一种柴油加氢改质方法和一种加氢反应装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种柴油加氢改质方法，本发明还涉及一种加氢反应装置。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着石油资源的日益匮乏，原油重质化、劣质化趋势日趋严重，由原油蒸 馏所得的柴油馏分的S、N杂质含量也相应增加。然而，世界各国的法律法规对各种燃油中 的S、N杂质含量要求却越来越苛刻。
[0003] 我国炼化企业中，催化裂化装置数量偏多，二次加工柴油以催化裂化柴油为主。中 国现行柴油质量标准与国外标准相比，硫含量高，十六烷值偏低。随着世界各国针对各类 发动机尾气排放的法规日趋严格，中国国家车用柴油标准也在向欧IV标准甚至欧V标准靠 拢。如何使柴油的硫含量不高于50 μ g/g甚至不高于10 μ g/g，并进一步提高十六烧值，成 为我国炼油企业亟待解决的问题。
[0004] 加氢处理是脱除烃油中s、N杂质，改善柴油馏分质量的常用手段。常规的柴油加 氢精制技术通过增加装置的操作苛刻度，如提高反应温度、降低空速等，虽然能实现深度加 氢脱硫、脱氮，但柴油十六烷值增幅以及硫的脱除率有限，且带来装置能耗增加、处理量降 低等问题，这些都是炼油企业不愿接受的。因此，开发新型的加氢工艺及活性高且稳定性好 的加氢催化剂，提高柴油质量尤为迫切。
[0005] CN102465028A公开了一种柴油加氢脱硫方法，该方法包括：柴油原料和氢气经加 热炉首先进入气液混合器，使氢气和原料油充分混合，然后进入第一反应器，在加氢精制条 件下与加氢精制催化剂接触，进行常规加氢精制反应；所得反应流出物进入气提混氢设备 中，脱除油中溶解的硫化氢和氨，并使氢气在油中达到溶解饱和状态，然后与补充氢混合进 入第二反应器与加氢精制催化剂接触，进行深度脱硫反应，最终得到超低硫含量的清洁柴 油产品。
[0006] CN102465029A公开了一种柴油加氢改质方法，在柴油加氢处理条件下，原料柴油 和氢气经加热炉首先进入气液混合器，使氢气与原料油充分混合，然后进入第一反应器，在 加氢精制条件下与非贵金属加氢催化剂接触，进行常规加氢精制反应；所得反应流出物进 入气提混氢设备，脱除油中溶解的硫化氢和氨，并使氢气在油中达到溶解饱和状态，然后与 补充氢混合进入第二反应器与贵金属加氢催化剂接触，进行深度脱芳烃反应，最终得到清 洁柴油产品。
[0007] 尽管采用两段加氢工艺能够得到硫含量不高于50 μ g/g的清洁柴油，但是，一方 面上述方法的氢耗量仍然较高，两个反应器均需在较高的氢油比下运行；另一方面上述方 法需要在低空速下进行，影响了装置的处理量。
【发明内容】
[0008] 本发明的目的在于克服现有的柴油加氢改质方法存在的氢气消耗量高且空速低 的技术问题，提供一种柴油加氢改质方法，该方法即使降低氢气的用量并在较高的空速下 运行，也能得到硫含量不高于50 μ g/g的清洁柴油。
[0009] 本发明的发明人针对现有的柴油两段加氢处理工艺存在的上述问题，进行了深入 的研究，发现：在采用两段加氢工艺来对柴油进行加氢改质时，在第一段加氢和第二加氢之 间通过纳米尺寸的孔将氢气送入由第一段加氢得到的液相物流中，并将得到的含氢液相物 流以向上流的方式送入管式反应器中与加氢催化剂接触反应，第二段加氢即使以较低的氢 油比并在较高的空速下进行，也能获得较好的加氢效果，得到硫含量不高于50 μ g/g的清 洁柴油。在此基础上完成了本发明。
[0010] 根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种柴油加氢改质方法，该方法包括以 下步骤：
[0011] (1)将原料柴油和氢气送入反应器中，在柴油加氢处理条件下与第一加氢催化剂 接触，得到第一加氢后物流，并脱除所述第一加氢后物流中的气体，得到液相物流；
[0012] (2)将氢气通过平均孔径为纳米尺寸的孔送入所述液相物流中，得到含氢液相物 流；
[0013] (3)将所述含氢液相物流以向上流动的方式送入管式反应器中，在液相加氢处理 条件下与装填在所述管式反应器中的第二加氢催化剂接触，得到第二加氢后物流。
[0014] 根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种加氢反应装置，该装置包括第一加 氢反应器、第一气液分离单元、气液混合器以及第二加氢反应器，
[0015] 所述第一加氢反应器包括催化剂床层、物料入口和物料出口，所述物料入口位于 所述第一加氢反应器的顶部，所述物料出口位于所述第一加氢反应器的底部，所述第一加 氢反应器用于使烃原料和氢气与所述催化剂床层中的催化剂接触反应，得到第一加氢后物 流；
[0016] 所述第一气液分离单元用于将来自所述第一加氢反应器的第一加氢后物流进行 气液分离，得到气相物流和液相物流；
[0017] 所述气液混合器包括至少一个液体通道和至少一个气体通道，所述液体通道和所 述气体通道之间通过一构件邻接，所述构件的至少部分为有孔区，所述有孔区具有平均孔 径为纳米尺寸的孔，用于将容纳于所述气体通道中的氢气通过所述孔送入容纳于所述液体 通道中的所述液相物流中，得到含氢液相物流；
[0018] 所述第二加氢反应器为管式反应器，包括催化剂床层、物料入口和物料出口，所述 物料入口位于所述第二加氢反应器的底部，所述物料出口位于所述第二加氢反应器的顶 部，用于使所述含氢液相物流与所述催化剂床层中的催化剂接触，得到第二加氢后物流。
[0019] 在采用本发明的方法对柴油进行加氢改质时，即使降低第二段加氢（即，步骤（3)) 的氢气供给量，并使含氢液相物流以较高的空速通过催化剂床层，也能得到硫含量不高于 50 μ g/g的清洁柴油。
[0020] 本发明的方法能够获得上述效果的原因可能是：在加氢反应中，随加氢深度的增 加，进一步反应的速率越来越小，为了获得好的加氢效果，现有的加氢工艺通常是在第二段 加氢中使用高活性的催化剂和/或降低第二段加氢的空速；本发明的方法，将氢气通过纳 米尺寸的孔将氢气送入第一段加氢得到的液相物流中，能够将更多的氢气溶解在液相物流 中，未溶解的氢气则能高度分散在液相物流中；同时，第二段加氢在装填有加氢催化剂的管 式反应器中进行，并使含氢液相物流以向上流动的方式通过催化剂床层，这样在反应过程 中，溶解并分散在液相物流中的氢气基本不会聚集形成大的气泡并从液相中逸出，从而能 够确保加氢反应在液相中进行，提高第二段加氢的反应速率，降低催化剂生焦的趋势，使催 化剂保持较高的催化活性。
[0021] 并且，在传统的滴流床加氢处理工艺中，为了带走反应热、抑制催化剂积炭生焦， 需要大量的循环氢及相应的循环系统，一方面使得加氢反应装置的体积较为庞大，另一方 面也提高了加氢反应装置的投资成本及操作能耗。本发明的方法，在第一段加氢和第二段 加氢之间将氢气通过平均孔径为纳米尺寸的孔送入第一段加氢得到的液相物流中，为第二 段加氢提供氢气来源，使得第二段加氢消除了对于循环氢及相应的循环系统的需求，降低 了本发明方法的建设成本和运行成本。
【附图说明】
[0022] 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。
[0023] 图1用于示意性地说明本发明使用的气液混合器中邻接液体通道和气体通道的 构件的一种优选实施方式。
[0024] 图2为图1示出的构件的一种横截面示意图。
[0025] 图3为图1示出的构件的另一种横截面示意图。
[0026] 图4为本发明使用的气液混合器的结构示意图。
[0027] 图5用于说明根据本发明的加氢反应装置。
[0028] 图6为本发明实施例1得到的含氢液相混合物。
[0029] 图7为对比例1得到的含氢液相混合物。
[0030] 附图标记说明
[0031] 1 :通道 2 :管壁
[0032] 3 :多孔膜 4 :邻接液体通道和气体通道的构件
[0033] 5 :壳体 6:气体入口
[0034] 7:液体入口 8:液体出口
[0035] 9 :经原料 10 :氢气
[0036] 11 :第一加热器 12 :第一加氢反应器
[0037] 13 :高压气液分离塔和低压气液分离塔级联
[0038] 14 :汽提塔
[0039] 15 :泵 16 :第二加热器
[0040] 17 :气液混合器 18 :第二加氢反应器
[0041] 19:汽提塔 20 :管线
【具体实施方式】
[0042] 根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种柴油加氢改质方法，该方法包括以 下步骤：
[0043] (1)将原料柴油和氢气送入反应器中，在柴油加氢处理条件下与第一加氢催化剂 接触，得到第一加氢后物流，并脱除所述第一加氢后物流中的气体，得到液相物流；
[0044] (2)将氢气通过平均孔径为纳米尺寸的孔送入所述液相物流