体产品收率高、产品质量好等诸多优点，多年来一直受到世界各国炼油企业的青睐。作为重油深度加工的主要工艺之一，加氢裂化不但可以直接生产汽、煤、柴等清洁马达燃料，而且其产品中的轻、重石脑油和加氢裂化尾油还是优质的化工原料，因此，近年来加氢裂化技术已逐步发展成为现代炼油和石化企业油、化、纤有机结合的桥梁技术。沸腾床加氢裂化技术能够有效地脱除柴油中的硫氮等杂质，也能提高产品的十六烷值，能够最大限度的生产石脑油以及高品质的柴油产品。
CN1955257A介绍了一种多产优质化工原料的方法，主要是将劣质催化裂化柴油与加氢原料按比例混合，然后通过控制反应条件生产催化重整原料及优质蒸汽裂解制乙烯原料。该方法虽然可以加工催化裂化劣质柴油，大幅度的增加劣质原料的加工途径并转化为优质产品，但是仍属于在加氢过程中将其转化，未能完成与催化裂化过程的匹配，同时对催化裂化单元也没有裨益。
CN1156752A公开了一种对劣质柴油，特别是催化裂化柴油，进行加氢转化的方法，选用含分子筛的加氢转化催化剂，采用一段法、串联一段法及二段法加氢工艺流程进行脱芳、脱硫及改进柴油十六烷值，在特定的反应条件下可使催化剂发挥开环而不裂化的性能，达到大幅度提高柴油质量的目的，提高柴油十六烷值的幅度在10个单位以上，但此方法对催化剂要求较高，经济效益略低，而且工艺流程较复杂，成本较高。
发明内容
有鉴于现有柴油加氢裂化催化方法所存在的上述缺点和不足，本发明提出了一种改进的加氢裂化反应工艺。
为实现上述目的，本发明的第一个方面，提供了一种加氢裂化反应工艺，所述工艺包括：
劣质柴油和氢气经加热炉加热后，一部分经预混后通过气液混合进料管由反应器底部进入反应器内的第一气液分布器，并以鼓泡方式进入反应器内部的催化剂床层，带动催化剂颗粒的沸腾，增加液体的湍动能力；另一部分的劣质柴油和氢气则分别通过液体进料管和气体进料管由反应器底部进入反应器内部的第二气液分布器，并以气液射流喷射方式进入反应器内部的催化剂床层，带动催化剂颗粒的沸腾，同时将氢气气体破碎成尺度较小的气泡，从而增加反应的接触面积，增加溶氢能力，增强反应的传质效果，其中：
预混后进入所述第一气液分布器的劣质柴油和氢气与分别通过液体进料管和气体进料管进入所述第二气液分布器的劣质柴油和氢气的比例为2～4:1。
根据本发明，所述第二气液分布器位于第一气液分布器的下方。
进一步的，所述第二气液分布器包括上下两层环管，分别为上层的液体进料环管和下层的气体进料环管，分别与所述液体进料管和气体进料管连通；所述液体进料环管上设置有若干个文丘里射流喷嘴，每一个喷嘴上均设有进气腔，所述气体进料环管上设有若干个气体出口，其数量与所述液体进料环管上的文丘里射流喷嘴上所开设的进气腔的数量相同，并通过管路连通，以使在喷嘴喷射的过程中气体可通过进气腔进入文丘里射流喷嘴与液体混合。
根据本发明的优选实施例，所述文丘里射流喷嘴在液体进料环管的内外两侧斜向下均匀设置，从而形成斜向下的喷射流。
根据本发明，所述文丘里射流喷嘴包括与液体进料环管连接的入口腔，与入口腔连接的渐缩段，与渐缩段连接的喉管，以及与喉管连接的渐扩段，所述进气腔垂直设置于所述喉管入口处的管壁上。
进一步的，针对不同直径的反应器，所述文丘里射流喷嘴与液体进料环管的安装角度为：
对于直径1～5m的反应器，液体进料环管的内侧喷嘴的渐扩角度σ为50°～90°，喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角β为40°～50°，液体进料环管的外侧喷嘴的渐扩角度σ为40°～70°，喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角α为50°～60°；
对于直径5～10m的反应器，液体进料环管的内侧喷嘴的渐扩角度σ为60°～100°，喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角β为60°～80°，液体进料环管的外侧喷嘴的渐扩角度σ为50°～80°，喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角α为30°～40°。
根据本发明，所述第二气液分布器通过外部的增压泵和压缩机输送原料液体和气体，并达到一定的工作压力，具体为：
对于直径1～5m的反应器，液体工作压力为7～12Mpa，气体工作压力为4～7Mpa，反应温度为300～350℃，体积空速为1～3h-1；
对于直径5～10m的反应器，液体工作压力为9～15Mpa，气体工作压力为4.8～9Mpa，反应温度为320～370℃，体积空速为2～4h-1。
根据本发明，针对不同直径的反应器，喷嘴的数量不同，气液比也不同，具体为：
对于直径为1～5m的反应器，喷嘴83的数量为10～30个，气液体积流量之比为1～10；
对于直径为5～10m的反应器，喷嘴83的数量为18～50个，气液体积流量之比为5～30。
根据本发明，针对不同直径的反应器，喷嘴工作时需要达到高速射流状态的速度不同，具体为：
对于直径为1～5m的反应器，喷嘴的喷射速度为120～200m/s；
对于直径为5～10m的反应器，喷嘴的喷射速度为200～300m/s。
进一步的，本发明的加氢裂化反应工艺还包括反应后的三相混合流体由反应器顶部的液体出料管经管路进入重力分离罐，通过重力作用将催化剂颗粒分离的步骤，分离出的催化剂经洗涤重生后重新循环至沸腾床反应器，气液混合流体则通过重力分离罐顶部的排液口经成品油管路进入分离器，经气液分离后，分离出来的氢气通过分离器顶部的排气口循环至氢气输送管线中，重新参与反应，分离出来的液体则通过分离器底部的排液口经管路进入下一道工艺进行精制。
本发明的第二个方面，提供了一种用于加氢裂化反应工艺的沸腾床反应器，所述沸腾床反应器包括反应器筒体，筒体的底部设有气液混合进料管和在线卸料管，顶部设有液体出料管和催化剂在线装填进料管，且筒体下部的侧面上还设置有液体进料管和气体进料管，其中：
所述气液混合进料管自反应器筒体的底部穿入后向上延伸，并在末端连通第一气液分布器，所述第一气液分布器为鼓泡装置；
在所述第一气液分布器的下方还设置有第二气液分布器，所述第二气液分布器包括上下两层环管，分别为上层的液体进料环管和下层的气体进料环管，分别与筒体下部的所述液体进料管和气体进料管连通，所述液体进料环管上设置有若干个文丘里射流喷嘴，每一个喷嘴上均设有进气腔，所述气体进料环管上设有若干个气体出口，其数量与所述液体进料环管上的文丘里射流喷嘴上所开设的进气腔的数量相同，并通过管路连通，以使在喷嘴喷射的过程中气体可通过进气腔进入文丘里射流喷嘴与液体混合。
根据本发明，所述文丘里射流喷嘴包括与液体进料环管连接的入口腔，与入口腔连接的渐缩段，与渐缩段连接的喉管，以及与喉管连接的渐扩段，所述进气腔垂直设置于所述喉管入口处的管壁上。
根据本发明的优选实施例，所述文丘里射流喷嘴在液体进料环管的内外两侧斜向下均匀设置，从而形成斜向下的喷射流。
进一步的，针对不同直径的反应器，所述文丘里射流喷嘴与液体进料环管的安装角度为：
对于直径1～5m的反应器，液体进料环管的内侧喷嘴的喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角为40°～50°，液体进料环管的外侧喷嘴的喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角为50°～60°；
对于直径5～10m的反应器，液体进料环管的内侧喷嘴的喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角为60°～80°，液体进料环管的外侧喷嘴的喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角为30°～40°。
根据本发明，所述第一气液分布器包括一根环管，该环管与所述气液混合进料管位于筒体内的末端焊接固定且相互连通，所述环管上开设有若干排气孔。
优选的，所述排气孔具有多种孔径大小，并且在所述环管上均匀分布，以用于产生不同大小的气泡。
进一步的，根据反应器筒体的直径的不同，所述第一气液分布器的环管的直径和排气孔的数量也不同，具体为：
对于直径1～5m的反应器筒体，环管的直径为800～4000mm，排气孔的数量为 50～200个；
对于直径5～10m的反应器筒体，环管的直径为4000～8000mm，排气孔的数量为100～300个。
根据本发明，所述液体进料环管为拼接式环管，由两个半环、三个半环、或者四个半环组成，半环与半环之间采用法兰连接。
与现有技术相比，本发明具有如下有益技术效果：
1、本发明的加氢裂化反应工艺及用于用于该工艺的沸腾床反应器，不仅能够有效实现沸腾床催化剂的沸腾，有效降低催化剂沉降粘结甚至堵塞导致反应器性能下降的问题，而且第一气液分布器能够产生的大尺度气泡，第二气液分布器能够产生小尺度气泡，通过两种气液分布方式形成分形气泡，大尺度气泡上升速度快，能够增加液体的湍动并带动颗粒的沸腾，小尺度气泡能增加溶氢能力，并附着在颗粒表面，增大接触面积，增加反应传质效果；通过特定的方法，使进入反应器的气、液达到一定的工作压力，并在反应器内均匀分布，通过传统鼓泡与喷射单元相结合，传统鼓泡产生均匀的大尺度气泡，增强局部液体的湍动，带动催化剂颗粒的沸腾，喷射单元能够形成气液高速射流，一方面使沉降的催化剂沸腾起来，增加各相之间分布的均匀程度，同时，也能在高速流体的剪切作用下破碎成尺度较小的气泡，增加液体的溶氢能力和比表面积，增强反应的传质能力。
2、本发明的沸腾床反应器，包括均匀分配原料(液体、气体)的上下环管和喷嘴，通过外部增压泵产生高压原料液，压缩机产生的带压氢气，再通过输送管道进入环管，使得上下环管原料液体、气体均匀分布，再通过传统鼓泡与不同安装角度的喷嘴产生的气液高速射流，使得传统鼓泡与喷嘴相结合，使催化剂沸腾起来并加强传质，结构简单且安装方便，能够解决催化剂沉降粘结的问题和各相分布不均的问题，实用性强。
附图说明
图1为本发明的沸腾床反应器的结构结构图。
图2为第一气液分布器的结构俯视图。
图3为第二气液分布器的液体进料环管设置喷嘴的示意图。
图4为文丘里射流喷嘴的结构示意图。
图5为第二气液分布器的液体进料环管的内外侧喷嘴安装角度示意图。
图6为本发明的加氢裂化的工艺流程示意图。
图号说明：
3-增压泵；4-压缩机；5-换热器；6-加热炉；8-反应器筒体；81-气液混合进料管；82-在线卸料管；83-喷嘴；831-入口腔；832-渐缩段；833-喉管；834- 渐扩段；835-进气腔；84-液体进料管；85-气体进料管；86-第二气液分布器；861- 液体进料环管；862-气体进料环管；87-第一气液分布器；88-液体出料管；89-催化剂在线装填进料管；871-第一气液分布器环管871；872-排气孔；873-固定杆； 10-重力分离罐；13-进入分离器。
具体实施方式
下面结合附图，以具体实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。应理解，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
实施例1、沸腾床反应器
如图1所示，为本发明的用于加氢裂化的沸腾床反应器的结构示意图。如图所示，该沸腾床反应器包括反应器筒体8，筒体8的底部设有气液混合进料管81和在线卸料管82，顶部设有液体出料管88和催化剂在线装填进料管89，且筒体8底部的侧面上还设置有液体进料管84和气体进料管85，其中：
所述气液混合进料管81自反应器筒体8的底部中央穿入后向上延伸，并在末端连通第一气液分布器87，本实施例中，所述第一气液分布器87可采用传统的鼓泡装置。结合图2所示，该第一气液分布器87包括一根环管871，该环管871与所述气液混合进料管81位于筒体8内的末端焊接固定且相互连通，所述环管871上开设有若干排气孔872，优选的，所述排气孔872具有多种孔径大小，并且在所述环管871 上均匀分布，以用于产生不同大小的气泡。进一步的，所述第一气液分布器87还设置有若干根固定杆873，该固定杆873的一端与环管871焊接固定，另一端则焊接固定于所述气液混合进料管81上，从而提升所述第一气体分布管87的稳定性。
进一步的，根据反应器筒体8的直径的不同，所述第一气液分布器87的环管871 的直径和排气孔872的数量也不同，具体为：
对于直径1～5m的反应器筒体，环管871的直径为800～4000mm，排气孔872 的数量为50～200个；
对于直径5～10m的反应器筒体，环管871的直径为4000～8000mm，排气孔872 的数量为100～300个。
在所述第一气液分布器87的下方还设置有第二气液分布器86，所述第二气液分布器86包括上下两层环管，分别为上层的液体进料环管861和下层的气体进料环管 862，分别与筒体8底部的所述液体进料管84和气体进料管85连通；所述筒体8的内壁上对应所述液体进料环管861的位置设有支座863，该支座863的一端固定于筒体8的内壁上，另一端固定于所述液体进料环管861上，从而对所述液体进料环管 861起到支撑作用，所述的固定方式可以采用焊接或固定件等常规固定方式。所述气体进料环管862优选通过焊接的方式固定于所述液体进料环管861的下方。
进一步的，所述液体进料环管861优选为拼接式环管，根据沸腾床反应器的筒体直径以及人孔的布置，液体进料环管861可由两个半环、三个半环、或者四个半环组成，半环与半环之间采用法兰连接。
结合图3所示，所述液体进料环管861上设置有若干个喷嘴83。所述喷嘴83优选为文丘里射流喷嘴，图4显示了所述文丘里射流喷嘴83的具体构型。如图4所示，所述文丘里射流喷嘴83包括与液体进料环管861连接的入口腔831，与入口腔831 连接的渐缩段832，与渐缩段832连接的喉管833，以及与喉管833连接的渐扩段834，且所述喉管833入口处的管壁上设有垂直的进气腔835，用于与气体进料环管862连接。
结合图5所示，所述文丘里射流喷嘴83在液体进料环管861的内外两侧斜向下均匀设置。针对不同直径的反应器，需要调整内外侧喷嘴83的渐扩角度及其与液体进料环管861的安装角度，使各相之间的分布更为均匀，定义参数δ来表示各相之间分布的均匀程度，优选地：
对于直径1～5m的反应器，液体进料环管861内侧喷嘴83的渐扩角度σ为50°～90°，喷射方向与液体进料环管861的垂直方向的夹角β为40°～50°，液体进料环管 861外侧喷嘴83的渐扩角度σ为40°～70°，喷射方向与液体进料环管861的垂直方向的夹角α为50°～60°，δ可以达到85～90％；
对于直径5～10m的反应器，液体进料环管861内侧喷嘴83的渐扩角度σ为60°～100°，喷射方向与液体进料环管861的垂直方向的夹角β为60°～80°，液体进料环管 861外侧喷嘴83的渐扩角度σ为50°～80°，喷射方向与液体进料环管861的垂直方向的夹角α为30°～40°，δ可以达到82～86％。
进一步的，所述气体进料环管862上设有若干个气体出口(图中未示出)，其数量与所述液体进料环管861上的文丘里射流喷嘴83上所开设的进气腔835的数量相同，并通过管路连通，以使在喷嘴83喷射的过程中气体可通过进气腔835进入文丘里射流喷嘴83与液体混合。
实施例2、加氢裂化反应工艺
如图6所示，为本发明的加氢裂化反应，使用实施例1的沸腾床反应器。
如图所示，本实施例采用单段工艺流程，劣质柴油通过管路经过增压泵3、换热器5、进入加热炉6加热至350～450℃；纯氢和循环氢的混合气体通过管路经过压缩机4后进入加热炉6加热至350～450℃；劣质柴油和氢气经加热炉6加热后，其中 80％的液体与气体预混后通过反应器底部的气液混合进料管81进入反应器，通过第一气液分布器87以传统鼓泡的方式进入反应器内，产生尺度较大的气泡，带动催化剂颗粒的沸腾，增加液体的湍动能力；剩下20％的氢气通过反应器筒体8一侧的气体进料管84进入第二气液分布器86；剩下20％的液体经增压泵3增压后通过液体进料管85进入第二气液分布器86，通过文丘里射流喷嘴83混合后产生高速的气液射流，一方面，产生极大的动能，传递给催化剂颗粒，使其沸腾起来，分布更加均匀，另一方面，高速射流所具有的剪切力也可以将氢气气体破碎成尺度较小的气泡，增加反应的接触面积，增加溶氢能力，增强反应的传质效果。
反应后的三相混合流体由反应器顶部的液体出料管88经管路进入重力分离罐10，通过重力作用将催化剂颗粒分离开来，催化剂经洗涤重生后通过反应器筒体8顶部的催化剂在线装填进料管89重新循环至沸腾床反应器，气液混合流体则通过重力分离罐10顶部的排液口经成品油管路进入分离器13，经气液分离后，分离出来的氢气通过分离器13顶部的排气口循环至氢气输送管线中，重新参与反应，分离出来的液体则通过分离器13底部的排液口经管路进入下一道工艺进行精制。
本发明的加氢裂化工艺中，原料液体为劣质柴油，其含硫量为2000～8000μg/g，含氮量为200～1200μg/g，且十六烷指数一般不大于30；所述气体为新鲜氢气或含有硫化氢等组分的循环氢气。
所述第一气液分布器87，属于传统的环管鼓泡装置，氢油体积比为50～500：1，反应温度为350～420℃，在环管871上面开有不同尺度的排气孔872，优选为两种尺度，产生的气泡尺度约为(5-10)ds，ds为催化剂的平均直径。对于直径1～5m的反应器，大孔尺度为3～5mm，小孔尺度为1～3mm；对于直径5～10m的反应器，大孔尺度为6～10mm，小孔尺度为3～5mm。
所述第二气液分布器86，需要通过外部的增压泵3和压缩机4输送原料液体和气体，需要达到一定的工作压力。对于直径1～5m的反应器，液体工作压力为7～ 12Mpa，气体工作压力为4～7Mpa，反应温度为300～350℃，体积空速为1～3h-1；对于直径5～10m的反应器，液体工作压力为9～15Mpa，气体工作压力为4.8～9Mpa，反应温度为320～370℃，体积空速为2～4h-1。
针对不同直径的反应器，喷嘴83的数量不同，气液比也不同。对于直径为1～ 5m的反应器，喷嘴83的数量为10～30个，气液体积流量之比为1～10；对于直径为5～10m的反应器，喷嘴83的数量为18～50个，气液体积流量之比为5～30。
针对不同直径的反应器，喷嘴83工作时需要达到高速射流状态的速度不同，产生气泡的尺度也不同，需要将气泡尺度优化在(0.01-1)ds。对于直径为1～5m的反应器，喷射单元的喷射速度为120～200m/s；对于直径为5～10m的反应器，喷射速度为200～300m/s。
针对不同直径的反应器，产生大小尺度的气泡数量不同，因而分形维数不同。定义η为小气泡与大气泡的数量比，对于直径为1～5m的反应器，η为5～30，分形维数为0.7；对于直径为5～10m的反应器，η为20～50，分形维数为0.6。
本发明的加氢裂化工艺中，沸腾床反应器的催化剂可以是四叶草形、球形、齿球形，优选齿球形与四叶草形，催化剂采用W-Mo-Ni系的非贵金属加氢催化剂，具有活性金属含量较高的特点。
催化剂为W-Mo-Ni系加氢催化剂的组成一般包括：氧化钨35wt％～42wt％、氧化镍13wt％～20wt％、氧化钼12wt％～18wt％，以氧化物计活性金属总含量为60wt％～80wt％。催化剂载体一般为耐熔多孔氧化物，如氧化铝、氧化硅、氧化钛、氧化锆等，可以含有其它助剂组分。一般来说，反应器中使用的高活性金属含量的催化剂采用共沉淀法制备。根据原料性质，可以在反应器上部装填加氢保护剂，装入量为反应器加氢催化剂体积的5％～20％。
经过本发明的上述处理的柴油原料，产品可以达到如下性质：S<50ug/g，甚至更低，十六烷指数提高10个左右，其他性质满足车用柴油调和组分的指标要求。处理后的产品适用于作为清洁车用柴油调和组分，供应对车用柴油产品要求较高的地区使用。
应用实施例
以下应用实施例中所使用的催化剂的理化性质指标如表1所示：
表1、催化剂的理化性质指标
Figure BDA0003442057550000101
应用实施例1
采用实施例2的加氢裂化反应工艺，劣质柴油原料与氢气通过加热炉达到所需温度后，75％进入SV静态混合器中进行预混，然后通过第一气液分布器87进入加氢反应器，另一部分液体经增压后与氢气进入第二气液分布器86，均匀分布后通过文丘里射流喷嘴83喷射进入加氢反应器，第一气液分布器87上开有50个圆孔，第二气液分布器86上安装有20个文丘里喷嘴83，液体进料环管861的内侧8个，外部12 个，均匀分布，液体进料环管861的内侧喷嘴的渐扩角为55°，喷射方向与环管861 的垂直方向成45°，与环管861的水平方向成45°向下，环管861的外部喷嘴83的渐扩角为40°，喷射方向与环管861的垂直方向成60°，与环管861的水平方向成30°向下，δ达到86％，反应条件为：氢分压力6.4Mpa、体积空速1.7h-1、反应温度345℃，氢油体积比为160:1。
原料油性质及经加氢裂化后得到的产品的性质列于表2。
表2、原料油及成品油的性质
油品性质 柴油原料 成品油
密度，g/cm<sup>3</sup> 0.8523 0.8503
馏程，℃ 179-402 175-398
S，μg/g 7600 48
N，μg/g 1075 3
芳烃含量，质量％ 76.5 30
稠环芳烃含量，质量％ 46.9 26
闪点，℃ 56 69
铜片腐蚀，级 1 1
凝点，℃ -7 -6
十六烷值 20.6 30.8 
由表2可见，采用此工艺可以将柴油产品的硫含量降低至50μg/g，氮含量降低至 3μg/g，十六烷指数提升10个点。
应用实施例2
采用实施例2的加氢裂化反应工艺，劣质柴油原料与氢气通过加热炉达到所需温度，80％进行预混后通过第一气液分布器87进入加氢反应器8，另一部分液体增压后与氢气进入第二气液分布器86，均匀分布后通过文丘里喷嘴83喷射进入加氢反应器8，第一气液分布器87上开有100个圆孔，第二气液分布器86上安装有60个文丘里喷嘴83，液体进料环管861的内侧36个，外侧24个，均匀分布，环管861内部喷嘴83的渐扩角为50°，喷射方向与环管861的垂直方向成60°，与环管861的水平方向成30°向下，环管861的外侧喷嘴83的渐扩角为60°，喷射方向与环管861的垂直方向成40°，与环管861的水平方向成50°向下，δ达到83％，反应条件为：氢分压力7Mpa、体积空速1.4h-1、反应温度342℃，氢油体积比为200:1。
一方面利用高速流体方便快捷的使罐体底部的催化剂沸腾起来，防止其粘结堵塞，延长运行周期3个月；另一方面，通过产生分形气泡，增强了传质效果，增加劣质柴油的处理量。
原料油性质及经加氢裂化后得到的产品的性质列于表3。
表3、原料油及成品油的性质
油品性质 柴油原料1 成品油
密度，g/cm<sup>3</sup> 0.8533 0.8512
馏程，℃ 182-359 178-349
S，μg/g 5200 45
N，μg/g 245 1.8
芳烃含量，质量％ 74.7 29
稠环芳烃含量，质量％ 44.6 27
闪点，℃ 58 72
铜片腐蚀，级 1 1
凝点，℃ -9 -8
十六烷值 23.5 34.2 
由表3可见，采用此工艺可以将柴油产品的硫含量降低至50μg/g，氮含量降低至1.8μg/g，十六烷指数提升11个点。
应用实施例3
采用实施例2的加氢裂化反应工艺，劣质柴油原料与氢气通过加热炉达到所需温度，70％进入SK静态混合器预混后通过第一气液分布器87进入加氢反应器8，另一部分液体增压后与氢气进入第二气液分布器86，均匀分布后通过文丘里喷嘴83喷射进入加氢反应器8，第一气液分布器87上开有80个圆孔，第二气液分布器86上安装有60个文丘里喷嘴83，液体进料环管861的内侧35个，外侧25个，均匀分布，环管861内部喷嘴83的渐扩角为55°，喷射方向与环管861的垂直方向成55°，与环管861的水平方向成35°向下，环管861的外侧喷嘴83的渐扩角为60°，喷射方向与环管861的垂直方向成40°，与环管861的水平方向成55°向下，δ达到83％，反应条件为：氢分压力6.8Mpa、体积空速1.6h-1、反应温度342℃，氢油体积比为180:1。
利用高速流体方便快捷的使罐体底部的催化剂沸腾起来，有效防止其粘结堵塞，延长运行周期3个月；同时，通过产生分形气泡，增强了传质效果，增加劣质柴油的处理量。
原料油性质及经加氢裂化后得到的产品的性质列于表4。
表4、原料油及成品油的性质
油品性质 柴油原料1 成品油
密度，g/cm<sup>3</sup> 0.8680 0.8643
馏程，℃ 177-352 173-345
S，μg/g 3400 42
N，μg/g 762 2.3
芳烃含量，质量％ 73 26
稠环芳烃含量，质量％ 46.2 27
闪点，℃ 57 70
铜片腐蚀，级 1 1
凝点，℃ -9 -8
十六烷值 22.6 32.3 
由表3可见，采用此工艺可以将柴油产品的硫含量降低至42μg/g，氮含量降低至2.3μg/g，十六烷指数提升9.7个点。

Claims (8)

1.一种加氢裂化工艺，其特征在于，包括劣质柴油和氢气经加热炉加热后，一部分经预混后通过气液混合进料管由反应器底部进入反应器内的第一气液分布器，并以鼓泡方式进入反应器内部的催化剂床层，带动催化剂颗粒的沸腾，增加液体的湍动能力；另一部分的劣质柴油和氢气则分别通过液体进料管和气体进料管由反应器底部进入反应器内部的第二气液分布器，并以气液射流喷射方式进入反应器内部的催化剂床层，带动催化剂颗粒的沸腾，同时将氢气气体破碎成尺度较小的气泡，其中：
预混后进入所述第一气液分布器的劣质柴油和氢气与分别通过液体进料管和气体进料管进入所述第二气液分布器的劣质柴油和氢气的比例为2～4:1；
所述第二气液分布器位于第一气液分布器的下方；
所述第二气液分布器包括上下两层环管，分别为上层的液体进料环管和下层的气体进料环管，分别与所述液体进料管和气体进料管连通；所述液体进料环管上设置有若干个文丘里射流喷嘴，每一个喷嘴上均设有进气腔，所述气体进料环管上设有若干个气体出口，其数量与所述液体进料环管上的文丘里射流喷嘴上所开设的进气腔的数量相同，并通过管路连通，以使在喷嘴喷射的过程中气体可通过进气腔进入文丘里射流喷嘴与液体混合；
所述文丘里射流喷嘴在液体进料环管的内外两侧斜向下均匀设置，从而形成斜向下的喷射流；
所述文丘里射流喷嘴包括与液体进料环管连接的入口腔，与入口腔连接的渐缩段，与渐缩段连接的喉管，以及与喉管连接的渐扩段，所述进气腔垂直设置于所述喉管入口处的管壁上；
针对不同直径的反应器，所述文丘里射流喷嘴与液体进料环管的安装角度为：
对于直径1～5m的反应器，液体进料环管的内侧喷嘴的渐扩角度σ为50°～90°，喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角β为40°～50°，液体进料环管的外侧喷嘴的渐扩角度σ为40°～70°，喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角α为50°～60°；
对于直径5～10m的反应器，液体进料环管的内侧喷嘴的渐扩角度σ为60°～100°，喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角β为60°～80°，液体进料环管的外侧喷嘴的渐扩角度σ为50°～80°，喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角α为30°～40°；
针对不同直径的反应器，喷嘴的数量不同，气液比也不同，具体为：
对于直径为1～5m的反应器，喷嘴的数量为10～30个，气液体积流量之比为1～10；
对于直径为5～10m的反应器，喷嘴的数量为18～50个，气液体积流量之比为5～30；
针对不同直径的反应器，喷嘴工作时需要达到高速射流状态的速度不同，具体为：
对于直径为1～5m的反应器，喷嘴的喷射速度为120～200m/s；
对于直径为5～10m的反应器，喷嘴的喷射速度为200～300m/s。
2.根据权利要求1所述的加氢裂化工艺，其特征在于，所述第二气液分布器通过外部的增压泵和压缩机输送原料液体和气体，并达到一定的工作压力，具体为：
对于直径1～5m的反应器，液体工作压力为7～12Mpa，气体工作压力为4～7Mpa，反应温度为300～350℃，体积空速为1～3h-1；
对于直径5～10m的反应器，液体工作压力为9～15Mpa，气体工作压力为4.8～9Mpa，反应温度为320～370℃，体积空速为2～4h-1。
3.根据权利要求1所述的加氢裂化工艺，其特征在于，还包括反应后的三相混合流体由反应器顶部的液体出料管经管路进入重力分离罐，通过重力作用将催化剂颗粒分离的步骤，分离出的催化剂经洗涤重生后重新循环至沸腾床反应器，气液混合流体则通过重力分离罐顶部的排液口经成品油管路进入分离器，经气液分离后，分离出来的氢气通过分离器顶部的排气口循环至氢气输送管线中，重新参与反应，分离出来的液体则通过分离器底部的排液口经管路进入下一道工艺进行精制。
4.一种用于加氢裂化的沸腾床反应器，其特征在于，所述沸腾床反应器包括反应器筒体，筒体的底部设有气液混合进料管和在线卸料管，顶部设有液体出料管和催化剂在线装填进料管，且筒体下部的侧面上还设置有液体进料管和气体进料管，其中：
所述气液混合进料管自反应器筒体的底部穿入后向上延伸，并在末端连通第一气液分布器，所述第一气液分布器为鼓泡装置；
在所述第一气液分布器的下方还设置有第二气液分布器，所述第二气液分布器包括上下两层环管，分别为上层的液体进料环管和下层的气体进料环管，分别与筒体下部的所述液体进料管和气体进料管连通，所述液体进料环管上设置有若干个文丘里射流喷嘴，每一个喷嘴上均设有进气腔，所述气体进料环管上设有若干个气体出口，其数量与所述液体进料环管上的文丘里射流喷嘴上所开设的进气腔的数量相同，并通过管路连通，以使在喷嘴喷射的过程中气体可通过进气腔进入文丘里射流喷嘴与液体混合；
所述文丘里射流喷嘴包括与液体进料环管连接的入口腔，与入口腔连接的渐缩段，与渐缩段连接的喉管，以及与喉管连接的渐扩段，所述进气腔垂直设置于所述喉管入口处的管壁上；
所述文丘里射流喷嘴在液体进料环管的内外两侧斜向下均匀设置，从而形成斜向下的喷射流；
针对不同直径的反应器，所述文丘里射流喷嘴与液体进料环管的安装角度为：
对于直径1～5m的反应器，液体进料环管的内侧喷嘴的喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角为40°～50°，液体进料环管的外侧喷嘴的喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角为50°～60°；
对于直径5～10m的反应器，液体进料环管的内侧喷嘴的喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角为60°～80°，液体进料环管的外侧喷嘴的喷射方向与液体进料环管的垂直方向的夹角为30°～40°。
5.根据权利要求4所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述第一气液分布器包括一根环管，该环管与所述气液混合进料管位于筒体内的末端焊接固定且相互连通，所述环管上开设有若干排气孔。
6.根据权利要求5所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述排气孔具有多种孔径大小，并且在所述环管上均匀分布，以用于产生不同大小的气泡。
7.根据权利要求5所述的沸腾床反应器，其特征在于，根据反应器筒体的直径的不同，所述第一气液分布器的环管的直径和排气孔的数量也不同，具体为：
对于直径1～5m的反应器筒体，环管的直径为800～4000mm，排气孔的数量为50～200个；
对于直径5～10m的反应器筒体，环管的直径为4000～8000mm，排气孔的数量为100～300个。
8.根据权利要求4所述的沸腾床反应器，其特征在于，所述液体进料环管为拼接式环管，由两个半环、三个半环、或者四个半环组成，半环与半环之间采用法兰连接。
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