一种碳氢料加氢反应三相产物的热高压分离气体脱尘方法_3

文档序号:9919618阅读:来源:国知局
质,比重通常为0.92?1.25,常规沸点一般为60?500°(:通常为120?460°(:,通常金属含量为5?8(^?111、硫含量为0.4?
0.8%,氮含量为0.6?1.4 %、氧含量为0.4?9.0 %,通常水含量为0.2?5.0 %,残炭含量通常为0.5?13%。
[0254]中低温煤焦油的常规沸点高于350°C的重馏分包含煤沥青,其适宜的加氢方法是使用上流式膨胀床的加氢热裂化过程,根据需要后续加工可以配套加氢改质过程;催化剂床层工作方式上流式膨胀床,可以选自下列中的I种或几种的组合:
[0255]①悬浮床即浆态床;
[0256]②沸腾床;
[0257]③上流式移动床;
[0258]④上流式微膨胀床。
[0259]关于中低温煤焦油的常规沸点高于350°C的重馏分的上流式膨胀床的加氢热裂化技术,已经有多种方法或方案,如下述相关技术方法,其产品目标为高质量柴油组分、石脑油组分:
[0260]①中国专利ZL201010217358.1—种非均相催化剂的煤焦油悬浮床加氢方法;
[0261]②中国专利申请CN104593060A—种煤焦油沸腾床加氢的方法;
[0262]③中国专利申请CN104946306A—种煤焦油全馏分悬浮床加氢裂化和固定床加氢改质组合方法。
[0263]本发明所述煤直接液化过程,指的是在溶剂油存在下通过加氢使煤液化的方法,根据溶剂油和催化剂的不同、热解方式和加氢方式的不同以及工艺条件的不同,可以分为以下几种工艺:
[0264]①溶解热解液化法:利用重质溶剂对煤热解抽提可制得低灰分的抽提物(日本称膨润炭);利用轻质溶剂在超临界条件下抽提可得到以重质油为主的油类。此法不用氢气,前一种工艺产率虽高但产品仍为固体,后一种工艺如超临界抽提(萃取)法(SCE)抽提率不太尚;
[0265]②溶剂加氢抽提液化法:如有溶剂精炼煤法I和II(SRC-1和SRC-1I),供氢溶剂法EDS、日本新能源开发机构液化法(NEDOL)等,使用氢气,但压力不太高,溶剂油有明显的作用;
[0266]③高压催化加氢法:如德国的新老液化工艺(IG和NewlG)和美国的氢煤法(H-Coal)等都属于这一类;
[0267]④煤和渣油联合加工法(C0.processing):以渣油为溶剂油与煤一起一次通过反应器,不用循环油。渣油同时发生加氢裂解转化为轻质油。美国、加拿大、德国和前苏联等各有不同的工艺;
[0268]⑤干馏液化法:煤先热解得到焦油,然后对焦油进行加氢裂解和提质;
[0269]⑥地下液化法:将溶剂注入地下煤层,使煤解聚和溶解,加上流体的冲击力使煤崩散,未完全溶解的煤则悬浮于溶剂中,用栗将溶液抽出并分离加工。
[0270]煤直接液化方法中,多数属于煤加氢直接液化制油过程,无论何种煤临氢直接液化过程,其目标均是获得油品,追求的功能均是“煤转油”,必须存在的化学变化是“煤加氢”,目前此类技术的共同特征是使用溶剂油和催化剂,溶剂油的常规沸程一般为200?450°C、多数为200?400°C,溶剂油多数为蒸馏油,所含芳烃多数为2?4个环结构的芳烃。因此,无论是何种煤临氢直接液化过程,它产生的外排油或煤液化油(通常为煤液化轻油)或煤液化油改性油,只要其组成具备本发明所述原料组成特点,均可以使用本发明方法进行加工。
[0271]专利CN100547055C载明的一种用褐煤制取液体燃料的热溶催化法属于褐煤中压加氢直接液化过程,包括煤液化反应过程和煤液化油加氢改性过程共两个过程。为了提高煤炭直接液化的转化率和实现煤炭原料进入煤液化反应器,煤炭进入煤液化反应器前通常制成煤粉,与具备良好供氢能力的溶剂油配成油煤浆,油煤浆经加压、加热后进入煤液化反应器。
[0272]本发明所述煤液化反应过程,指的是以煤炭和可能存在的分子氢气为原料,以特定的油品(通常为煤液化油的加氢改性油)为供氢溶剂油,在一定的操作条件(如操作温度、操作压力、溶剂油/煤重量比、氢气/溶剂油体积比和合适加氢催化剂)下,煤炭直接发生碳碳键热裂化、加氢液化的反应过程。
[0273]本发明所述煤液化油,指的是所述煤液化反应过程产生的油品,它存在于煤加氢液化反应流出物中,是基于供氢溶剂油、反应消耗煤炭和反应转移氢的综合反应产物。
[0274]在煤液化反应过程运转正常后,供氢溶剂油通常采用煤液化反应过程自产的煤液化油(通常为常规沸程高于165°C的馏分油)的加氢改性油,煤液化油加氢改性过程的主要目标是生产煤液化反应过程用溶剂油,具体而言就是提高油品中“具有良好供氢功能的组分”的含量,比如提高环烷基苯类、二环烷基苯类组分的含量,基于煤液化油含有大量双环芳烃和大量三环芳烃这一事实,煤液化油加氢改性过程是一个“适度芳烃饱和”的加氢过程。
[0275]煤液化反应过程的最终目标是生产外供的油品,通常煤液化油加氢改性过程产生的加氢改性油分为两部分:一部分用作煤液化反应过程用供氢溶剂油,一部分用作煤液化制油过程外排油。通常,煤液化反应过程产生的至少一部分煤液化轻油用作煤制油过程外排油A,其余的煤液化油用作煤液化油加氢改性过程原料油生产煤液化反应过程用供氢溶剂油和外排油B,此时存在A和B两路外排油,A和B两路外排油的最终去向通常均是经过深度加氢提质过程生产优质油品比如柴油馏分、石脑油馏分。
[0276]以下详细描述本发明的特征部分。
[0277]本发明一种碳氢料加氢反应三相产物的热高压分离气体脱尘方法,其特征在于包含以下步骤:
[0278](I)在第一加氢反应过程R10,在至少存在氢气、液相烃和固体颗粒三相物料的条件下,至少含有碳元素和氢元素的原料RlOF进入第一加氢反应过程RlO进行第一加氢反应RlOR得到第一加氢反应流出物R10P;基于第一加氢反应流出物RlOP的至少含有固体和气体的物流用作物流RlOPX;
[0279]原料R10F,由液态物料RlOFL和或固态物料RlOFS组成;
[0280]第一加氢反应过程RlO中,至少存在氢气、液相烃和固体颗粒三相物料;
[0281]第一加氢反应R10R,包含至少一部分液态物料RlOFL的加氢精制反应,包含至少一部分液态物料RlOFL的加氢热裂化反应和或至少一部分固态物料RlOFS的加氢热裂化反应;
[0282]第一加氢反应过程RlO,可能使用催化剂;
[0283]第一加氢反应流出物R10P,为含有氢气、液相烃和固体颗粒的三相物料;
[0284](2)在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置油洗气体脱尘段SlDSE;
[0285]在脱尘段SlDSE,基于物流RlOPX的气体RlOPXV与来自步骤③的洗涤油S2LR完成至少一次气液接触后分离为主要由常规液态烃组成的含固体的热高油SlL和在体积上主要由氢气组成的热高分气SlV ;
[0286]可能存在来自物流RlOPX的含固体颗粒的闪蒸液体Rl OPXL;
[0287]单位体积的热高分气SIV的固体重量含量的平均值,低于单位体积的气体RlOPXV中的固体重量含量平均值;
[0288](3)在分离部分S2,热高分气SlV分离为主要由常规液态烃组成的液体S2L和在体积上主要由氢气组成的气体S2V;
[0289]至少第一部分液体S2L作为洗涤油S2LR返回步骤②所述脱尘段S1DSE;
[0290]可能存在的第二部分液体S2L作为物流S2LT0R20使用。
[0291]本发明,通常,第一加氢反应过程R10,选自下列加氢反应过程的一种或2种或几种:
[0292]①煤加氢直接液化制油过程,包括使用供氢溶剂油的煤加氢直接液化制油过程、油煤共炼过程、煤临氢热溶液化过程;
[0293]②中低温煤焦油或其馏分油或其热加工过程所得油品的使用上流式膨胀床的加氢过程;热加工过程是重油焦化过程或重油催化裂化过程或重油催化裂解过程;
[0294]③高温煤焦油或其馏分油或其热加工过程所得油品的使用上流式膨胀床的加氢过程;
[0295]④页岩油重油或页岩油热加工过程所得油品的使用上流式膨胀床的加氢过程;
[0296]⑤乙烯裂解焦油的使用上流式膨胀床的加氢过程;
[0297]⑥石油基重油热加工过程所得油品的使用上流式膨胀床的加氢过程;
[0298]⑦石油砂基重油热加工过程所得油品的使用上流式膨胀床的加氢过程;
[0299]⑧其它芳烃重量含量高于50%、有机氮重量含量高于0.10%的烃油的使用上流式膨胀床的加氢过程。
[0300]本发明,通常,在热高压分离气体脱尘过程S1DS,设置油洗气体脱尘段S1DSE.[0301 ]在脱尘段S1DSE,设置气体与油液接触的传质段S1DSTM;
[0302] 物流RlOPX进入脱尘段SlDSE的传质段SlDSTM的下部,来自物流RlOPX的含固体颗粒的闪蒸气体RlOPXV向上流过传质段SlDSTM与洗涤油液体完成至少2次逆流接触后离开脱尘段SlDSE成为热高分气S1V,洗涤油S2LR进入传质段SlDSTM上部向下流过传质段SlDSTM与闪蒸气体RlOPXV完成逆流接触后离开传质段SlDSTM成为富尘洗涤油SlLXX,富尘洗涤油SlLXX离开脱尘段SlDSE成为含固体颗粒的热高油SlL;闪蒸气体RlOPXV中的大部分固体颗粒进入热高油SlL中;
[0303 ]可能存在的来自物流Rl OPX的含固体颗粒的闪蒸液体RlOPXL离开脱尘段SIDSE; —般,在热高压分离气体脱尘过程S1DS,富尘洗涤油SlLXX和闪蒸液体RlOPXL混合成为含固体颗粒的热高油S1L。
[0304]本发明,通常,在加氢改质过程R99,设置第二加氢提质反应过程R20;
[0305]在第二加氢提质反应过程R20,气体S2V和可能存在的物流S2LT0R20进入第二加氢提质反应过程R20,在氢气和第二加氢提质催化剂R20C存在条件下进行第二加氢提质反应R20R,得到第二加氢提质反应流出物R20P。
[0306]本发明,可以设置高压预分离过程BS,其特征在于:
[0307](2)在热高压分离气体脱尘过程S1DS,设置高压预分离过程BS;
[0308]在高压预分离过程BS,第一加氢反应流出物RlOP分离为含有固体颗粒的气体BSV和含有固体的液体物流BSL,至少一部分物流BSL返回第一加氢反应过程RlO进行第一加氢反应R10R。
[0309]本发明,可以设置高压预分离过程BS,设置降压步骤BSL-DPS和分馏过程BSL-FRAC,第一种工作方式为:
[0310]①在热高压分离气体脱尘过程S1DS,设置高压预分离过程BS,设置降压步骤BSL-DPS和分馏过程BSL-FRAC ;
[0311 ] 在降压步骤BSL-DPS,物流BSL经过降压设备得到降压后物流BSL-VLS;
[0312]在分馏过程BSL-FRAC,回收降压后物流BSL-VLS,得到主要由常规沸点低于550°C的常规液态烃组成的馏分油BS-T0R10,至少一部分馏分油BS-T0R10返回第一加氢反应过程RlO进行第一加氢反应R10R。
[0313]本发明,可以设置高压预分离过程BS,设置降压步骤BSL-DPS和分馏过程BSL-FRAC,第二种工作方式为:
[0314]①在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置高压预分离过程BS,降压步骤BSL-DPS和分馏过程BSL-FRAC;
[0315]在降压步骤BSL-DPS,物流BSL经过降压设备得到降压后物流BSL-VLS;
[0316]在分馏过程BSL-FRAC,回收降压后物流BSL-VLS,得到主要由常规沸点低于350°C的常规液态烃组成的馏分油BS-T0R20-M,至少一部分馏分油BS-T0R20-M进入第二加氢提质反应过程R20与第二加氢提质催化剂R20C接触;
[0317]在分馏过程BSL-FRAC,回收降压后物流BSL-VLS,得到主要由常规沸点为350?550°C的常规液态烃组成的馏分油BS-T0R10-H,至少一部分馏分油BS-T0R10-H返回第一加氢反应过程RlO进行第一加氢反应R10R。
[0318]本发明,可以设置高压预分离过程BS,进行氢气气提过程BSHS,其特征在于:
[0319](2)在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置高压预分离过程BS,设置氢气气提过程BSHS ;
[0320]在高压预分离过程BS,第一加氢反应流出物RlOP或分离第一加氢反应流出物RlOP所得液体与气提氢气BSH完成至少一次接触,分离为含有固体的气体BSV和含有固体的液体物流BSL,至少一部分物流BSL返回第一加氢反应过程RlO进行第一加氢反应R10R。
[0321]本发明,可以设置高压预分离过程BS,进行氢气气提过程BSHS,氢气气提过程BSHS操作条件通常为于:
[0322](2)在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置高压预分离过程BS,设置氢气气提过程BSHS ;
[0323]在氢气气提过程BSHS,操作条件为:温度为250?480°C、压力为6?25MPa、气提氢气BSH与第一加氢反应流出物RlOP中常规液态烃的气液体积比BS-KVL为50?5000;
[0324]气液体积比KVL 定义为:BS-KVL = VBSH/VBF ;
[0325]VBSH,表示气提氢气物流BSH的标准状态即(TC、I大气压下的体积流量,立方米/时;
[0326]VBF,表示第一加氢反应流出物RlOP中常规液态烃的20 °C、I大气压下的体积流量,立方米/时。
[0327]本发明,可以设置高压预分离过程BS,进行氢气气提过程BSHS,氢气气提过程BSHS操作条件一般为于:
[0328](2)在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置高压预分离过程BS,设置氢气气提过程BSHS ;
[0329]在高压预分离过程BS,操作条件为:温度为300?450°C、压力为10?20MPa、气液体积比 BS-KVL 为 500 ?2000。
[0330]本发明,可以设置高压预分离过程BS,进行氢气气提过程BSHS,氢气气提过程BSHS的气液接触次数可以为I次:
[0331](2)在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置高压预分离过程BS,设置氢气气提过程BSHS ;
[0332]在高压预分离过程BS,第一加氢反应流出物RlOP或分离第一加氢反应流出物RlOP所得液体与气提氢气BSH完成一次接触分离。
[0333]本发明,可以设置高压预分离过程BS,进行氢气气提过程BSHS,氢气气提过程BSHS的气液逆流接触次数可以为2?8次,在塔式设备内完成:
[0334](2)在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置高压预分离过程BS,设置氢气气提过程BSHS ;
[0335]在高压预分离过程BS第一加氢反应流出物RlOP或分离第一加氢反应流出物RlOP所得液体与气提氢气BSH完成2?8次逆流接触分离;高压预分离过程BS使用气提分离塔BST ;
[0336]第一加氢反应流出物RlOP进入气提分离塔BST的气液接触传质段BSTTM的上部,来自RlOP的液相RlOPL向下流动,来自RlOP的气相RlOPV向上流动;
[0337]气提氢气BSH进入气提分离塔BST的气液接触传质段BSTTM的下部向上流动;
[0338]在气液接触传质段BSTTM,向下流动的液体与向上流动的气提气接触,液体中的至少一部分低沸点组分蒸发汽化进入气相中。
[0339]本发明,通常,在热高压分离气体脱尘过程S1DS,洗涤油S2LR与物流RlOPX混合后分离为气体SlV和含有固体的液体物流S1L。
[0340]本发明,在热高压分离气体脱尘过程SlDS,洗涤油S2LR与基于物流RlOPX的气体R10PXV,可以完成一次气液逆流接触后分离为气体SlV和含有固体的液体物流S1L。
[0341]本发明,在热高压分离气体脱尘过程SlDS,洗涤油S2LR与基于物流RlOPX的气体R10PXV,可以完成2?8次气液逆流接触分离;接触分离过程使用塔式气提分离区S1ST,洗涤油S2LR进入塔式气提分离区SlST的气液接触传质SlTTM的上部向下流动;
[0342]物流RlOPX进入塔式气提分离区SlST的气液接触传质段SlTTM的下部,来自物流RlOPX的含固体颗粒的闪蒸气体RlOPXV向上流动;在气液接触传质段S1TTM,向下流动的液体与向上流动的气提气接触,闪蒸气体RlOPXV中的大部分固体颗粒进入热高油SlL中。
[0343]本发明,在热高压分离气体脱尘过程S1DS,可以设置补充氢气气提过程S1BHS:
[0344]在热高压分离气体脱尘过程SlDS,洗涤油S2LR与基于物流RlOPX的气体RlOPXV完成至少一次接触,洗涤油S2LR与来自补充氢气气提过程SlBHS的气体Vffi完成至少一次接触,分离为气体SI V和液体LKK;
[0345]在补充氢气气提过程S1BHS,来自物流RlOPX的含固体颗粒的闪蒸液体RlOPXL与补充气提氢气SlBH完成至少一次接触,分离为气体VKK和液体S1L。
[0346]本发明,设置的补充氢气气提过程SlBHS的操作条件通常为于:
[0347](2)在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置补充氢气气提过程SlBHS;
[0348]在补充氢气气提过程S1BHS,操作条件为:温度为250?480°C、压力为6?25MPa、气提氢气SI BH与物流Rl OPX中常规液态烃的气液体积比S1-KVL为50?5000;
[0349]气液体积比SIB-KVL 定义为:KVL = VSIBH/VSIF ;
[0350]VS1BH,表示气提氢气物流SlBH的标准状态即0°C、I大气压下的体积流量,立方米/时;
[0351]VS1F,表示物流RlOPX中常规液态烃的20°C、1大气压下的体积流量,立方米/时。
[0352]本发明,设置的补充氢气气提过程SlBHS的操作条件一般为于:
[0353](2)在热高压分离气体脱尘过程S1DS,设置补充氢气气提过程S1BHS;
[0354]在补充氢气气提过程S1BHS,操作条件为:温度为300?450°C、压力为10?20MPa、气液体积比SlB-KVL为500?2000。
[0355]本发明,设置补充氢气气提过程SlBHS,来自物流RlOPX的含固体颗粒的闪蒸液体RlOPXL与补充气提氢气SlBH完成一次气液逆流接触。
[0356]本发明,设置补充氢气气提过程SlBHS,来自物流RlOPX的含固体颗粒的闪蒸液体RlOPXL与补充气提氢气S1BH,可以完成2?8次逆流接触分离;补充氢气气提过程SlBHS使用塔式气提分离区S1BHST,闪蒸液体RlOPXL进入塔式气提分离区SlST的气液接触传质SlBTTM的上部向下流动;
[0357]气提氢气SlBH进入塔式气提分离区SlBST的气液接触传质段SlBTTM的下部向上流动;在气液接触传质段S1BTTM,向下流动的液体与向上流动的气提气接触,液相中的至少一部分低沸点组分蒸发汽化进入气相中。
[0358]本发明,可以设置补充氢气气提过程S1BHS,第一种工作方式为;
[0359](2)在热高压分离气体脱尘过程S1DS,设置补充氢气气提过程S1BHS;
[0360]热高压分离气体脱尘过程SlDS和补充氢气气提过程S1BHS,在一台气提分离塔Sl-SlBHS-TE内完成,气提分离塔S1-S1BHS-TE分为上、下2个传质段;洗涤油S2LR进入气提分离塔S1-S1BHS-TE的上部向下流动进入上传质段;物流RlOPX进入气提分离塔S1-S1BHS-TE的中部,来自物流RlOPX的气体向上流动进入上传质段,来自物流RlOPX的液体向下流动进入下传质段;补充气提氢气SlBH进入气提分离塔S1-S1BHS-TE的下部,向上流动进入下传质段;
[0361 ]在上传质段,液相物流中的至少一部分低沸点组分蒸发汽化进入气相中;
[0362]在下传质段,液相物流中的至少一部分低沸点组分蒸发汽化进入气相中;
[0363]通常,在上传质段,液相物流与气相物流完成2?8次气液逆流接触分离;
[0364]通常,在下传质段,液相物流与气相物流完成2?8次气液逆流接触分离。
[0365]本发明,可以设置补充氢气气提过程S1BHS,第二种工作方式为;
[0366](2)在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置补充氢气气提过程SlBHS;
[0367]热高压分离气体脱尘过程SlDS和补充氢气气提过程S1BHS,在一台气提分离塔Sl-SlBHS-TE内完成,气提分离塔S1-S1BHS-TE分为上、下2个传质段;洗涤油S2LR进入气提分离塔S1-S1BHS-TE的上部向下流动进入上传质段;补充气提氢气SlBH进入气提分离塔Sl-SlBHS-TE的中部,向上流动进入上传质段;物流RlOPX进入气提分离塔S1-S1BHS-TE的下部,来自物流RlOPX的气体向上流动进入下传质段,来自物流RlOPX的液体向下流动进入液体物流SlL中;
[0368]在上传质段,液相物流中的至少一部分低沸点组分蒸发汽化进入气相中;
[0369]在下传质段,液相物流中的至少一部分低沸点组分蒸发汽化进入气相中;
[0370]通常,在上传质段,液相物流与气相物流完成2?8次气液逆流接触分离;
[0371 ]通常,在下传质段,液相物流与气相物流完成2?8次气液逆流接触分离。
[0372]本发明,物流SlL进入第一加氢反应过程RlO的第一种工作方式为:
[0373](2)在热高压分离气体脱尘过程S1DS,至少一部分物流SlL返回第一加氢反应过程RlO进行第一加氢反应R10R。
[0374]本发明,物流SlL进入第一加氢反应过程RlO的第二种工作方式为:
[0375](2)在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置降压步骤IDPS;
[0376]在降压步骤1DPS,物流SlL经过降压设备得到降压后物流S1L-VLS;
[0377]回收降压后物流S1L-VLS,脱出物流SlL-VLS中气体得到物流S1L-VLS-DPDV,至少一部分物流SlL-VLS-DroV返回第一加氢反应过程RlO进行第一加氢反应R10R。
[0378]本发明,物流SlL进入第一加氢反应过程RlO的第三种工作方式为:
[0379](2)在热高压分离气体脱尘过程SlDS,设置降压步骤SlL-DPS和分馏过程SlL-FRAC ;
[0380]在降压步骤SlL-DPS,物流SlL经过降压设备得到降压后物流SlL-VLS;
[0381]在分馏过程S1L-FRAC,回收降压后物流S1L-VLS,得到主要由常规沸点低于550°C的常规液态烃组成的馏分油S1L-T0R20,至少一部分馏分油S1L-T0R20进入第二加氢提质反应过程R20与第二加氢提质催化剂R20C接触。
[0382]本发明,物流SlL进入第一加氢反应过程RlO的第四种工作方式为:
[0383](2)在热高压分离气体
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