CN201834883U

CN201834883U - 一种含酸原油的加氢处理反应器

Info

Publication number: CN201834883U
Application number: CN2010205637390U
Authority: CN
Inventors: 杨秀娜; 高景山; 齐慧敏; 彭德强; 李欣; 刘忠信; 王岩
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2020-10-13

Abstract

本实用新型公开了一种含酸原油的加氢处理反应器，包括反应器筒体，在反应器筒体内垂直方向设置隔板，将反应器分隔成两部分，一部分为上流式加氢反应区，一部分为下流式加氢反应区；上流式加氢反应区底部设置含烯烃馏分油和氢气的反应物料入口，上流式加氢反应区顶部设置含烯烃馏分油和氢气反应后物料的出口；下流式加氢反应区顶部设置高酸原油和氢气的反应物料入口，下流式加氢反应区底部设置高酸原油和氢气反应后物料的出口。与现有技术相比，本实用新型反应器结构简单、脱酸率高、设备腐蚀低，可以同时加工高酸原油和含烯烃馏分油。

Description

一种含酸原油的加氢处理反应器

技术领域

本实用新型涉及一种含酸原油的加氢处理反应器。

背景技术

石油中通常含有酸类化合物，主要是以环烷酸的形式存在。酸的浓度或含量一般使用总酸值表示。总酸值是指中和1克原油或石油馏分所有酸性组分所需要的氢氧化钾(KON)毫克数，单位是mgKOH/g。一般情况下，原油中酸值超过0.5mgKOH/g时，原油在加工过程中会造成腐蚀。环烷酸的腐蚀能力与温度关系很大，在220℃以前，几乎没有腐蚀作用，随着温度的升高，环烷酸腐蚀作用逐渐增强。从温度上看，225～320℃是环烷酸主要发生腐蚀的温度区间，而环烷酸加氢脱酸的反应温度也在此范围内。因此含酸原油加氢过程腐蚀问题是重点需要解决的，特别是在进料换热器、进料加热炉、进料各种管线和阀门等处是发生腐蚀的重点部位，需要经常停工检修，运转成本增加，而且存在安全隐患，甚至发生事故。

目前，普通的炼油设备仅能加工总酸值小于0.3mgKOH/g的含酸烃油，而当含酸烃油中的总酸值超过1mgKOH/g时，设备腐蚀会非常严重，很多炼油厂无法加工高酸原油。但由于近年来含酸原油开采量不断增加，且价格相对比较便宜，引起人们的广泛关注。

脱除原油中酸类物质的方法很多，一种方法是用各种碱性化合物中和石油中的酸性组分，但是石油羧酸与碱反应形成的皂可使粘稠的原油乳化，给原油的脱盐脱水造成困难，使脱酸后原油中的盐含量升高，影响原油的后续加工。另一种办法就是在高温的炼油设备中使用抗腐蚀的金属材料，但这些材料比较昂贵，增加了炼油成本。第三种办法就是向原油中加入缓蚀剂，但缓蚀剂会影响后续加工过程，降低催化剂的活性和寿命。第四种办法也是最常用的办法，是将含酸原油和低酸原油混合加工，降低原料的酸值，这种办法通常受到炼油厂低酸值原油供应量和原油罐储量的限制。

加氢处理技术可以有效脱除含酸烃油中的酸性物质，该技术能深度脱酸，产品质量好，无后续加工问题，又清洁环保，解决含酸原油给后续加工带来的影响，但存在的主要问题在于，加氢处理需要较高的温度，而在将含酸烃油原料的温度升高至所需的温度过程中，会发生严重的腐蚀问题。尤其是在加热炉炉管内，流速较高，又是气液混相，腐蚀更为严重。因此如何解决加热炉等高温设备的腐蚀问题是加氢脱酸的关键。

CN101376825提出一种含酸烃油的加氢处理方法，该方法是富含烯烃的石油馏分与含酸烃油分别与氢气混合后，分别输送到套筒形固定床加氢反应器的内筒和外筒进行加氢反应，反应后的物流经各自管线流出反应器。该方法虽然省掉了加热炉，避免了含酸烃油对加热炉的强腐蚀，但是由于含酸烃油和富含烯烃石油馏分在套筒内是以并流形式传热，一方面传热效果差，另一个方面反应器上下温度不均匀，容易飞温。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单、脱酸率高、设备腐蚀低的高酸原油的加氢处理反应器，适应高酸原油加工的需要。

本实用新型高酸原油的加氢处理反应器，包括反应器筒体，在反应器筒体内垂直方向(垂直于反应器水平截面)设置隔板，将反应器分隔成两部分，一部分为上流式加氢反应区，一部分为下流式加氢反应区；上流式加氢反应区底部设置含烯烃馏分油和氢气的反应物料入口，上流式加氢反应区顶部设置含烯烃馏分油和氢气反应后物料的出口；下流式加氢反应区顶部设置高酸原油和氢气的反应物料入口，下流式加氢反应区底部设置高酸原油和氢气反应后物料的出口。

本实用新型反应器中，上流式加氢反应区和下流式加氢反应区根据原料的性质装填适宜性能的加氢催化剂。加氢催化剂可以设置一个床层，也可以设置多个床层。两个床层之间可以设置冷却氢气入口，通过冷却氢气控制反应温度。

本实用新型反应器中，隔板可以根据需要调整位置，可以在中间，也可以偏离中间位置，跟据处理原料的数量确定。

采用本实用新型反应器，高酸原油不需要加热至220℃以上，进入反应器后，通过含烯烃馏分油加氢反应放出的大量热，将高酸原油加热至所需的加氢反应温度，从而可以省掉高酸原油加工时所需的加热炉和高压换热器设备，有效避免了加热炉和高压换热器的高温强腐蚀。另外由于含烯烃馏分油加氢采用上流式反应，能够有效避免二烯烃结焦，延长了烯烃加氢催化剂的使用寿命和烯烃加氢产品质量。

本实用新型反应器具体地说具有如下优点：

1.可以加工高酸原油，能大幅度降低原油中的酸值，避免了加热炉和高压换热器的强腐蚀，也不会引起后续处理装置的腐蚀。

2.利用烯烃加氢放出的热量通过反应器隔板传给含酸原油加氢，整个反应器同时作为反应器、加热炉和换热器使用，节省了设备的投资及降低能耗。

3.烯烃馏分油加氢采用上流式反应，有效避免了二烯烃结焦，保护了催化剂，有利于提高加氢产品质量。

4.烯烃馏分油加氢反应和含酸原油加氢反应过程中在隔板两侧进行逆流换热，一方面热效率高，热损失少，另一方面隔板两侧温度变化均匀，反应过程不易飞温，易于控制。

附图说明

图1是本实用新型反应器结构示意图。

其中：1-上流式反应区进料口，2-上流式反应区出料口，3-隔板，4-下流式反应区进料口，5-下流式反应区出料口，6-上流式反应区冷氢入口，7-下流式反应区冷氢入口。

具体实施方式

本实用新型反应器使用方法如下：将固定床加氢反应器轴向位置用隔板隔开，两侧装填适宜种类和性质的催化剂，其中一侧以上流形式通入含烯烃馏分油和氢气发生烯烃加氢反应，另一侧以下流形式通入含酸原油和氢气发生加氢脱酸反应。含酸原油原料的进料温度控制低于220℃，含酸原油加氢反应所需热量由含烯烃馏分油加氢放热通过隔板传热提供。开工时，首先将含烯烃馏分油和氢气以上流式输送至反应器底部一侧发生烯烃加氢饱和反应，同时反应器另一侧通入热氢气或热氮气预热，待另一侧反应器内温度达到含酸原油加氢脱酸所需温度后，通入含酸原油和热氢气，发生加氢脱酸反应。

由于烯烃加氢饱和为强放热反应，放出的热量可以通过隔板传给另一侧的含酸原油加氢，因此，含酸原油的脱酸反应在正常生产时不需加热炉和高压换热器，避免了腐蚀又节省投资。

高酸原油加氢的操作条件为：反应温度为220～340℃，反应压力为3～15MPa，液时体积空速为0.1～10h^-1，氢油体积比为300～1000；富含烯烃的石油馏分加氢反应条件为：反应温度为260～360℃；反应压力为3～15MPa；液时体积空速为0.1～8h^-1，氢油体积比为200～2000。

高酸原油加氢所用催化剂可以是加氢领域普通的加氢处理催化剂，也可以是专门针对加氢脱酸设计的加氢脱酸催化剂。加氢处理催化剂一般以氧化铝为载体，以Mo、W、Ni、Co中的一种或几种为活性组分，以氧化物计的活性组分含量一般为10％～40％。含烯烃馏分油加氢所用催化剂为加氢精制催化剂，可以采用市售商品，也可以按现有方法制备，是以Mo、W、Ni、Co中的一种或几种为活性组分。

高酸原油为总酸值为0.5mgKOH/g以上的含酸原油，尤其适合于总酸值大于1.0mgKOH/g的高酸原油加氢脱酸。在处理高放热反应的劣质高酸、高硫和氮含量的含酸原油。原料进入加氢装置前，原料需经过预处理，所述的预处理过程为常规的原油脱盐、脱水、脱钙过程，除去原油中大部分盐类物质、水和钙等。

含烯烃馏分油一般为焦化汽油、焦化柴油等馏分油，烯烃的体积含量一般在30％以上，优选在40％以上，在加氢脱烯烃的同时可以发生加氢脱硫、加氢脱氮等反应，反应产物可以进一步分离得到加氢后产品。

实施例1

下面结合实施例对本实用新型反应器的使用效果进一步说明，但不受下述实施例的限制。

实施例所用的原油是一种高酸原油，其性质见表1所示。所用的含烯烃馏分油为焦化汽油，性质见表2。反应条件见表3，含酸原油加氢催化剂A性质见表4，含烯烃馏分油加氢催化剂B性质见表5，产品性质见表6、表7。

从试验结果来看，该实施例可以有效的脱除高酸原油中的酸类，并且硫、氮以及金属含量均有一定程度的降低，不但节省了能量，而且降低了油品后续加工的苛刻度；烯烃加氢的效果也很好，烯烃含量、硫、氮均被有效脱除；该方法能够同时得到酸值低的原料油和轻质合格油。

表1高酸原油的原料性质

总酸值，mgKOH/g	2.87
		硫，wt％	1.59
氮，μg/g	3107
		Fe，μg/g	6.52

Ca，μg/g	15.84
		Ni+V，μg/g	15.55

表2含烯烃石油馏分的性质

密度(20℃)，kg/m³	0.7115
		馏程范围，℃	40-165
硫含量，μg/g	1900
		氮含量，μg/g	150
二烯烃，g I/100g	2.16
		烯烃，v％	49.8
芳烃，v％	15.7

表3反应条件

含酸原油加氢反应条件
		反应温度，℃	300
氢分压，MPa	10
		氢油比，v/v	900
液时体积空速，h^-1	1.5
		含烯烃馏分加氢反应条件
反应温度，℃	300
		氢分压，MPa	10
氢油比，v/v	900
		液时体积空速，h^-1	4.5

表4高酸原油加氢催化剂性质

	催化剂A
		金属组成
CoO，wt％	1.5
		NiO，wt％	7.5
MoO₃，wt％	15
		WO₃，wt％	1.5
性质
		比表面，m²/g	150
孔容，ml/g	0.75
		孔分布
5-10nm	10
		10-20nm	15
＞20nm	75

表5含烯烃石油馏分加氢催化剂性质

	催化剂B
		金属组成
CoO，wt％	1.0
		NiO，wt％	7.5
MoO₃，wt％	10
		WO₃，wt％	1.5

性质
		比表面，m²/g	150
孔容，ml/g	0.75
		孔分布
5-10nm	10
		10-20nm	15
＞20nm	75

表6高酸原油加氢的产品性质

总酸值，mgKOH/g	0.15
		硫，wt％	1.0
氮，μg/g	342
		Fe，μg/g	1.87
Ca，μg/g	3.69
		Ni+V，μg/g	5.58

表7含烯烃石油馏分加氢的产品性质

硫含量，μg/g	117.5
		氮含量，μg/g	3.6
烯烃，v％	0.7

Claims

1.一种高酸原油的加氢处理反应器，包括反应器筒体，其特征在于：在反应器筒体内垂直方向设置隔板，将反应器分隔成两部分，一部分为上流式加氢反应区，一部分为下流式加氢反应区；上流式加氢反应区底部设置含烯烃馏分油和氢气的反应物料入口，上流式加氢反应区顶部设置含烯烃馏分油和氢气反应后物料的出口；下流式加氢反应区顶部设置高酸原油和氢气的反应物料入口，下流式加氢反应区底部设置高酸原油和氢气反应后物料的出口。

2.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：上流式加氢反应区和下流式加氢反应区装填加氢催化剂。

3.按照权利要求2所述的反应器，其特征在于：加氢催化剂设置一个床层，或者设置多个床层。

4.按照权利要求3所述的反应器，其特征在于：两个床层之间设置冷却氢气入口。

5.按照权利要求1所述的反应器，其特征在于：隔板根据需要调整位置，隔板设置在反应器中间，或者偏离中间位置。