一種循環液相加氫方法
2023-06-18 23:03:51 1
專利名稱：一種循環液相加氫方法
技術領域：
本發明屬於油品加氫工藝流程方法。
背景技術：
本發明所指的原料油是石油加工的餾份油，如包括石腦油、煤油、柴油、蠟油、常 壓渣油、減壓渣油，及上述油品任何混合比例。本發明所指的加氫方法包括對上述的餾分油的加氫精制、加氫處理、加氫改質、 加氫裂化和渣油加氫等方法。圖1為現有餾份油加氫方法，流程說明如下原料油1經反應進料泵A升壓後，先與氫氣2混合，再經原料換熱器B換熱，再進 入反應加熱爐C加熱至反應所需的溫度。混氫原料油在加氫反應器D中在催化劑的作用下 進行一系列加氫反應，隨著反應的進行放出大量的熱量。為防止催化劑床層溫升過高影響 催化劑的性能及出於設備安全的考慮，催化劑床層間或反應器間注入大量的急冷氫13。反 應產物4離開反應器後先經反應產物換熱器I冷卻至適當溫度後進入溫高壓分液罐J。溫 高分氣10經反應生成氣冷卻器F冷卻後進入分液罐G進行氣液分離，其中大部分氣相作為 循環氫經循環氫壓縮機H升壓後，一部分作為反應器催化劑床層的急冷氫13使用，另一部 分循環氫12與補充氫混合返回整個反應系統，以維持反應所需的氫分壓、稀釋反應物流有 害雜質濃度和帶走反應釋放出來的熱量。溫高壓分液罐J底的溫高分液11進入熱低壓分 離罐E進行進一步的汽液分離，分離出的低壓閃蒸液7與分離液8混合後作為生成油9送 往分餾部分分離出目的產品。低壓閃蒸氣6離開低壓閃蒸罐E後與分離罐G排出的少量分 液罐氣5混合，作為反應生成氣送出裝置進一步處理。在現有的加氫工藝過程中，通常採用較大流量的循環氫。循環氫的作用為維持反 應所需的氫分壓；帶走反應釋放出來的熱量和控制催化劑床層的反應溫升；稀釋反應物流 中的有害雜質，促進反應的進行。較大流量的循環氫增加了高壓氣路系統設備、管道的尺寸 和較高的能量消耗，同時也增加了裝置建設投資。本發明採用一種反應生成油循環液相加氫方法，用循環油代替循環氫的作用。
發明內容
本發明的目的在於解決上述現有技術中存在的問題，提供一種解決上述問題的 方法。本發明適用的原料油是石油加工的餾份油，如石腦油、煤油、柴油、蠟油、常壓渣 油、減壓渣油，及上述油品任何混合比例。優選原料油為柴油和蠟油。本發明適用的加工方案有加氫精制、加氫處理、加氫改質、加氫裂化和渣油加氫， 優選方案為採用上述的加工方案時原料油單程轉化率小於30wt%。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的本發明的循環液相加氫方法包括原料油與氫氣混合後先後經換熱、在加熱爐加熱至反應所需溫度後，進入加氫反應器，在催化劑的作用下原料油與氫氣進行加氫反應，其特 徵在於所述的加氫反應產物經過換熱器冷卻或者直接進入熱高壓分離罐；所述的熱高壓分離罐分離出的液相物流的一部分直接、或者再經過熱低壓分離罐 進一步分離，做為循環油返回每個加氫反應器入口和/或入多床層加氫反應器的床層間；所述的每個加氫反應器入口和/或入多床層加氫反應器的床層間設置或者不設 置循環油冷卻器；所述的熱高壓分離罐分離的氣相物流經冷卻和分液後，作為反應生成氣送出或者 經壓縮後再返回氫氣原料系統。在具體實施中，所述的熱高壓分離罐液相出口設置循環泵將循環油返回每個加氫反應器入口和/ 或入多床層加氫反應器的床層間；所述的循環泵入口壓力為1. 5_20MPag，循環油/原料油的循環比為0. 2-10 1 ；所述的熱低壓分離罐液相出口設置循環泵將循環油返回每個加氫反應器入口和/ 或入多床層加氫反應器的床層間； 所述的循環泵入口壓力為0. 2-6. OMPag,循環油/原料油的循環比為為 0. 5-20 1。所述的加氫反應器是固定床反應器；反應物流從固定床反應器頂部進入、底部流 出，或者反應物流從底部進入、頂部流出；所述的加氫反應產物離開加氫反應器後進入熱高壓分離罐前，冷卻溫度為 10-200 0C ；所述的熱高壓分離罐分離的氣相物流經冷卻和分液後，作為反應生成氣送出返回 氫氣原料系統的氣相物流中，氣體/原料油的標準體積比為0. 5-100 ；或者所述的熱高壓分離罐分離的氣相物流經冷卻和分液後，作為反應生成氣經壓縮後 再返回氫氣原料系統的氣相物流中，氣體/原料油的標準體積比為10-500 ；所述的熱高壓分離罐或者熱低壓分離罐內設置傳質內構件；所述的熱高壓分離罐或者熱低壓分離罐，採用富氫氣體進行汽提；反應生成氣送出或者經壓縮後再返回氫氣原料系統的氣體在注入補充氫氣壓縮 機前先經過氫氣提純處理。本發明的方法詳述如下加氫反應產物離開反應器後不經換熱冷卻直接進入熱高壓分離罐，或經適當的換 熱冷卻再進入熱高壓分離罐，優選直接進入熱高壓分離罐方案，以期減少換熱過程中熱量 的損失。熱高壓分離罐的液相出口設有循環泵，熱高壓分離罐的液相一部分做為循環油返 回反應器入口 ；在多床層或多臺反應器串聯配置的情形下，為控制下一床層或下一反應器 入口溫度，循環油在注入床層間或下一反應器之前設有冷卻器；或為達到稀釋下一催化劑 床層或下一反應器反應物流濃度的目的，循環油可以不經冷卻直接注入；或者循環泵設置 在熱低壓分離罐的液相出口，優選循環泵設在熱高壓分離罐的液相出口，以期減小壓力的 損失。熱高壓分離罐剩餘部分的液相作為反應生成油進行換熱冷卻，並以合適溫度去分餾部分分離出產品。熱高壓分離罐的氣相經冷卻、分液後，氫氣組分佔50一90V％，但氣體流量小，所以可以直接送往下遊裝置進行處理；若出於節約氫氣資源的考慮，這部分氣體還可經提純、壓縮後返回反應器參與加氫反應；或者不經提純，只經壓縮後返回。壓縮機可以單獨設置，也可以與補充氫氣壓縮機共用，以減少裝置壓縮機的數量，達到節省投資和能耗的目的。
本發明的效果是優選加氫反應產物離開反應器後不經換熱冷卻直接進入熱高壓分離罐，由於有一定量的氫氣與其他氣體閃蒸出來，維持了加氫反應所需的氫分壓。
優選熱高壓分離罐的液相出口設有循環泵，循環油返回反應器入口，即在加熱爐出口與原料混合，提高了加熱爐出口循環混合進料的溫度，減小了加熱爐的負荷，有利於節約燃料的消耗。
循環油的加入稀釋了反應物流中的有害雜質，促進了反應的進行。
循環油的熱容比循環氫大，少量的循環油就能有效的控制催化劑床層的反應溫升；在多床層或多臺反應器串聯配置的情形下，循環油在注入床層間或下一反應器之前設有冷卻器，能更有效的控制催化劑床層的反應溫升。
上述效果完全替代了現有加氫方法中循環氫的作用。減小了高壓氣路系統設備、管道的尺寸和降低了能量消耗，同時也起到了節省裝置建設投資的目的。
熱高壓分離罐的氣相經冷卻、分液後，氫氣組分佔50一90V％以上，若出於節約氫氣資源的考慮，這部分氣體還可以經壓縮後返回參與加氫反應。這與現有加氫方法中的循環氫系統類似，但由於其流量小，所需的設備、管線尺寸小，所消耗的能耗也小；同時這部分氣體只是為回收氫氣的目的，其作用與現有加氫方法循環氫的作用完全不同。
下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述
圖l是現有技術的工藝流程圖
娃備
A反應進料泵
B原料換熱器
C反應加熱爐
D加氫反應器
E熱低壓分離罐
F反應生成氣冷卻器
G分液罐
H循環氫壓縮機
工反應產物換熱器
丁溫高壓分液罐
物泣
l原料油
2氫氣
3混合原料
4反應產物
5分液罐氣
6低壓閃蒸氣
7低壓閃蒸液
8分離液
9生成油
10溫高分氣
11溫高分液
12循環氫
13急冷氫
圖2是本發明提供的工藝流程圖
其中設備A-G和物流1-9與圖1相同。
K熱高壓分離罐14熱高分氣
L循環泵15循環油
M循環油冷卻器16熱高分油
N熱高分油換熱器17反應器入口循環油
0壓縮機18循環混合進料
19床層間循環油
具體實施例方式下面結合圖2對本發明的方法進行說明。在反應加熱爐C前除了出於節省氫氣的目的有回收氣與補充氫混合外，流程與上 述圖1說明相同。反應加熱爐出口物流先與溫度較高的反應器入口循環油17混合，得到循環混合 進料18。通過調整反應加熱爐C出口的溫度，使循環混合進料18的溫度滿足反應所需的 溫度。原料油1與氫氣2在加氫反應器D中在催化劑的作用下進行一系列加氫反應，由於 循環油的熱容遠大於循環氫，在同等反應放熱量的前提下，採用本發明方法的催化劑床層 溫升小，循環油用量少。由於循環油是已經發生反應過的介質，影響催化劑性能的有害雜質 含量低，其與原料油混合能有效稀釋反應物流中總雜質的濃度，有利於促進催化劑的反應 進程。對多床層反應器或採用多反應器串聯布置的流程，床層間循環油19可以分別注入在 催化劑床層間或下一反應器入口處。對強放熱反應，為降低循環油的使用量或者為增大冷 卻效果，循環油可以在注入催化劑床層間或下一反應器入口處之前採用循環油冷卻器M冷 卻。反應產物4離開加氫反應器D後不經換熱器冷卻直接進入熱高壓分離罐K中，通過控 制熱高分氣14的流量，以維持反應所需的氫分壓。熱高分氣14經反應生成氣冷卻器F冷 卻後進入分液罐G進行氣液分離，由於分液罐氣5氣量少，但氫氣含量高於50V%，可以採用 直接外排至下遊裝置處理，也可以採用壓縮機0壓縮後循環回反應系統，與補充氫一道再 參與加氫反應，這種方式可以有效減少氫氣損失。熱高壓分離罐K底部的液相一部分作為外排的熱高分油16，另一部分作為循環油 15，循環油經循環泵L升壓後，作為反應器入口循環油17，對多床層反應器或採用多反應器串聯布置的流程，有一部分循環油需作為床層間循環油19分別注入在催化劑床層間或下 一反應器入口處。熱高分油16經與熱高分油換熱器N換熱至適當溫度後，進入熱低壓分離罐E中進 行進一步的汽液分離，分離出的低壓閃蒸液7與分離液8混合後作為生成油9送往分餾部 分分離出目的產品。低壓閃蒸氣6離開低壓閃蒸罐E後先與分離罐G排出的少量分離罐氣 5混合，再作為反應生成氣送出裝置進一步處理。實施例以下為本發明的優選實施方案，通過該優選實施方案具體說明本發明的方法，但 本發明的範圍以權利要求的保護範圍為準，不受所述優選實施方案的限制。a)採用的原料油為柴油。b)補充氫組分的純度優選為，氫氣85-99. 9V%,甲烷0. 01_6V%，硫化氫0_2V%c)採用的加工方案為柴油加氫精制。d)加氫反應產物離開反應器後可以經適當換熱進入熱高壓分離罐，冷卻溫度範圍 10-200°C，優選反應產物不經換熱直接進入熱高壓分離罐。e)循環泵可以設置在熱低壓分離罐液相出口，優選設在熱高壓分離罐液相出口。f)循環泵循環比優選0. 5-2g)在反應器總溫升小於30°C，優選循環油不經冷卻注入催化劑床層間。h)在反應器總溫升大於35°C，優選循環油注入催化劑床層間或下一反應器入口 之前設冷卻器，冷卻器取熱負荷/反應總放熱量優選0. 2-0. 8。i)直接送往下遊裝置處理的氣體流量優選氣體/原料油標準體積比為0. 5-10。j)與補充氫共用壓縮機，經壓縮後再返回參與加氫反應的回收氣體的流量優選氣 體/原料油標準體積比為10-50。k)單獨設置壓縮機，經壓縮後再返回參與加氫反應的回收氣體的流量優選氣體/ 原料油標準體積比為100-200。1)回收氣體在注入補充氫壓縮機前採用氫氣提純手段優選條件，回收氣氫氣純度 小於80V%時。
權利要求
1.一種循環液相加氫方法，所述的方法包括原料油與氫氣混合後先後經換熱、在加熱 爐加熱至反應所需溫度後，進入加氫反應器，在催化劑的作用下原料油與氫氣進行加氫反 應，其特徵在於所述的加氫反應產物經過換熱器冷卻或者直接進入熱高壓分離罐； 所述的熱高壓分離罐分離出的液相物流的一部分直接、或者再經過熱低壓分離罐進一 步分離，做為循環油返回每個加氫反應器入口和/或入多床層加氫反應器的床層間；所述的每個加氫反應器入口和/或入多床層加氫反應器的床層間設置或者不設置循 環油冷卻器；所述的熱高壓分離罐分離的氣相物流經冷卻和分液後，作為反應生成氣送出或者經壓 縮後再返回氫氣原料系統。
2.如權利要求1所述的循環液相加氫方法，其特徵在於所述的熱高壓分離罐液相出口設置循環泵將循環油返回每個加氫反應器入口和/或 入多床層加氫反應器的床層間；所述的循環泵入口壓力為1.5-20MPag，循環油/原料油的循環比為0.2-10 1。
3.如權利要求1所述的一種循環液相加氫方法，其特徵在於所述的熱低壓分離罐液相出口設置循環泵將循環油返回每個加氫反應器入口和/或 入多床層加氫反應器的床層間；所述的循環泵入口壓力為0.2-6. OMPag，循環油/原料油的循環比為為0.5-20 1。
4.如權利要求1所述的一種循環液相加氫方法，其特徵在於所述的加氫反應器是固定床反應器；反應物流從固定床反應器頂部進入、底部流出，或 者反應物流從底部進入、頂部流出；所述的加氫反應產物離開加氫反應器後進入熱高壓分離罐前，冷卻溫度為10-200°C。
5.如權利要求1所述的一種循環液相加氫方法，其特徵在於所述的熱高壓分離罐分離的氣相物流經冷卻和分液後，作為反應生成氣送出返回氫氣 原料系統的氣相物流中，氣體/原料油的標準體積比為0. 5-100。
6.如權利要求1所述的一種循環液相加氫方法，其特徵在於所述的熱高壓分離罐分離的氣相物流經冷卻和分液後，作為反應生成氣經壓縮後再返 回氫氣原料系統的氣相物流中，氣體/原料油的標準體積比為10-500。
7.如權利要求1所述的一種循環液相加氫方法，其特徵在於 所述的熱高壓分離罐或者熱低壓分離罐內設置傳質內構件。
8.如權利要求1所述的一種循環液相加氫方法，其特徵在於 所述的熱高壓分離罐或者熱低壓分離罐，採用富氫氣體進行汽提。
9.如權利要求1所述的一種循環液相加氫方法，其特徵在於反應生成氣送出或者經壓縮後再返回氫氣原料系統的氣體在注入補充氫氣壓縮機前 先經過氫氣提純處理。
10.如權利要求2或者3所述的一種循環液相加氫方法，其特徵在於所述的加氫反應器是固定床反應器；反應物流從固定床反應器頂部進入、底部流出，或 者反應物流從底部進入、頂部流出；所述的加氫反應產物離開加氫反應器後進入熱高壓分離罐前，冷卻溫度為10-200°C ；所述的熱高壓分離罐分離的氣相物流經冷卻和分液後，作為反應生成氣送出返回氫氣 原料系統的氣相物流中，氣體/原料油的標準體積比為0. 5-100 ； 或者所述的熱高壓分離罐分離的氣相物流經冷卻和分液後，作為反應生成氣經壓縮後再返 回氫氣原料系統的氣相物流中，氣體/原料油的標準體積比為10-500 ； 所述的熱高壓分離罐或者熱低壓分離罐內設置傳質內構件； 所述的熱高壓分離罐或者熱低壓分離罐，採用富氫氣體進行汽提； 反應生成氣送出或者經壓縮後再返回氫氣原料系統的氣體在注入補充氫氣壓縮機前 先經過氫氣提純處理。
全文摘要
本發明為一種循環液相加氫方法，其特徵在於所述的加氫反應產物經過換熱器冷卻或者直接進入熱高壓分離罐；所述的熱高壓分離罐分離出的液相物流的一部分直接、或者再經過熱低壓分離罐進一步分離，做為循環油返回每個加氫反應器入口和/或入多床層加氫反應器的床層間；所述的每個加氫反應器入口和/或入多床層加氫反應器的床層間設置或者不設置循環油冷卻器；所述的熱高壓分離罐分離的氣相物流經冷卻和分液後，作為反應生成氣送出或者經壓縮後再返回氫氣原料系統。本發明方法減小了現有加氫方法高壓氣路系統設備、管道的尺寸和降低了裝置能量消耗，同時也起到了節省裝置建設投資的目的。
文檔編號C10G49/00GK102120934SQ20101000110
公開日2011年7月13日 申請日期2010年1月12日 優先權日2010年1月12日
發明者劉凱祥, 劉家明, 孫麗麗, 李 浩 申請人:中國石化工程建設公司, 中國石油化工集團公司