一种液相加氢方法及其反应器的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种液相加氢方法及其反应器，原料油进入加氢反应器的汽提分布器经汽提介质汽提后，汽提出的废气排出反应器外，汽提后的原料油进入混合器与氢气混合，溶氢的原料油进入催化剂床层进行加氢反应，反应产物排出反应器，还公开了一种液相加氢反应器，包括反应器筒体、混合器、汽提分布器、催化剂床层、反应器出口、反应器入口，本发明操作灵活性、投资低。
【专利说明】一种液相加氢方法及其反应器
【技术领域】
[0001]本发明涉及烃油精制领域，特别涉及一种液相加氢方法及其反应器。
【背景技术】
[0002]目前世界经济的持续发展和环保法规的日益严格，需要生产大量轻质清洁燃料，这些都要求对现有的炼油技术进行完善和改进，以最低的成本生产出符合要求的产品。随着原油资源的日益短缺和重质化、劣质化发展，催化裂化和焦化成为生产轻质燃料产品的重要手段，但这两种工艺得到的产品质量一般难以达到严格的产品质量指标要求。轻质燃料产品质量体系中，硫含量是最重要的指标，因为燃料中硫化物在其燃烧过程中会转变成SOx, SOx是造成大气污染，形成酸雨的罪魁祸首，更严重的是SOx与其他污染物的协同效应，形成二次污染，如何降低石油产品中硫含量是当前石油化工行业面对的最重要问题之一，另外柴油产品的十六烷值一直受到关注，其规格要求也越来越严格。目前，以脱硫和改质为主要目的加氢工艺在清洁燃料生产中获得了广泛应用。
[0003]加氢技术是改善烃油质量常用的技术之一，随着全球原油市场供应趋于较高硫含量的原油，炼厂需加工含硫较高的劣质烃油，将硫、氮、氧和金属等杂质在炼制过程中脱除，通过改变烃油的分子结构改变其品质，从而使各种产品满足规范要求。烃油加氢过程实际上参与反应的氢气只有用于化学氢耗的氢气，而传统滴流床反应器加氢技术，需要有大量过剩的氢气存在，并且维持过剩氢气需要用循环氢压缩机。
[0004]在传统的加氢工艺中氢需要从气相传递到液相，然后共同吸附在催化剂的表面，在催化剂活性中心的作用下进行反应。由于加氢反应是一个强放热反应，通常利用大量的氢气和反应进料油通过催化剂床层带走反应产生的热量，而在加氢反应过程中实际需要的氢比较少，大部分没有参加反应的氢气进行循环到加氢反应器继续参与反应；传统烃油加氢技术采用大量过剩氢气的另一个主要原因是维持烃油加氢反应的氢分压，维持较高的氢分压在热力学上有利于加氢精制和加氢裂化反应，抑制生成焦炭的缩合反应。
[0005]没有参加反应的氢气通过分离器与液相分离并除去杂质后，通过循环氢压缩机将其压力升高到反应所需的压力送到反应器继续参加加氢反应。循环氢压缩机的作用就是将没有参与加氢反应的氢气提高压力使其循环使用，因此循环氢气压缩机在现有加氢技术中成为必不可少的设备，业内称其为加氢装置的心脏。
[0006]传统的固定床加氢反应器内是气、液、固三相并存，气相为氢气和烃类原料的蒸气，液相为未汽化的烃类原料，固相为催化剂。气液两相是以滴流的形式通过催化剂床层，因此也称滴流床反应器。
[0007]在滴流床反应器中，实际参加反应的反应进料油与液时空速有关，空速反映了装置的处理能力，工业上希望采用较大的空速操作，但空速受到反应速度的制约。空速根据催化剂活性、原料性质、反应深度的不同一般在0.5~1tT1之间波动。目前工业应用的加氢精制过程在一定反应温度条件下降低空速会提高烯烃饱和率、加氢脱硫率和加氢脱氮率。
[0008]采用过剩氢气的目的是加强传质和带走因加氢反应而产生的大量热量，循环氢压缩机作为加氢过程的心脏，投资和操作费用均较高，为了取消循环氢压缩机，人们开始考虑利用供氢剂为烃油加氢过程提供氢源，USP4698147公开了利用供氢剂减小停留时间，反应后供氢剂利用氢气进行再生，再生后循环使用。为了加强裂化反应，USP4857168公开了利用供氢剂和氢气为重油加氢提供氢源的重油加氢裂化方法，供氢剂主要起抑制生成焦炭的缩合反应的作用。
[0009]上述改进仍然需要循环氢和循环氢压缩机，CN200810141293.X提出了一种两相加氢方法，取消了循环氢和循环氢压缩机，将氢气在溶剂或者稀释剂的存在下与新鲜反应进料油和部分循环油混合形成混合物流，混合物流在分离罐中将气体分离后，液相进入反应器与催化剂接触进行反应，反应流出物一部分作为循环油，另一部分去气液分离器进行分离后得到产品，但液相加氢反应器的内构件尚未提起，而液相加氢反应器内构件是反应器的核心，决定着加氢反应的传质及反应速度，以及加氢的效率。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于提供一种液相加氢方法，将反应进料油进行汽提再与氢气混合后与催化剂接触进行加氢反应。脱除反应进料油中携带的硫化氢，消除硫化氢对深度脱硫反应的抑制作用。
[0011]本发明还提供一种液相加氢反应器，在催化剂上部设有汽液接触分离塔盘或填料，分离塔盘或填料下方设汽提分布器，用于除出反应进料油中携带的硫化氢，消除硫化氢对深度脱硫反应的抑制作用。该反应器液相加氢结构简单，促进反应，大大提高加氢的效率。
[0012]本发明一种液相加氢方法，包括:
[0013]反应进料油进入加氢反应器的汽提器经汽提介质汽提后，汽提出的废气排出反应器外，汽提后的反应进料油进入混合溶解器与氢气混合，溶氢的反应进料油进入催化剂床层进行加氢反应，反应产物排出反应器。
[0014]所述的一种液相加氢方法，其特征在于:汽提介质为氢气。
[0015]所述的一种液相加氢方法，其特征在于:液体反应产物从反应器下部排出反应器，气体产物从反应器催化剂床层上部排出反应器。
[0016]所述的一种液相加氢方法，其特征在于:反应器催化剂床层浸溃液相之中。
[0017]所述的一种液相加氢方法，其特征在于:至少脱除反应进料油中硫、氮、氧、金属杂质中一种污染物，并饱和芳烃，改变烃油分子结构。
[0018]所述的液体反应产物从反应器下部排出反应器的液体反应产物部分作为循环油返回到反应器入口，另一部分作为产品。
[0019]本发明提出一种液相加氢反应器，包括反应器筒体、混合溶解器、汽提分布器、催化剂床层、反应器出口、反应器入口，特征在于:混合溶解器、汽提分布器和催化剂混床层设置在反应器筒体内。
[0020]所述的混合溶解器设置在汽提分布器下方，催化剂床层的上方，当催化剂床层为两个或者两个以上时，催化剂床层之间还设置混合溶解器。
[0021 ] 所述的混合溶解器设有混合油进料口和氢气入口，混合溶解器还有溶氢混合物和气体出口，混合溶解器溶氢混合物出口插到反应器液相中。
[0022]所述的反应器入口设置在反应器上部，特别是顶部或者上部侧面，反应器出口设置在反应器下部，特别是在底部或者下部侧面。
[0023]所述的一种液相加氢反应器，其特征在于:反应器顶部设有气体排出口。
[0024]所述的一种液相加氢反应器，其特征在于:反应器内设有液体分布器。
[0025]所述的一种液相加氢反应器，其特征在于:反应器上部设有分离塔盘或填料。
[0026]所述的一种液相加氢反应器，其特征在于:反应器内设有气体分布器。
[0027]所述的一种液相加氢反应器，其特征在于:混合溶解器设有混合油进料口、氢气入口和出料口。
[0028]所述的一种液相加氢反应器，其特征在于:混合溶解器溶氢混合物出口浸在反应器液相中。
[0029]所述一种液相加氢反应器中设置有分离段，可以脱除进料中的大部分硫化氢及惰性气体，有利于深度脱硫反应。反应器催化剂可以是单床层或多床层装填，反应器内设混合溶解器，使汽提后的反应进料与氢气充分混合溶解，排出部分气体后，溶氢混合物进入催化剂床层与催化剂接触进行反应，对多床层反应器来说，床层间也设有混合溶解器，从第一段催化剂床层出来的流出物进入床层混合溶解器使床层间注入的氢气溶解其中，排出部分气体后，液体进入第二段催化剂床层，与催化剂接触继续进行反应，依此类推，反应流出物从反应器出口引出。
[0030]本发明所述反应进料油为新鲜原料和反应后的液相产物的混合物，或烃油或者烃油馏分油，如石油馏分、馏分油、柴油、脱浙青油、渣油、润滑油、煤液化油和页岩油或者其产品O
[0031]本发明一种液相加氢反应器利用分离段脱除不利于反应进行的介质。
[0032]本发明一种液相加氢反应器利用混合溶解器使氢气溶解在混合反应进料油中为烃油的加氢反应提供氢源。
[0033]本发明一种液相加氢反应器可用于直馏馏分油、FCC循环油、焦化瓦斯油CG0，或者其混合煤油和柴油加氢处理，还可用于FCC原料预处理，用于新建装置和缓和加氢裂化改造，用于生产ULSD，用于原料预处理或者产品的后处理。
[0034]本发明一种液相加氢方法及其反应器有以下优点:
[0035]I)催化剂用量少；
[0036]2)氢损失较小；
[0037]3)较低的操作费用；
[0038]4)液体收率较高；
[0039]5)较大的操作灵活性；
[0040]6)生产超低硫氮含量的产品；
[0041]7)较低的投资；
[0042]8)减小了反应器体积；
[0043]9)对于装置改造以生产超低硫柴油而言，改造费用很低。
[0044]与滴流床加氢反应器的现有技术相比，本发明:可脱硫98%~99%，而氢耗仅是滴流床加氢反应器的70%~90%。
【专利附图】
【附图说明】
[0045]图1为本发明一种单床层液相加氢反应器流程图，
[0046]图2为一种多床层液相加氢反应器流程图。
[0047]图中:1.反应进料油，2.汽提介质，3.废气，4.调节阀，5.反应气体产物，6.液体分布器，7.汽提段，8.气体分布器，9.混合溶解器，10.调节阀，11.催化剂床层，12.反应器筒体，13.液相反应物，14.循环油。
【具体实施方式】
[0048]如图1所示，反应进料油进入加氢反应器的液相分布器，然后在汽提器经汽提介质氢气汽提后，汽提出的影响加氢反应的H2S、NH3等废气排出反应器外，汽提后的反应进料油进入混合溶解器与氢气混合，溶氢的反应进料油进入催化剂床层进行加氢反应，反应产物中的液体产物从反应器下部排出反应器，气体产物从反应器催化剂床层上部排出反应器，液体产物可以部分作为循环油，部分作为产品出装置，反应器催化剂床层浸溃在液相之中，少脱除反应进料油中硫、氮、氧、金属杂质中一种污染物，并饱和芳烃，改变烃油分子结构。
[0049]如附图2所示，反应器筒体内设有一个分离段和两段催化剂床层，反应进料油进入反应器分离段与氢气接触进行汽提，汽提出废气由反应器顶部排出，气体后的反应进料油与氢气在混合溶解器中混合，使氢气溶于反应进料油中，溶氢的反应进料油进入反应器催化剂床层进行加氢反应，维持催化剂床层浸溃在反应进料油中，催化剂床层间设有床层混合溶解器，氢气在床层混合溶解器中溶解在油中，床层间排出气体后，液体进入第二床层与催化剂接触继续进行反应，从反应器下部出来的反应流出物分离后得到产品出装置。
【权利要求】
1.一种液相加氢方法，反应进料油进入加氢反应器的汽提器经汽提介质汽提后，汽提出的废气排出反应器外，汽提后的反应进料油进入混合器与氢气混合，溶氢的反应进料油进入催化剂床层进行加氢反应，反应产物排出反应器。
2.依照权利要求1所述的一种液相加氢方法，其特征在于:汽提介质为氢气。
3.依照权利要求1所述的一种液相加氢方法，其特征在于:反应产物中液体产物从反应器下部排出反应器，气体产物从反应器催化剂床层上部排出反应器。
4.依照权利要求1所述的一种液相加氢方法，其特征在于:反应器催化剂床层浸溃液相之中。
5.依照权利要求1所述的一种液相加氢方法，其特征在于:至少脱除反应进料油中硫、氮、氧、金属杂质中一种污染物，并饱和芳烃，改变烃油分子结构。
6.依照权利要求1所述的一种液相加氢方法，其特征在于:所述的液体反应产物从反应器下部排出反应器的液体反应产物部分作为循环油返回到反应器入口，另一部分作为产品O
7.一种液相加氢反应器，包括反应器筒体、混合器、汽提分布器、催化剂床层、反应器出口、反应器入口，特征在于:混合器、汽提分布器和催化剂混床层设置在反应器筒体内。
8.依照权利要求7所述的一种液相加氢反应器，其特征在于:所述的混合器设置在汽提分布器下方，催化剂床层的上方，当催化剂床层为两个或者两个以上时，催化剂床层之间还设置混合器。
9.依照权利要求7所述的一种液相加氢反应器，其特征在于:所述的混合器设有混合油进料口和氢气入口，混合器还有溶氢混合物和气体出口，混合器溶氢混合物出口插到反应器液相中。
10.依照权利要求7所述的一种液相加氢反应器，其特征在于:所述的反应器入口设置在反应器上部，特别是顶部或者上部侧面，反应器出口设置在反应器下部，特别是在底部或者下部侧面。其特征在于:反应器顶部设有气体排出口，反应器内设有液体分布器和气体分布器，反应器上部设有分离塔盘或填料。其特征在于:混合器设有混合油进料口、氢气入口和出料口。其特征在于:混合器溶氢混合物出口浸在反应器液相中。
【文档编号】C10G67/02GK104178217SQ201310206899
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2013年5月22日 优先权日:2013年5月22日
【发明者】朱华兴, 张光黎, 曾茜, 薛皓, 师敬伟, 张国信, 韩旭辉, 刘兵兵 申请人:中石化洛阳工程有限公司, 中石化炼化工程（集团）股份有限公司