[發明專利]一種反應器及其在烴油液固兩相加氫中的應用

無效

• 申請號: 200910065722.4
• 申請日: 2009-08-11
• 公開（公告）號: CN101992048A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 王月霞;葉杏園;朱華興;李淑紅;董利萍;胡敏;趙予川;薛浩;張光黎
• 申請（專利權）人: 中國石化集團洛陽石油化工工程公司
• 主分類號: B01J8/10
• 分類號: B01J8/10;C10G49/00
• 代理公司: 鄭州中民專利代理有限公司 41110
• 代理人: 郭中民

技術領域

本發明涉及氫存在情況下烴油加工技術領域，特別涉及一種烴油液相加氫方法。

背景技術

在烴油加工技術中，加氫技術是改善烴油質量常用的技術之一，隨著全球原油市場供應趨于較高硫含量的原油，煉廠需加工含硫較高的劣質烴油，將硫、氮、氧和金屬等雜質在煉制過程中脫除，通過改變烴油的分子結構改變其品質，從而使各種產品滿足規范要求。烴油加氫過程參與反應的氫氣實際上只有用于化學氫耗的氫氣，而傳統滴流床反應器加氫技術，需要有大量過剩的氫氣存在，使得反應器的體積比較大，并且維持過剩氫氣需要用循環氫壓縮機。

在傳統的加氫工藝中氫需要從氣相傳遞到液相，然后共同吸附在催化劑的表面，在催化劑活性中心的作用下進行反應。由于加氫反應是一個強放熱反應，為了維持反應溫度，利用大量的氫氣和原料油通過催化劑床層帶走反應產生的熱量，而在加氫反應過程中實際需要的氫(化學氫耗)比較少，沒有參加反應的氫氣通過分離器與液相分離并除去雜質后，通過循環氫壓縮機將其壓力升高到反應所需的壓力送到反應器繼續參加加氫反應，循環氫壓縮機的作用就是將沒有參與加氫反應的氫氣提高壓力使其循環使用，因此循環氫氣壓縮機在現有加氫技術中成為必不可少的設備，業內稱其為加氫裝置的心臟，由此可見其在加氫裝置中的重要性。

傳統烴油加氫技術采用大量過剩氫氣的另一個主要原因是維持烴油加氫反應的氫分壓，維持較高的氫分壓在熱力學上有利于加氫精制和加氫裂化反應，并抑制生成焦炭的縮合反應。

傳統的固定床加氫反應器內是氣、液、固三相并存，氣相為氫氣和烴類原料的蒸氣，液相為未汽化的烴類原料，固相為催化劑。氣液兩相是以滴流的形式通過催化劑床層，因此也稱滴流床反應器。

在滴流床反應器中，為了加大傳質力度，氫氣與原料油的體積比一般為50～2000∶1，因此加氫反應器設計的比較大，而實際參加反應的原料油與液時空速有關，空速反映了裝置的處理能力，工業上希望采用較大的空速操作，但空速受到反應速度的制約?？账俑鶕呋瘎┗钚浴⒃闲再|、反應深度的不同一般在0.5～10h^-1之間波動。目前工業應用的加氫精制過程在一定反應溫度條件下降低空速會提高烯烴飽和率、加氫脫硫率和加氫脫氮率。在加氫裂化條件下，提高空速對總的轉化率影響不大，但反應產物中的輕組分含量下降較多。

傳統加氫工程，采用過剩氫氣的另一目的是加強傳質，帶走因加氫反應而產生的大量熱量。循環氫壓縮機作為加氫過程的心臟，投資和操作費用均較高，為了減少循環氫壓縮機的負擔，人們開始考慮利用供氫劑為烴油加氫過程提供氫源，USP4698147即公開了利用供氫劑減小停留時間，反應后供氫劑利用氫氣進行再生，再生后循環使用。為了加強裂化反應，USP4857168公開了利用供氫劑和氫氣為重油加氫提供氫源的重油加氫裂化方法，供氫劑主要起抑制生成焦炭的縮合反應的作用。

上述改進仍然需要循環氫和循環氫壓縮機，US6428686提出了一種兩相加氫方法，將氫氣在反應器前溶于原料油中，取消了循環氫和循環氫壓縮機，降低了加氫裝置的投資和操作費用，該技術采用反應產物的液相循環，提高氫的溶解量，以滿足加氫過程中對氫的要求，并帶出反應熱，該技術是將循環油、原料與溶劑或者稀釋劑和氫氣溶劑或者稀釋劑混合后進入加氫反應器，優點是減少了循環氫壓縮機的投資和操作費用，其缺點為大量的循環油的存在會影響新鮮原料與氫的反應速度，因為新鮮原料和氫在開始與催化劑接觸時反應比較激烈，循環油是經過加氫反應的，它的反應活性低于新鮮原料，因此循環油的存在阻礙了新鮮原料油和氫與催化劑的接觸，降低了新鮮原料油和氫的傳質和反應速度。

為了克服US6428686循環油直接循環到反應器入口帶來的反應速度下降的問題，中國專利申請CN200810049938.7提出了將循環油從催化劑床層之間進入反應器，為原料油與氫氣在催化劑上的反應提供新鮮的氫源，循環油來自高壓分離器。眾所周知，加氫反應是放熱反應，反應器出口物流的溫度高于反應器入口溫度。通常反應器出口物流首先與冷物流換熱，然后進入高壓分離器進行氣液分離，高壓分離器與反應器相比是一個高壓低溫的分離器，從高壓分離器分出的循環油中含有硫化氫，這些硫化氫從反應器入口或者床層之間進入反應器會影響加氫脫硫和其他加氫反應的速度。