专利名称：一种柴油加氢脱硫方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及石油化工行业的柴油脱硫领域，特别是涉及一种用于深度脱除柴油中 的硫的方法及装置。
背景技术：
随着环保要求的提高，对柴油中硫含量的要求越来越严格。传统的柴油脱硫技术 采用加氢精制的方法，即原料柴油与氢气混合后首先与精制反应产物换热，再进入加热炉 加热到反应温度(一般330 360°C )后进入加氢精制反应器。在加氢精制反应器中发生 脱硫、脱氮等反应，反应产物经冷却、分离、分馏后得到脱硫柴油。传统的柴油加氢脱硫方法通常只能生产硫含量不大于200ppm的柴油，原因是这 种方法对于柴油芳烃组分中含有的硫如苯并噻酚、二苯并噻酚(特别是4-甲基二苯并噻 酚、4，6 二甲基二苯并噻酚)等复杂分子中含有的硫难以脱除，需要开发能够深度脱除柴油 中硫的方法。并且传统加氢精制反应器环境不利于降低柴油中的芳烃含量。CN11940(^8A公布的柴油加氢脱硫方法是将精制反应产物进行气液分离后，气相 进入第二反应器中部，液相重新混入氢气进入第二反应器。该方法的第二反应器仍是传统 的滴流床反应器，气体占主要部分。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术只能生产硫含量不大于200ppm的柴油 并且加氢精制反应器环境不利于降低柴油中的芳烃含量的缺陷。本发明之一的柴油加氢脱硫方法是这样实现的，本发明的方法依次包括加氢精制反应过程A、深度脱硫过程B和循环氢过程C，其 特征是在所述的过程B中，来自加氢精制反应过程A的、含有溶解氢气的柴油加氢精制反应产物22被反应产 物与原料换热器10冷却到260 320°C后进入热高压分离器3进行气液分离；经热高压分离器3分离后的热高分液体23直接进入独立于循环氢过程C之外的 深度脱硫反应器2 ；经热高压分离器3分离后的热高分气25送入所述的循环氢过程C。深度脱硫反应器2的反应温度可以为沈0 320°C，反应压力可以为3. 2 9. 2MPag，体积空速可以为3. 0 9. OtT1 ；深度脱硫反应器2中发生的反应包括脱硫和多环芳烃开环饱和反应。在具体实施中热高压分离器3的操作压力为3. 1 9. IMPag，由冷高压分离器8顶部的压力控制 器32调节，经过压力控制器32排出的费氢气33作为燃料气；热高压分离器3底部可以采用液位控制器31调节进入深度脱硫反应器2的热高分液体23流量，液位控制器31的控制阀采用低压降阀门。在所述的过程A中，原料柴油20经进料泵5升压至4. 0 10. OMPag后与氢气混合形成混氢原料24， 混氢原料M进入反应产物与原料换热器10与加氢精制反应器1出口的加氢精制反应产物 22换热后，再经加热炉4升温后进入加氢精制反应器1 ；原料柴油20在加氢精制反应器1中脱除大部分的硫和氮等杂质；加氢精制反应器1是一个多床层反应器、或者是两个串联的反应器。在所述的过程C中，经热高压分离器3分离后的热高分气25经热高分气冷却器11、热高分气空冷器 12冷却到55度以下后进入冷高压分离器8进行气、水、轻烃三相分离；从冷高压分离器8顶部分离出的是循环氢沈气体；从冷高压分离器8底部分离出的是含硫污水四；从冷高压分离器8中下部分离出的是轻烃28组分。循环氢沈通过或者不通过循环氢脱硫系统9脱除所含的硫化氢、进入循环氢压缩 机6升压至4. 0 10. OMPag后，再与经新氢压缩机7升压至4. 0 10. OMPag后的补充氢 气21混合，提供给所述的过程A作为氢气源。本发明之二的柴油加氢脱硫方法的装置是这样实现的，本发明的装置依次包括加氢精制反应部分A、深度脱硫部分B和循环氢部分C，其 特征在于在深度脱硫部分B中，来自于加氢精制反应部分A的加氢精制反应产物22管线通过温度控制器30连接 热高压分离器3中部的入口，热高压分离器3顶部的出口为连接加氢精制反应部分A的热 高分气25管线，热高压分离器3底部的出口通过液位控制器31连接进入深度脱硫反应器 2的热高分液体23管线；通过液位控制器31的热高分液体23管线连接深度脱硫反应器2顶部入口，深度 脱硫反应器2底部的出口通过反应产物换热器13连接深度脱硫反应产物27管线。在深度脱硫部分A中，原料柴油20管线依次通过进料泵5、反应产物与原料换热器10、加热炉4连接加 氢精制反应器1顶部的入口；加氢精制反应器1底部的出口通过反应产物与原料换热器10连接加氢精制反应 产物22管线；在深度脱硫部分C中，来自于深度脱硫部分B中的热高分气25管线依次经热高分气冷却器11、热高分气 空冷器12连接冷高压分离器8中部入口 ；冷高压分离器8中部出口连接轻烃洲管线；冷高压分离器8顶部出口通过或者不通过循环氢脱硫系统9连接循环氢压缩机6， 并与经新氢压缩机7出口管线并联；冷高压分离器8底部出口连接含硫污水四管线。本发明的柴油加氢脱硫方法的工艺流程如附图1，包括加氢精制反应部分、深度脱硫部分和循环氢部分。 本发明的详细内容包括1)本发明的关键为将加氢精制反应产物22冷却到260 300°C后进入热高压分 离器3进行气液分离，热高分液体23不再混入氢气，以近于全液相形式直接进入深度脱硫 反应器2。加氢精制反应产物22冷却的典型温度为280 290°C。目前常规的柴油加氢脱硫方法中，柴油通过加氢精制反应器的温度一般都在 330°C以上。这样的反应温度不利于柴油中大分子组分中所含硫的脱除，脱硫后的柴油硫含 量一般只能达到200ppm。对于柴油芳烃组分中含有的硫如苯并噻酚、二苯并噻酚、特别是 4-甲基二苯并噻酚、4，6 二甲基二苯并噻酚等，最适宜的脱硫反应温度小于320度，280°C为 佳。本发明根据大分子芳烃中所含硫的脱除条件，在流程中柴油首先进入加氢精制反 应器1进行常规脱硫、脱氮等杂质，脱除大部分硫和氮，加氢精制反应产物22冷却到260 320°C后进入热高压分离器3进行气液分离，热高分液体23进入深度脱硫反应器2脱除柴 油中的硫。深度脱硫反应器2中反应温度低于320度，有利于脱除在加氢精制反应器1中 难以脱除的硫。深度脱硫反应器2的温度压力环境在脱除柴油芳烃组分中含有的硫如苯并 噻酚、二苯并噻酚、特别是4-甲基二苯并噻酚、4，6 二甲基二苯并噻酚的同时，也有利于发 生多环芳烃开环饱和的反应，降低柴油的芳烃含量。2)深度脱硫反应器2中气体体积含量小于10%，以近于全液相形式通过深度脱硫 反应器2。液位控制器31的控制阀采用低压降阀门。选用低压降控制阀门能够减小阀后液 体的气化量。避免增大进入深度脱硫反应器2的气体体积比率。保持较低气体体积含量有利于减小深度脱硫反应器2的设备规格，降低投资，同 时也有利于深度脱硫反应器2床层内流体的均勻分布。3)柴油在深度脱硫反应器2中消耗的氢气来源于热高分液体23中溶解的氢气，热 高分液体23进入深度脱硫反应器2前不混入氢气。由于热高压分离器3温度一般控制在280°C，热高分液体23中溶解的氢气能够满 足深度脱硫反应的需要。4)深度脱硫反应器2独立于循环氢部分之外，不增加循环氢压缩机6的压降。深度脱硫反应产物27不再进行气液分离，没有气相回到循环氢压缩机入口 6，深 度脱硫反应产物27经冷却、降压后进入后续的分馏单元。深度脱硫反应器2独立于循环氢 部分之外，不增加压降，降低了操作费用。 5)加氢精制反应产物22经反应产物与原料换热器10换热后的温度由温度控制器 30实现。6)根据循环氢26中的硫化氢含量及目标产品的要求确定是否需要设置循环氢脱 硫系统9。7)加氢精制反应器1可以是一个多床层反应器，也可以是两个串联的反应器。加 氢精制反应器1的数量根据原料柴油的性质和对产品汽油的要求确定。如果为劣质原料柴油，可以设置两个串联的加氢精制反应器1。采用本发明的柴油加氢脱硫方法，可以深度脱除柴油所含的硫，能够生产硫含量 10 50ppm的清洁柴油。
附图1是本发明工艺流程示意图
具体实施例方式以下是本发明实施例的说明实施例1 原料柴油20经进料泵5升压至6. 5MPag后与氢气混合形成混氢原料24，进入反应 产物与原料换热器10回收热量，再经加热炉4升温至340°C进入加氢精制反应器1。原料 柴油20在加氢精制反应器1中消耗氢气、脱除了大部分含有的硫、氮等杂质。其中脱除的 硫生成硫化氢，脱除的氮生成氨。加氢精制反应产物22主要成分为经过精制反应的柴油、氢气及反应生成的硫化 氢和氨等。加氢精制反应产物22进入反应产物与原料换热器10与混氢原料24换热，控制 换热后的加氢精制反应产物22温度为280°C，加氢精制反应产物22进入热高压分离器3进 行气液分离，热高分液体23进入深度脱硫反应器2进一步脱除柴油芳烃组分中含有的硫， 深度脱硫反应产物27经冷却、降压后进入后续的分馏单元。热高分气25经热高分气冷却器11与冷高压分离器8分离出的轻烃28换热后再 经热高分气空冷器12冷却到53度，然后进入冷高压分离器8进行气、水、轻烃三相分离，气 体为循环氢26，含硫污水29从冷高压分离器8底部流出，轻烃28从冷高压分离器8中下部 流出后与热高分气25换热后进入后续的分馏单元。循环氢26首先经循环氢脱硫系统9脱 除所含的硫化氢，然后经循环氢压缩机6升压至6. 5MPag,补充氢气21经新氢压缩机7升压 至6. 5MPag后与循环氢26混合，混合后的氢气与升压后的原料柴油20混合形成混氢原料 24。整个加氢脱硫方法包括三个部分，S卩加氢精制反应部分、深度脱硫部分和循环氢 部分。
权利要求
1.一种柴油加氢脱硫方法，依次包括加氢精制反应过程A、深度脱硫过程B和循环氢过 程C，其特征是在所述的过程B中，来自加氢精制反应过程A的、含有溶解氢气的柴油加氢精制反应产物02)被反应产物 与原料换热器(10)冷却到沈0 320°C后进入热高压分离器(3)进行气液分离；经热高压分离器C3)分离后的热高分液体直接进入独立于循环氢过程C之外的 深度脱硫反应器⑵；经热高压分离器C3)分离后的热高分气0 送入所述的循环氢过程C。
2.根据权利要求1所述的柴油加氢脱硫方法，其特征在于深度脱硫反应器O)的反应温度为260 320°C，反应压力为3. 2 9. 2MPag,体积空 速为 3. O 9. OtT1 ；深度脱硫反应器O)中发生的反应包括脱硫和多环芳烃开环饱和反应。
3.根据权利要求1所述的柴油加氢脱硫方法，其特征在于热高压分离器⑶的操作压力为3. 1 9. IMPag,由冷高压分离器⑶顶部的压力控制 器(32)调节；热高压分离器C3)底部采用液位控制器(31)调节进入深度脱硫反应器O)的热高分 液体流量，液位控制器(31)的控制阀采用低压降阀门。
4.根据权利要求1 3之一所述的柴油加氢脱硫方法，其特征在于在所述的过程A中，原料柴油OO)经进料泵(5)升压至4. O 10. OMPag后与氢气混 合形成混氢原料(M)，混氢原料04)进入反应产物与原料换热器(10)与加氢精制反应器(I)出口的加氢精制反应产物0 换热后，再经加热炉(4)升温后进入加氢精制反应器 ⑴；原料柴油OO)在加氢精制反应器(1)中脱除大部分的硫和氮等杂质。
5.根据权利要求1 3之一所述的柴油加氢脱硫方法，其特征在于在所述的过程A中，加氢精制反应器(1)是一个多床层反应器、或者是两个串联的反应ο
6.根据权利要求1 3之一所述的柴油加氢脱硫方法，其特征在于在所述的过程C中，经热高压分离器C3)分离后的热高分气0 经热高分气冷却器(II)、热高分气空冷器(1 冷却到阳度以下后进入冷高压分离器(8)进行气、水、轻烃三 相分离；从冷高压分离器(8)顶部分离出的是循环氢06)气体； 从冷高压分离器(8)底部分离出的是含硫污水09)； 从冷高压分离器(8)中下部分离出的是轻烃08)组分。
7.根据权利要求6所述的柴油加氢脱硫方法，其特征在于在所述的过程C中，循环氢06)通过或者不通过循环氢脱硫系统(9)脱除所含的硫化 氢、进入循环氢压缩机(6)升压至4. O 10. OMPag后，再与经新氢压缩机(7)升压至4. O 10. OMPag后的补充氢气混合，提供给所述的过程A作为氢气源。
8.根据权利要求7所述的柴油加氢脱硫方法，其特征在于在所述的过程A中，原料柴油OO)经进料泵(5)升压至4. O 10. OMPag后与氢气混合形成混氢原料(24)，混氢原料(24)进入反应产物与原料换热器(10)与加氢精制反应器(1)出口的加氢精制反应产物(22)换热后，再经加热炉(4)升温后进入加氢精制反应器 ⑴；原料柴油(20)在加氢精制反应器(1)中脱除大部分的硫和氮等杂质； 加氢精制反应器(1)是一个多床层反应器、或者是两个串联的反应器。
9.根据权利要求1 8之一所述的柴油加氢脱硫方法的装置，依次包括加氢精制反应 部分A、深度脱硫部分B和循环氢部分C，其特征在于在深度脱硫部分B中，来自于加氢精制反应部分A的加氢精制反应产物(22)管线通过温度控制器(30)连接 热高压分离器(3)中部的入口，热高压分离器(3)顶部的出口为连接加氢精制反应部分A 的热高分气(25)管线，热高压分离器(3)底部的出口通过液位控制器(31)连接进入深度 脱硫反应器(2)的热高分液体(23)管线；通过液位控制器(31)的热高分液体(23)管线连接深度脱硫反应器(2)顶部入口，深 度脱硫反应器(2)底部的出口通过反应产物换热器(13)连接深度脱硫反应产物(27)管 线。
10.根据权利要求9所述的柴油加氢脱硫方法的装置，其特征在于 在深度脱硫部分A中，原料柴油(20)管线依次通过进料泵(5)、反应产物与原料换热器(10)、加热炉(4)连 接加氢精制反应器(1)顶部的入口 ；加氢精制反应器(1)底部的出口通过反应产物与原料换热器(10)连接加氢精制反应 产物(22)管线；在深度脱硫部分C中，来自于深度脱硫部分B中的热高分气(25)管线依次经热高分气冷却器(11)、热高分气 空冷器(12)连接冷高压分离器(8)中部入口 ；冷高压分离器(8)中部出口连接轻烃(28)管线；冷高压分离器(8)顶部出口通过或者不通过循环氢脱硫系统(9)连接循环氢压缩机 (6)，并与经新氢压缩机(7)出口管线并联；冷高压分离器(8)底部出口连接含硫污水(29)管线。
全文摘要
本发明涉及一种柴油加氢脱硫方法及装置。依次包括加氢精制反应过程A、深度脱硫过程B和循环氢过程C，在所述的过程B中，来自加氢精制反应过程A的、含有溶解氢气的柴油加氢精制反应产物(22)被反应产物与原料换热器(10)冷却到260～320℃后进入热高压分离器(3)进行气液分离；经热高压分离器(3)分离后的热高分液体(23)直接进入独立于循环氢过程C之外的深度脱硫反应器(2)；经热高压分离器(3)分离后的热高分气(25)送入所述的循环氢过程C。采用本发明的柴油加氢脱硫方法，可以深度脱除柴油所含的硫，能够生产硫含量10～50ppm的清洁柴油。
文档编号C10G65/04GK102115678SQ201010000149
公开日2011年7月6日 申请日期2010年1月6日 优先权日2010年1月6日
发明者刘凯祥, 吴德飞, 孙丽丽, 李 浩, 范传宏 申请人:中国石化工程建设公司, 中国石油化工集团公司