本發(fā)明涉及石油資源加工利用和高效輕質(zhì)化處理，特別涉及一種柴油低壓介觀固定床加氫裂化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、柴油加氫裂化工藝是最成熟、應(yīng)用最廣泛的煉油二次加工工藝技術(shù)，具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、加工方案靈活、液體產(chǎn)品收率高、產(chǎn)品質(zhì)量好等諸多優(yōu)點(diǎn)，已成為現(xiàn)代煉化企業(yè)由劣質(zhì)、重質(zhì)原料直接生產(chǎn)清潔油品及優(yōu)質(zhì)化工原料的關(guān)鍵清潔生產(chǎn)技術(shù)。柴油加氫裂化一般采用固定床反應(yīng)器，在高溫、高壓的臨氫條件下，與其匹配的催化劑進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)，將柴油轉(zhuǎn)化為優(yōu)質(zhì)燃料油、催化重整原料和優(yōu)質(zhì)化工原料等，操作壓力通常為8-12mpa左右。

2、柴油固定床加氫耗氫量大，而氫在柴油中的溶解度低，不能滿足加氫裂化反應(yīng)的要求，所以現(xiàn)有技術(shù)通常通過提高反應(yīng)壓力，提高氫在油中的溶解度，保證原料油、氫氣通過催化劑床層進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)。然而提高反應(yīng)壓力伴隨著較高的能投資、占地、排放、成本、能耗、煉化設(shè)備消耗。隨著節(jié)能減排、清潔生產(chǎn)的不斷推進(jìn)，煉化企業(yè)采用新工藝、新技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效、低碳、綠色生產(chǎn)是高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種柴油低壓介觀固定床加氫裂化方法及系統(tǒng)，針對(duì)目前柴油高壓加氫裂化工藝，采用介觀加氫新技術(shù)，使柴油在1～6mpa低壓下進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)降低反應(yīng)壓力、節(jié)能降耗、清潔、安全生產(chǎn)的目的。柴油低壓介觀固定床加氫裂化方法及系統(tǒng)依據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律，利用自主研發(fā)的介觀池，使柴油、氫氣在一定的條件下進(jìn)入介觀池，在介觀池內(nèi)，運(yùn)動(dòng)的氫氣流撞擊柴油，使油和氣都呈微米級(jí)油珠和氫氣泡，形成介觀態(tài)。在這一過程中，氫氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為油珠和氫氣泡的表面能，使油氣接觸面積擴(kuò)大1000倍以上，提高了油氣之間的傳質(zhì)效率，通過轉(zhuǎn)變供氫方式，介觀態(tài)物料增大了催化劑床層催化加氫裂化反應(yīng)的供氫能力，實(shí)現(xiàn)了低壓條件下在固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行柴油加氫裂化反應(yīng)，達(dá)到降低反應(yīng)壓力的目的。

2、本發(fā)明在于提供一種柴油低壓介觀固定床加氫裂化方法，所述低壓范圍為1-6mpa，包括：

3、s1，獲取柴油原料和用于加氫裂化的氫氣；

4、s2，所述柴油原料和所述氫氣經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)介觀池后形成一個(gè)或多個(gè)介觀態(tài)產(chǎn)物；其中，所述介觀態(tài)表示柴油和氫氣兩相通過介觀池的能量交換形成微米顆粒的耦合狀態(tài)；或在不同操作壓力、不同溫度的條件下，針對(duì)氣、液兩相不同流速、不同密度和不同粘度，在具有動(dòng)能的介觀池內(nèi)，進(jìn)行氣液混合而形成氣液兩相尺度為1um～500um包含納米微粒或不包含納米微粒的氣泡、油微顆粒的兩二相耦合物態(tài)；所述介觀池具有特定型腔，型腔內(nèi)置多種構(gòu)件且具有氣液粉碎和阻尼動(dòng)能轉(zhuǎn)換功能；

5、s3，所述介觀態(tài)產(chǎn)物進(jìn)入介觀反應(yīng)器后以介觀態(tài)的形式通過催化劑床層完成加氫裂化反應(yīng)；

6、s4，對(duì)加氫裂化反應(yīng)后的物料進(jìn)行后處理。

7、優(yōu)選的，所述s1包括：

8、s11，獲取柴油原料；

9、s12，將用于加氫裂化反應(yīng)的氫氣分為兩路，第一路氫氣的體積比例為全部氫氣的5-20％，第二路氫氣的體積比例為全部氫氣的80-95％；其中所述第一路氫氣和所述第二路氫氣分別用于形成第一介觀態(tài)產(chǎn)物和第二介觀態(tài)產(chǎn)物；

10、優(yōu)選的，所述s2包括：

11、s21，所述柴油原料經(jīng)所述原料泵(1)泵送，經(jīng)所述第一換熱系統(tǒng)(3)預(yù)熱到設(shè)定溫度后與預(yù)熱到設(shè)定溫度的所述第一路氫氣分別進(jìn)入第一介觀池(5)，在所述第一介觀池(5)內(nèi)所述柴油原料與所述第一路氫氣形成第一介觀態(tài)產(chǎn)物；

12、s22，所述第一介觀態(tài)產(chǎn)物進(jìn)入所述第二介觀池(6)，所述第二介觀池(6)設(shè)置在加熱爐(7)前部或后部、或第一介觀反應(yīng)器(8)的入口處、或第二介觀反應(yīng)器(10)的入口處，同時(shí)預(yù)熱到設(shè)定溫度的所述第二路氫氣進(jìn)入所述第二介觀池(6)，在所述第二介觀池(6)內(nèi)完成氫氣和柴油之間動(dòng)能向表面能的轉(zhuǎn)換，從而使得氫氣和柴油轉(zhuǎn)變成具有設(shè)定尺寸的氫氣泡和油珠形成的第二介觀態(tài)產(chǎn)物。

13、s23，所述一個(gè)或多個(gè)介觀態(tài)產(chǎn)物進(jìn)入第一介觀反應(yīng)器(8)后以介觀態(tài)的形式通過第一催化劑床層(9a)進(jìn)行加氫精制反應(yīng)；

14、s24，通過所述第一介觀反應(yīng)器(8)的一個(gè)或多個(gè)介觀態(tài)加氫產(chǎn)物進(jìn)入第二介觀反應(yīng)器10后以介觀態(tài)的形式通過第二催化劑床層(11a)完成加氫裂化反應(yīng)。

15、優(yōu)選的，所述s3包括：

16、s31，將所述預(yù)熱后的第二介觀態(tài)產(chǎn)物送入所述第一介觀反應(yīng)器(8)內(nèi)設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)第一催化劑床層(9a)；

17、s32，所述第一介觀反應(yīng)器(8)內(nèi)的待反應(yīng)物料保持介觀態(tài)通過所述第一催化劑床層(9a)進(jìn)行加氫精制反應(yīng)；

18、s33,通過所述第一催化劑床層(9a)加氫反應(yīng)后的產(chǎn)物保持介觀態(tài)送入所述第二介觀反應(yīng)器(10)內(nèi)設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)第二催化劑床層(11a)；

19、s34，所述第二介觀反應(yīng)器(10)內(nèi)的待反應(yīng)物料保持介觀態(tài)通過所述第二催化劑床層(11a)進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)。

20、優(yōu)選的，所述s4包括：

21、s41，所述加氫裂化反應(yīng)后的物料離開所述介觀反應(yīng)器(10)進(jìn)入所述氣液分離系統(tǒng)(12)進(jìn)行氣液分離形成液相物料和富氫氣相物料；

22、s42，液相物料進(jìn)入分餾系統(tǒng)分餾后，相應(yīng)餾分出裝置；

23、s43，富氫氣相物料進(jìn)入循環(huán)氫系統(tǒng)處理后循環(huán)使用。

24、優(yōu)選的，所述第二介觀態(tài)產(chǎn)物進(jìn)入所述第一介觀反應(yīng)器(8)所述第二介觀反應(yīng)器(10)的方式由工程設(shè)計(jì)依據(jù)工藝裝置整體方案確定，為上進(jìn)下出或下進(jìn)上出的方式中的一種。

25、優(yōu)選的，所述s32的所述第一催化劑床層(9a)內(nèi)裝填第一催化劑，所述第一催化劑主要為加氫精制催化劑，然后按照第一催化劑裝填方案在所述第一催化劑床層(9a)內(nèi)進(jìn)行裝填。

26、優(yōu)選的，所述s34的所述第二催化劑床層(11a)內(nèi)裝填第二催化劑，所述第二催化劑主要為加氫裂化催化劑，然后按照第二催化劑裝填方案在所述第二催化劑床層(11a)內(nèi)進(jìn)行裝填。

27、本發(fā)明的第二方面在于提供一種柴油低壓介觀固定床加氫裂化的系統(tǒng)，包括：

28、原料輸送泵(1)、氫氣壓縮機(jī)(2)、第一換熱系統(tǒng)(3)、第二換熱系統(tǒng)(4)、第一介觀池(5)、第二介觀池(6)、加熱爐(7)、第一介觀反應(yīng)器(8)第二介觀反應(yīng)器(10)和氣液分離系統(tǒng)(12)；其中：

29、氫氣原料由所述氫氣壓縮機(jī)(2)升壓至工藝壓力，將氫氣分為兩路，第一路氫氣的體積比例為全部氫氣的5-15％，第二路氫氣的體積比例為全部氫氣的80-95％；

30、所述柴油原料經(jīng)所述原料輸送泵(1)泵送，經(jīng)所述第一換熱系統(tǒng)(3)預(yù)熱到設(shè)定溫度后與預(yù)熱到設(shè)定溫度的所述第一路氫氣分別進(jìn)入第一介觀池(5)，在所述第一介觀池(5)內(nèi)所述柴油原料與所述第一路氫氣形成第一介觀態(tài)產(chǎn)物；

31、所述第一介觀態(tài)產(chǎn)物進(jìn)入所述第二介觀池(6)，所述第二介觀池(6)設(shè)置在加熱爐(7)前部或后部、或第一介觀反應(yīng)器(8)的入口處、或第二介觀反應(yīng)器(10)的入口處，同時(shí)預(yù)熱到設(shè)定溫度的所述第二路氫氣進(jìn)入所述第二介觀池(6)，在所述第二介觀池(6)內(nèi)完成氫氣和柴油之間動(dòng)能向表面能的轉(zhuǎn)換，從而使得氫氣和柴油轉(zhuǎn)變成1～500μm氫氣泡和油珠形成的第二介觀態(tài)產(chǎn)物；

32、所述第二介觀態(tài)產(chǎn)物進(jìn)入加熱爐(7)后加熱到預(yù)定的溫度后進(jìn)入到所述介觀反應(yīng)器(8)；所述介觀反應(yīng)器(8)包括一個(gè)或多個(gè)催化劑床層(9a)；所述介觀反應(yīng)器(8)內(nèi)的待反應(yīng)物料保持介觀態(tài)通過所述催化劑床層(9a)內(nèi)裝填的裂化催化劑進(jìn)行加氫精制反應(yīng)；

33、通過所述第一催化劑床層(9)的加氫反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入到所述第二介觀反應(yīng)器(10)；所述第二介觀反應(yīng)器(10)包括一個(gè)或多個(gè)第二催化劑床層(11a)；所述第二介觀反應(yīng)器(10)內(nèi)的待反應(yīng)物料保持介觀態(tài)通過所述第二催化劑床層(11a)內(nèi)裝填的第二催化劑進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)；

34、加氫裂化反應(yīng)后的物料離開所述第二介觀反應(yīng)器(10)進(jìn)入所述氣液分離系統(tǒng)(12)進(jìn)行氣液分離，液相物料進(jìn)入分餾系統(tǒng)分餾后，相應(yīng)餾分出裝置，富氫氣相物料進(jìn)入循環(huán)氫系統(tǒng)處理后循環(huán)使用。

35、優(yōu)選的，針對(duì)不同的操作壓力、不同氫油比和不同液體粘度，調(diào)整氫氣輻射通道的孔徑、縱橫向氣體粉碎器的幾何參數(shù)、干擾器的幾何參數(shù)以及氣液混合分割器的幾何參數(shù)，從而確定所述第一介觀池(5)和第二介觀池(6)的結(jié)構(gòu)形式。

36、優(yōu)選的，所述第一介觀池(5)和第二介觀池(6)分別為gc介觀池ⅰ、gc介觀池i?i或gc介觀池i?i?i；其中：

37、所述gc介觀池ⅰ的內(nèi)部結(jié)構(gòu)件包括殼體、進(jìn)油圓孔(11)、氫氣輻射通道(12)、氣體粉碎器(13)和載板導(dǎo)流分向器(14)；適用條件包括：操作壓力≤2mpa；氫油比在800:1內(nèi)；催化劑層裝、混裝，介觀態(tài)入注上下口均可；

38、所述gc介觀池i?i的內(nèi)部結(jié)構(gòu)件包括構(gòu)件殼體(20)、進(jìn)油橢圓孔(21)、氫氣輻射通道(22)、氣體粉碎器(23)、分割干擾器(24)和載板導(dǎo)流分向器(25)；適用條件包括：操作壓力≤3mpa/5mpa；氫油比在1200:1內(nèi)；催化劑層裝、混裝，介觀態(tài)入注上下口均可；

39、所述gc介觀池i?i?i的內(nèi)部結(jié)構(gòu)件包括構(gòu)件殼體、進(jìn)油坡口孔(31)、氫氣輻射通道(32)、氣體粉碎器(33)、干擾器(34)和載板導(dǎo)流分向器(35)，所述防返流阻尼(30)具有70～120的導(dǎo)流傾角(301)；適用條件包括：操作壓力≤5mpa/8mpa；氫油比在1500:1內(nèi)；催化劑層裝、混裝，介觀態(tài)入注上下口均可。

40、本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的有益效果：

41、針對(duì)目前柴油高壓加氫裂化工藝，采用介觀加氫新技術(shù)，使柴油在1～6mpa低壓下進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)降低反應(yīng)壓力、節(jié)能降耗、清潔、安全生產(chǎn)的目的。柴油低壓介觀固定床加氫裂化方法及系統(tǒng)依據(jù)能量轉(zhuǎn)換和守恒定律，利用自主研發(fā)的介觀池，使柴油、氫氣在一定的條件下進(jìn)入介觀池，在介觀池內(nèi)，運(yùn)動(dòng)的氫氣流撞擊柴油，使油和氣都呈微米級(jí)油珠和氫氣泡，形成介觀態(tài)。在這一過程中，氫氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為油珠和氫氣泡的表面能，使油氣接觸面積擴(kuò)大1000倍以上，提高了油氣之間的傳質(zhì)效率，通過轉(zhuǎn)變供氫方式，介觀態(tài)物料增大了催化劑床層催化加氫裂化反應(yīng)的供氫能力，實(shí)現(xiàn)了低壓條件下在固定床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行柴油加氫裂化反應(yīng)，達(dá)到降低反應(yīng)壓力的目的。