一种连续液相烃油加氢处理方法技术

一种连续液相烃油加氢处理方法，反应器内有多个催化剂床层，床层之间设置有混合器，能够将反应器内物流与氢气进行混合。反应器的多个混合器并不同时使用，而是根据所加工原料油的性质与产品的要求，选择向不同的混合器内通入氢气进行混合。同现有的两相加氢工艺相比，本发明专利技术对原料油的适应性更强，能够在保证整个反应器内的加氢反应具有较高的反应速率和催化剂稳定性，同时烃油与氢气的混合次数达到最少，从而降低了加工成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于在氢气存在的情况下烃油的处理方法，更具体地说，是一种无氢气循环的烃油加氢处理方法。
技术介绍
随着世界范围环保要求的日益严格，人们对石油产品质量的要求也越来越苛刻。欧盟国家从2009年开始实施了欧V排放标准，美国、日本等发达国家也颁布了各自的汽、柴油产品指标。中国也从2010年开始实施了相当于欧III排放标准的国III标准，在北京、上海已经开始实施相当于欧IV排放标准的地方汽、柴油产品指标。目前生产满足欧IV、欧V排放标准的汽、柴油采用的加氢处理技术大都是滴流床加氢反应器，即反应器内的气相为连续相，液相被气相空间所包围以液滴或液膜的形式存在。研究表明，在滴流床反应器中，氢气从气相扩散并溶解到油中的速度是整个加氢反应的控制步骤。传统的滴流床反应采用较高的氢油比的原因之一就是强化气液传质，加速氢气的溶解，从而提高加氢脱硫、脱氮反应的反应速率。另外，加氢反应是一个强放热反应，为了维持催化剂床层温度，需要利用大量的过量氢通过催化剂床层带走反应产生的热量。因此，传统的滴流床加氢工艺反应物中氢气和原料油的初始体积比较大(标准状态氢油体积比一般为化学氢耗量的4 8倍)。这些没有参与化学反应的过量的氢气需要不断地循环使用，这就造成加氢精制装置的投资费用和操作成本大幅度提高。为了解决氢气大量循环的问题,各专利商开始考虑利用烃油作为溶氢介质为加氢过程供氢。US4857168公开了重馏分油的加氢裂化方法。该方法采用稀释剂和氢气两者来给裂化过程供应氢。稀释剂的添加将限制焦炭在催化剂上的形成，并且可以基本上或者完全消除焦炭的形成。但是稀释剂需要不断地再生，再生需要在另一个含有催化剂的反应器内进行。US6123835公开了两相加氢处理方法。该工艺将原料油、稀释剂和氢气充分混合，使得原料油和稀释剂均与混合，并且氢气充分溶解于原料油和稀释剂的混合溶液。然后进行气液分离，使液相部分进入反应器，发生加氢反应。反应器出口的烃油分为两部分，部分作为稀释剂与原料油混合，部分进入后续单元，两者的比值称为循环比，该工艺的循环比为1:1 2.5:1。该方法无需氢气循环，避免了循环氢压缩机的使用。但由于原料油和稀释剂的溶氢能力有限，对于处理化学氢耗较大的原料油存在困难。US6428686、US6881326、US7291257和 US7569136对US6123835 的内容进行了补充，这些专利指出可以从反应器中部将烃油抽出，与氢气充分混合后将烃油返回反应器继续反应；或者在反应器内部增加气液混合装置，烃油与氢气在该装置内充分混合后，再让烃油进入催化剂床层继续反应。这一设计使得原料油和稀释剂能够多次与氢气充分混合，烃油能够溶解更多的氢气，该工艺可以处理化学氢耗较大的原料油，拓宽了该工艺的应用范围。但这些专利中没有明确的指 出烃油与氢气混合的位置，混合位置选择的不恰当可能导致混合次数过多、产品质量下降或者催化剂失活。US2009/0321310A1公开了没有气体循环压缩机的三相加氢处理方法。该方法采用两反应器串联操作，原料油与一反出口的部分烃油以及二反尾部的高压分离罐分离得到的富氢气体进行混合，混合后的烃油进入一反进行加氢反应。一反出口烃油部分循环与原料油混合，另一部分烃油与新氢一同进入二反，二反为气液固三相共存的滴流床反应器，在该反应器内烃油深度加氢得到产品。该方法与传统的滴流床工艺相比无需循环氢压缩机，节省了投资；与纯粹的两相加氢相比，采用滴流床作为二反进行深度加氢，解决了硫化氢溶解于烃油中，不利于脱硫反应进行的问题。但该工艺存在烃油溶氢能力有限的问题，对于处理化学氢耗较大的原料油存在困难。
技术实现思路
现有技术是将氢气、烃油和反应器流出物在反应器外混合后进入反应器，依靠烃油和反应器流出物中溶解的氢气维持加氢反应的进行。反应器流出物部分循环，这部分流出物不仅可以溶解氢气供给加氢反应，还可以带走加氢过程产生的热量，避免催化剂床层温升过大。从这一角度来考虑，反应器流出物的循环量越大，越有利于加氢反应的进行。然而在实际生产过程中，受能耗等因素制约，反应器流出物循环量不宜过大，一般为原料油进料量的I 5倍，更优的是1.5 2.5倍。对于化学氢耗较大的烃油加氢过程，烃油中溶解的氢气不足以供给加氢反应所需，导致加氢深度不够甚至造成催化剂失活。现有技术为解决这一矛盾，在反应器中段将烃油抽出与氢气混合或者在反应器内部加混合器进行烃油和氢气的混合，使得烃油与氢气能够多次混合，增大了烃油携带氢气的总量。但是，这些现有技术中没有对烃油与氢气的混合位置进行考察。混合位置选择的不恰当将导致混合次数过多、产品质量下降或者催化剂失活。本专利技术的目的是提供一种与常规滴流床加氢方法相比，可取消氢气循环压缩机实现烃油的加氢处理，该方法可以在较低反应器流出物循环的条件下，实现不同原料油的加氢处理。 本专利技术提供的 方法包括:反应器内设置η个催化剂床层，相邻催化剂床层之间设置有混合器，在混合器内，反应器内物流与外来的氢气进行混合，反应器的η-l个混合器并不同时使用，而是根据反应器内物流中氢气的浓度，选择在不同的混合器内与通入的氢气进行混合，其中2< η < 10。当反应器内物流中氢气的浓度大于5X10_4gH2/g时，其不需要与外来通入的氢气在混合器内进行混合。只有当反应器内物流中氢气的浓度低于一定程度才需要通过混合器。在保持高加氢反应速率和好的催化剂稳定性的情况下，使得反应器内物流与氢气的混合次数达到最少，从而压降低，能耗低，降低了加工成本。在本专利技术优选的一个实施方案中，包括如下步骤:(I)在进入反应器前在压力恒定的环境中将原料油、反应器流出物和氢气进行混合，将混合后的物质引入装有加氢催化剂的反应器；(2)步骤⑴所述的反应器内有η个催化剂床层，沿着反应器物流方向，依次为第I个、第2个...第η个催化剂床层，在相邻催化剂床层之间设置有η-l个混合器，沿着反应物流方向，依次为第I个、第2个...第η-l个混合器，在第I个到第η-l个催化剂床层底部设置采样口，可抽取催化剂床层出口处的部分反应器内物流，进行氢气浓度测定，(3)当测定步骤(2)所抽出第m层催化剂床层出口处的反应器内物流中氢气的浓度处于2X 10_4gH2/g 5X 10_4gH2/g，则将该反应器内物流在第m个混合器内与氢气进行混合，其中I < m < η,(4)当测定步骤(2)所抽出第m层催化剂床层出口处的反应器内物流中氢气的浓度小于2X 10_4gH2/g，则将该反应器内物流在第m-Ι个混合器内与氢气进行混合，(5)当测定步骤(2)所抽出第m层催化剂床层出口处的反应器内物流中氢气的浓度大于5 X 10_4gH2/g时，该反应器内物流不需要与氢气混合，则直接流向第m+1个催化剂床层。采用本专利技术提供的方法，不需要循环压缩机，根据烃油中氢气的浓度，控制烃油和氢气混合位置，能够在较 低反应器流出物循环的条件下，处理直馏柴油或劣质二次加工柴油。本专利技术同传统的滴流床工艺相比，不需要循环压缩机，设备投资及操作费用均较低。同现有的两相加氢工艺相比，对原料油的适应性更强，能够在保证整个反应器内的加氢反应具有较高的反应速率和催化剂稳定性，同时烃油与氢气的混合次数达到最少，从而降低了加工成本。附图说明附图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续液相烃油加氢处理方法，其特征在于，反应器内设置n个催化剂床层，相邻催化剂床层之间设置有混合器，在混合器内，反应器内物流与外来的氢气进行混合，反应器的n?1个混合器并不同时使用，而是根据反应器内物流中氢气的浓度，选择在不同的混合器内与通入的氢气进行混合，其中2≤n≤10。

【技术特征摘要】
1.一种连续液相烃油加氢处理方法，其特征在于，反应器内设置η个催化剂床层，相邻催化剂床层之间设置有混合器，在混合器内，反应器内物流与外来的氢气进行混合，反应器的η-l个混合器并不同时使用，而是根据反应器内物流中氢气的浓度，选择在不同的混合器内与通入的氢气进行混合，其中2 < η < 10。2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，当反应器内物流中氢气的浓度大于5Χ 10_4gH2/g时，其不需要与外来通入的氢气在混合器内进行混合。3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)在进入反应器前在压力恒定的环境中将原料油、反应器流出物和氢气进行混合，将混合后的物质引入装有加氢催化剂的反应器； (2)步骤(I)所述的反应 器内有η个催化剂床层，沿着反应器物流方向，依次为第I个、第2个...第η个催化剂床层，在相邻催化剂床层之间设置有η-l个混合器，沿着反应物流方向，依次为第I个、第2个...第η-l个混合器，在第I个到第η-l个催化剂床层底部设置采样口，可抽取催化剂床层出口处的部分反应器内物流，进行氢气浓度测定， (3)当测定步骤(2)所抽出第m层催化剂床层出口处的反应器内物流中氢气的浓度处于2X 10_4gH2/g 5X 10_4gH2/g，则将该反应器内物流在第m个混合器内与氢气进行混合，其中I < m < η, (4)当测定步骤(2)所抽出第m层催化剂床层出口处的反应器内物流中氢气的浓度小于2X 10_4...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁石，高晓冬，王哲，陈若雷，郭润海，王子文，刘学芬，
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：