本发明涉及一种重油加氢方法。
背景技术：
随着原油的重质化和劣质化、环境保护要求日益严格、市场对轻质油品需求增加、石油产品清洁化要求不断提高，越来越多的炼油企业在原油加工路线的选择上采用重油加氢与催化裂化组合的重油加工方案，重油加氢装置则成为这些炼油厂中的核心装置。
在重油加氢技术中，固定床工艺流程简单成熟且易于操作，是应用最广泛的工艺。在固定床重油加氢过程中，重质油中的污染金属最容易被脱除，这些重金属沉积在催化剂上，会使得加氢催化剂迅速失活，造成重油加氢装置需要停工更换催化剂，装置的运转周期缩短。这一问题可以通过增大反应器的体积来得以减缓，但一味增加反应器体积会造成装置投资的大幅度上升，因此在现有固定床重油加氢技术中，基于经济性的考虑，装置的设计操作周期一般为1年。而炼油厂的全厂检修周期一般为3-4年，因此采用重油加氢作为重油加工路线的炼厂在一个检修周期内会经历2-3次的重油加氢装置停工更换催化剂。作为炼油厂的核心装置，在重油加氢装置停工换剂期间，一般需要通过降低全厂原油加工量、更换原油品种、增大焦化装置生产负荷、在罐区存储部分渣油等方法来应对，炼厂的经济效益会受到很大的影响。
因此，克服上述重油加工中所遇到的难点，提供一种重油加氢方法，显著延长重油加氢装置的运转周期，减少停工更换催化剂时间，提高重油加氢装置的在线率，是目前提高炼油厂经济效益亟待解决的问题。
CN103059933A公开了一种高酸高钙重质原油的加氢处理方法。该方法 将整套装置分为低压加氢处理区和高压加氢处理区，其中低压加氢处理区设有多个可切换加氢保护反应器，可将高酸高钙重质油处理为合格的催化裂化原料。但是，由于低压加氢处理区仅能脱除原料中的Ca，通过低压可切换保护反应器可延缓由于钙沉积引起的催化剂床层压降升高，而对于其它重金属沉积引起的催化剂床层堵塞问题没有得到解决，仍会造成装置因Ni、V等重金属沉积而很快停工。
CN1484684A公开了一种使用可置换和可短路反应器加氢处理重烃馏分的方法。在运行初期，保护反应器A和B依次串联操作，B在A的下游；当保护反应器A压降太高或催化剂失活后，将A切出更换催化剂，B继续运转；A更换催化剂完毕后切换反应系统，位于保护反应器B的下游；当B压降太高或催化剂失活后，将B切出更换催化剂，A继续运转；B更换催化剂完毕后切换反应系统，位于保护反应器A的下游投入使用。以此循环，可延长全装置的运转周期。但是，此方法需要不断改变保护反应器A、B的相对位置，因此需要众多的高压阀门，投资高，且操作过程复杂，会给生产带来风险和不便。
加氢装置在更换反应器中的催化剂时，由于必须对反应器进行降温降压、带油、吹扫、置换等一系列处理，才能将其中的催化剂安全卸出；同样，在更换新催化剂后将反应器切入反应系统时，也需要进行置换、催化剂润湿、升温升压等一系列预处理过程。因此，现有加氢装置实际上无法实现在装置正常操作的同时，更换切出反应器中的催化剂。目前已有的做法是，增加一套专用的反应器处理系统，其中包括压缩机、加热炉、换热器、空冷器、分离器、泵等系统的设备，专门用于更换可切换反应器的催化剂。但是，采用这种方法，由于需要增加多台设备，会大大增加装置的投资。
技术实现要素：
本发明的目的是在充分利用现有加氢工艺的基础上，提供一种重油加氢方法，该方法能有效延长重油加氢工艺的运转周期，提高重油加氢工艺的在线率，而且还能够完全适用于现有重油加氢工艺改造或新渣油加氢工艺的设计。
为了实现上述目的，本发明提供一种重油加氢方法，该方法包括：a、将重油和补充氢送入主加氢保护反应器进行加氢保护反应，得到加氢保护产物；b、将步骤a中所述加氢保护产物依次进行加氢处理、热高压分离和冷高压分离，得到热高分油、冷高分油和循环氢；c、将步骤b中所述循环氢经压缩后得到压缩循环氢；将所述压缩循环氢预热后，得到预热压缩循环氢；将所述预热压缩循环氢、重油和补充氢送入所述主加氢保护反应器中；d、当所述主加氢保护反应器的压力降达到0.2-1.0兆帕或其内的加氢保护催化剂失活时，将备用加氢保护反应器用循环氢进行吹扫、初步升温、升压和最终升温后，将所述预热压缩循环氢、重油和补充氢送入备用加氢保护反应器进行加氢保护反应，得到的加氢保护产物进行所述加氢处理；将所述主加氢保护反应器在循环氢的作用下进行更换加氢保护催化剂；e、当所述备用加氢保护反应器的压力降达到0.2-1.0兆帕或其内的加氢保护催化剂失活时，将所述主加氢保护反应器用循环氢进行吹扫、初步升温、升压和最终升温后，将所述预热压缩循环氢、重油和补充氢送入主加氢保护反应器进行加氢保护反应，得到的加氢保护产物进行所述加氢处理；将所述备用加氢保护反应器在循环氢的作用下进行更换加氢保护催化剂。
优选地，其中，将加氢保护反应器在循环氢的作用下进行所述更换加氢保护催化剂的步骤包括：将部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢一起送入所述加氢保护反应器对所述加氢保护反应器进行吹扫降温后，再送入所述加氢处理反应器；当所述加氢保护反应器吹扫降温完毕，停止送入所述部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢；将所述加氢保护反应器进行泄放后，更换 加氢保护催化剂并通入氮气进行催化剂保护。
优选地，其中，将加氢保护反应器用部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢进行吹扫、初步升温、升压和最终升温的步骤包括：将部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢一起送入所述加氢保护反应器，对更换好加氢保护催化剂的所述加氢保护反应器先进行吹扫和初步升温，然后进行升压和最终升温；其中，将用于吹扫和初步升温的所述部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢泄放，将用于最终升温的所述部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢送入所述加氢处理反应器。
优选地，其中，所述进行升温和升压的步骤包括：将所述加氢保护反应器初步升温至反应器最小升压温度以上，对所述加氢保护反应器进行升压和最终升温。
优选地，其中，所述泄放包括：将加氢保护反应器中的油和/或气进行选自反应产物低压分离、分馏、燃烧和氢气回收中的至少一种处理方式处理。
优选地，其中，所述的加氢保护反应器均为下行式固定床反应器或均为上行式固定床反应器。
优选地，其中，所述加氢保护反应器设置1台或串联的2-3台固定床反应器，在每台固定床反应器内以1个床层装填或者以2-4个床层分段装填加氢保护催化剂。
优选地，其中，所述主加氢保护反应器和备用加氢保护反应器的容积比为0.1-10。
优选地，其中，所述主加氢保护反应器和备用加氢保护反应器的容积比为1-5。
优选地，其中，所述重油为选自常压渣油、减压渣油、减压蜡油、焦化蜡油、脱沥青油和煤焦油中的至少一种。
优选地，其中，所述加氢保护反应的条件为：压力为2.0-20兆帕，温度 为260-430℃，原料油液时体积空速为0.2-8.0小时-1，氢/油体积比为(50:1)-(600:1)。
本发明提供的方法，可用于重质原料的加氢处理，特别是高重金属含量和/或高铁钙含量、高烯烃含量的油品处理。主加氢保护反应器和备用加氢保护反应器可多次相互切换使用，并通过催化剂在线更换系统，巧妙利用工艺所产生的循环氢在不影响工艺正常操作的基础上，完成失活加氢保护催化剂更换过程中加氢保护反应器的处理。与现有技术相比，该加氢方法在不增加新的大型设备的前提下，可以将重油加氢装置的运转周期延长30-300％，从而增加了重油加氢装置的运行效率，提高了经济性。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明方法的一种具体实施方式所采用的重油加氢装置的示意图。
附图标记说明
A主加氢保护反应器 B备用加氢保护反应器
C加氢处理反应器 D热高压分离器
E热高分气冷却器 F冷高压分离器
G循环氢压缩机 H循环氢预热器
a1主加氢保护反应器入口阀 a2主加氢保护反应器出口阀
b1备用加氢保护反应器入口阀 b2备用加氢保护反应器出口阀
c1反应器处理用预热前循环氢阀门
c2反应器处理用预热后循环氢阀门
d1反应器处理用总循环氢到主加氢保护反应器阀门
d2主加氢保护反应器泄放阀门
e1反应器处理用总循环氢到备用加氢保护反应器阀门
e2备用加氢保护反应器泄放阀门
1重油原料 2混氢原料油
3加氢保护反应生成物 4加氢处理反应生成物
5热高分气 6热高分油
7冷高分进料 8循环氢气
9冷高分油 10升压循环氢
11加氢反应用循环氢 12反应器处理用预热前循环氢
13反应器处理用预热后循环氢 14反应器处理用总循环氢
15反应器排放
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供一种重油加氢方法，该方法包括：a、将重油和补充氢送入主加氢保护反应器进行加氢保护反应，得到加氢保护产物；b、将步骤a中所述加氢保护产物依次进行加氢处理、热高压分离和冷高压分离，得到热高分油、冷高分油和循环氢；c、将步骤b中所述循环氢经压缩后得到压缩循环氢；将所述压缩循环氢预热后，得到预热压缩循环氢；将所述预热压缩循环氢、重油和补充氢送入所述主加氢保护反应器中；d、当所述主加氢保护 反应器的压力降达到0.2-1.0兆帕或其内的加氢保护催化剂失活时，将备用加氢保护反应器用循环氢进行吹扫、初步升温、升压和最终升温后，将所述预热压缩循环氢、重油和补充氢送入备用加氢保护反应器进行加氢保护反应，得到的加氢保护产物进行所述加氢处理；将所述主加氢保护反应器在循环氢的作用下进行更换加氢保护催化剂；e、当所述备用加氢保护反应器的压力降达到0.2-1.0兆帕或其内的加氢保护催化剂失活时，将所述主加氢保护反应器用循环氢进行吹扫、初步升温、升压和最终升温后，将所述预热压缩循环氢、重油和补充氢送入主加氢保护反应器进行加氢保护反应，得到的加氢保护产物进行所述加氢处理；将所述备用加氢保护反应器在循环氢的作用下进行更换加氢保护催化剂。
根据本发明，将加氢保护反应器在循环氢的作用下进行所述更换加氢保护催化剂的步骤可以包括：将部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢一起送入所述加氢保护反应器对所述加氢保护反应器进行吹扫降温后，再送入所述加氢处理反应器；当所述加氢保护反应器吹扫降温完毕，停止送入所述部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢；将所述加氢保护反应器进行泄放后，更换加氢保护催化剂并通入氮气进行催化剂保护。
根据本发明，将加氢保护反应器用部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢进行吹扫、升温和升压的步骤可以包括：将部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢一起送入所述加氢保护反应器，对更换好加氢保护催化剂的所述氢保护反应器先进行吹扫和初步升温，然后进行升压和最终升温；其中，将用于吹扫和初步升温的所述部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢泄放，将用于最终升温的所述部分压缩循环氢与部分预热压缩循环氢送入所述加氢处理反应器。
根据本发明，所述进行初步升温、升压和最终升温的步骤可以包括：将所述加氢保护反应器初步升温至反应器最小升压温度(MPT,Minimum Pressurization Temperature)以上，对所述加氢保护反应器进行升压和最终升温。所述最小升压温度是本领域技术人员所熟知的，一般由装置制造商提供，根据装置的不同而不同，一般在50-100摄氏度左右。
根据本发明，通过专用循环氢输送管路单独输送至主加氢保护反应器和备用加氢保护反应器入口的循环氢可以来自循环氢气系统中不同的位置，可以通过调节来自循环氢预热器上游和下游的循环氢的比例来改变输送至主加氢保护反应器和备用加氢保护反应器入口的循环氢气的温度。本领域技术人员可以理解的是，循环氢预热器的热流侧介质可以有多种选择，可以是反应产物，也可以是热高分气，或者来自其它高温位物流，此处不做特别限定，可以根据需要优化选取。
根据本发明，所述泄放是本领域技术人员所熟知的，可以包括：将加氢保护反应器中的油和/或气进行选自反应产物低压分离、分馏、燃烧和氢气回收中的至少一种处理方式处理，例如，可以送至本装置反应产物低压分离部分、分馏系统、火炬泄放系统、氢气回收系统或者装置外其它适宜处中的一处或几处，此处不做特别限定，可以根据实际情况进行优化选择。所述反应产物低压分离部分是指热低压分离器(位于热高分油的下游)和冷低压分离器(位于冷高分油的下游)，从上述两个容器中出来的热低分油和冷低分油进入分馏系统。
根据本发明，所述加氢保护反应器是本领域技术人员所熟知的，例如，均可以为下行式固定床反应器或均可以为上行式固定床反应器。本发明的加氢保护反应器可以设置串联的2-3台固定床反应器，优选为1台；在每台固定床反应器内可以以1个床层装填或者可以以2-4个床层分段装填加氢保护催化剂。所述主加氢保护反应器和备用加氢保护反应器的容积比可以为0.1-10，优选为1-5。这一容积比的确定主要是依据装置是新建还是旧装置的改造，以及所期望达到的重油加氢装置的连续运转周期，根据实际情况来优 化选择。
根据本发明，所述重油是本领域技术人员所熟知的，例如，可以为选自常压渣油、减压渣油、减压蜡油、焦化蜡油、脱沥青油和煤焦油中的至少一种。本领域技术人员可以理解的是，根据炼油厂的装置设计及原料来源情况，在本发明中上述重油原料既可以单独使用，也可以以任何合适的比例混合使用，以实现炼厂效益最大化为目标。
根据本发明的重油加氢方法，其中所述的加氢保护反应是本领域技术人员所熟知的，其主要目的是在加氢保护催化剂的作用下，使混氢原料油在加氢保护反应器内进行加氢保护反应，以脱除大部分重金属、钙、钠、铁、固体杂质等，以及完成几乎全部的烯烃饱和反应。在本发明中，所述加氢保护反应的反应器设计和设置、所使用的催化剂等，可以根据常规的现有技术进行确定，本发明对其没有特别的限定。
同样地，根据本发明的重油加氢方法，其中所述的加氢处理反应是本领域技术人员所熟知的，其主要目的是在加氢处理催化剂的作用下，使经所述加氢保护反应后的原料重油再脱出其中剩余的金属杂质以及硫、氮、残炭等并发生少量的裂化反应，使原料重油改性，尤其是适合进行后续的催化裂化加工工艺。在本发明中，所述加氢处理反应的反应器设计和设置、所使用的催化剂等，可以根据常规的现有技术进行确定，本发明对其没有特别的限定。
根据本发明，所述加氢保护反应的条件可以为：压力为2.0-20兆帕，温度为260-430℃，原料油液时体积空速为0.2-8.0小时-1，氢/油体积比为(50:1)-(600:1)。所述加氢处理反应的条件可以为：压力2.0-20MPa，温度260-430℃，原料油液时体积空速0.1-8.0hr-1，氢/油体积比(50:1)-(1000:1)。
下面将结合附图，提供本发明的重油加氢方法的具体实施方式。
如图1所示，在反应系统中有两个并联的加氢保护反应器，分别为主加氢保护反应器A和备用加氢保护反应器B，重油1和氢气11(为补充氢和 循环氢的混合氢气，补充氢可以与经循环氢压缩机G压缩后的压缩循环氢混合后加入)的混氢原料油2经入口管路进入主加氢保护反应器A，此时阀门a1和a2打开，阀门b1和b2关闭，阀门c1、c2、d1、d2、e1、e2也都关闭。得到的加氢保护反应生成物3进入加氢处理反应器C中进行加氢处理反应，得到的加氢处理反应生成物4进入后续的分离系统。当加氢保护反应器A中的催化剂失活或者压降上升至0.2-1.0MPa时，打开阀门b1和b2，关闭阀门a1，将混氢原料油2切换至备用加氢保护反应器B中进行加氢保护反应，得到的加氢保护反应生成物进入加氢处理反应器C进行加氢处理反应；同时，打开阀门c1、c2和d1，用来自循环氢系统的氢气对主加氢保护反应器A进行吹扫、降温，从反应器A出来的氢气流通过阀门a2与来自备用加氢保护反应器B中的加氢保护反应生成物一并进入加氢处理反应器C。当反应器A完成吹扫和降温后，关闭阀门a2、c1、c2和d1，打开阀门d2，泄放系统后做相应处理并更换催化剂，且对新更换的催化剂实施氮气保护。当备用加氢保护反应器B中的催化剂即将失活或者压降即将上升至0.2-1.0MPa时，需要将更换好催化剂的主加氢保护反应器A进行升温升压，首先打开阀门c1、c2、d1和d2，对反应器A进行吹扫置换和初步升温至反应器最小升压温度(MPT,Minimum Pressurization Temperature)100℃以上，关闭阀门d2，利用循环氢对反应器A升压，打开阀门a2，利用循环氢对反应器A最终升温至所需温度，之后打开阀门a1，关闭阀门c1、c2和d1，反应器A进行加氢保护反应。用将反应器A进行更换催化剂和升温升压的方法也可以用于反应器B。通过主加氢保护反应器A和备用加氢保护反应器B的轮流切换和使用，直至加氢处理反应器C中的加氢处理催化剂彻底失活后，装置停工更换全部催化剂。由此，充分利用循环氢系统，在不需要增加现有重油加氢装置设备的条件下，显著地延长了重油加氢装置的运转周期。
下面将提供实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任 何限制。
本实施例的具体条件如下：
a)采用的原料油为减压渣油与蜡油的混合油，其中减压渣油占76wt％，原料油总硫含量为3.01wt％，总氮含量为0.4wt％，残炭含量为12.02wt％，重金属含量为99wppm，铁含量19wppm，原料油20℃下的密度为0.989g.cm-3，100℃下的粘度为275mm2.s-1。
b)主加氢保护反应器A为两台串联的下行式固定床反应器，催化剂在每个反应器中均为单层装填。
c)备用加氢保护反应器B为一台下行式固定床反应器，催化剂单层装填。
d)加氢处理反应器C设置为3台下行式固定床反应器串联，每台反应器中的催化剂都是单层装填。
e)加氢保护反应器A入口操作条件为：压力18.35MPa，温度386℃，原料液时空速0.66hr-1。
f)加氢保护反应器B入口操作条件为：压力18.35MPa，温度386℃，原料液时空速0.77hr-1。
g)加氢处理反应器C入口操作条件为：压力17.7MPa，温度365℃，原料液时空速0.26hr-1。
h)主加氢保护反应器A与备用加氢保护反应器B的体积比为1.17。
i)与主加氢保护反应器A和备用加氢保护反应器B入口相连接的专用循环氢输送管路来自循环氢压缩机出口的反应器处理用预热前循环氢(12)和来自循环氢与热高分气换热后的反应器处理用预热后循环氢(13)，二者的比例可以通过各自阀门的开度变化在0.01-100之间进行调节。
j)主加氢保护反应器A和备用加氢保护反应器B出口的专用泄放通道与本装置反应产物低压分离部分及火炬系统(未示出)连接。
k)催化剂条件为：采用中国石化石油化工科学研究院开发的RHT系列重油加氢催化剂，由中国石化催化剂长岭分公司生产，活性组分为Ni/Mo/Co，外形为蝶形，装填方式为布袋装填。
l)装置的反应器使用序列为：主加氢保护反应器A-备用加氢保护反应器B-主加氢保护反应器A-备用加氢保护反应器B，即在线更换3次加氢保护催化剂。
本实施例中，装置的连续运转周期可达到3年，与炼油厂的检修周期(3年)相匹配，因此在一个炼厂检修周期内装置可以连续运转，3年内共使用加氢催化剂1728吨。在采用常规技术的情况下，即不设置可切换反应器以及催化剂更换处理用系统，装置的连续运转周期只能达到1年，在炼油厂的一个检修周期(3年)内装置需要2次停工更换催化剂，2次共需要停工60天，3年内共使用加氢催化剂2940吨。