一种烃类原料的加氢系统及其方法技术方案

一种烃类原料固定床加氢系统及其方法，包括第一预处理反应区、第二预处理反应区、第一气液分离区、主反应区和第二气液分离区，所述第一预处理反应区内依次装填至少一种加氢保护剂和至少一种第一加氢脱金属剂，所述第二预处理反应区内装填第二加氢脱金属剂，所述主反应区依次装填至少一种第三加氢脱金属剂和至少一种加氢脱硫剂。本发明专利技术所提供的系统有很高的预处理反应区的容铁能力，和较高的预处理反应区拦截铁的能力。克服了现有技术中预处理反应区长周期运转时，对含铁化合物的拦截能力不足的问题。

A hydrotreating system for hydrocarbon materials and its method

A hydrocarbon feedstock in fixed bed hydrogenation system and method thereof, comprising a first reaction zone, second pretreatment pretreatment reaction zone, the first gas-liquid separation zone and the main reaction zone and second gas-liquid separation zone, the first pretreatment in the reaction zone are filled in at least one hydrogenation protective agent and at least a first hydrogenation metal removal agent, the second pretreatment in the reaction zone with second hydrodemetallation agent, the main reaction zone followed by filling at least one third hydrodemetallation agent and at least one hydrogenation desulfurization agent. The system provided by the present invention has a high capacity of iron tolerance in a high preconditioning reaction zone, and the ability to intercept iron in a high preconditioning reaction zone. It overcomes the problem that the intercepting capacity of the iron containing compounds is insufficient when the pretreated zone is operated in a long period of time.

【技术实现步骤摘要】
一种烃类原料的加氢系统及其方法
本专利技术涉及一种烃类原料加氢系统及其加氢方法，更具体地说一种烃类原料的固定床加氢系统及其加氢方法。
技术介绍
反应器压降是制约烃类加氢处理或加氢精制装置运转周期的主要因素之一。以固定床渣油加氢工艺为例，目前固定床渣油加氢装置的操作周期一般为一年到一年半之间，而原料铁含量较高的固定床渣油加氢装置的操作周期一般更短一些，其主要制约因素就是一反或是二反的压降。与镍钒等金属主要沉积在催化剂孔道中不同，铁在加氢条件下生成硫化亚铁后主要沉积在催化剂外表面，而在催化剂孔内的沉积量较少，这会导致催化剂床层空隙率快速降低，而催化剂床层空隙率快速降低会导致反应器压降快速上升并最终导致装置提前停工，造成了不必要的经济损失。工业上延缓压降上升的常用方法包括：(1)增加保护剂装填量，但该方法降低了主催化剂的装填量。(2)采用可以甩掉的保护反应器，当压降增加到设计极限时保护反应器短路，物流直接进第二反应器，但该方法将造成保护反应器有一半的周期无法利用。(3)采用移动床反应器，但大幅度增加了投资。(4)采用切换式保护反应器，切换过程复杂且增加投资。US6554994B1采用上流式反应器作为保护反应器，由于上流式反应器在正常操作过程中催化剂有微膨胀，可以提高催化剂的容金属能力。但在加工高铁含量原料时，虽然一反的压降上升速度不快，但长时间运转时铁会沉积到后部固定床反应器中，导致该反应器压降升高。CN1322097C公开了一种带有可切换式保护反应器的加氢处理重质烃类的方法，该方法在主反应器前设置可以切换的保护反应器系统，脱除原料中的重金属杂质和易生焦的结垢物，达到保护主催化剂的目的。该方法中的保护反应器需要在高温、高压条件下切换操作，操作的风险较大。CN1335368A公开了一种重渣油的加氢处理方法，采用一段吸附剂过滤床层或一段吸附过滤剂床层和一段吸附过滤催化剂床层同时使用的方法脱除重渣油中的悬浮颗粒及环烷酸铁生成的硫化亚铁。但该方法中吸附过滤器床层仅能脱除悬浮颗粒，吸附过滤催化剂床层需在较高压力下、较高温度和较高氢油比下操作，实际上相当于在渣油加氢主反应器增加保护剂装填量这种方法，降低了主催化剂的装填量。CN201110326424和CN201110326504公布了一种高酸高钙重质原油的加氢处理方法。该方法中将高酸高钙重质原油与氢气混合后先进入低压加氢处理系统进行预处理，该预处理系统反应器中只装填加氢保护剂。研究表明含铁化合物仍然会进入后续的处理装置中，对后续的处理装置仍然会造成影响，起不到从根本上脱除并有效拦截住含铁化合物的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有的加氢方法加工铁含量较高的烃类原料时反应器压降升高较快的缺点，提供一种烃类原料固定床加氢系统及其加氢方法。本专利技术提供的烃类原料加氢系统，包括第一预处理反应区、第二预处理反应区、第一气液分离区、主反应区和第二气液分离区，所述第一预处理反应区入口与原料进料线连通，第一预处理反应区的出口与第二预处理反应区的入口连通，第二预处理反应区的出口与第一气液分离区的入口连通，第一气液分离区具有气相物流I出口和液相物流I出口，所述液相物流I出口与主反应区的入口连通，主反应区的出口与第二气液分离区的入口连通，第二气液分离区具有气相物流II出口和液相物流II出口；所述第一预处理反应区内设置至少一个固定床反应器，在固定床反应器内沿物流方向依次装填至少一种加氢保护剂和至少一种第一加氢脱金属剂，其中，在物流方向末端部位装填的第一加氢脱金属剂的粒径不大于1.3mm，所述第二预处理反应区设置至少一个固定床反应器，在固定床反应器内沿物流方向装填至少一种第二加氢脱金属剂，其中，在物流方向末端部位装填的第二加氢脱金属剂的粒径不大于1.3mm，所述主反应区内设置至少一个固定床反应器，在固定床反应器内沿物流方向依次装填至少一种第三加氢脱金属剂和至少一种加氢脱硫剂。经电脱盐后的原油中的铁以油溶性为主，油溶性铁包括石油酸铁、卟啉铁和非卟啉铁，根据原料来源的不同，这三种类型的铁所占的比例有所区别。本专利技术的专利技术人研究发现，从反应性能而言，大部分石油酸铁较容易反应，在非临氢条件下也可以通过热裂化反应脱除，而卟啉铁和非卟啉铁的脱除相对较为困难，需要在较高的反应温度下才能达到较高的脱除率。在典型的加氢处理条件下，石油酸铁的脱除较为容易，可要原油整体达到较高的脱铁率，就必须在较高的反应温度下才能实现。现有固定床渣油加氢工艺中，催化剂级配的基本原则为沿物流方向催化剂孔径由大到小，活性组分含量由低到高，催化剂粒径由大到小。但现有固定床渣油加氢催化剂级配技术直接用于具有低氢分压预处理区装置时，由于预处理区需要在较高的反应温度下操作，其氢分压又低，则预处理反应器内的热裂化反应比例增大，胶质和沥青质大分子容易发生脱氢的缩聚反应，生成缩合度更高的大分子。这些缩合度很高的大分子会以积炭的方式沉积在主反应器的催化剂上，导致催化剂较快失活。因此，现有的固定床催化剂级配技术不能适用于本专利技术的预处理反应区。此外，工业应用结果表明，原料铁含量较高的固定床渣油加氢装置，在运转过程中一反或二反压降都有可能快速上升。本专利技术的专利技术人进一步深入研究发现，铁在不同反应器的沉积分布与固定床装置的催化剂粒径级配有着密切关系，此外，铁在反应器沉积的均匀性对容铁能力有着重要影响。本专利技术的专利技术人对铁沉积进行了多层次和多方位的分析后认为，渣油加氢装置保护反应器上升过快的原因是铁沉积在反应器轴向和催化剂颗粒径向上的不均匀性所造成的。例如，在相同的铁沉积量下，铁催化剂颗粒径向上的分布越不均匀，反应器压降的上升越快。为了解决上述问题，本专利技术提供一种烃类原料固定床加氢系统，包括第一预处理反应区、第二预处理反应区、第一气液分离区、主反应区和第二气液分离区。在第一预处理反应区内设置至少一个固定床反应器，在固定床反应器内沿物流方向依次级配至少一种加氢保护剂和至少一种第一加氢脱金属剂，优选所述的第一加氢脱金属剂为2-4种第一加氢脱金属剂组合装填，沿物流方向各第一加氢脱金属剂的粒径逐渐减小，在物流方向末端部位装填的第一加氢脱金属剂的粒径不大于1.3mm。进一步优选，在物流方向末端部位装填的第一加氢脱金属剂的粒径不大于1.1mm。在本专利技术其中一种实施方式中，优选所述的加氢保护剂为2-4种加氢保护剂组合装填，沿物流方向各加氢保护剂的粒径逐渐减小。在第二预处理反应区内设置至少一个固定床反应器，所述的第二预处理反应区中第二加氢脱金属剂为2-4种第二加氢脱金属剂组合装填，沿物流方向各第二加氢脱金属剂的粒径逐渐减小，在物流方向末端部位装填的第二加氢脱金属剂的粒径不大于1.3mm。进一步优选，在物流方向末端部位装填的第二加氢脱金属剂的粒径不大于1.1mm。在本专利技术其中一种优选实施方式中，在所述第二预处理反应区内沿物流方向依次级配至少一种加氢保护剂和至少一种第二加氢脱金属剂。本专利技术中所述的粒径是指催化剂横截面上任意两点间距离的最大值。本专利技术所提供的系统既有很高的预处理反应区的容铁能力，又有较高的预处理反应区拦截铁的能力。克服了现有技术中预处理反应区长周期运转时，对含铁化合物的拦截能力不足的问题。本专利技术一种优选的实施方式中，所述第二加氢脱金属剂的活性金属组分含量大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烃类原料的加氢系统，包括第一预处理反应区、第二预处理反应区、第一气液分离区、主反应区和第二气液分离区，所述第一预处理反应区入口与原料进料线连通，第一预处理反应区的出口与第二预处理反应区的入口连通，第二预处理反应区的出口与第一气液分离区的入口连通，第一气液分离区具有气相物流I出口和液相物流I出口，所述液相物流I出口与主反应区的入口连通，主反应区的出口与第二气液分离区的入口连通，第二气液分离区具有气相物流II出口和液相物流II出口；所述第一预处理反应区内设置至少一个固定床反应器，在固定床反应器内沿物流方向依次装填至少一种加氢保护剂和至少一种第一加氢脱金属剂，其中，在物流方向末端部位装填的第一加氢脱金属剂的粒径不大于1.3mm，所述第二预处理反应区设置至少一个固定床反应器，在固定床反应器内沿物流方向装填至少一种第二加氢脱金属剂，其中，在物流方向末端部位装填的第二加氢脱金属剂的粒径不大于1.3mm，所述主反应区内设置至少一个固定床反应器，在固定床反应器内沿物流方向依次装填至少一种第三加氢脱金属剂和至少一种加氢脱硫剂。

【技术特征摘要】
1.一种烃类原料的加氢系统，包括第一预处理反应区、第二预处理反应区、第一气液分离区、主反应区和第二气液分离区，所述第一预处理反应区入口与原料进料线连通，第一预处理反应区的出口与第二预处理反应区的入口连通，第二预处理反应区的出口与第一气液分离区的入口连通，第一气液分离区具有气相物流I出口和液相物流I出口，所述液相物流I出口与主反应区的入口连通，主反应区的出口与第二气液分离区的入口连通，第二气液分离区具有气相物流II出口和液相物流II出口；所述第一预处理反应区内设置至少一个固定床反应器，在固定床反应器内沿物流方向依次装填至少一种加氢保护剂和至少一种第一加氢脱金属剂，其中，在物流方向末端部位装填的第一加氢脱金属剂的粒径不大于1.3mm，所述第二预处理反应区设置至少一个固定床反应器，在固定床反应器内沿物流方向装填至少一种第二加氢脱金属剂，其中，在物流方向末端部位装填的第二加氢脱金属剂的粒径不大于1.3mm，所述主反应区内设置至少一个固定床反应器，在固定床反应器内沿物流方向依次装填至少一种第三加氢脱金属剂和至少一种加氢脱硫剂。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的第一预处理反应区中第一加氢脱金属剂为2-4种第一加氢脱金属剂组合装填，沿物流方向各第一加氢脱金属剂的粒径逐渐减小，在物流方向末端部位装填的第一加氢脱金属剂的粒径不大于1.3mm。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的第二预处理反应区中第二加氢脱金属剂为2-4种第二加氢脱金属剂组合装填，沿物流方向各第二加氢脱金属剂的粒径逐渐减小，在物流方向末端部位装填的第二加氢脱金属剂的粒径不大于1.3mm。4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，在物流方向末端部位装填的第一加氢脱金属剂的粒径不大于1.1mm。5.根据权利要求1或3所述的系统，其特征在于，在物流方向末端部位装填的第二加氢脱金属剂的粒径不大于1.1mm。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的加氢保护剂含有载体和负载在载体上的活性组分，载体选自氧化铝、氧化硅和氧化钛中的一种或几种，活性组分选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以加氢保护剂的重量为基准，以氧化物计，活性组分为0～12重量％，余量为载体。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述加氢保护剂的粒径为3～50.0mm，平均孔径为18～4000nm。8.根据权利要求1、2或3所述的系统，其特征在于，所述第二加氢脱金属剂的活性金属组分含量大于所述第三加氢脱金属剂的活性金属组分含量。9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二加氢脱金属剂的活性金属组分含量比所述第三加氢脱金属剂的活性金属组分含量多0.1-10重量％。10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的第一加氢脱金属剂含有载体和负载在载体上的活性组分，载体选自氧化铝、氧化硅和氧化钛中的一种或几种，活性组分选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以第一加氢脱金属剂的重量为基准，以氧化物计，活性组分为3～30重量％，余量为载体。11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述第一加氢脱金属剂的粒径为0.8～3.0mm，平均孔径为10～30nm。12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的第二加氢脱金属剂含有载体和负载在载体上的活性组分，载体选自氧化铝、氧化硅和氧化钛中的一种或几种，活性组分选自第VIB族金属和/或第VIII族金属，以第一加氢脱金属剂的重量为基准，以氧化物计，活性组分为3～30重量％，余量为载体。13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第二加氢脱金属剂的粒径为0.8～3mm，平均孔径为10～30nm。14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的第三加氢脱金属剂含有载体和负载在载体上的活性组分，载体选自氧化铝、氧化硅和氧化钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓中活，施瑢，邵志才，孙淑玲，戴立顺，牛传峰，刘涛，杨清河，胡大为，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11