[發明專利]一種生產低凝生物柴油的工藝及組合式加氫反應器和反應器系統

在審

• 申請號: 202011248311.1
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112410053A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 賀偉利;畢晟;任興亮
• 申請（專利權）人: 海南貝朗生物科技有限公司
• 主分類號: C10G3/00
• 分類號: C10G3/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 田強

本發明涉及石油化工技術領域，具體涉及一種生產低凝生物柴油的工藝及組合式加氫反應器和反應器系統，該工藝包括如下步驟：（1）油脂類原料利用上流式反應器完成預加氫處理過程，（2）預加氫處理過程產物通過深度加氫精制過程；（3）深度加氫精制的產物中高凝點重組分通過加氫裂化或加氫異構過程降低凝點；（4）加氫裂化或加氫異構過程的反應產物再通過深度加氫精制過程進行精制，或通過加氫預處理過程和深度加氫精制過程。本發明的工藝可以生產制得雜質含量低、凝點低的生物柴油，步驟簡單，操作控制方便，質量穩定。

技術領域

本發明涉及石油化工技術領域，具體涉及一種生產低凝生物柴油的工藝及組合式加氫反應器和反應器系統。

背景技術

生物柴油作為“綠色能源”，具有可再生、清潔和安全三大優勢，因此促進生物柴油產業發展對我國經濟可持續發展，推進能源替代，減輕環境壓力，控制城市大氣污染具有重要的戰略意義。

目前生物柴油的主要原料來源為：地溝油、大豆酸化油、棕櫚酸化油等，這些原料氧含量高，易縮聚變質，所以必須進行加氫催化還原脫氧，同時也進行了加氫、異構化、脫羧基、脫羰基等反應。目前采用的固定床制取生物柴油工藝，存在能耗高，催化劑壽命短，積碳率高，床層易堵塞，運行周期短等問題。

生物柴油技術從生產工藝上區分，可分為一代生物柴油技術和二代生物柴油技術。一代生物柴油主要是通過酯交換反應生成的脂肪酸甲酯，二代生物柴油主要是通過加氫脫氧生成不含氧的正構烷烴類化合物。

與第一代生物柴油相比，第二代生物柴油的化學結構與石化柴油相近，主要性質也接近，且具有十六烷值高、硫含量低等優點，可在石化柴油中添加較大的比例。

雖然二代生物柴油和一代生物柴油相比具有非常大的優勢，但目前二代生物柴油加工技術均是采用下流式固定床加氫工藝路線，由于油脂類原料具有雜質含量高、含氧高、加氫放熱劇烈等特點，常規下流式固定床反應器用于油脂加氫過程存在眾多問題：

（1）預處理工藝復雜：固定床加氫裝置對原料中的雜質含量要求非常高，必須通過復雜的預處理裝置將原料中金屬含量降低到很低的水平，才能確保裝置的長周期運行；

（2）循環比大，能耗高、設備處理能力低：由于生物原料油中含有11%左右的氧，加氫反應過程放熱非常劇烈，必須通過大量的尾油循環（3~6:1）對原料油進行稀釋，以降低反應溫升。需要設置的反應器床層數量也較多；

（3）生物原料油易發生聚合反應，易導致換熱器結焦堵塞；

（4）催化劑易粉化，床層壓降上升快，無法長周期運行：由于加氫生成的水蒸氣分壓高，一旦水蒸氣在催化劑上發生冷凝，就會導致催化劑粉化。為了防止水蒸氣冷凝，需要提高氫油比。但是即使提高氫油比，也無法降低催化劑孔隙中氫分壓，催化劑粉化的現象是無法避免的。

（5）催化劑易失活：生物原料油中含有大量的雜質，比如堿金屬、P等，都會引起催化劑中毒失活。即使經過復雜的預處理過程，也很難將這些雜質去除干凈。

反應器按物料流向可分為上流式反應器和下流式反應器。

上流式反應器屬于全返混反應模型，具有傳熱傳質好，原料實用性廣，床層壓降上升慢等優點，經對比分析可以看出，油脂類原料的加氫脫氧、脫金屬、脫磷脂等預加氫過程，需要采用上流式反應器形式。

但上流式反應器也存在產品質量差，氣相停留時間短，催化劑濃度低等特點。因此，單獨采用上流式反應器無法生產出氧、硫、氮等雜質含量極低（＜10ppm）的產品。

下流式固定床反應器屬于典型的活塞流反應器，也叫平推流反應器。具有產品質量好，催化劑裝填體積占比大的優點，但也存在傳熱傳質差、床層壓降容易上升等缺點。

因此，要想生產符合標準的生物柴油組分還需要通過下流式固定床反應器，進一步的脫除預加氫過程產物中剩余的硫、氮、氧等雜元素。