烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種烴類(lèi)(烴油或烴類(lèi)化合物)連續(xù)液相加氫的方法，其中烴類(lèi)反應(yīng)物保持在液相狀態(tài)，烴類(lèi)之中被溶解的氫氣雖然在反應(yīng)逐漸被消耗，但是根據(jù)化學(xué)耗氫計(jì)量的新氫在催化劑床層中得到有效補(bǔ)充，該方法不需要?dú)錃庋h(huán)通過(guò)催化劑，也不需要反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)通過(guò)催化劑。
【背景技術(shù)】
[0002]為了脫除/部分脫除烴類(lèi)原料中的硫、氮、氧、金屬、殘?zhí)康入s質(zhì)，或?yàn)轱柡?部分飽和芳烴、烯烴、二烯烴，或?yàn)榘l(fā)生烴類(lèi)分子異構(gòu)化、環(huán)化、芳構(gòu)化、裂化裂解等反應(yīng)，通常采用加氫反應(yīng)工藝方法。
[0003]中國(guó)專(zhuān)利CN86108622公開(kāi)了一種重整生成油的加氫精制工藝，氫油體積比為200:1-1000:1 ;中國(guó)專(zhuān)利CN93101935.4公開(kāi)了一種劣質(zhì)原料油一段加氫裂化工藝方法，氫油體積比1300:1-1500:1 ;中國(guó)專(zhuān)利CN96120125.8公開(kāi)了一種由環(huán)烷基直餾餾分直接加氫生產(chǎn)白油的方法，氫油體積比500:1-1500:1。以上傳統(tǒng)加氫工藝(加氫處理、加氫精制、加氫改質(zhì)、加氫裂化等)，為了控制催化劑床層的反應(yīng)溫度和避免催化劑積炭失活，通常采用較大的氫烴摩爾比，在加氫反應(yīng)完成后必然有大量的氫氣富余。這些富余的氫氣通常經(jīng)循環(huán)氫壓縮機(jī)增壓后與新氫混合繼續(xù)作為反應(yīng)的氫氣進(jìn)料。該工藝中循環(huán)氫壓縮機(jī)的投資占整個(gè)加氫裝置成本的比例較高，且整體能耗較大。
[0004]美國(guó)專(zhuān)利US6213835、US6428686，中國(guó)專(zhuān)利 CN200680018017.3、CN200810141352.3、CN201010577476.3公開(kāi)了一種預(yù)先溶解氫氣的液相加氫工藝，其共同點(diǎn)是:取消循環(huán)氫壓縮機(jī)，增加反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)進(jìn)料栗，如圖1所示，利用氫氣在液體進(jìn)料和循環(huán)反應(yīng)產(chǎn)物中的溶解性，滿足液相加氫反應(yīng)的目的，并且液態(tài)物料熱容較氣態(tài)更大，更偏于等溫反應(yīng)條件，利于消除反應(yīng)熱點(diǎn)。該工藝雖取消了循環(huán)氫壓縮機(jī)的投資費(fèi)用，但大量反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)通過(guò)催化劑造成反應(yīng)器規(guī)模較大、單次反應(yīng)效率較低，尤其隨著反應(yīng)氫氣被消耗后，催化劑床層氫烴摩爾比降低，反應(yīng)效果下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法，采用適宜的工藝形式和進(jìn)料及反應(yīng)系統(tǒng)，同時(shí)取消了氫氣循環(huán)和反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)，根據(jù)反應(yīng)實(shí)際氫耗量在催化劑床層間及時(shí)補(bǔ)充新鮮氫氣，不僅反應(yīng)效率高，而且裝置能耗低、投資成本低。
[0006]本發(fā)明提供一種烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法:烴類(lèi)原料和氫氣經(jīng)氣液混合器充分混合形成溶解氫氣飽和的液相物流，在包含至少2級(jí)催化劑的反應(yīng)器中，從上往下先后與各級(jí)催化劑床層液相接觸反應(yīng)，同時(shí)在各級(jí)催化劑床層下部的氫氣分配器中注入氫氣，產(chǎn)物從反應(yīng)器引出進(jìn)行后續(xù)處理。
[0007]其中，烴類(lèi)原料還包含溶劑。
[0008]所述烴類(lèi)原料優(yōu)選由石腦油、二次加工汽油、航煤、柴油、脫瀝青油、蠟油、潤(rùn)滑油、常壓渣油、減壓渣油所構(gòu)成的群組中的至少一種。
[0009]所述溶劑優(yōu)選選由丙烷、丁烷、戊烷、輕烴、石腦油、柴油、VG0、預(yù)加氫油品所構(gòu)成的群組中的至少一種。
[0010]所述反應(yīng)器優(yōu)選為多個(gè)串聯(lián)/并聯(lián)。
[0011]所述反應(yīng)器在催化劑床層下部設(shè)有氫氣分配器，氫氣通過(guò)氫氣分配器產(chǎn)生直徑為毫米或微米級(jí)且均勻分散的氫氣泡。
[0012]所述反應(yīng)器的氣體引出部位優(yōu)選在反應(yīng)器頂部或各級(jí)催化劑床層的上部。
[0013]其中，沿液相物流方向，催化劑床層高度逐級(jí)變大。
[0014]其中，反應(yīng)器內(nèi)壓力優(yōu)選為0.l_16MPa，溫度優(yōu)選為80-450°C。
[0015]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法包括如下內(nèi)容:在沒(méi)有循環(huán)產(chǎn)物和循環(huán)氫氣進(jìn)入反應(yīng)器的條件下，新鮮原料和氫氣經(jīng)氣液混合器充分混合形成溶解氫氣飽和的液相物流，在包含至少2級(jí)催化劑的反應(yīng)器中，從上往下先后與各級(jí)催化劑床層液相接觸反應(yīng)，同時(shí)在各級(jí)催化劑床層下部的氫氣分配器中注入新氫，產(chǎn)生的直徑盡量小且均勻分散的氫氣泡向上逐漸溶解在發(fā)生反應(yīng)的催化劑床層液相中，抵消反應(yīng)造成的氫耗，新氫注入量根據(jù)催化劑床層化學(xué)氫耗計(jì)算，從而實(shí)現(xiàn)液相連續(xù)時(shí)的高效加氫反應(yīng)，產(chǎn)物從反應(yīng)器引出進(jìn)行后續(xù)處理。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:無(wú)循環(huán)氫氣和循環(huán)產(chǎn)品進(jìn)料，反應(yīng)器體積小，所需設(shè)備少，裝置投資成本低，始終足夠的氫氣溶解在包圍著催化劑的連續(xù)液體中，反應(yīng)效率高，溫度波動(dòng)小。
[0016]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法中，烴類(lèi)原料是反應(yīng)原料，可以選自但不局限于石腦油、二次加工汽油、航煤、柴油、脫瀝青油、蠟油、潤(rùn)滑油、常壓渣油、減壓渣油等或他們的組合。烴類(lèi)原料還可以是反應(yīng)原料與不發(fā)生反應(yīng)的溶劑/稀釋劑的混合物，溶劑/稀釋劑選自但不局限于丙燒、丁燒、戊燒、輕經(jīng)、石腦油、柴油、VG0、預(yù)加氫油品或者它們的組合。溶劑/稀釋劑優(yōu)選氫氣溶解度高的物質(zhì)，可在分離后循環(huán)使用。
[0017]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法中，反應(yīng)原料與溶劑/稀釋劑在催化劑床層前充分混合，可在反應(yīng)器內(nèi)或反應(yīng)器外的管線中或容器中混合。烴類(lèi)原料與氫氣在催化劑床層前充分混合，可在反應(yīng)器內(nèi)或反應(yīng)器外的管線中或容器中混合。
[0018]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法中，由于沒(méi)有循環(huán)產(chǎn)物和循環(huán)氫氣進(jìn)入反應(yīng)器，從而省略了液體產(chǎn)品循環(huán)栗和循環(huán)氫氣壓縮機(jī)，降低成本。
[0019]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法采用下行床反應(yīng)器。新鮮原料和氫氣充分混合形成溶解氫氣飽和的液相物流，從反應(yīng)器頂部引入，自上而下與各級(jí)催化劑床層液相接觸反應(yīng)。
[0020]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法中，反應(yīng)器可以是單段，也可是反應(yīng)器兩段或多段串聯(lián)(一個(gè)反應(yīng)器的流出物進(jìn)入下一個(gè)反應(yīng)器)，且所有催化劑床層總數(shù)不低于2。各段反應(yīng)器可由兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器并聯(lián)(物料分別進(jìn)入不同的反應(yīng)器)。
[0021]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法中，反應(yīng)器中催化劑床層根據(jù)反應(yīng)需要使用適宜的加氫催化劑，如加氫精制催化劑、預(yù)加氫精制催化劑、加氫改質(zhì)催化劑、選擇性加氫催化劑、加氫處理催化劑、加氫裂化催化劑、補(bǔ)充加氫催化劑等，各種催化劑可以選擇商品催化劑，也可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制備。催化反應(yīng)可以脫除/部分脫除烴類(lèi)原料中的硫、氮、氧、砷、金屬、殘?zhí)康入s質(zhì)，或飽和/部分飽和芳烴、烯烴、二烯烴，或發(fā)生烴類(lèi)分子異構(gòu)化、烷基化、環(huán)化、芳構(gòu)化、裂化、裂解等反應(yīng)。催化劑活性組分包括單不局限于貴金屬、Co、Mo、N1、W、Mg、Zn、稀土元素等一種或多種組合。
[0022]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法中，每層催化劑下部設(shè)有氫氣分配器，氫氣通過(guò)該設(shè)備產(chǎn)生直徑盡量小(毫米或微米級(jí))且均勻分散的氫氣泡。氣體從反應(yīng)器引出的位置為一個(gè)或多個(gè)，可以在反應(yīng)器頂部，還可以分布在各級(jí)催化劑床層的上部(氫氣分配器的下部)；優(yōu)選設(shè)置在包括反應(yīng)器頂部的各級(jí)催化劑床層的上部(氫氣分配器的下部)，這樣進(jìn)入催化劑床層的氣體盡可能少，保證盡可能多的液相接觸反應(yīng)，還可以減少不利的可逆反應(yīng)，進(jìn)一步增加反應(yīng)效率。每級(jí)催化劑床層的化學(xué)耗氫量低于該級(jí)烴類(lèi)溶解氫的量，各級(jí)催化劑床層高度(藏量)不限，但沿液相物流方向，催化劑床層高度(藏量)優(yōu)選是逐級(jí)變大的。
[0023]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法中，氫氣多級(jí)注入的目的是為了避免下段催化劑床層氫氣泡過(guò)多，影響催化劑上的液相烴類(lèi)連續(xù)性，從而降低了液相反應(yīng)效率。氫氣多級(jí)注入既可以實(shí)現(xiàn)氫耗的實(shí)時(shí)補(bǔ)充，又能保證液相反應(yīng)的高效性。
[0024]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法中，由于液相是連續(xù)的，不需復(fù)雜液位控制，只需但不局限于控制反應(yīng)器排液量來(lái)保證液相充滿反應(yīng)器，液相烴類(lèi)流動(dòng)方式優(yōu)選活塞平推流。系統(tǒng)壓力優(yōu)選但不局限于0.l_16MPa，通過(guò)但不局限于進(jìn)料入口壓力進(jìn)行調(diào)整；系統(tǒng)溫度優(yōu)選但不局限于80-450°C，通過(guò)但不局限于進(jìn)料入口溫度進(jìn)行調(diào)整；系統(tǒng)溫度和系統(tǒng)壓力根據(jù)目標(biāo)反應(yīng)和副反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)特性優(yōu)選。
[0025]本發(fā)明烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝方法，優(yōu)點(diǎn)在于:由于無(wú)循環(huán)氫氣和循環(huán)產(chǎn)品進(jìn)料，反應(yīng)器體積小、設(shè)備少，裝置投資成本低；始終足夠的氫氣溶解在包圍著催化劑的連續(xù)液體混合物中，反應(yīng)效率高，同時(shí)液相比熱容大，及時(shí)帶走反應(yīng)釋放的熱量，從而系統(tǒng)溫度波動(dòng)小，尤其是消除了催化劑上的“熱點(diǎn)”，反應(yīng)器“飛溫”可能性大大降低，同時(shí)催化劑積炭速率得到降低。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為原有液相加氫工藝流程圖。
[0027]圖2為本發(fā)明的一種下行床反應(yīng)器烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝流程圖。
[0028]圖3為本發(fā)明的下行床反應(yīng)器串聯(lián)的烴類(lèi)連續(xù)液相加氫工藝流程圖。
[0029]圖中:I一烴類(lèi)原料，2—?dú)錃猓?—循環(huán)氫氣，4一液體產(chǎn)品，5—?dú)怏w，6—?dú)庖夯旌掀鳎?—反應(yīng)器，8—催化劑床層，9一液體產(chǎn)品循環(huán)栗，10—第I級(jí)催化劑床層，11 一第I級(jí)氫氣分配器，12—第2級(jí)催化劑床層，13—第