[發明專利]一種液相加氫系統及液相加氫方法

有效

• 申請號: 201810570366.0
• 申請日: 2018-06-05
• 公開（公告）號: CN109679690B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 李明林;楊秀娜;金平;王昊辰;齊慧敏
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院
• 主分類號: C10G65/02
• 分類號: C10G65/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種液相加氫系統及液相加氫方法，該系統包括溶氫區和加氫反應區，所述的溶氫區內設置若干溶氫設備，溶氫設備包括溶氫設備殼體，溶氫設備殼體內部包含若干并聯溶氫組件；所述的加氫反應區包括串聯一個固定床反應器和至少一個上流式管式反應器。新鮮原料油與氫氣首先在在溶氫區形成狀態穩定的“油包氣”型氣液混合流體，然后進入加氫反應區發生液相加氫反應。本發明方法以溶氫區形成的“油包氣”型氣液混合流體作為液相加氫反應的進料，可大幅度降低加氫反應過程的補充氫油比，提高加氫反應速率和反應效率，提高氫氣利用率，降低氫耗及能耗，實現深度加氫。

技術領域

本發明屬于石油化工領域，具體為一種液相加氫系統及液相加氫方法。

背景技術

液相加氫技術是一種新型加氫技術，與常規的滴流床氣\液\固三相加氫過程相比，具有工藝流程簡單、節省投資、降低生產成本、反應效率高等優點。常規滴流床加氫反應過程中主要是以氫氣進行傳質，即氫氣是從氣相擴散并溶解到油中的速度是整個加氫反應的速率控制步驟。而液相加氫工藝則消除了氫氣擴散傳質的影響，使加氫反應在動力學控制區進行，即氫氣溶解于原料油中來滿足加氫反應所需氫氣，在反應器中為純液相反應，可消除氫氣從氣相到液相的傳質影響，通過液體循環來溶解反應所需的氫氣量，滿足加氫反應的需要。在液相加氫技術中，不需設置氫氣循環系統，改為增加液相循環油系統和溶氫系統，保證反應過程為氫氣始終與油為單一相。

現有液相加氫系統中，氫油混合一般采用氫油靜態混合器或改進型靜態混合器結構，存在餾份油對氫氣的溶解能力差、溶解量小、氫氣容易逸出、分散不均勻等諸多問題，一方面造成氫氣的利用率低、因此為了保證反應轉化率，需要維持一定的補充氫油比。如航煤液相加氫的補充氫油比一般為7～12Nm³/t原料。柴油液相加氫除了補充氫油比更大，還需要1.5～2倍的循環物料，利用反應流出物作為循環物料返回至反應器入口來增加反應過程加入的氫氣溶解量，這樣就使得反應器體積較大、工藝流程更加復雜、裝置投資成本高。同時，由于在反應過程中氫氣在油品中的存在狀態不穩定、容易逸出，在反應器頂部存在氣相空間，氫氣在反應器頂部累積至一定壓力后排出，這種方式造成了大量氫氣資源的浪費，同時在該氣相空間為氫氣與油氣的混合氣，在反應器頂部管線、閥門等出現泄漏時存在一定的安全風險。因此，氫油混合設備及混合方法迫切的需要升級和進步，來提高氫氣的利用率，改善加氫反應速率和反應效率，簡化工藝流程，降低物耗和能耗，提高裝置安全性。

液相加氫系統中的液相加氫反應器一般為常規的液相加氫反應器，反應器高徑比的選擇上無嚴格要求，主要從流體分配、制造成本、運輸等因素上考慮，反應器直徑和高度不可過大或過小，其選擇范圍較寬；而對于液相加氫反應器來講，除了沿用滴流床加氫反應器高徑比選擇之外，其管式液相加氫反應器的高徑比則遠遠超出該范圍，因此液相加氫反應器高徑比可以根據工藝要求選擇適宜的高徑比。在現有技術中高徑比的液相加氫反應器來說，一般2.5～12，此反應器若采用常規氣液混合器與常規液相加氫反應器發生加氫反應時存在以下問題：（1）氫氣在原料油中溶解分散后的狀態不穩定，在加氫反應過程中由于反應器高徑比大，氣液運動路徑長，氫氣容易向上擴散而逸出至反應器頂部，一方面降低了加氫反應效率，達不到理想的加氫效果，另一方面浪費了大量的氫氣；（2）加氫反應過程中，不斷生成副產物H₂S和NH₃等物質，這些物質將抑制加氫反應的進行，尤其是抑制深度加氫脫硫或脫氮反應，而常規液相加氫反應器的物料是由上而下的下流式操作，因此H₂S和NH₃等物質是向上擴散的，不能及時移走，因而對于實現深度加氫具有不利影響。

CN200810141293.X提出了一種液相加氫方法，取消了循環氫和循環氫壓縮機，將氫氣在溶劑或稀釋劑存在下與新鮮反應進料和部分循環油混合形成混合物流，混合物流在分離罐中將氣體分離后，液相進入反應器發生加氫反應，反應流出物一部分作為循環油，另一部分進入后續分餾系統。該方法由于化學耗氫大于溶解氫，因此為了使反應器進料的油中溶解較多的氫氣，設置了循環油和稀釋劑，以達到反應過程所需的反應氫，使裝置能耗大幅度增加，反應器體積也增加很多，同時還涉及后續過程稀釋劑的脫除問題。