CN115895716A - 一种渣油加氢的方法和一种渣油加氢的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及石油加工领域，公开了一种渣油加氢的方法和一种渣油加氢的系统。该方法包括：将渣油原料引入设置有串联连接的N个反应器的加氢预处理反应区中与加氢预处理催化剂接触并进行加氢预处理反应；将加氢预处理反应流出物引入加氢处理主反应区中与加氢处理催化剂接触并进行加氢处理反应；其中，N为≥1的整数，以及当所述加氢预处理反应区中任意反应器的压降达到反应器压降限定值的60％～100％时，动态地将进入该反应器的部分物流引入该反应器沿液相物流方向下游的第一个反应器中，以使得该反应器的压降控制为0.1MPa‑Pmax MPa。本发明具有反应器利用率高，操作简单和运行周期长的优点。

Description

一种渣油加氢的方法和一种渣油加氢的系统

技术领域

本发明涉及石油加工领域，具体涉及一种渣油加氢的方法和一种渣油加 氢的系统。

背景技术

固定床渣油加氢与催化裂化组合技术是重油转化最成熟和最有效的工 艺路线之一。然而，固定床渣油加氢工艺最大的挑战在于原料适应性的提高 以及长周期运转。目前，固定床渣油加氢装置的运转周期通常为1～2年，无 法与催化裂化装置3～4年的运行周期匹配，渣油加氢装置频繁的停工检修严 重影响了炼厂的经济效益。

影响固定床渣油加氢装置运转周期的主要因素包括：(1)催化剂金属 (Ni+V)沉积失活；(2)催化剂积炭失活；(3)反应器压差升高超过限定 值；(4)催化剂床层出现热点，局部温度超过限定值。

针对这些问题，延长渣油加氢装置运行周期的一个有效技术手段是采用 更先进的保护反应器技术。

CN1484684A公开了使用可置换反应器和可短路反应器加氢处理重烃馏 分的方法，在第一加氢脱金属段中，然后在第二加氢脱硫段中加氢处理重烃 馏分的方法，其中第一段的流出物通过第二加氢脱硫段。加氢脱金属段之前 有至少一个保护区。所述的加氢处理方法包括下述步骤：a)一个步骤，其中 使用保护区；b)一个步骤，在这个步骤期间该保护区短路，并且再生和/ 或更换该区段所含的催化剂；c)一个步骤，在这个步骤期间再接己再生和/ 或更换催化剂的保护区；d)一个步骤，其中至少一个加氢脱金属段和/或加 氢脱硫段的反应器可以短路，并且再生和/或更换该区段所含的催化剂。该方 法切换过程复杂且大幅增加了投资。

CN104119952A公开了一种烃油的加氢处理方法，该方法包括：将烃油 原料和氢气在加氢处理装置中与设置的多个加氢催化剂床层接触；主加氢预 处理反应器与备用加氢预处理反应器交替使用，所述主加氢预处理反应器的 在线时间大于所述备用加氢预处理反应器的在线时间。该方法采用一大一小 两个保护反应器，提高了反应器的利用效率，但反应器仍然无法一直完全利 用。

CN103059927A公开了一种重质油品的加氢处理方法，该方法可切除第 一加氢反应器，当第一加氢反应器中压降达到上限或热点温度过高时，原料 和氢气进入第二加氢反应器中，延长装置运转周期。该方法会导致保护反应 器在较长的时间无法利用，且在保护反应器完全切除的过程中，保护反应器 有超温的风险。

CN108018084A公开了一种提高催化剂利用率的重油加氢处理方法，其 中加氢预处理反应区采用两个并联的反应器且高温操作，使主反应区的催化 剂运行一个周期后可以再生后再利用，该方法无法减少渣油加氢装置的停工 次数，仍然会严重影响炼厂的经济效益。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有加氢方法加工渣油原料时运行周期短的 缺点。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种渣油加氢的方法，该方法 包括：将渣油原料引入设置有串联连接的N个反应器的加氢预处理反应区中 与加氢预处理催化剂接触并进行加氢预处理反应；将加氢预处理反应流出物 引入加氢处理主反应区中与加氢处理催化剂接触并进行加氢处理反应；

其中，N为≥1的整数，以及

当所述加氢预处理反应区中任意反应器的压降达到反应器压降限定值 的60％～100％时，动态地将进入该反应器的部分物流引入该反应器沿液相物 流方向下游的第一个反应器中，以使得该反应器的压降控制为0.1MPa-P_max MPa，所述P_max为相应反应器压降限定值。

本发明第二方面提供一种渣油加氢的系统，该系统包括：

加氢预处理反应区，用于将渣油原料进行加氢预处理反应，该反应区包 括串联设置的N个反应器，N为≥1的整数，且各个反应器的进料管线上包 括至少一个开度可调节的三通阀，三通阀的第一端连接上游物料的进料管线， 第二端连接该反应器的进料管线，第三端连接该反应器沿液相物流方向下游 的第一个反应器的进料管线；

加氢处理主反应区，来自所述加氢预处理反应区的反应流出物通过渣油 加氢预处理产物管线引入加氢处理主反应区中进行加氢处理反应，该加氢处 理主反应区中设置有一个或者串联连接的至少两个反应器。

本发明提供的方法与现有技术相比，优点在于：

(1)本发明通过在加氢预处理反应区设置串联连接的N个反应器，N 为≥1的整数，同时根据加氢预处理反应区内各反应器的压降情况动态地调 整进入各反应器的物料比例，避免了常规可切除工艺中保护反应器完全切除 过程中超温的风险，同时在整个运转周期内各反应器都有物流经过，最大程 度地发挥了各反应器的作用。

(2)本发明同时避免了现有保护反应器技术存在的运行周期短等各种 问题，具有反应器利用率高，操作简单和运行周期长的优点。

附图说明

图1是本发明的一种优选的具体实施方式的渣油加氢的方法和渣油加氢 的系统的工艺流程示意图。

附图标记说明

1、渣油原料；2-1、三通阀A；2-2、三通阀B；2-3、三通阀C；3-1、 反应器(R1)；3-2、反应器(R2)；3-3、反应器(R3)；4、加氢预处理 反应流出物；5-1、固定床反应器(R4)；5-2、固定床反应器(R5)；6、 加氢处理流出物。

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这 些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各 个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点 值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视 为在本文中具体公开。

如前所述，本发明第一方面提供了一种渣油加氢的方法，该方法包括： 将渣油原料引入设置有串联连接的N个反应器的加氢预处理反应区中与加 氢预处理催化剂接触并进行加氢预处理反应；将加氢预处理反应流出物引入 加氢处理主反应区中与加氢处理催化剂接触并进行加氢处理反应；

其中，N为≥1的整数，以及

当所述加氢预处理反应区中任意反应器的压降达到反应器压降限定值 的60％～100％时，动态地将进入该反应器的部分物流引入该反应器沿液相物 流方向下游的第一个反应器中，以使得该反应器的压降控制为0.1MPa-P_max MPa，所述P_max为相应反应器压降限定值。

优选地，所述加氢预处理反应区中的各反应器的压降控制为0.3MPa-P_max MPa。

优选地，所述加氢预处理催化剂包括沿液相物流方向依次设置的加氢保 护催化剂和加氢脱金属催化剂。

更优选地，所述加氢预处理催化剂中含有载体和负载在所述载体上的活 性组分，所述载体选自氧化铝、二氧化硅和氧化钛中的至少一种，所述活性 组分为第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述加氢预处理催化剂的总重 量为基准，以氧化物计，所述活性组分的含量为0～20重量％，余量为载体。

特别优选地，在所述加氢预处理催化剂中，所述活性组分选自镍、钴、 钼和钨中的至少一种。

优选地，所述加氢预处理催化剂的平均粒径为1.1～50.0mm，平均孔径 为10～400nm。

优选地，所述加氢预处理催化剂的孔容为0.5～1.5mL/g，比表面积为 50～350m²/g。

优选地，以所述加氢预处理反应区和所述加氢处理主反应区的全部催化 剂为基准，所述加氢预处理催化剂的装填体积分数为10％～50％。

优选地，所述加氢处理催化剂中含有载体和负载在该载体上的活性组分， 所述载体选自氧化铝、二氧化硅和氧化钛中的至少一种，所述活性组分为第 VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述加氢处理催化剂的总重量为基准， 以氧化物计，活性组分的含量为0～35重量％，余量为载体。

特别优选地，在所述加氢处理催化剂中，所述活性组分选自镍、钴、钼 和钨中的至少一种。

优选地，所述加氢处理催化剂选自加氢保护催化剂、加氢脱金属催化剂 和加氢脱硫催化剂中至少一种。

更优选地，所述加氢处理催化剂的平均粒径为0.8～50mm，平均孔径为7～400nm。

优选地，所述加氢处理催化剂的堆密度为0.3～1.2g/cm³，比表面积为 50～400m²/g。

优选地，所述加氢处理催化剂的孔容为0.4～1.4mL/g。

本发明所述加氢预处理催化剂和所述加氢处理催化剂中还可以含有本 领域常用的助剂，例如磷的氧化物等。

优选地，所述加氢预处理反应区和所述加氢处理主反应区的反应条件各 自独立地至少满足：温度为300～460℃，反应压力为6～25MPa，氢油体积比 为150～1500，总液时体积空速为0.1～1h^-1。

更优选地，所述加氢预处理反应区和所述加氢处理主反应区的反应条件 各自独立地至少满足：温度为350～420℃，反应压力为12～20MPa；氢油体 积比为200～1000，总液时体积空速为0.15～0.4h^-1。

优选地，N为≥2的整数。

根据一种优选的具体实施方式，所述加氢预处理反应区中设置有2～3个 依次串联的反应器。

优选地，所述加氢预处理反应区中的各个反应器中物流方向相同，且同 为下流式反应器、上流式反应器或逆流式反应器。

优选地，所述加氢处理主反应区的反应器为固定床反应器。

更优选地，所述加氢处理主反应区的反应器选自下流式反应器、上流式 反应器和逆流式反应器中的至少一种。

优选地，所述渣油原料选自脱沥青油、焦化蜡油、催化轻循环油、催化 重循环油、焦化蜡油、煤液化重油、煤焦油、常压渣油和减压渣油中的至少 一种。

本发明第二方面提供一种渣油加氢的系统，该系统包括：

加氢预处理反应区，用于将渣油原料进行加氢预处理反应，该反应区包 括串联设置的N个反应器，N为≥1的整数，且各个反应器的进料管线上包 括至少一个开度可调节的三通阀，三通阀的第一端连接上游物料的进料管线， 第二端连接该反应器的进料管线，第三端连接该反应器沿液相物流方向下游 的第一个反应器的进料管线；

加氢处理主反应区，来自所述加氢预处理反应区的反应流出物通过渣油 加氢预处理产物管线引入加氢处理主反应区中进行加氢处理反应，该加氢处 理主反应区中设置有一个或者串联连接的至少两个反应器。

优选地，所述加氢预处理反应区和所述加氢处理主反应区中的各个反应 器均为固定床反应器。

根据一种优选的具体实施方式，将所述渣油原料引入至加氢预处理反应 区之前，先将所述渣油原料进行换热和/或预热处理。

本发明对所述换热或预热处理的具体方式没有特别的限制，采用已知的 操作即可，本发明在此不再详述，本领域技术人员不应当理解为对本发明的 限制。

根据另一种优选的具体实施方式，将所述加氢处理反应的流出物进行分 离处理。

本发明对所述分离处理的具体方式没有特别的限制，采用已知的操作即 可，本发明在此不再详述，本领域技术人员不应当理解为对本发明的限制。

本发明中，优选进行所述加氢预处理反应和所述加氢处理反应的反应物 中还包括氢气。

本发明对所述氢气的流量和引入方式没有特别的限制，采用已知的操作 即可，本发明在此不再详述，本领域技术人员不应当理解为对本发明的限制。

本发明中，所述反应器压降限定值受反应器材质、制造工艺和反应器内 构件设置等因素影响，所述反应器压降限定值由反应器制造厂商提供。本发 明的方法对此没有特殊的限定，示例性地，所述反应器压降限定值为0.7MPa。

根据一种特别优选的具体实施方式，本发明所述的方法采用图1所示的 工艺流程进行，具体地：在氢气存在下，渣油原料1依次经三通阀A 2-1， 三通阀B 2-2和三通阀C 2-3引入串联连接的3个反应器(R1)3-1，反应器 (R2)3-2和反应器(R3)3-3，分别与各反应器内的加氢预处理催化剂进行 加氢预处理反应，将加氢预处理反应流出物4依次引入加氢处理主反应区串 联的2个固定床反应器(R4)5-1和固定床反应器(R5)5-2，分别与各反应 器内的加氢处理催化剂进行加氢处理反应，得到加氢处理反应流出物6；当 加氢预处理反应区中的反应器(R1)3-1，反应器(R2)3-2和反应器(R3) 3-3中任一反应器压降达到反应器压降限定值的60％～100％时，动态调整三 通阀A 2-1，三通阀B 2-2和三通阀C 2-3的开度，动态地将进入该反应器的 部分物流引入该反应器沿液相物流方向下游的第一个反应器中，以使得该反 应器的压降控制为0.1MPa-P_max MPa。

以下将通过实例对本发明进行详细描述。以下实例中，在没有特别说明 的情况下，使用的各种原料均可从商业渠道获得。

以下实例中，渣油加氢系统停工的标准为反应区中任意一个反应器压 降达到0.7MPa或反应温度达到410℃。

以下实例中，反应区的反应压力以氢分压表示。

以下实例中使用的催化剂种类和具体组成见表1，其中G表示加氢保 护催化剂，M表示加氢脱金属催化剂，S表示加氢脱硫催化剂。

表1

项目	G	M	S
				<![CDATA[MO<sub>3</sub>/(重量％)]]>	5.6	8.4	15.2
NiO/(重量％)	1.1	1.5	3.5
				孔容/(mL/g)	0.85	0.68	0.60
<![CDATA[比表面积/(m<sup>2</sup>/g)]]>	110	165	180
				平均粒径/mm	3.0	1.3	1.0
平均孔径/nm	25	14	11

实施例1

该实施例中，加氢预处理反应区设置1个反应器R1，加氢处理主反应 区设置串联的3个反应器R2、反应器R3和反应器R4，各反应器的催化剂 装填方式以及反应区的初始反应条件见表2，具体工艺流程如下：

将渣油原料和氢气引入反应器R1中进行加氢预处理反应，将加氢预处 理反应流出物依次引入加氢处理主反应区中的反应器R2、反应器R3和反应 器R4中分别进行加氢处理反应，运转500h时，加氢处理反应流出物的性质 如表3所示；之后在装置运转过程中同步提高加氢预处理反应区和加氢处理 主反应区的反应温度来控制加氢处理反应流出物的硫含量不超过0.45重 量％，每当反应器R1压降达到反应器限定值(0.7MPa)的60％时，调节反应器R1前的三通阀开度，将进入该反应器的部分物流引入反应器R2中以 使反应器R1的压降降低到0.3MPa以下。

运行至17400h时，反应器R2的压降达到0.7MPa，装置停工。

实施例2

该实施例与实施例1的工艺流程以及参数相同，所不同的是：

每当反应器R1压降达到反应器限定值(0.7MPa)的80％时，调节反应 器R1前的三通阀开度，将进入该反应器的部分物流引入反应器R2中以使 反应器R1的压降降低到0.4MPa以下。

运行至18200h时，反应器R2的压降达到0.7MPa，装置停工。

实施例3

该实施例中，加氢预处理反应区设置2个反应器R1和反应器R2，加氢 处理主反应区设置串联的2个反应器R3和反应器R4，各反应器的催化剂装 填方式以及反应区的初始反应条件见表2，具体工艺流程如下：

将渣油原料和氢气依次引入反应器R1、反应器R2中进行加氢预处理反 应，将加氢预处理反应流出物依次引入加氢处理主反应区中的反应器R3和 反应器R4中分别进行加氢处理反应，运转500h时，加氢处理反应流出物的 性质如表3所示；之后在装置运转过程中同步提高加氢预处理反应区和加氢 处理主反应区的反应温度来控制加氢处理反应流出物的硫含量不超过0.45 重量％，每当反应器R1或反应器R2的压降达到反应器限定值(0.7MPa)的60％时，调节反应器R1或反应器R2前的三通阀开度，将进入该反应器 的部分物流引入该反应器沿液相物流方向下游的第一个反应器中以使反应 器R1或反应器R2的压降降低到0.3MPa以下。

运行至19500h时，反应温度达到410℃，装置停工。

对比例1

该对比例中采用已知的工艺流程，在加氢处理主反应区设置串联的4个 串联的反应器R1、反应器R2、反应器R3和反应器R4，各反应器的催化剂 装填方式以及反应区的初始反应条件见表2，具体工艺流程如下：

将渣油原料和氢气依次引入反应器R1、反应器R2、反应器R3和反应 器R4中分别进行加氢处理反应，运转500h时，加氢处理反应流出物的性质 如表3所示；之后在装置运转过程中同步提高加氢处理主反应区的反应温度 来控制加氢处理反应流出物的硫含量不超过0.45重量％。

运行至13900h时，反应器R1压降达到0.7MPa，装置停工。

对比例2

该对比例中采用已知的可切除工艺流程，在加氢处理主反应区设置串联 的4个串联的反应器R1、反应器R2、反应器R3和反应器R4，各反应器的 催化剂装填方式以及反应区的初始反应条件见表2，具体工艺流程如下：

将渣油原料和氢气依次引入反应器R1、反应器R2、反应器R3和反应 器R4中分别进行加氢处理反应，运转500h时，加氢处理反应流出物的性质 如表3所示；之后在装置运转过程中同步提高加氢处理主反应区的反应温度 来控制加氢处理反应流出物的硫含量不超过0.45重量％。当反应器R1的压 降达到0.7MPa以下时，通过反应器R1前的三通阀将反应器R1完全切出流 程，渣油原料和氢气全部进入反应器R2。

运行至16300h时，反应温度达到410℃，装置停工。

表2

表3

通过以上结果可以看出，本发明的方法能够延长渣油加氢装置的运行周 期。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在 本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包 括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样 应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (17)

1.一种渣油加氢的方法，其特征在于，该方法包括：将渣油原料引入设置有串联连接的N个反应器的加氢预处理反应区中与加氢预处理催化剂接触并进行加氢预处理反应；将加氢预处理反应流出物引入加氢处理主反应区中与加氢处理催化剂接触并进行加氢处理反应；

其中，N为≥1的整数，以及

当所述加氢预处理反应区中任意反应器的压降达到反应器压降限定值的60％～100％时，动态地将进入该反应器的部分物流引入该反应器沿液相物流方向下游的第一个反应器中，以使得该反应器的压降控制为0.1MPa-P_maxMPa，所述P_max为相应反应器压降限定值。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加氢预处理反应区中的各反应器的压降控制为0.3MPa-P_maxMPa。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述加氢预处理催化剂包括沿液相物流方向依次设置的加氢保护催化剂和加氢脱金属催化剂。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述加氢预处理催化剂中含有载体和负载在所述载体上的活性组分，所述载体选自氧化铝、二氧化硅和氧化钛中的至少一种，所述活性组分为第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述加氢预处理催化剂的总重量为基准，以氧化物计，所述活性组分的含量为0～20重量％，余量为载体。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述加氢预处理催化剂的平均粒径为1.1～50.0mm，平均孔径为10～400nm。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，以所述加氢预处理反应区和所述加氢处理主反应区的全部催化剂为基准，所述加氢预处理催化剂的装填体积分数为10％～50％。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，所述加氢处理催化剂中含有载体和负载在该载体上的活性组分，所述载体选自氧化铝、二氧化硅和氧化钛中的至少一种，所述活性组分为第VIB族金属和/或第VIII族金属，以所述加氢处理催化剂的总重量为基准，以氧化物计，活性组分的含量为0～35重量％，余量为载体。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述加氢处理催化剂的平均粒径为0.8～50mm，平均孔径为7～400nm。

9.根据权利要求7或8所述的方法，其中，所述加氢处理催化剂的堆密度为0.3～1.2g/cm³，比表面积为50～400m²/g。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其中，所述加氢预处理反应区和所述加氢处理主反应区的反应条件各自独立地至少满足：温度为300～460℃，反应压力为6～25MPa，氢油体积比为150～1500，总液时体积空速为0.1～1h^-1。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述加氢预处理反应区和所述加氢处理主反应区的反应条件各自独立地至少满足：温度为350～420℃，反应压力为12～20MPa；氢油体积比为200～1000，总液时体积空速为0.15～0.4h^-1。

12.根据权利要求1-11中任意一项所述的方法，其中，N为≥2的整数；

优选地，所述加氢预处理反应区中设置有2～3个依次串联的反应器。

13.根据权利要求1-12中任意一项所述的方法，其中，所述加氢预处理反应区中的各个反应器中的物流方向相同，且同为下流式反应器、上流式反应器或逆流式反应器。

14.根据权利要求1-13中任意一项所述的方法，其中，所述加氢处理主反应区的反应器为固定床反应器；

优选地，所述加氢处理主反应区的反应器选自下流式反应器、上流式反应器和逆流式反应器中的至少一种。

15.根据权利要求1-14中任意一项所述的方法，其中，所述渣油原料选自脱沥青油、焦化蜡油、催化轻循环油、催化重循环油、焦化蜡油、煤液化重油、煤焦油、常压渣油和减压渣油中的至少一种。

16.一种渣油加氢的系统，其特征在于，该系统包括：

加氢预处理反应区，用于将渣油原料进行加氢预处理反应，该反应区包括串联设置的N个反应器，N为≥1的整数，且各个反应器的进料管线上包括至少一个开度可调节的三通阀，三通阀的第一端连接上游物料的进料管线，第二端连接该反应器的进料管线，第三端连接该反应器沿液相物流方向下游的第一个反应器的进料管线；

加氢处理主反应区，来自所述加氢预处理反应区的反应流出物通过渣油加氢预处理产物管线引入加氢处理主反应区中进行加氢处理反应，该加氢处理主反应区中设置有一个或者串联连接的至少两个反应器。

17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述加氢预处理反应区和所述加氢处理主反应区中的各个反应器均为固定床反应器；

优选地，N为≥2的整数。

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