一种多重优化的加氢系列方法及其设计方法和用途 |
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| 申请号 | CN201510229702.1 | 申请日 | 2015-05-07 | 公开(公告)号 | CN104877707B | 公开(公告)日 | 2017-12-15 |
| 申请人 | 北京中科诚毅科技发展有限公司; | 发明人 | 李苏安; 邓清宇; 王坤朋; | ||||
| 摘要 | 一种多重优化的加氢系列方法及其设计方法和用途，所述加氢方法包括以下步骤：氢气首先在换热器处与高温高压分离器出口气体即热高分气体换热至300‑420℃，然后分为两路加热：一路与原料混合后进入原料加热炉加热至330‑420℃形成混合物流，一路进入氢气加热炉加热至450‑580℃的高温氢气，高温氢气一路与原料加热炉出口的混合物流混合后进入一级加氢反应器，一路与一级加氢反应器出口的物流混合进入二级加氢反应器，一路自底部进入所述高温高压分离器，若反应器为三级或更多，则依次进入。所述方法操作简便且便于自动化控制。氢气的加热形式和加入 位置 解决了一级反应器入口 温度 不稳定、二级反应器氢分压不够、分离器内 沥青 烯发生缩聚反应的问题。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多重优化的浆态床加氢系列方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：氢气分为两路加热，一路与原料混合后进入原料加热炉加热至低于反应器入口温度的330-420℃，一路进入氢气加热炉加热至高于反应器入口温度的450-580℃，然后所述原料加热炉出口的物流与所述氢气加热炉出口的全部或部分氢气混合后进入加氢反应器，通过人工或自动控制调节高温氢气的加入量调节混合温度从而控制加氢反应器入口的温度。 |
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| 说明书全文 | 一种多重优化的加氢系列方法及其设计方法和用途技术领域背景技术[0002] 近年来，随着原油开采量的不断增加和常规原油储量的不断减少，原油劣质化趋势越来越严重，原油直接蒸馏得到的中间馏分油及焦化、催化裂化等二次加工得到的中间馏分的S、N含量也相应增加，与此同时，市场对轻质油的不断增加以及人们环保意识的不断增强，环保法律法规对发动机尾气排放要求更加严格，各种燃油标准要求S、N的含量也更加苛刻。如何将硫、氮等杂质含量较高的中间馏分加工成能够满足环保要求的产品是各炼厂所面临的重要问题。 [0003] 在此现实环境下，重油加氢技术、煤直接液化技术和煤混炼技术越来越受到重视，重油加氢技术不但可以有效利用石油资源，而且能够提高石油加工企业的经济效益。目前重油加工主要有延迟焦化、重油催化裂化和渣油加氢等工艺。延迟焦化装置的液体产物的质量差、焦炭产率高。重油催化裂化对原料的要求较高，无法处理劣质的渣油。渣油加氢可以处理高硫、高残炭、高金属的劣质渣油，同时提高液收率和液体产物的质量。渣油固定床加氢对渣油中的重金属含量要求较高，渣油浆态床加氢可以有效的脱除渣油中的硫、氮和重金属。 [0004] 我国是一个富煤贫油的国家，在应对当今石油供需矛盾和贯彻节能减排政策中，充分利用煤炭资源是保障能源安全的重要选择。采用煤液化技术和油煤混炼技术，炼制煤和劣质渣油转化为轻质油是解决我国能源困境的重要方法。这些工艺技术都属于高温高压加氢工艺，为保证装置长周期稳定运行，需要一种性能优良的加氢方法，以保证反应器长周期处于稳定状态，并且减少高温分离器的结焦现象。 [0005] 目前，加氢方式一般将氢气与原料混合后进入原料加热炉加热，并直接通入一级加氢反应器，没有向二级反应器或三级反应器以及高温高压分离器额外通入氢气。此方式工序简单、成本低，但是一级反应器的温度不易调节，在反应放热过多而导致反应器温度升高超过警戒温度时需要补充大量的冷氢或冷油，而温度过低的冷氢或冷油会破坏反应器内的反应体系。另外，随着反应的进行二级或三级反应器的氢分压不足，转化率降低，设置多级反应器使反应进行的更加彻底的目的就无法达到。而且高温高压分离器的操作温度在400℃以上，由于在反应器中生成的沥青烯在如此高温下会发生缩聚反应，进而造成结焦。 发明内容[0006] 基于现有技术中存在的问题，本发明提供了一种多重优化的浆态床加氢方法，将氢气分为两部分分别加热后再混合，根据加氢反应器入口温度要求调节适当混合比例以使加氢反应器入口温度稳定。还提供了该加氢方法的用途。 [0007] 本发明的技术方案： [0008] 一种多重优化的浆态床加氢系列方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：氢气分为两路加热，一路与原料混合后进入原料加热炉加热至330-420℃，一路进入氢气加热炉加热至450-580℃，然后所述原料加热炉出口的物流与所述氢气加热炉出口的全部或部分氢气混合后进入加氢反应器。 [0009] 所述氢气可包括补充氢气和循环氢气，所述循环氢气由热高分气体精制获得，所述补充氢气与循环氢气混合后优选的首先在换热器处与热高分气体换热后再分为两路分别加热，所述换热后的氢气的温度为300-420℃。 [0010] 优选的所述加氢反应器为一级反应器，所述氢气加热炉出口的氢气一路与所述原料加热炉出口的物流混合后进入一级加氢反应器，一路进入高温高压分离器。 [0011] 优选的所述加氢反应器为多级反应器，所述氢气加热炉出口的氢气一路与所述原料加热炉出口的物流混合后进入一级加氢反应器，一路进入高温高压分离器，还包括至少一路，每一路分别与其中一级高级反应器入口的物流混合后进入该级反应器。 [0012] 所述氢气加热炉出口的氢气进入一级反应器和二级反应器的比例优选为2:1-20:1。 [0013] 进一步优选的所述加氢反应器为三级反应器，所述氢气加热炉出口的氢气进入三级反应器为进入二级反应器的1/10-1/2。 [0014] 分流至所述氢气加热炉与所述原料加热炉的所述氢气的比例优选为1-30：1。 [0015] 优选的所述氢气加热炉出口的氢气自底部进入所述高温高压分离器，且氢气进口设在所述分离器的液面以下。 [0016] 一种多重优化的浆态床加氢裂化装置，其特征在于氢气管道分为两路分别连通氢气加热炉和原料加热炉的入口，所述原料加热炉包括连通原料输送管道的入口，所述氢气加热炉输出管道至少包括一路，其与原料加热炉的输出管道汇合后连通加氢反应器的入口。 [0017] 优选的还包括换热器，所述换热器中分别通过高温高压分离器的热高分气体管道和与氢气管道。 [0018] 优选的所述氢气加热炉输出管道的一路连通高温高压分离器。 [0019] 当所述加氢反应器为多级反应器，所述氢气加热炉输出管道的还包括若干路，其分别与各高级反应器的入口管道汇合后再连通高级反应器。 [0020] 以上所述多重优化的浆态床加氢系列方法和装置的用途，其特征在于用于重油加氢工艺、煤直接液化工艺或油煤混炼工艺，所述重油包括原油、渣油、催化油浆、脱油沥青、煤焦油的一种或者多种；所述煤包括褐煤、烟煤、不粘煤中的一种或者多种，油与煤的比例范围为97:3-40:60。 [0021] 还包括上述多重优化的浆态床加氢系列方法以及装置的设计方法。 [0022] 本发明的技术效果： [0023] 本方法首先将氢气分为两部分加热，少部分与原料混合后加热至低于反应器入口温度，大部分在氢气加热炉单独加热至高于反应器入口温度，然后将高温氢气与原料和氢气的混合物在加氢反应器入口前混合，通过人工或自动控制调节高温氢气的加入量调节混合温度从而控制加氢反应器入口的温度稳定。本加氢方法解决了向反应器中直接加入冷氢等调节温度时导致反应体系温度或反应物不均匀的问题，且尤其适用于固体含量较高、采用现有控温方式温度不易均匀的劣质重(渣)油加氢工艺、煤直接液化工艺或油煤混炼工艺，可实现对加氢反应器特别是一级反应器入口温度的控制，防止反应器内温度升高的同时不会对反应器内的体系造成破坏。 [0024] 本方法充分利用高温高压分离器出口的热高分气体，一方面温度高达350-470℃的热高分气体与补充氢气和循环氢气换热使氢气源在分别加热前预热，节约能源。另一方面热高分气体经提纯净化后制得循环氢气，用于氢气源，循环使用。 [0025] 若加氢反应器为二级或以上，则自氢气加热炉出口的氢气的加氢位置相应增加。加氢部位包括：一级反应器入口，二级反应器入口，高温高压分离器入口；三级或更高级反应器入口。同时解决了一级反应器入口温度不稳定以及二级(或三级)反应器、高温高压分离器内的氢分压不够的问题。 [0026] 分别加热的两部分氢气的比例根据一级反应器入口温度确定。 [0027] 进入高温高压分离器的氢气进口设在分离器的液面以下，维持氢气分压与一级反应器内氢气分压相当。 [0028] 本设计方法设计氢气分为两部分加热后再混合的方式控制进料温度，增设了一个氢气加热炉单独对氢气加热，相对于对原料加热需要更少的能量和时间就可加热至更高温度。少部分氢气与原料混合增加原料与氢气的均匀程度。二者完全混合后达到合适的温度再进入反应器，使得反应器内的温度无需再进行调整，保证反应器内温度的稳定和反应物体系的均匀。另外，单独加热的高温氢气可分别对二级或三级反应器以及高温高压分离器额外提供氢气，增加氢分压，从而同时解决了多级反应器因氢分压不够而反应不充分的问题以及分离器因温度高、氢分压低而导致沥青烯发生缩聚反应、结焦的问题。附图说明 [0029] 图1为本发明实施例的加氢流程简图。 [0030] 附图标号： [0031] 1-氢气高分气换热器；2-氢气加热炉；3-原料加热炉；4-一级反应器；5-二级反应器；6-高温高压分离器；7-补充氢气；8-循环氢气；9-原料；10-热高分气体。 具体实施方式[0032] 为进一步阐述本发明的具体内容，将结合图1和具体实施例详细说明。 [0033] 本实施例中的反应器为两级，用于油煤混炼，具体加氢流程如下： [0034] 补充氢气7与循环氢气8混合后与470℃的高温高压分离器6出口气体即热高分气体10在氢气高分气换热器1处换热升温至425℃氢气，换热后的热高分气体10精制后即为循环氢气8。然后换热后的20％的氢气与质量比为60:40的油煤浆进料9混合后进入原料加热炉3升温至365℃的混合物流，80％的氢气进入氢气加热炉2升温至535℃的高温氢气。然后一部分高温氢气与来自所述原料加热炉3的混合物流混合中进入一级反应器4入口，二者的量通过自动控制系统进行控制使得进料温度保持为385℃；一部分高温氢气在二级反应器5入口混入一级反应器出口物流，氢气进料为一级反应器氢气进料的1/15；一部分高温氢气从底部进入高温高压分离器6，氢分压为12.0MPa。 [0035] 本实施例在反应过程中，混合物流与高温氢气的量根据反应器内的实时温度由自控系统进行调配，保证了一级反应器4内温度的稳定和反应物的均匀，同时二级反应器5和高温高压分离器6内氢分压也保持稳定，且未发生结焦现象。 [0036] 结论： [0037] 从上述实施例可以看出，使用本发明的多重优化的浆态床加氢系列方法，操作简便，且便于自动化控制。氢气的加热形式和加入位置很好的解决了一级反应器入口温度不稳定、二级反应器的氢分压不够、高温高压分离器内沥青烯缩聚反应的发生。增强了提高了装置运行的稳定性，提高了装置的检修周期，增加了轻油收率，意义重大。 [0038] 以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到反应器级数的变化或氢气源的替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。 |
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