一种渣油加氢装置及工艺的制作方法

本发明涉及一种渣油加氢装置及工艺，属于石油化工领域。

背景技术：

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，由原油蒸馏所得的中间馏分油的s、n、o和金属含量也相应增加。然而，世界各国的法律法规对各种燃油中的s、n、o和金属含量要求却越来越苛刻。

加氢处理是脱除目标油品中的s、n、o及金属杂质，改善中间馏分油质量的常用手段。目前，炼油加氢工艺主要采用固定床加氢工艺，进行加氢处理时，需要将氢气注入液态待加氢油料中，实现油气混合，油气混合物随后与催化剂接触，进行加氢反应。固定床加氢反应设备一般包括油气混合器和固定床反应器，油气混合器的混合效果直接关系到加氢处理效果，现有的固定床加氢反应设备中，油气混合器一般采用膜混合器，存在混合效率不够高等缺点。而且，渣油中炭、金属等杂质含量高，通过固定床反应器进行加氢时，杂质易沉积于催化剂床层，导致催化剂中毒失效，使得加氢装置无法正常运行。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种渣油加氢装置及工艺，以实现渣油的高效、高质量加氢。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

一种渣油加氢装置，包括用于贮存渣油的原料罐，原料罐的出料口连通有第一泵，第一泵的出液口连通有第一膜过滤器，第一膜过滤器的浓缩液出口并联有第一浓缩液管和第二浓缩液管，所述第一浓缩液管与原料罐连通，所述第二浓缩液管的出口端连通有第二膜过滤器，第二膜过滤器的清液出口与原料罐连通；

第一膜过滤器的清液出口连通有用于贮存清液的清液罐；

还包括用于将渣油与氢气混合的混合单元，混合单元的进液口与清液罐连通，混合单元的出液口连通有固定床反应器。

本发明中，在第一泵的作用下，渣油在原料罐与第一膜过滤器之间反复循环，且在第一膜过滤器的清液出口源源不断地获得脱除杂质（含固杂质）的净化油，净化油进入清液罐贮存；同时，随着循环的进行，当循环渣油中固杂质含量增大到一定程度时，可将在第一膜过滤器浓缩液出口获得的部分浓缩油送入第二膜过滤器，进行除杂，将获得的净化油送入原料罐，降低原料罐中固杂质含量，维持循环油中固杂质含量平衡，以在第一膜过滤器的清液出口获得固杂质含量稳定的净化油，使得后续的微通道混合及催化加氢过程在同一工况条件下进行即可获得理想的催化加氢效果，使得装置可产出质量稳定的加氢产品。另外，混合单元的应用，可使得净化油与氢气高效混合，大幅提升氢气在净化油中的溶解或混合效果，获得氢气含量高的含氢净化油；混合完成后的含氢净化油可直接进入固定床反应器，催化加氢，有利于获得更高的生产效率和杂质脱除效果；另外，混合完成后，无需进行气液分离处理，直接进行催化加氢处理即可，装置及处理流程得到简化。

进一步地，所述第一浓缩液管上安装有第一流量控制阀，所述第二浓缩管上安装有第二流量控制阀，可根据需要控制浓缩油走向及流量。

进一步地，所述清液罐与混合单元之间连通有第二泵，提供动力，以将净化油泵入混合单元。

进一步地，所述混合单元包括若干微通道混合器，所述微通道混合器包括本体，本体内设有进液流道、进气流道、混合流道和多个混合腔，所述进液流道、进气流道均与混合流道的进料端连通，所述多个混合腔均与混合流道连通且沿混合流道依次分布，混合腔内设有分流元件，将混合腔分隔为至少2个子腔体。如此，通过混合单元的进液口将待加氢渣油输入进液流道，通过混合单元的进气口将氢气输入进气流道，待加氢渣油和氢气汇入混合流道，并依次通过各个混合腔，混合腔内分流元件的设置，使得单流道在微小区域内分为多流道，在该微小区域形成紊流区，不断将氢气气泡打碎成更细小的气泡，促使氢气更好地溶解于渣油中，并使得氢气与待加氢渣油高效混合。

进一步地，所述第一膜过滤器为陶瓷膜过滤器或金属膜过滤器，优选为陶瓷膜过滤器，可市购获得。优选地，过滤粒径为1-5000nm，优选为5-2500nm，更优选5-1000nm。

进一步地，所述第二膜过滤器为金属膜过滤器或陶瓷膜过滤器，优选为金属膜过滤器，可市购获得。优选地，过滤粒径为1-5000nm，优选为5-2500nm，更优选5-1000nm。

进一步地，所述微通道混合器的数量为并联或串联的多个，如此，可进一步提升混合单元的处理能力，提升产能。也可模块化设置，方便精确控制混合工序。

进一步地，所述混合腔为扁平状，整体呈心型、圆形、椭圆形中的一种，优选为心型；所述分流元件为月牙形、菱形、圆形、椭圆形中的一种，优选为月牙形。

进一步地，所述混合流道的横截面为圆形，内径为0.3-3mm，优选为0.5-1.5mm。

进一步地，所述混合流道的横截面积由进料端到出料端逐渐增大，优选地，混合流道的进料端的横截面积是出料端横截面积的1.1-2倍，优选为1.1-1.5倍。如此，兼顾混合效果与压降两大因素，保证了良好的混合效果和适宜大小的压降。

进一步地，所述混合单元包括若干金属膜混合器和/或若干陶瓷膜混合器，可选地，包括多个金属膜混合器和/或多个陶瓷膜混合器，以串联或并联的形式连接。

可选地，所述固定床反应器可选用现有常规固定床反应器。

进一步地，所述固定床反应器包括中空的塔体，塔体的下端与混合单元连通，塔体的上端与连通有出液管路，塔体内设有催化剂床层。

可选地，所述固定床反应器为管式反应器、流化床反应器、沸腾床反应器中的一种。

一种渣油加氢工艺，利用如上所述的渣油加氢装置进行，包括如下步骤：

启动第一泵，打开第一流量控制阀，使得渣油在原料罐和第一膜过滤器之间循环流动，在第一膜过滤器的清液出口获得净化油，将该净化油输入清液罐；

期间，控制第一流量控制阀开度，使得第一浓缩液管的流量与第一膜过滤器清液出口的流量之比为25-30:1；

当原料罐中的渣油的固杂质含量超过20g/l时，打开第二流量控制阀，使得第一膜过滤器产生的部分浓缩油浆进入第二膜过滤器，第二膜过滤器产生的净化油送入原料罐，使得油浆原料罐中渣油的固杂质含量降低至20g/l以下；

将清液罐内的净化油输入混合单元，同时向混合单元通入氢气（可选地，根据杂质含量，控制氢油比(nm³/t)为200-1000：1），获得油气混合物；

将所述油气混合物通入固定床反应器，在常规液相加氢处理条件下，油气混合物与固定床反应器中加氢催化剂接触，获得渣油加氢产物。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1）本发明中，进入混合单元的净化油品质稳定，获得的含氢渣油氢气携带量（渣油溶氢量可达20-50%以上）高且品质稳定，在相对固定的催化加氢条件下，即可获得稳定的催化加氢效果，有利于提升生产效率，有利于获得杂质含量更低、质量合格（原料杂质固含量一般在2-6g/l，经过本发明的装置或工艺处理后可降至50ppm以下）的加氢产品；

2）油气混合过程中，无需借助循环油、稀释剂等，可最大程度提升设备有效利用率，提升产能，并降低能耗、成本；

3）油气混合效果好，无需进行气液分离，进一步简化了装置及处理流程。

附图说明

图1是本发明第一种实施方式的一种渣油加氢装置。

图2是本发明第一种实施方式的混合单元的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1和图2所示，一种渣油加氢装置，包括用于贮存渣油的原料罐1，原料罐的出料口连通有第一泵2，第一泵的出液口连通有第一膜过滤器4，第一膜过滤器的浓缩液出口并联有第一浓缩液管14和第二浓缩液管15，所述第一浓缩液管14与原料罐连通，所述第二浓缩液管的出口端连通有第二膜过滤器5，第二膜过滤器的清液出口与原料罐连通；

第一膜过滤器的清液出口连通有用于贮存清液的清液罐3；

还包括用于将渣油与氢气混合的混合单元7，混合单元的进液口与清液罐连通，混合单元的出液口连通有固定床反应器8。

所述第一浓缩液管上安装有第一流量控制阀10，所述第二浓缩管上安装有第二流量控制阀11。

所述清液罐与混合单元之间连通有第二泵6。第二泵和混合单元之间的管路上安装有加热器16，以将管路中的净化油加热到350-450°c，优选380-400°c。

所述混合单元包括若干微通道混合器，所述微通道混合器包括本体701，本体内设有进液流道702、进气流道703、混合流道704和多个混合腔705，所述进液流道、进气流道均与混合流道的进料端连通，所述多个混合腔均与混合流道连通且沿混合流道依次分布，混合腔内设有分流元件706，将混合腔分隔为至少2个子腔体。

所述微通道混合器的数量为并联的多个。

所述混合腔为扁平状，整体呈心型；所述分流元件为月牙形。

所述混合流道的横截面为圆形，内径为0.3-3mm。

所述混合流道的横截面积由进料端到出料端逐渐增大，优选地，混合流道的进料端的横截面积是出料端横截面积的1.1-2倍。

所述固定床反应器包括中空的塔体，塔体的下端与混合单元连通，塔体的上端与连通有出液管路，塔体内设有催化剂床层9。

一种渣油加氢工艺，利用如上所述的渣油加氢装置进行，包括如下步骤：

启动第一泵，打开第一流量控制阀，使得渣油在原料罐和第一膜过滤器之间循环流动，在第一膜过滤器的清液出口获得净化油，将该净化油输入清液罐；其中，净化油中杂质固含量＜50ppm；

期间，控制第一流量控制阀开度，使得第一浓缩液管的流量与第一膜过滤器清液出口的流量之比为27:1；

当原料罐中的渣油的杂质固含量超过20g/l时，打开第二流量控制阀，使得第一膜过滤器产生的部分浓缩油浆进入第二膜过滤器，第二膜过滤器产生的净化油送入原料罐，使得油浆原料罐中渣油的杂质固含量降低至20g/l以下；

将清液罐内的净化油输入微通道混合器的进液通道，同时向微通道混合器的进气通道通入氢气，在混合流道的出料端407获得油气混合物；

将所述油气混合物通入固定床反应器，在常规液相加氢处理条件下，油气混合物与固定床反应器中加氢催化剂接触，对硫氮氧等杂质进行深度加氢，获得渣油加氢产物；

期间，控制反应压力为5-20mpa，优选为10-20mpa，更优选为15-20mpa。

上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所附权利要求所限定的范围。