CN116590047A - 精制柴油的生产系统和生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种制备精制柴油的工艺系统及生产方法；该生产方法主要包括：不同原料油根据其性质不同进入不同反应器，与氢气反应生产精制柴油和加氢石脑油等产品；其中，重质原料油与循环氢混合经加热后先进入第一反应器后进入第二反应器，轻质原料油与新氢混合经换热后直接进入第二反应器。本发明基于原料油性质不同致力于优化原料空速，降低劣质原料空速，增加优质原料空速进而提高精制柴油质量，基于氢气纯度不同致力于优化氢分压，同时降低装置压降，实现在精制柴油品质提升的同时降低装置能耗。
Description
技术领域
本发明涉及精制柴油的制备技术领域，尤其涉及精制柴油的生产系统和生产方法。
背景技术
目前，汽柴油加氢精制装置是油品精制的主要手段，但随着环保形式的日益严峻，对柴油产品要求越来越严苛，所以加氢原料将会受到限制，很多重劣质原料无法加工。同时，柴油加氢装置的精制生产相比于其他类型的生产模式而言，其能耗处于中等水平，随着我国工业现代化水平不断提升，柴油加氢装置的能耗水平也逐渐成为行业可持续发展的重要限制因素。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种精制柴油的生产系统和生产方法，本申请提供的精制柴油的生产系统和生产方法可实现精制柴油品质提升的同时降低系统能耗。
有鉴于此，本申请提供了一种精制柴油的生产系统，包括：第一换热器、原料二缓冲罐、第二换热器、新氢容器、第三换热器、原料一缓冲罐、第四换热器、循环氢容器、第五换热器、第一反应器、第二反应器、热高压分离器、冷高压分离器、热低压分离器、冷低压分离器、汽提塔和分馏塔；
所述原料一缓冲罐的出口管路和所述第四换热器的冷路入口连接，所述第四换热器的冷路出口和所述循环氢容器入口连接，所述循环氢容器出口和所述第五换热器冷路入口连接，所述第五换热器冷路出口和所述第一反应器入口连接，所述第一反应器出口和所述第二反应器入口连接；
所述第一换热器的冷路出口和所述原料二缓冲罐入口连接，所述原料二缓冲罐出口和所述第二换热器冷路入口连接，所述第二换热器的冷路出口和所述新氢容器入口连接，所述新氢容器出口和所述第三换热器冷路入口相连，所述第三换热器冷路出口和第二反应器入口相连；
所述第二反应器出口和所述热高压分离器入口相连，所述热高压分离器液相出口与所述热低压分离器入口连接，所述热低压分离器液相出口与汽提塔入口相连；所述热高压分离器气相出口与所述冷高压分离器入口相连，所述冷高压分离器液相出口、所述热低压分离器气相出口与所述冷低压分离器入口相连，所述冷低压分离器出口与所述汽提塔入口相连；
所述气体塔油相出口与所述分馏塔入口相连。
优选的，所述冷高压分离器的气相出口与所述循环氢容器入口相连。
优选的，所述第二反应器和所述热高压分离器之间还设置有第三反应器，所述第三反应器出口与所述热高压分离器入口连接。
本申请还提供了所述的生产系统精制柴油的方法，包括以下步骤：
A)将轻质原料油进行第一换热后缓冲，将缓冲后的轻质原料油进行第二换热后与新氢混合，再进行第三换热；
将重质原料油进行第四换热后与循环氢混合，再进行第五换热，将得到的重质原料油加热后进行第一反应；
B)将第三换热得到的轻质原料油和第一反应后的原料油混合进行第二反应；
C)将步骤B)得到的反应流出物进行热高压分离，得到热高压液相和热高压气相；
D)将所述热高压气相冷却后进行冷高压分离，得到冷高压油相；
将所述热高压液相减压后进行热低压分离，得到热低压油相和热低压气相；
E)将所述热低压气相冷却后和所述冷高压油相混合后进行冷低压分离，得到冷低压油相；
F)将所述冷低压油相和所述热低压油相混合后进行汽提、分馏，得到精制柴油。
优选的，所述轻质原料油包括焦汽、重汽油、减顶油和常一线柴油中的一种或多种，所述重质原料油包括常二线柴油、减一线油和焦化柴油中的一种或多种。
优选的，所述重质原料油加热的温度为280～360℃。
优选的，所述第一反应后的温度为320～370℃。
优选的，所述第三换热后的温度为280～360℃。
优选的，所述循环氢的纯度≥90％，所述新氢的纯度≥99％。
优选的，步骤D)中，所述冷却的温度为50～80℃。
本申请提供了一种精制柴油的生产方法，其将重质原料油和循环氢混合经加热后进行第一反应后再进行第二反应，同时轻质原料油与新氢混合经换热后直接进行第二反应；本申请基于原料油性质不同优化了优质原料空速，降低了劣质原料空速，进而提高了精制柴油质量，并且基于氢气纯度不同实现了优化氢分压，同时降低了系统压降，实现精制柴油品质提升的同时降低了系统能耗。
附图说明
图1为本发明提供的精制柴油的生产系统示意图。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
鉴于现有技术中精制柴油品质和能耗的同时兼具问题，本申请提供了一种精制柴油的生产系统和生产方法，其基于原料性质不同致力于优化原料空速，提高重劣质原料的加工能力，基于氢气纯度不同致力于优化氢分压，实现在精制柴油品质提升的同时降低装置能耗。具体的，本申请首先提供了精制柴油的生产系统，如图1所示，其中V1101为原料一缓冲罐，V1102为原料二缓冲罐，R1101为第一反应器，R1102为第二反应器，R1103为第三反应器，V901为热高压分离器，V902为热低压分离器，V903为冷高压分离器，V904为冷低压分离器，E101为原料二与精制柴油换热的第一换热器，E104为原料一与精制柴油换热的第四换热器，E102为原料二与精制柴油换热的第二换热，E105为原料一与反应流出物换热的第五换热器，E103为原料二与反应流出物换热的第三换热器。
更具体地，本申请所述精制柴油的生产系统，包括：第一换热器、原料二缓冲罐、第二换热器、新氢容器、第三换热器、原料一缓冲罐、第四换热器、循环氢容器、第五换热器、第一反应器、第二反应器、热高压分离器、冷高压分离器、热低压分离器、冷低压分离器、汽提塔和分馏塔；
所述原料一缓冲罐的出口管路和所述第四换热器的冷路入口连接，所述第四换热器的冷路出口和所述循环氢容器入口连接，所述循环氢容器出口和所述第五换热器冷路入口连接，所述第五换热器冷路出口和所述第一反应器入口连接，所述第一反应器出口和所述第二反应器入口连接；
所述第一换热器的冷路出口和所述原料二缓冲罐入口连接，所述原料二缓冲罐出口和所述第二换热器冷路入口连接，所述第二换热器的冷路出口和所述新氢容器入口连接，所述新氢容器出口和所述第三换热器冷路入口相连，所述第三换热器冷路出口和第二反应器入口相连；
所述第二反应器出口和所述热高压分离器入口相连，所述热高压分离器液相出口与所述热低压分离器入口连接，所述热低压分离器液相出口与汽提塔入口相连；所述热高压分离器气相出口与所述冷高压分离器入口相连，所述冷高压分离器液相出口、所述热低压分离器气相出口与所述冷低压分离器入口相连，所述冷低压分离器出口与所述汽提塔入口相连；
所述气体塔油相出口与所述分馏塔入口相连。
在本申请提供的精制柴油的生产系统中，原料一入口管路与原料一缓冲罐的入口连接，以使原料一进入原料一缓冲罐；原料一缓冲罐和第四换热器之间还设置有第一原料油泵，以将原料一增压后进入第四换热器，所述第四换热器以实现原料一和精制柴油的换热；所述第五换热器和所述第一反应器之间设置有原料加热炉，以使原料一和循环氢加热至280～360℃，利于进行后续反应。
在上述过程中，原料二入口管路与第一换热器冷路入口连接，原料二缓冲罐和第二换热器之间设置有第二原料油泵，以实现原料二的增压。
在本申请中，所述第二反应器的出口还与第三反应器的入口相连，根据需要选择性开启关闭第三反应器。
所述热高压分离器和所述冷高压分离器之间还设置有混氢换热器、反应流出物换热器和反应流出物水冷器，以实现热高压分离器分离的气相温度的降低。所述热高压分离器与所述热低压分离器之间还设置有调节阀，以实现液相降压后再进入热低压分离器；热低压分离器和冷低压分离器之间设置有空冷器，以降低热低压分离气相的温度。
在上述说明的基础上，本申请精制柴油的生产系统更具体为：
如图1所示，本发明提供一种汽柴油加氢装置精制柴油提质降耗的工艺流程，原料一入口管路与原料一缓冲罐V1101入口连接，原料油缓冲罐V1101出口管路与原料油泵P101连接，P101出口管路与换热器E104入口冷路连通，换热器E104冷路出口与换热器E105冷路入口连接，同时换热器E104冷路出口管路通过三通与循环氢出口管路连通，换热器E105
冷路出口管路与加热炉F101入口管路连接，加热炉F101出口管路与第一反应器R1101入口连接，第一反应器R1101底部出口管路与第二反应器R1102入口管路连接，第二反应器R1102出口管路通过三通一路与第三反应器R1103入口管路连接，另一路直接与热高分V901入口管路连接。
原料二入口管路与换热器E101冷路入口连接，换热器E101冷路出口与原料油缓冲罐V1102入口连接，原料油缓冲罐V1102出口管路与原料油泵P102连接，P102出口管路与换热器E102入口冷路连通，换热器E102冷路出口与换热器E103冷路入口连接，同时换热器E102冷路出口管路通过三通与新氢出口管路连通，换热器E103原料出口管路与第二反应器R1102入口管路连接。
热高分V901底部液相出口管路与热低分V902入口管路连接，热高分V901顶部气相出口管路与冷高分V903入口管路连接。热低分V902顶部出口管路与冷低分V904入口管路连接，热低分V902底部出口管路与汽提塔入口管路连接。冷高分V903顶部气相出口管路与循环氢脱硫系统入口连接，冷高分V903底部液相出口管路与冷低分V904入口管路连接。冷低分V904出口管路与汽提塔入口管路连接。
进一步的，本申请还提供了利用上述生产系统精制柴油的方法，包括以下步骤：
A)将轻质原料油进行第一换热后缓冲，将缓冲后的轻质原料油进行第二换热后与新氢混合，再进行第三换热；
将重质原料油进行第四换热后与循环氢混合，再进行第五换热，将得到的重质原料油加热后进行第一反应；
B)将第三换热得到的轻质原料油和第一反应后的原料油混合进行第二反应；
C)将步骤B)得到的反应流出物进行热高压分离，得到热高压液相和热高压气相；
D)将所述热高压气相冷却后进行冷高压分离，得到冷高压油相；
将所述热高压液相减压后进行热低压分离，得到热低压油相和热低压气相；
E)将所述热低压气相冷却后和所述冷高压油相混合后进行冷低压分离，得到冷低压油相；
F)将所述冷低压油相和所述热低压油相混合后进行汽提、分馏，得到精制柴油。
在精制柴油的过程中，本申请所述原料一代表的是重质原料油，原料二代表的是轻质原料油，所述重质原料油主要包括常二线柴油、减一线油、焦化柴油等重劣质原料油，所述轻质原料油主要包括焦汽、重汽油、减顶油、常一线柴油等轻质原料油。
按照本发明，首先将轻质原料油进行第一换热，缓冲后进行第二换热，再与新氢混合，再进行第三换热；上述多次换热以降低原料油的温度，使进入第二反应前的温度至280～360℃。同时，将重质原料油进行第四换热后与循环氢混合，再进行第五换热，将得到的重质原料油加热后进行第一反应；上述重质原料油加热至280～360℃，以便于进行第一反应，在重质原料油第一反应中发生了脱硫、脱氮、烯烃饱和和部分芳烃饱和；上述反应过程为本领域技术人员熟知的反应，对此本申请不进行特别的限制。上述循环氢的纯度≥90％，新氢的纯度≥99％。
本申请然后将上述第三换热的轻质原料油和第一反应后的原料油混合后进行第二反应，在此过程中，重质原料油中剩余的多环芳烃(第一反应中没有反应的)饱和，难脱除的硫(如4,6-二甲基二苯并噻吩)脱除，轻质原料油发生了脱硫、脱氮、烯烃饱和、芳烃饱和；上述反应过程为本领域技术人员熟知的反应，对此本申请不进行特别的限制。在第一反应中发生加氢反应后氢分压降低，新氢在第二反应中引入可提高第二反应中氢分压，同时将降低第二反应的反应温度，提高芳烃加氢的反应活性。在冬季需要生产低牌号柴油时，则需在第二反应之后引入第三反应，以发生异构降凝反应，降低柴油的凝点。
本申请然后将上述反应流出物进行气相和液相的提纯分离，具体为：将反应流出物进行热高压分离，得到热高压液相和热高压气相；将所述热高压气相冷却后进行冷高压分离，得到冷高压油相；将所述热高压液相减压后进行热低压分离，得到热低压油相和热低压气相；将所述热低压气相冷却后和所述冷高压油相混合后进行冷低压分离，得到冷低压油相和冷低压气相，其中冷低压气相送去废气处理装置；上述过程更具体为：来自R1103或R1102的反应流出物，经系列换热温度降至180～250℃后进入热高压分离器(V-901)，塔顶热高分气经换热冷却后进入冷高压分离器，塔底热高分油经调节阀减压后进入热低压分离器(V-902)，热低分气经热低分气空冷器冷却后进入冷低压分离器(V904)，热低分油进入脱硫化氢汽提塔；冷高分气(循环氢)经循环氢脱硫塔入口分液罐脱除高分带液后进入循环氢脱硫塔，经贫胺液吸收脱除其中多数的硫化氢后与新氢混合，混合氢与原料油混合作为反应进料；冷高分油相经调节阀减压后也进入冷低压分离器(V904)；冷低压分离器闪蒸出的低分气送出装置进行脱硫处理；冷低分油进入脱硫化氢汽提塔。为了减小脱硫化氢汽提塔塔顶冷却负荷，冷低分油和热低分油从不同的塔盘进料。
本申请最后将上述得到的冷低压油相和热低压油相混合后进行汽提、分馏，即得到精制柴油。上述汽提和分馏的具体操作方式按照本领域技术人员熟知的方式进行即可，本申请不进行特别的限制。
本发明提供了一种汽柴油加氢装置精制柴油提质降耗的工艺流程及生产方法，其主要是基于原料性质不同致力于优化原料空速，提高重劣质原料的加工能力，基于氢气纯度不同致力于优化氢分压，实现在精制柴油品质提升的同时降低装置能耗。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的利用精制柴油的生产系统生产精制柴油的方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
常减压装置常二线柴油、减一线油混合原料油(原料一)自装置外来，在原料油缓冲罐V1101液面控制下，通过原料油过滤器进行过滤，除去原料中大于25μm的颗粒后进入原料油缓冲罐V1101，V1101出口混合原料油经原料油泵P101增压后经换热器E104与精制柴油换热，换热后的原料油与循环氢混合进换热器E105，循环氢纯度要求＞90％，在E105内与反应流出物换热，换热后的原料与循环氢混合一起进入原料加热炉F101，经加热炉加热至340℃，后进入第一反应器R1101，在第一反应器R1101中原料一与循环氢反应；
常减压装置常一线柴油、减顶油、焦化汽油的原料二经E101与精制柴油换热后进入原料二缓冲罐V1102，V1102出口原料油经原料油泵P102增压后在换热器E102与精制柴油换热，换热后的原料油与新氢混合进换热器E103，在换热器E103中与反应流出物换热至330℃，R1102进口温度345℃，然后与原料一混合进入第二反应器R1102进行反应；其中R1101设置三个催化剂床层，R1102和R1103各设置一个床层，床层间及反应器之间设有注急冷氢设施；冬季投用，R1103夏季热备；
第二反应器R1102反应流出物经一系列换热冷却至180℃后进入热高压分离器V901，热高压分离器气相依次经混氢换热器、反应流出物空冷器、反应流出物水冷器冷却至50℃后进入冷高压分离器V903；
冷高压分离器V903气相(循环氢)进入脱硫系统脱硫后再次返回反应部分使用，冷高压分离器油相在液位控制下经调节阀减压后也进入冷低压分离器V904；冷低压分离器气相至分馏部分与脱硫化氢汽提塔顶气合并送出装置进行脱硫处理，冷低压分离器液相进入脱硫化氢汽提塔；
热高压分离器油相经调节阀减压后进入热低压分离器V902，热低压分离器气相经热低压分离器气相经空冷器冷却后进入冷低压分离器V904，热低压分离器油相进入脱硫化氢汽提塔；
为了减小脱硫化氢汽提塔塔顶冷却负荷，冷低压分离油相和热低压分离油相从不同的塔盘进料，汽提塔油相进入产品分馏塔；
分馏塔底部的精制柴油经系列换热后冷却至45℃以下进入产品罐。
实施例2
常二线柴油和焦化柴油的混合油(原料一)自装置外来，在原料油缓冲罐V1101液面控制下，通过原料油过滤器进行过滤，除去原料中大于25μm的颗粒后进入原料油缓冲罐V1101，V1101出口混合原料油经原料油泵P101增压后经换热器E104与精制柴油换热，换热后的原料油与循环氢混合进换热器E105，循环氢纯度要求＞90％，在E105内与反应流出物换热，换热后的原料与循环氢混合一起进入原料加热炉F101，经加热炉加热至335℃，后进入第一反应器R1101，在第一反应器R1101中原料一与循环氢反应；
重汽油(原料二)经E101与精制柴油换热、原料油过滤器进行过滤后进入原料二缓冲罐V1102，V1102出口原料油经原料油泵P102增压后在换热器E102与精制柴油换热，换热后的原料油与新氢混合进换热器E103，在换热器E103中与反应流出物换热至330℃后与原料一混合进入第二反应器R1102；其中R1101设置三个催化剂床层，R1102和R1103各设置一个床层，床层间及反应器之间设有注急冷氢设施。冬季投用，R1103夏季热备；
第二反应器R1102反应流出物经一系列换热冷却至180℃后进入热高分V901，热高分气相依次经混氢换热器、反应流出物空冷器、反应流出物水冷器冷却至50℃后进入冷高压分离器V903；
冷高压分离器V903气相(循环氢)进入脱硫系统脱硫后再次返回反应部分使用；冷高压分离器油相在液位控制下经调节阀减压后也进入冷低压分离器V904；冷低压分离器气相至分馏部分与脱硫化氢汽提塔顶气合并送出装置进行脱硫处理，冷低压分离器液相进入脱硫化氢汽提塔；
热高压分离器油相经调节阀减压后进入热低压分离器V902，热低压分离器气相经热低压分离器气相经空冷器冷却后进入冷低压分离器V904，热低压分离器油相进入脱硫化氢汽提塔；
为了减小脱硫化氢汽提塔塔顶冷却负荷，冷低压分离油相和热低压分离油相从不同的塔盘进料；汽提塔油相进入产品分馏塔；
分馏塔底部的精制柴油经系列换热后冷却至45℃以下进入产品罐。
以上实施例中的原料油成分数据如表1和表2所示；
表1实施例中不同原料性质指标
表2不同原料性质指标(续表1)
表3实施例中原料氢气性质指标
实施例1和实施例2制备的精制柴油的成分具体如表4和表5所示；
表4实施例1制备的精制柴油的成分数据表
表5实施例2制备的精制柴油的成分数据表
由上述数据可知，轻质原料油和重质原料油分别从不同管线进入，可实现精制柴油品质的提高，硫含量5～8ppm，多环芳烃含量≤5％；而若直接重质原料油和轻质原料油一同进入则重质原料油空速较高，反应不充分，精制柴油硫含量和多环芳烃含量高，硫含量≥10ppm，多环芳烃含量≥6％。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种精制柴油的生产系统，包括：第一换热器、原料二缓冲罐、第二换热器、新氢容器、第三换热器、原料一缓冲罐、第四换热器、循环氢容器、第五换热器、第一反应器、第二反应器、热高压分离器、冷高压分离器、热低压分离器、冷低压分离器、汽提塔和分馏塔；
所述原料一缓冲罐的出口管路和所述第四换热器的冷路入口连接，所述第四换热器的冷路出口和所述循环氢容器入口连接，所述循环氢容器出口和所述第五换热器冷路入口连接，所述第五换热器冷路出口和所述第一反应器入口连接，所述第一反应器出口和所述第二反应器入口连接；
所述第一换热器的冷路出口和所述原料二缓冲罐入口连接，所述原料二缓冲罐出口和所述第二换热器冷路入口连接，所述第二换热器的冷路出口和所述新氢容器入口连接，所述新氢容器出口和所述第三换热器冷路入口相连，所述第三换热器冷路出口和第二反应器入口相连；
所述第二反应器出口和所述热高压分离器入口相连，所述热高压分离器液相出口与所述热低压分离器入口连接，所述热低压分离器液相出口与汽提塔入口相连；所述热高压分离器气相出口与所述冷高压分离器入口相连，所述冷高压分离器液相出口、所述热低压分离器气相出口与所述冷低压分离器入口相连，所述冷低压分离器出口与所述汽提塔入口相连；
所述气体塔油相出口与所述分馏塔入口相连。
2.根据权利要求1所述的生产系统，其特征在于，所述冷高压分离器的气相出口与所述循环氢容器入口相连。
3.根据权利要求1所述的生产系统，其特征在于，所述第二反应器和所述热高压分离器之间还设置有第三反应器，所述第三反应器出口与所述热高压分离器入口连接。
4.利用权利要求1所述的生产系统精制柴油的方法，包括以下步骤：
A)将轻质原料油进行第一换热后缓冲，将缓冲后的轻质原料油进行第二换热后与新氢混合，再进行第三换热；
将重质原料油进行第四换热后与循环氢混合，再进行第五换热，将得到的重质原料油加热后进行第一反应；
B)将第三换热得到的轻质原料油和第一反应后的原料油混合进行第二反应；
C)将步骤B)得到的反应流出物进行热高压分离，得到热高压液相和热高压气相；
D)将所述热高压气相冷却后进行冷高压分离，得到冷高压油相；
将所述热高压液相减压后进行热低压分离，得到热低压油相和热低压气相；
E)将所述热低压气相冷却后和所述冷高压油相混合后进行冷低压分离，得到冷低压油相；
F)将所述冷低压油相和所述热低压油相混合后进行汽提、分馏，得到精制柴油。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述轻质原料油包括焦汽、重汽油、减顶油和常一线柴油中的一种或多种，所述重质原料油包括常二线柴油、减一线油和焦化柴油中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述重质原料油加热的温度为280～360℃。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一反应后的温度为320～370℃。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第三换热后的温度为280～360℃。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述循环氢的纯度≥90％，所述新氢的纯度≥99％。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤D)中，所述冷却的温度为50～80℃。
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