一种馏分油两相加氢反应器和加氢工艺方法技术

本发明专利技术涉及一种馏分油两相加氢反应器和加氢工艺方法；反应器上部空间尺寸比下部催化剂床层部分大，包括2～4个催化剂床层，在至少一个相邻催化剂床层之间设置气体补充和汽提含杂质液相物流的内构件，该内构件包括气液接触构件及汽提构件，气液接触构件和汽提构件设置在一起，内构件包括隔离板和排气管道，隔离板设有多个降液通孔；隔离板与多个排气管道相连接，排气管道垂直设置在隔离板上面，排气管道顶部与上一催化剂床层下部相接触；本反应器有效地补充液相原料中的氢气，在催化剂床层形成气液逆流，增大氢气浓度，脱除了反应生成的硫化氢和氨，减少H2S和NH3对下一步加氢反应的抑制作用，提高了加氢效率，提高了原料适应性，降低设备投资和操作成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种馏分油两相加氢反应器及液相加氢工艺方法，具体地说涉及一种产物循环的液相反应器，特别是烃类液相物料中含有溶解氢气的产物循环液相加氢处理的反应器及使用该反应器的液相加氢工艺方法。
技术介绍
随着人们的环保意识不断增强，很多国家通过环境立法来限制柴油的硫含量，使其达到很低的水平(KTKyg/g)，以降低有害气体的排放，改善空气质量。美国在2006年使柴油中的硫含量降低到15yg/g。德国在2003年一月份将硫含量降低到lOyg/g。欧盟其他国家和日本在2008年将硫含量降低到10yg/g。我国城市车用柴油国家标准GB19147-2009参照欧洲III类标准制定，其硫含量要求小于350 μ g/g。国家环保部发布的第五阶段车用汽柴油排放指标中柴油硫含量要求小于10 μ g/g。国际市场柴油需求在不断增长，然而，高品位的原料油供应却在减少。如何利用低品位的原料油来生产超低硫柴油以满足日益增长的需求，是炼油厂不得不面对的一个很大挑战。为应对挑战，一方面需要解决关键技术难题，新建加氢装置进行柴油的深度加氢脱硫；另外一方面又需要降低风险和重复投资以保障经济效益。在传统的固定床加氢工艺中，氢气需要从气相传递到液相，然后溶解氢和含硫化合物在催化剂的活性中心发生反应，从而达到脱硫目的。在此过程中，所需要的氢气量远远大于加氢反应所消耗的氢气量。这是因为，一方面，加氢反应是一个强放热反应，为了控制反应温度，需要大量的氢气和原料油通过催化剂床层带走反应热；另外一方面，在气-液-固三相的反应中，维持较高的氢分压有利于加氢反应，抑制焦炭生成，延长催化剂寿命。此外，没有参加反应的氢气通过循环氢压缩机将其提高压力后重新输送到反应器中参与反应。循环氢压缩机作为加氢过程的关键设备，投资和操作费用较高。为了取消循环氢和循环氢压缩机，降低装置的投资成本，液相加氢技术被提了出来，在液相循环加氢工艺中，氢气和原料油先预混合，使氢气溶解在原料油中，再进入反应器进行反应，反应过程中所需氢气完全来自溶解的氢，而无需额外补入冷氢。液相循环加氢工艺具有反应器比较小，投资成本低，反应温度容易控制等优点，但是，液相循环加氢也存在一个问题，即为了满足加氢过程中所需要的氢气量，需要使用大量的循环油或额外加入溶剂来溶解氢气，致使加氢效率降低。在常规的固定床加氢工艺过程中，为了脱除原料中的硫、氮、氧、金属等杂质或减小原料油分子的大小，需要进行催化加氢反应。为了控制催化剂床层的反应温度和避免催化剂积炭失活，通常采用较大的氢油体积比，在加氢反应完成后必然有大量的氢气富余。这些富余的氢气通常经循环氢压缩机增压后与新氢混合继续作为反应的氢气进料。这个工艺过程也可以定义为气相循环固定床加氢工艺。该工艺循环氢压缩机的投资占整个加氢装置成本的比例较高，氢气换热系统能耗较大，如果能够将加氢处理过程中的氢气流量减小并省去氢气循环系统和循环氢压缩机，可以为企业节省投资，为清洁燃料生产降低成本。含有简单硫化物的原料在固定床加氢反应器中加氢脱硫的反应速率除了与有机硫化物的浓度有关，还受催化剂的润湿状况、反应器系统中的有机氮化物和H2S浓度等因素的影响。催化剂的润湿因子是对在加氢反应条件下催化剂表面被液体反应物所浸润程度的一种度量。催化剂的浸润程度越高、催化剂的润湿因子就越高，也就是说催化剂的有效利用率越高。在催化剂等因素确定的条件下，影响催化剂润湿因子的主要因素是反应器中液体的流速，以及气体和液体流速的比。一般认为，液体流速增加增强催化剂润湿效果，而常规加氢工艺多采用远远超过反应所需的大氢油比，从而降低了催化剂的润湿效果，对润湿因子有不利的影响。此外，炼油过程中氢气循环环节的投资占整个过程成本的比例较大。有机氮化物是加氢催化剂的毒物，对加氢脱氮、加氢脱硫和加氢脱芳烃反应有明显的抑制作用。这种抑制作用主要是由于某些氮化物和大多数氮化物的中间反应产物与催化剂的加氢反应活性中心具有非常强的吸附能，从竞争吸附的角度抑制了其他加氢反应的进行。而通过加氢产物循环将大大稀释原料中的杂质含量，有利于发挥催化剂的性能。美国专利US20060144756A1公开了一种两相加氢控制系统方法和装置。在连续的液相加氢过程中，取消了循环氢，加氢反应所需要的氢全都来自于液相溶解的氢，不需要额外的氢气。但其需要使用氢气溶解度较大的溶剂或稀释剂来溶解氢气，影响后续的加氢效率。 US6213835、US6428686、CN200680018017.3 等公开了一种预先溶解氢气的加氢工艺，通过控制液体进料中的氢气量控制反应器中的液体量或气压。但其没有完全解决加氢精制反应过程中产生的氏5、NH3等有害杂质脱除的问题，导致其不断在反应器内累积，大大降低了反应效率，也无法有效处理硫、氮含量较高的原料，上述专利也没有公开反应器的具体结构。中国专利CN86108622公开了一种重整生成油的加氢精制工艺，氢油体积比为200:1~1000:1 ;中国专利CN93101935.4公开了一种劣质原料油一段加氢裂化工艺方法，氢油体积比1300: f 1500:1 ;中国专利CN94102955.7公开了一种催化裂解汽油加氢精制方法，氢油体积比150:广500:1 ;中国专利CN96109792.2公开了一种串联加氢工艺生产高质量凡士林的方法，氢油体积比300: f 1400:1 ;中国专利CN96120125.8公开了一种由环烷基直馏馏分直接加氢生产白油的方法，氢油体积比500: f 1500:1。这些专利的特点是具有较高的氢油体积比，因此必须具有氢气循环环节和循环氢压缩机。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供馏分油两相加氢反应器和加氢工艺方法，反应器采用适宜的结构形式，有效地补充液相原料中的氢气，同时脱除进入催化剂床层的硫化氢和氨，避免有害杂质对催化反应的不利影响，提高加氢效率和原料适应性。本专利技术所述的加氢反应器包括反应器筒体和催化剂床层、反应器入口和反应器出口，特征在于:加氢反应器上部空间尺寸比下部催化剂床层部分略大，包括至少两个催化剂床层，在至少一个相邻催化剂床层之间设置气体补充和汽提含杂质液相物流的内构件，该内构件包括气液接触及汽提构件，气液接触构件和汽提构件设置在一起，内构件包括隔离板和排气管道，隔离板具有降液通孔；隔离板与排气管道相连接，排气管道设置在隔离板上面，排气管道顶部与上一催化剂床层下部相接触。本专利技术所述的加氢反应器中，反应器上部空间尺寸比下部催化剂床层部分略大，避免上部反应器液泛，堵塞顶部气体管线。本专利技术所述的加氢反应器中，内构件包括隔离板和排气管道，隔离板具有降液通孔，气液两相通过降液通孔进行接触。本专利技术所述的内构件中，降液通孔和排气管道设置若干个，排气管道设置在隔离板上面。本专利技术所述的加氢反应器中，反应器顶部设置排气系统，反应器设置压力和液位监测系统，排气系统和压力液位监测系统联锁，通过控制排出反应器的气体量和液体量控制反应器的压力和液位。本专利技术所述的加氢反应器中，在反应器顶部和/或反应器底部也可以设置上述气体补充和汽提含杂 质液相物流的内构件。本专利技术所述的加氢反应器的关键在于采用结构适宜的汽提构件(反应器其它结构可以采用本领域常规结构)，使含有反应后杂质的气体不再经过下部催化剂床层而直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种馏分油两相加氢反应器，包括至少两个催化剂床层，其特征在于：反应器上部空间尺寸比下部催化剂床层部分大，包括2～4个催化剂床层，在至少一个相邻催化剂床层之间设置气体补充和汽提含杂质液相物流的内构件，该内构件包括气液接触构件及汽提构件，气液接触构件和汽提构件设置在一起，内构件包括隔离板和排气管道，隔离板设有多个降液通孔；隔离板与多个排气管道相连接，排气管道垂直设置在隔离板上面，排气管道顶部与上一催化剂床层下部相接触。

【技术特征摘要】
1.一种馏分油两相加氢反应器，包括至少两个催化剂床层，其特征在于:反应器上部空间尺寸比下部催化剂床层部分大，包括2~4个催化剂床层，在至少一个相邻催化剂床层之间设置气体补充和汽提含杂质液相物流的内构件，该内构件包括气液接触构件及汽提构件，气液接触构件和汽提构件设置在一起，内构件包括隔离板和排气管道，隔离板设有多个降液通孔；隔离板与多个排气管道相连接，排气管道垂直设置在隔离板上面，排气管道顶部与上一催化剂床层下部相接触。2.一种液相加氢工艺方法，其特征在于:使用权利要求1所述的加氢反应器，过程包括:经加氢处理后的液相产物的一部分循环与新鲜原料混合为液相物料，溶氢之后形...

【专利技术属性】
技术研发人员：马守涛，田然，张志华，王刚，孙发民，张瑞芹，于春梅，孙生波，冯秀芳，李凤铉，朱金玲，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11