本發(fā)明涉及液相加氫裝置及方法，屬于氫存在下烴油精制領(lǐng)域的裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著世界經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和人們環(huán)保意識的不斷增強，生產(chǎn)和使用清潔車用燃料越來越成為一種發(fā)展趨勢。我國在2013年12月18日最新發(fā)布的車用汽油國五標準中，將硫含量從國四標準中不大于50μg/g降低到不大于10μg/g。研究汽油柴油深度加氫脫硫技術(shù)是燃料清潔化的關(guān)鍵。

目前全球煉油行業(yè)面臨著原油質(zhì)量趨差，加工難度和成本日益增加的挑戰(zhàn)。同時環(huán)保壓力趨增，產(chǎn)品質(zhì)量的要求日益嚴格。面對今后煉油時代的嚴峻形勢，開發(fā)更高效的反應(yīng)工程是推動加氫技術(shù)進步的源動力。大力發(fā)展加氫工藝，不斷提高效率、降低能耗是應(yīng)對新形勢的最佳選擇。在傳統(tǒng)的固定床加工工藝中，反應(yīng)裝置中充滿大量氣體，液體向下噴淋到催化劑床層上。同時，為加大傳質(zhì)力度，通常采用遠大于反應(yīng)所需的氫油比，而液體低流速會造成催化劑潤濕不夠的后果。而在液相填充床工藝中。反應(yīng)中使用的氫溶解在液體中，而不是作為氣體進行循環(huán)。因此，液相加氫反應(yīng)裝置內(nèi)的催化劑是全濕的。在催化劑中以及催化劑周圍存在液體(具有良好的潤濕度的催化劑)可以盡可能降低減少催化劑活性部位的熱點。增大熱質(zhì)量并實現(xiàn)完全表面潤濕這些因素可以將結(jié)焦造成的催化劑減活作用降至最低程度。

中國專利CN1488712A、CN1566281A、CN93101935.4等公開了一種餾分油加氫精制方法，其中都提到了較高的氫油比，在加氫反應(yīng)完成后會有大量的富余氫氣需要通過壓縮機加壓后進行循環(huán)加氫，因此造成了高能耗的后果。

美國專利US6428686、US6213835等公開了一種在反應(yīng)裝置前預溶氫的加氫工藝，通過在原料油中混合溶劑/稀釋劑，而達到溶有高濃度的氫，但未能解決脫除在反應(yīng)中生成的硫化氫的問題，因此，容易造成反應(yīng)效率降低的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有加氫精制反應(yīng)工藝的不足，提供一種液相加氫反應(yīng)裝置及方法，該反應(yīng)過程可以進行反應(yīng)器內(nèi)、外多點定量補氫，有效的增加油氣接觸面，使氫氣可以更好的溶解在混合油中，從而提高加氫反應(yīng)速率。

同時，通過在催化劑床層間加入微孔溶氫分散器，取代了分配盤和冷氫線，使各催化劑床層間的間隔空間縮小50％以上，達到增加反應(yīng)器利用效率的目的。

本發(fā)明提供一種液相加氫裝置，包括加熱爐、油氣混合設(shè)備、液相加氫反應(yīng)器、氫氣壓縮機、高壓分離罐、脫硫設(shè)備，其中，

所述油氣混合設(shè)備包括第一油氣混合設(shè)備、第二油氣混合設(shè)備；

所述液相加氫反應(yīng)器分為上行液相加氫反應(yīng)器與下行液相加氫反應(yīng)器，且所述上行液相加氫反應(yīng)器與所述下行液相加氫反應(yīng)器之間通過所述第二油氣混合設(shè)備串聯(lián)；

所述加熱爐的出口管線與所述第一油氣混合設(shè)備相連，所述第一油氣混合設(shè)備的出口與所述上行液相加氫反應(yīng)器的入口相連，所述下行液相加氫反應(yīng)器的出口與所述高壓分離罐相連；

所述上行液相加氫反應(yīng)器及所述下行液相加氫反應(yīng)器內(nèi)分別具有n個催化劑床層，每個所述催化劑床層之間設(shè)置至少一個將氫氣分散成微泡的微孔溶氫分散器；

所述氫氣壓縮機具有2n路氫氣供給管路，其中2路氫氣供給管路與所述油氣混合設(shè)備相連，其余2n-2路氫氣供給管路分別與所述微孔溶氫分散器一一對應(yīng)連接，n為整數(shù)；

所述液相加氫裝置還包括循環(huán)泵，以用于將反應(yīng)流出物作為循環(huán)油與原料油混合。

本發(fā)明所述的液相加氫裝置，其中，優(yōu)選的是，所述高壓分離罐通過一尾氣排出管線與所述脫硫設(shè)備相連。

本發(fā)明所述的液相加氫裝置，其中，所述n優(yōu)選為1～5。

本發(fā)明所述的液相加氫裝置，其中，所述微孔溶氫分散器材料優(yōu)選為陶瓷、金屬或膜材料。

本發(fā)明所述的液相加氫裝置，其中，所述微孔溶氫分散器優(yōu)選以水平或垂直方向置于所述催化劑床層間的支撐盤間。

本發(fā)明還提供一種液相加氫方法，該液相加氫方法所用裝置是上述液相加氫裝置，包括如下步驟：

將經(jīng)過加熱爐的高氫耗原料油與氫氣經(jīng)所述第一油氣混合設(shè)備混合形成混合原料；

混合原料從下往上先后與所述上行液相加氫反應(yīng)器的催化劑床層接觸反應(yīng)生成第一溶氫混合物，同時向所述上行液相加氫反應(yīng)器中的各催化劑床層間注入新鮮氫氣，通過所述微孔溶氫分散器將新鮮氫氣均勻分散成氣泡；

所述第一溶氫混合物經(jīng)過所述第二油氣混合設(shè)備與新鮮的氫氣混合后，從上往下與下行液相加氫反應(yīng)器的各催化劑床層接觸反應(yīng)生成反應(yīng)流出物，同時向所述下行液相加氫反應(yīng)器的各催化劑床層間注入新鮮氫氣，通過所述微孔溶氫分散器將新鮮氫氣均勻分散成氣泡；

所述反應(yīng)流出物經(jīng)所述高壓分離罐分離后一部分作為循環(huán)油與原料油混合，另一部分反應(yīng)流出物進行分離得到產(chǎn)品油。

本發(fā)明所述的液相加氫方法，其中，所述高氫耗原料油優(yōu)選為直餾柴油或催化柴油。

本發(fā)明所述的液相加氫方法，其中，優(yōu)選的是，所述反應(yīng)流出物經(jīng)過所述高壓分離罐后得到的尾氣還進入脫硫設(shè)備進行脫硫處理。

本發(fā)明的有益效果在于：液相加氫反應(yīng)反應(yīng)器通過串聯(lián)連接，整個反應(yīng)裝置內(nèi)共有2n層催化劑床層和2n個補氫點，同時在反應(yīng)器外也設(shè)有油氣混合設(shè)備，可進一步補充反應(yīng)消耗的氫氣。因此，可以用于耗氫高的原料油反應(yīng)；同時在處理氫耗較低的原料油時，可以取消產(chǎn)物循環(huán)泵，進一步達到減少投資和能耗的目的；同時采用微孔溶氫分散器進行多點定量補氫的方式，從而達到均勻并有效的增加氣液接觸面，促進反應(yīng)，提高加氫效率的目的。且，在催化劑床層間設(shè)有微孔溶氫分散器取代了傳統(tǒng)反應(yīng)裝置催化劑床層間的支撐盤分配盤以及補氫孔，因此催化劑床層間的間隔空間縮小達50％以上，達到增加反應(yīng)器利用效率的目的；同時，本發(fā)明涉及的反應(yīng)裝置體積小、壁厚薄、噸位小，具有減少能耗降低成本的效果。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

(1)技術(shù)方面：可以用于柴油改質(zhì)和緩和劣化應(yīng)用等耗氫較高的原料油，液體產(chǎn)率提高，可做到高脫硫率。

(2)投資方面：相比傳統(tǒng)加氫技術(shù)節(jié)省10％-50％；通過采用微孔溶氫分配器使反應(yīng)裝置體積減少并具有靈活的長徑比；較少的占地面積以及鋼結(jié)構(gòu)平臺。

(3)運行成本方面：相比傳統(tǒng)加氫技術(shù)節(jié)省25％+；加熱爐負荷大大降低；氫損失量更少；裝置維護費用更低；催化劑用量更低，實際操作壽命延長。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的上行式反應(yīng)器與下行式反應(yīng)器串聯(lián)處理高氫耗原料的連續(xù)液相加氫工藝方法的流程圖，

其中，附圖標記

1 入口

2 加熱爐

3 第一油氣混合設(shè)備

4 氫氣壓縮機

5 循環(huán)油管線

6 補充氫氣通入微孔溶氫分散器

7 溶氫產(chǎn)物通入高壓分離罐

8 高壓分離罐

9 高壓分離產(chǎn)物通入脫硫設(shè)備

10 脫硫設(shè)備

11 產(chǎn)品油管線

12 循環(huán)泵

13 上行液相加氫反應(yīng)器

14 下行液相加氫反應(yīng)器

15 第二油氣混合設(shè)備；

圖2為本發(fā)明的液相加氫反應(yīng)裝置當微孔分散器豎置時的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明技術(shù)方案進行詳細的描述，以更進一步了解本發(fā)明的目的、方案及功效，但并非作為本發(fā)明所附權(quán)利要求保護范圍的限制。

參閱圖1，本實施例提供的液相加氫裝置，包括加熱爐2、油氣混合設(shè)備、液相加氫反應(yīng)器、氫氣壓縮機4、高壓分離罐8、脫硫設(shè)備10，其中，

所述油氣混合設(shè)備包括第一油氣混合設(shè)備3、第二油氣混合設(shè)備15；

所述液相加氫反應(yīng)器分為上行液相加氫反應(yīng)器13與下行液相加氫反應(yīng)器14，且所述上行液相加氫反應(yīng)器13與所述下行液相加氫反應(yīng)器14之間通過所述第二油氣混合設(shè)備15串聯(lián)；

所述加熱爐2的出口管線與所述第一油氣混合設(shè)備3相連，所述第一油氣混合設(shè)備3的出口與所述上行液相加氫反應(yīng)器13的入口相連，所述下行液相加氫反應(yīng)器14的出口與所述高壓分離罐8相連；

所述上行液相加氫反應(yīng)器13及所述下行液相加氫反應(yīng)器14內(nèi)分別具有n個催化劑床層，每個所述催化劑床層之間設(shè)置至少一個將氫氣分散成微泡的微孔溶氫分散器；

所述氫氣壓縮機4具有2n路氫氣供給管路，其中2路氫氣供給管路與所述油氣混合設(shè)備相連，其余2n-2路氫氣供給管路分別與所述微孔溶氫分散器一一對應(yīng)連接，n為整數(shù)，在本實施例中，n為2；當然，在其他實施例中n也可以為3或者4或者5；

所述液相加氫裝置還包括循環(huán)泵12，以用于將反應(yīng)流出物作為循環(huán)油與原料油混合，因處理的原料為高氫耗原料，因此該液相加氫反應(yīng)系統(tǒng)還包括有與原料油入口1連接的循環(huán)油管線5，高壓分離罐8通過循環(huán)泵12與循環(huán)油管線連接。

所述高壓分離罐8通過一尾氣排出管線與所述脫硫設(shè)備10相連。

所述微孔溶氫分散器材料為陶瓷，當然在其他實施例中微孔溶氫分散器材料可以是金屬或膜材料，微孔溶氫分散器以水平方向置于所述催化劑床層間的支撐盤間；當然在其他實施例中微孔溶氫分散器可以以垂直方向置于所述催化劑床層間的支撐盤間。

需要說明的是，雖然圖1中示出的液相加氫反應(yīng)器中的催化劑床層為兩個，但在實際應(yīng)用中并不局限于此，每段中的催化劑床層的個數(shù)n可以為1～5。

參閱圖2，本發(fā)明的液相加氫反應(yīng)裝置內(nèi)置于催化劑床層間的微孔溶氫分散器豎直置于上層催化劑的支撐盤以及下層催化劑頂部隔板之間，取消了分配盤和冷氫管。

本實施例還提供的液相加氫方法，該液相加氫方法是利用上述液相加氫裝置，包括如下步驟：

將經(jīng)過加熱爐的直餾柴油與氫氣經(jīng)所述第一油氣混合設(shè)備混合形成混合原料，當然在其他實施例中，可以是催化柴油與氫氣經(jīng)所述第一油氣混合設(shè)備混合形成混合原料；

混合原料從下往上先后與所述上行液相加氫反應(yīng)器的催化劑床層接觸反應(yīng)生成第一溶氫混合物，同時向所述上行液相加氫反應(yīng)器中的各催化劑床層間注入新鮮氫氣，通過所述微孔溶氫分散器將新鮮氫氣均勻分散成氣泡；

所述第一溶氫混合物經(jīng)過所述第二油氣混合設(shè)備與新鮮的氫氣混合后，從上往下與下行液相加氫反應(yīng)器的各催化劑床層接觸反應(yīng)生成反應(yīng)流出物，同時向所述下行液相加氫反應(yīng)器的各催化劑床層間注入新鮮氫氣，通過所述微孔溶氫分散器將新鮮氫氣均勻分散成氣泡；

所述反應(yīng)流出物經(jīng)所述高壓分離罐分離后一部分作為循環(huán)油與原料油混合，另一部分反應(yīng)流出物進行分離得到產(chǎn)品油，得到的尾氣還進入脫硫設(shè)備進行脫硫處理。

當然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。