CN204981774U - 一种煤焦油全馏分液相加氢系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种煤焦油全馏分液相加氢系统，包括液相反应器和溶氢器；溶氢器的进口上连接有煤焦油预处理装置和氢气输送装置，溶氢器出口连接到液相反应器的下端进口处，液相反应器顶端的反应生成产物出口与热高压分离器相连，热高压分离器的一个出口经循环泵后与液相反应器下端进口相连，液相反应器包括液相反应器壁、补氢装置和多层催化剂床层，液相反应器壁内部由下而上设置有多层催化剂床层，每两个相邻的催化剂床层之间均设置有补氢装置，补氢装置与氢气输送装置相连通。该煤焦油全馏分液相加氢系统，设计合理、工艺过程可靠、安全性能稳定，大大提高了液相反应器的内部空间利用率，减少了设备投资，有效提高反应产物收率。
Description
技术领域
本实用新型属煤焦油加氢领域，具体涉及一种煤焦油全馏分液相加氢系统。
背景技术
近10多年来，我国的煤焦油加氢制燃料油技术有了迅速发展，目前已实现工业化生产的技术工艺主要是：煤焦油轻馏分加氢、煤焦油延迟焦化-加氢和煤焦油全馏分加氢，虽然其技术工艺有所不同，但煤焦油加氢主体技术均采用传统的滴流床加氢反应技术工艺。该技术工艺在生产过程中均需采用较大的氢油体积比，反应后富氢气通过循环压缩机增压后，与补充的新氢共同作为反应的原料。煤焦油采用滴流床加氢技术工艺，容易造成液相煤焦油和氢气混合不均，或液相煤焦油在催化剂床层出现沟流，以及局部催化剂外表面的部分润湿，而显著的影响了催化剂反应性能，并容易在滴流床加氢反应器中造成催化剂结焦、结块、床层阻力增大，致使催化剂寿命缩短。因此煤焦油滴流床加氢工艺存在投资高、能耗高、催化剂利用效率低等问题。
在专利CN102585899B中，对一种煤焦油的全液相加氢方法作了描述，但该技术存在以下不足之处：
(1)按照煤焦油与溶剂油的重量比1:1～2:1加入助溶剂，制成加氢原料，由此会显著降低加氢反应器对原料油的处理量，增加了加氢装置投资，降低了技术经济性。
(2)采用下流式反应器在实际生产操作时，为了保证生产稳定运行，并维持液位稳定，需要复杂的反应器内构件和仪表控制来实现。
(3)在工艺流程中，仍设置了循环压缩机，不仅未能体现液相加氢工艺的优势，而且使其工艺过程趋于复杂，增加了设备投资。
鉴于上述原因，需提供一种设计合理、工艺过程可靠、安全性能稳定的煤焦油液相加氢的技术工艺。
实用新型内容
为了解决现有技术工艺的不足，本实用新型提供了一种煤焦油全馏分液相加氢系统。
本实用新型是通过以下技术方案来实现：
一种煤焦油全馏分液相加氢系统，包括液相反应器和溶氢器；溶氢器的进口上连接有煤焦油预处理装置和氢气输送装置，溶氢器出口连接到液相反应器的下端进口处，液相反应器顶端的反应生成产物口出与热高压分离器相连，热高压分离器的一个出口经循环泵后与液相反应器下端进口相连，液相反应器包括液相反应器壁、补氢装置和多层催化剂床层，液相反应器壁内部由下而上设置有多层催化剂床层，每两个相邻的催化剂床层之间均设置有补氢装置，补氢装置与氢气输送装置相连通。
所述的液相反应器壁内由下而上装有下床层、中床层和上床层三层催化剂床层，下床层与中床层之间设置有补氢装置，中床层和上床层之间设置有补氢装置，其中，下床层装填有加氢保护剂，中床层装填有加氢改质剂，上床层装填有加氢裂化剂。
所述的煤焦油预处理装置包括净化装置、高压进料泵和加热炉，所述的净化装置进口通入有煤焦油，净化装置出口经高压进料泵与加热炉相连，加热炉与溶氢器进口相连。
所述的氢气输送装置包括氢气压缩机，氢气压缩机与溶氢器进口相连。
所述的补氢装置包括溶气头和带有氢气进口的补氢管，补氢管带有氢气进口的一端安装在液相反应器壁上，另一端伸入到液相反应器腔体内，补氢管与氢气输送装置相连，补氢管上设置有与其相通的溶气头，溶气头上方设置有催化剂支撑板，催化剂支撑板上方和下方均设有催化剂床层。
所述的热高压分离器的另一个出口与蒸馏装置相连。
所述的溶气头包括上盘和下盘，上盘和下盘通过固定销固定，并形成2～3mm的间隙，下盘中间留有进气孔，进气孔下方通过支撑杆连接有进气管。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
(1)在液相反应器中，液相反应物溶氢煤焦油自下而上通过催化剂床层，能使催化剂全部均匀的被反应物料浸润，使催化剂作用得到充分发挥，可以有效提高反应产物收率，液相溶氢煤焦油的热容较大，可使床层温度得到有效的控制。
(2)液相反应器内部的催化剂床层进行分层设置，在催化剂上下床层之间增加溶解氢补氢装置，进而补充液相溶解氢的消耗。
(3)采用液相反应器，取消了复杂的入口气液两相分布装置和催化剂床层之间的再分布装置、催化剂床层之间冷却装置，大大提高了液相反应器的内部空间利用率，减少了设备投资。
(4)催化剂床层之间设置溶解氢补氢装置，该装置具有溶氢能力强，结构简单、安装方便的特点。
附图说明
附图1是本实用新型提供的一种煤焦油全馏分液相加氢系统的示意图。图中序号1为净化装置，2为高压进料泵，3为加热炉，4为溶氢器，5为液相反应器，6为氢气压缩机，7为热高压分离器，8为循环泵，9为蒸馏装置，B-1为下床层，B-2为中床层，B-3为上床层，a为煤焦油，b为氢气，c为干气，d为石脑油，e为柴油馏分，f为重质油，A和B均为补充氢。
附图2是本实用新型的补氢装置结构示意图。图中序号11为液相反应器壁，12和15为催化剂床层，13为催化剂支撑板，14为溶气头，16为氢气进口，17为补氢管。
附图3是本实用新型的补氢装置俯视图。图中序号14溶气头，16为氢气进口，17为补氢管。
附图4是本实用新型的溶气头结构示意图。图中序号14-1为上盘，14-2为下盘，14-3为进气管，14-4为进气孔，14-5为固定销。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
参见图1至图4，一种煤焦油全馏分液相加氢系统，包括液相反应器5和溶氢器4；溶氢器4的进口上连接有煤焦油预处理装置和氢气输送装置，溶氢器4出口连接到液相反应器5的下端进口处，液相反应器5顶端的反应生成产物口出与热高压分离器7相连，热高压分离器7的一个出口经循环泵8后与液相反应器5下端进口相连，液相反应器5包括液相反应器壁11、补氢装置和多层催化剂床层，液相反应器壁11内部由下而上设置有多层催化剂床层，每两个相邻的催化剂床层之间均设置有补氢装置，补氢装置与氢气输送装置相连通。
其中，所述的液相反应器壁11内由下而上装有下床层B-1、中床层B-2和上床层B-3三层催化剂床层，下床层B-1与中床层B-2之间设置有补氢装置，中床层B-2和上床层B-3之间设置有补氢装置，其中，下床层B-1装填有加氢保护剂，在液相反应器床层中所占体积比为20％～30％，中床层B-2装填有加氢改质剂，在液相反应器床层中所占体积比为40％～50％，上床层B-3装填有加氢裂化剂，在液相反应器床层中所占体积比为20％～25％。
具体的，所述的煤焦油预处理装置包括净化装置1、高压进料泵2和加热炉3，所述的净化装置1进口通入有煤焦油，净化装置1出口经高压进料泵2与加热炉3相连，加热炉3与溶氢器4进口相连；所述的氢气输送装置包括氢气压缩机6，氢气压缩机6与溶氢器4进口相连。其中，所述的煤焦油为低温煤焦油、中/低温煤焦油和中温煤焦油中的一种或混合物。
所述的补氢装置包括多个溶气头14和带有氢气进口16的补氢管17，补氢管17带有氢气进口16的一端安装在液相反应器壁11上，另一端伸入到液相反应器腔体内，补氢管17与氢气输送装置相连，补氢管17上设置有与其相通的多个溶气头14，溶气头14上方设置有催化剂支撑板13，催化剂支撑板13上方和下方均设有催化剂床层12、15。本实用新型的液相反应器催化剂床层之间的补氢装置采用了多个溶气头，溶气头的工作原理是将补氢管17来的氢气，进行消能、分散，使进入油相的氢气成微气泡状，并能迅速的与油相进行混合，具有良好的溶氢能力。
所述的溶气头14包括上盘14-1和下盘14-2，上盘14-1和下盘14-2通过固定销14-5固定，并使上盘14-1和下盘14-2之间形成2～3mm的间隙，下盘14-2中间留有进气孔14-4，进气孔14-4下方通过支撑杆连接有进气管14-3。氢气首先由进气管进入，在下盘进气孔与进气管之前形成射流作用，使氢气与油相混合，由进气孔进入上盘与下盘之间的间隙并流出。
进一步地，所述的热高压分离器7的另一个出口与蒸馏装置9相连，所述的蒸馏装置上设置有石脑油d、柴油馏分e和重质油f出口。
具体的，步骤中的液相反应器内由下而上装填有三层催化剂，在上床层B-3与中床层B-2之间，中床层B-2与下床层B-1之间均补入氢气A、B，用于弥补液相溶解氢的消耗。其中，所述催化剂床层B-1装填了加氢保护剂(型号为CH-13，抚顺石化公司石油三厂催化剂厂)在液相反应器床层中所占体积比为20％～30％，催化剂床层B-2装填了加氢改质剂(型号为SSY-1A，陕西水森寅能源集团有限公司)在液相反应器床层中所占体积比为40％～50％，催化剂床层B-3装填了加氢裂化剂(型号为SSY-21，陕西水森寅能源集团有限公司)在液相反应器床层中所占体积比为20％～25％。
本实用新型采用煤焦油全馏分液相加氢，液相加氢技术是预先将反应所需的氢气溶解到煤焦油中，由溶氢煤焦油中的溶解氢为反应提供所需的氢源，同时还具有抑止煤焦油胶质和沥青质生焦反应的功能。溶氢煤焦油与循环油的混合物料一起进入催化剂床层，流体在反应器中呈单一的液相状态。
本实用新型具有以下特点：
(1)在液相反应器中，液相反应物溶氢煤焦油自下而上通过催化剂床层，能使催化剂全部均匀的被反应物料浸润，使催化剂作用得到充分发挥，可以有效提高反应产物收率，液相溶氢煤焦油的热容较大，可使床层温度得到有效的控制。
(2)液相反应器内部的催化剂床层进行分层设置，在催化剂上下床层之间增加溶解氢补氢装置，进而补充液相溶解氢的消耗。
(3)采用液相反应器，取消了复杂的入口气液两相分布装置和催化剂床层之间的再分布装置、催化剂床层之间冷却装置，大大提高了液相反应器的内部空间利用率，减少了设备投资。
(4)催化剂床层之间设置溶解氢补氢装置，该装置具有溶氢能力强，结构简单、安装方便的特点。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种煤焦油全馏分液相加氢系统，其特征在于，包括液相反应器(5)和溶氢器(4)；溶氢器(4)的进口上连接有煤焦油预处理装置和氢气输送装置，溶氢器(4)出口连接到液相反应器(5)的下端进口处，液相反应器(5)顶端的反应生成产物口出与热高压分离器(7)相连，热高压分离器(7)的一个出口经循环泵(8)后与液相反应器(5)下端进口相连，液相反应器(5)包括液相反应器壁(11)、补氢装置和多层催化剂床层，液相反应器壁(11)内部由下而上设置有多层催化剂床层，每两个相邻的催化剂床层之间均设置有补氢装置，补氢装置与氢气输送装置相连通。
2.根据权利要求1所述的煤焦油全馏分液相加氢系统，其特征在于，所述的液相反应器壁(11)内由下而上装有下床层(B-1)、中床层(B-2)和上床层(B-3)三层催化剂床层，下床层(B-1)与中床层(B-2)之间设置有补氢装置，中床层(B-2)和上床层(B-3)之间设置有补氢装置，其中，下床层(B-1)装填有加氢保护剂，中床层(B-2)装填有加氢改质剂，上床层(B-3)装填有加氢裂化剂。
3.根据权利要求1所述的煤焦油全馏分液相加氢系统，其特征在于，所述的煤焦油预处理装置包括净化装置(1)、高压进料泵(2)和加热炉(3)，所述的净化装置(1)进口通入有煤焦油，净化装置(1)出口经高压进料泵(2)与加热炉(3)相连，加热炉(3)与溶氢器(4)进口相连。
4.根据权利要求1所述的煤焦油全馏分液相加氢系统，其特征在于，所述的氢气输送装置包括氢气压缩机(6)，氢气压缩机(6)与溶氢器(4)进口相连。
5.根据权利要求1所述的煤焦油全馏分液相加氢系统，其特征在于，所述的补氢装置包括溶气头(14)和带有氢气进口(16)的补氢管(17)，补氢管(17)带有氢气进口(16)的一端安装在液相反应器壁(11)上，另一端伸入到液相反应器腔体内，补氢管(17)与氢气输送装置相连，补氢管(17)上设置有与其相通的多个溶气头(14)，溶气头(14)上方设置有催化剂支撑板(13)，催化剂支撑板(13)上方和下方均设有催化剂床层。
6.根据权利要求5所述的煤焦油全馏分液相加氢系统，其特征在于，所述的溶气头(14)包括上盘(14-1)和下盘(14-2)，上盘(14-1)和下盘(14-2)通过固定销(14-5)固定，并形成2～3mm的间隙，下盘(14-2)中间留有进气孔(14-4)，进气孔(14-4)下方通过支撑杆连接有进气管(14-3)。
7.根据权利要求1所述的煤焦油全馏分液相加氢系统，其特征在于，所述的热高压分离器(7)的另一个出口与蒸馏装置(9)相连。
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