一种柴油加氢改质方法和一种加氢反应装置的制造方法_3

文档序号:9212227阅读:来源:国知局
述构件为具有至少一个通道的膜管。所述膜管以管壁2上具有通孔的管道作为 基体,所述管道具有至少一条通道1,所述管道的通道1的内壁和/或管道的外壁上附着有 多孔膜3。管壁2上的通孔的平均孔径没有特别限定,只要能使氢气通过即可,一般地可以 为Inm至1000 μ m (如50-150 μ m);所述多孔膜上的孔为前文所述的平均孔径为纳米尺寸 的孔。
[0070] 在上述两种实施方式中,所述管道或所述膜管上的通道的数量优选为至少两条, 如4-20条。
[0071] 在实际操作过程中,在所述构件为管道或膜管时,所述气液混合器还可以包括壳 体,所述壳体的内部设置有至少一个所述管道,所述管道的外壁与所述壳体的内壁之间存 在空间。具体地,如图4所示,构件4可以与壳体5配合使用。即,将至少一个构件4置于壳 体5中,并使构件4的外壁与壳体5的内壁之间存在空间。所述构件上的通道作为用于容 纳液相物流的所述液体通道,所述构件的外壁与所述壳体的内壁形成的空间作为用于容纳 氢气的所述气体通道;或者,所述构件上的通道作为用于容纳氢气的所述气体通道,所述构 件的外壁与所述壳体的内壁形成的空间作为用于容纳液相物流的所述液体通道。优选地, 所述构件上的通道作为用于容纳液相物流的所述液体通道,所述构件的外壁与所述壳体的 内壁形成的空间作为用于容纳氢气的所述气体通道。
[0072] 所述构件在所述壳体中的填充率一般可以为10-90% (如50-70%)。所述填充率是 指构件占据的空间与壳体的总容积的百分比值。
[0073] 在所述构件上的通道作为用于容纳液相物流的所述液体通道,所述构件的外壁与 所述壳体的内壁形成的空间作为用于容纳氢气的所述气体通道时,如图4所示,可以在壳 体5上设置气体入口 6、液体入口 7和液体出口 8,所述液体通道的两端分别与液体入口 7 和液体出口 8连通,所述气体通道与气体入口 6连通。将氢气通过气体入口 6送入壳体5 中,将液相物流送入构件4的通道中,在压力差的作用下,使氢气通过管壁上的孔进入所述 液相物流中,从而得到含氢液相物流。
[0074] 形成所述构件的材料可以为无机材料(如无机陶瓷),也可以为有机材料,只要形 成该构件的材料不与氢气以及液相物流发生化学相互作用即可。
[0075] 送入所述液相物流中的氢气的量可以根据所述液相物流中的杂质含量进行选择。 现有的两段加氢工艺中,即使在第二段加氢中也需要大量氢气,才能确保获得硫含量为不 高于50 μ g/g的清洁柴油。本发明的方法将氢气通过平均孔径的纳米尺寸的孔送入所述液 相物流中,能够使氢气高度分散并溶解在所述液相物流中,从而为步骤(3)中的加氢反应提 供足够的氢源。因此,本发明的方法即使降低送入所述液相物流中的氢气量,也能为步骤 (3)中的加氢反应提供足够的氢源,并获得硫含量为不高于50 μ g/g、甚至不高于10 μ g/g 的清洁柴油。根据本发明方法,所述氢气的送入量与所述液相物流的体积比(即,氢油体积 t匕)可以为30-150,优选为35-100,更优选为35-80 (如40-60)。
[0076] 所述液相物流的温度以能够使得得到的含氢液相物流能够满足步骤(3)的使用要 求为准。实际操作中,步骤(2)中的液相物流的温度可以为与步骤(3)中与第二加氢催化剂 接触的含氢液相物流的温度相同。
[0077] 步骤(3)
[0078] 所述管式反应器是指具有较大长径比的反应器。具体地,所述管式反应器的长 度与内径的比值可以为5-50 :1。所述管式反应器的内径可以为常规选择,例如可以为 20-2000mm (如50-500mm)。与釜式反应器相比,采用管式反应器一方面能够减少反应器的 体积,另一方面在步骤(2)通过前文所述的气液混合器(特别是在所述构件为管道或膜管 时)将氢气注入所述液相物流中时,直接将所述气液混合器和管式反应器先后设置在步骤 (1)的反应器的液相物料出口管路上即可,设备紧凑,操作灵活方便。
[0079] 所述管式反应器中装填有第二加氢催化剂,优选将所述第二加氢催化剂以固定床 的形式装填在所述管式反应器中。也就是,所述管式反应器优选为管式固定床反应器。
[0080] 根据本发明的方法,步骤(2)得到的含氢液相物流以向上流动的方式被送入所述 管式反应器中。可以将所述含氢液相物流从所述管式反应器的底部送入,与装填在所述管 式反应器的催化剂床层中的第二加氢催化剂接触,并将接触得到的第二加氢后物流从所述 管式反应器的顶部输出。
[0081] 所述第二加氢催化剂可以为柴油加氢精制催化剂,也可以为柴油加氢裂化催化 剂,优选为柴油加氢裂化催化剂。
[0082] 所述含氢液相物流与所述第二加氢催化剂的接触在液相加氢处理条件下进行。所 述液相加氢处理是指在加氢处理条件下的连续相为液相,全部或基本全部气相作为分散相 分散在液相中。一般地,温度可以为300-380°C,压力可以为4-15MPa。所述含氢液相物流的 空速也可以为常规选择。本发明的方法,即使所述含氢液相物流以较高的空速通过所述第 二加氢催化剂,也能获得较好的加氢效果,得到硫含量不高于50 μ g/g、甚至不高于10 μ g/ g的清洁柴油。因此,在确保能够获得硫含量不高于50 μ g/g、甚至不高于10 μ g/g的清洁 柴油的前提下,从进一步提高生产效率的角度出发,所述含氢液相物流的体积空速可以为 I-UtT1,优选为2-lOh-1,更优选为4-811'
[0083] 可以采用常用的各种方法脱除所述第二加氢后物流中的气体,从而得到柴油产 品。具体地,可以将所述第二加氢后物流进行静置分离,以分离出其中的气体,从而得到柴 油产品,所述柴油产品中的杂质含量低于步骤(1)得到的液相物流。
[0084] 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,
[0085] 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;
[0086] 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;
[0087] 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,所述有孔区具有所述平 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;
[0088] 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。
[0089] 所述第一加氢反应器可以为固定床反应器、移动床反应器或沸腾床反应器,优选 为固定床反应器。
[0090] 所述气液混合器的液体通道接收来自于所述第一气液分离单元的液相物流,用于 将氢气送入所述液相物流中,并将得到的含氢液相物流送入所述第二加氢反应器中。所述 气液混合器与前文步骤(2)部分所述的气液混合器的结构相同,此处不再详述。
[0091] 根据本发明的加氢反应装置,所述气液混合器与所述第二加氢反应器之间优选通 过管道连接。所述气液混合器上用于输出所述含氢液相物流的出口 0的内径为ri,所述第 二加氢反应器上用于输入所述含氢液相物流的入口 I的内径为r2, IVr2=O. 6-1。连接所述 出口 0和所述入口 I的管的内径为1^6/^=0.85-1. 5 (如0.85-1)。这样含有氢气的含氢 液相物流在输运过程中更为稳定,从而能够获得更好的加氢效果。
[0092] 所述第二加氢反应器为管式反应器,所述管式反应器与前文步骤(3)部分所述管 式反应器的结构相同,此处不再详述。
[0093] 根据本发明的加氢反应装置还可以包括设置在所述第一加氢反应器的入口管路 上的第一加热器,以将所述烃原料预热后送入所述第一加氢反应器中。所述第一加热器可 以为本领域常用的各种能够使物料温度升高的设备,没有特别限定。
[0094] 根据本发明的装置,所述第一气液分离单元可以包括串联连接的高压气液分离塔 和低压气液分离塔级联以及汽提塔,所述高压气液分离塔的气液混合物入口与所述第一加 氢反应器的物料出口连通,所述汽提塔的液体物料出口与所述气液混合器的液体通道连 通。所述高压气液分离塔和低压气液分离塔级联主要用于分离出所述第一加氢后物流中未 反应的氢气以及气化的低碳烃(如C1-C2的烃),所述汽提塔用于分离出所述第一加氢后物流 中由烃物料中的杂质形成的气体,如H2S和/或NH3。一般可以将第一加氢后物流在所述高 压气液分尚塔和低压气液分尚塔级联中进行静置分尚,从而分尚出
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