加强油品液相加氢精制装置原料油与新氢混合程度的方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及油品加氢，具体涉及石油馏分液相加氢精制装置原料油与新氢混合的 方法，属于石油加工技术领域。
【背景技术】
[0002] 油品加氢是油品精制的主要方法，在临氢环境及一定温度、压力条件和催化剂的 作用下，饱和烯烃脱除硫、氮、氧杂质原子及金属杂质，以得到满足质量标准的石油产品。随 着环保法规日益严格及原油重质化、劣质化程度不断提高，油品加氢在石油加工工艺中越 显重要。
[0003] 液相加氢工艺是在传统气相加氢工艺基础上发展起来的，特点是部分富含溶解饱 和氢的加氢精制生成油通过循环栗重返反应器，以代替气相加氢工艺的循环氢为反应体系 提供辅助氢源，由于用循环油栗代替循环氢压缩机，故大大降低了能耗;同时又将反应过程 控制由氢气在油中的质量扩散控制变为反应动力学控制，故加快了反应速率，因而一经提 出便获得了广泛应用。
[0004] 现有的液相加氢工艺流程如图1所示，具体过程如下：原料油经缓冲罐V01脱除气 体后，进原料油栗P01提压，与经新氢压缩机K01(二级压缩机)压缩后的管网新氢一起进串 级的反应产物-原料油换热器E01和反应进料加热炉F01，加热至规定温度后与反应产物循 环油一起进加氢反应器R01。精制后的产物分两路，一路经循环栗P02升压，经流量控制阀与 进料混合进加氢反应器R01，为反应过程提供足够的液相溶解氢；另一路经反应产物-原料 油换热器E01放热和减压阀减压后进热低压分离器V02,分出的液相送现有精馏单元生产精 制柴油，气相则经热低分气空冷器EA01冷却后进冷低压分离罐V03,实现油、气、水三相分 离，含硫污水送污水汽提，气体去氢回收装置，油送至精馏单元。
[0005] 上述现有液相加氢工艺流程中的新氢流程并没有改变，依然是新氢压缩机将管网 氢压缩到规定压力后进管道与原料油直接混合，极速进入反应器进行反应，新氢压缩机功 耗较大。由于氢气在油品中的溶解度很小，加之新氢与原料油直接混合所产生的强制分散 程度不够，故为了保证加氢深度，液相加氢工艺不得不加大生成油循环，由此所形成的能耗 和投资仍不可低估(循环栗在高温、高压、临氢条件下工作，投资大）。所以，提高新氢在原料 油中的混合分散度对于改善液相加氢效果、进一步降低其能耗和投资至关重要。
【发明内容】
[0006] 为了解决现有技术存在的问题，本发明首要目的在于提供一种改善氢气在油品中 的溶解分散程度，降低反应产物循环油流量和取消新氢压缩机或降低新氢压缩机出口压力 的方法，以简化现有液相加氢工艺，降低其投资和能耗。
[0007] 本发明主要通过新增液气射流栗并改进有关工艺改善氢气在油品中的溶解分散 程度。射流栗是一种流体输送机械及混合反应设备，结构示意图见图3,主要由喷嘴1、吸入 室2、喉管3和扩散管4组成；喉管3两端分别与吸入室2和扩散管4连接;喷嘴1设置在吸入室 2，对着喉管3，喉管3也用作混合室;其工作原理是:工作流体从喷嘴高速喷出时，在喉管3入 口处因周围的流体被射流卷走而形成真空，被输送的流体即被吸入。两股流体在喉管3中混 合并进行动量交换，使被输送流体的动能增加，最后通过扩散管4将大部分动能转换为压力 能。按照工作流体的种类射流栗可以分为液体射流栗和气体射流栗，其中以水射流栗和蒸 汽射流栗最为常用。现有对射流栗的应用主要是依据其某一种特性。射流栗主要用于输送 液体、气体和固体物。射流栗没有运动的工作元件，结构简单，工作可靠，无泄漏，也不需要 专门人员看管，因此很适合在水下和危险的特殊场合使用。射流栗还能利用带压的废水、废 汽(气)作为工作流体，从而节约能源。在石油开发方面，射流栗也得到了广泛的应用。射流 栗设用于含砂较高的油井，特别是当其用热油(水)作动力液时，可用于稠油井和结蜡井，这 样可使稠油降粘和除蜡。本发明同时利用了射流栗流体输送性能及混合传质性能;吸入室2 与新氢输入管连接，解决当前液相加氢的难题。液相加氢工艺由气相加氢工艺发展而来，其 中新氢流程仍沿用原气相加氢中新氢经压缩机(二级)压缩后与经原料油栗提压的原料油 直接混合。目前改善新氢在原料油中混合分散度是以提高强制混合为主，并没有考虑结合 新氢压缩过程来提高新氢在原料油中的混合程度。
[0008] 本发明综合利用射流栗流体传递动能及其具有湍流混合的特性，用于液相加氢中 原料油与新氢混合和新氢提压过程，通过改变工艺适当提高原料油栗出口压力以弥补射流 栗压降和压缩新氢的压降，以高压原料油作为工作流体，工作流体经射流栗射入喉管，吸入 并提压管网新氢，工作流体与新氢实现强湍流混合。本发明既克服了现有流程中新氢在原 料油中混合分散程度不佳问题，又以射流栗取代了新氢压缩机，降低装置能耗。
[0009] 本发明的目的通过以下技术方案实现：
[0010] 加强油品液相加氢精制装置原料油与新氢混合程度的方法:原料油经缓冲罐脱除 气体后，经原料油栗升压至8.0~12. OMpag后依次进入进反应产物-原料油换热器和进料加 热炉，加热后进液气射流栗的喷嘴，在吸入室原料油高速流通产生低压吸力将管网新氢或 经一级压缩的新氢直接吸入，再通过喉管高湍流混合和扩散管提压后与循环油一起进加氢 反应器进行加氢反应;加氢反应器的反应产物分两路，一路为循环油，经反应产物循环栗升 压，与进料原料油混合一起进入加氢反应器，为反应过程提供液相溶解氢；另一路为产品 油，经反应产物-原料油换热器放热和减压阀减压后进入热低压分离器，分出的液相送至现 有精馏单元生产精制油，气相则经热低分气空冷器冷却后进冷低压分离罐实现油、气、水三 相分离。
[0011] 为进一步实现本发明目的，优选地，所述原料油为煤油或柴油。
[0012] 优选地，所述进料加热炉加热原料油至300~350°C后进液气射流栗的喷嘴。按质 量流量计，所述循环油的循环比为1.1~2.0:1。所述反应产物循环栗升压后循环油的压力 与进料加热炉出口原料油的压力相同。所述经反应产物循环栗升压的循环油是经流量控制 阀控制后与进料原料油混合一起进入加氢反应器。所述另一路的产品油的流量与进入原料 油栗的原料油的流量相同。
[0013] 优选地，所述经反应产物-原料油换热器放热和减压阀减压后的产品油的温度为 200~250°C，压强为2 · 0~2 · 5Mpag。
[0014] 优选地，所述经热低分气空冷器冷却后的气相温度为50°C以下。
[0015] 优选地，所述冷低压分离罐实现油、气、水三相分离后，含硫污水送污水汽提，气体 去氢回收装置，油送至精馏单元。
[0016]本发明在原料加热炉被加热油品的出口管道上新增液气射流栗EJ1，见图2。图中， 高压原料油流过射流栗时在其喷嘴处将压力能转化为动能，高速通过产生低压吸力，将来 自管网的新氢或经一级压缩的新氢直接吸入射流栗吸入室，与高速、高温(高温有利于氢气 在原料油中的溶解)原料油一起进射流栗喉管，产生强烈湍流，实现油气高分散度混合，再 经过扩径扩散管将动能转为压力能，逐步升压后与来自反应产物循环栗的循环油一起进反 应器。由于新氢在射流栗内与原料高温强湍流混合，故溶解分散度高，可大大降低循环油的 流量；同时新氢直接吸入射流栗低压室，因而无需提压，可省去新氢压缩机(或至少降低新 氢压缩机出口压力70%以上）。但作为补偿，原料油栗需适当提压，用于弥补射流栗的压降 和稳定下游反应器的操作压力（提压也因改炉后混氢，降低原料预热和加热过程压降而得 到部分弥补）。
[0017]本发明主要基于以下原理：
[0018] 1、气液混相流体的湍流程度越高，混合程度越好，特别是在较高温度条件下。新氢 与原料油在经本发明射流栗内高速流动，由此而产生的强湍流将极大的改善它们的混合分 散程度；
[0019] 2、相同差压情况下，提压液体所需的栗功远小于压缩气体所需的功耗，故适当提 高原料油栗的出口压力，以弥补射流栗压降，达到取消新氢压缩机或改为一级压缩的目的；
[0020] 3、新氢与原料在射流栗内的高湍流混合大大降低了反应过程对循环油随带氢量 的需求，可大大降低循环油的流量和压降，减少循环油栗的投资和功耗；
[0021] 4、本发明利用射流栗结构(如喉管与喷嘴的结构），可最大限度的提高油品和氢气 的混合效果，降低其流动压降。
[0022]本发明相对现有技术具有如下优点及效果：
[0023] 1、在射流栗喉管内原料油与氢气强湍流混合，新氢被外力强分散于原料油中，极 大的改善了原料油与氢气的混合分散程度；
[0024] 2、以原料油通过射流栗所产生的低压吸力吸进管网新氢，可帮助取消新氢压缩机 或至少将其从二级压缩改为一级压缩，可大大降低新氢压缩能耗(该能耗远高于原料油栗 适当提压所增加的功耗）；
[0025] 3、新氢与原料油在喷射栗中的高湍流混合，辅助降低了反应产物循环油流量，可 大大降低循环栗的能耗；
[0026] 4、新增的液气射流栗是静设备，体积小、投资少，管理、控制难度较低。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明对比例的柴油液相加氢工艺流程图。
[0028] 图2为本发明实施例的柴油液相加氢工艺流程图。
[0029] 图3为本发明实施例中新增的液气射流栗结构示意图。
[0030] 图中示出：反应产物-原料油换热器E01、热低分气空冷器ΕΑ01、液气射流栗E JO 1、 反应进料加热炉F01、原料油栗P01、反应产物循环栗P02、加氢反应器R01、原料油缓冲罐 V01、热低压分离器V02、冷低压分离罐V03、压缩机K01、喷嘴1、吸入室2、喉管3、扩散管4。
【具体实施方式】
[0031] 为更好地理解本发明，下面结合实施例和附图对本发明做进一步的描述，但本发 明的实施方式不限于此。
[0032] 如图1所示，现有的柴油液相加氢工艺流程如下：
[0033] 原料柴油经缓冲罐V01脱除气体后，进原料油栗P01提压至6.0~lO.OMpag之间（流 经管路压力损失后等于加氢反应器压力），与经压缩机K01(二级压缩机)压缩后的新氢一起 依次进入反应产物-原料油换热器E01和反应进料加热炉F01，混合物被加热至300~350°C 后与反应产物循环油一起进入加氢反应器R01 (反应器压力在6.0~10.0 Mpag之间），经加氢 反应器R01精制后的产物分两路，一路为循环油（按质量流量计，循环油的循环比在1.1~ 2.0之间），经循环栗P02升压至与进料加热炉出口原料油的压力相同，经流量控制阀与进料 混合一起进入加氢反应器R01，为反应过程提供足够的液相溶解氢；另一路为产品（等于进 入原料油栗的原料油流量），经反应产物-原料油换热器E01放热和减压阀减压后(200~250 °C，2.0~2.5Mpag)进入热低压分离器