一種兩相加氫反應(yīng)器中的溶氫方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種兩相加氫反應(yīng)器的溶氫方法，可以在催化劑床層間實現(xiàn)氫氣溶解，促進加氫反應(yīng)。在至少一個催化劑床層上部設(shè)置溶氫設(shè)備，溶氫設(shè)備包括液相收集盤、氣相循環(huán)通道和氣相隔離盤，液相收集盤設(shè)置在氣相隔離盤的上部，液相收集盤上設(shè)置至少一個文丘里型噴嘴。本發(fā)明液相物料均勻分布到各文丘里型噴嘴中，噴射出高速液流，高速液流流出擴大段時產(chǎn)生負壓，將氣相室中氣相吸入。在液流所形成的強烈的湍流場中，氣相被分割成大量而穩(wěn)定的微氣泡，從而實現(xiàn)氣液傳質(zhì)，氫氣溶解在油中。
【專利說明】一種兩相加氫反應(yīng)器中的溶氫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種兩相加氫反應(yīng)器的溶氫方法，具體地說涉及一種柴油原料兩相加氫生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油產(chǎn)品的兩相加氫反應(yīng)器溶氫的方法，屬于石油化工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人們環(huán)保意識的不斷增強，環(huán)保法律法規(guī)對發(fā)動機尾氣排放要求更加嚴格，各種燃油標準要求S、N的含量也更加苛刻。同時由于原油開采量的不斷增加和常規(guī)原油儲量的不斷減少，原油劣質(zhì)化趨勢越來越嚴重，原油直接蒸餾得到的中間餾分油及焦化、催化裂化等二次加工得到的中間餾分的S、N含量也相應(yīng)增加，如何將硫、氮等雜質(zhì)含量較高的中間餾分加工成滿足環(huán)保要求的產(chǎn)品是各煉廠所面臨的重要問題。
[0003]加氫過程是脫除中間餾分雜質(zhì)的最經(jīng)濟有效的方案。現(xiàn)有的大部分加氫裝置都采用較高的氫油比和氫分壓，以保證催化劑運轉(zhuǎn)壽命，促進加氫脫硫、脫氮、芳烴飽和及裂化等反應(yīng)。然而壓力較高的氫氣循環(huán)系統(tǒng)需要高的投資費用和操作成本，間接地增加了油品的生產(chǎn)成本。
[0004]隨著技術(shù)人員對加氫技術(shù)的不斷深入理解，一種兩相加氫技術(shù)被開發(fā)出來。在原料和稀釋油中溶解過飽和氫氣，直接進入反應(yīng)器進行加氫反應(yīng)，取消循環(huán)氫系統(tǒng)，降低成本。由于取消了循環(huán)氫系統(tǒng)，所以該工藝對原料的適應(yīng)性具有一定的局限性。該技術(shù)在反應(yīng)過程中主要為兩 相，即液相(原料油及稀釋油)和固相(催化劑)，本專利中稱該工藝為兩相加氫技術(shù)。
[0005]兩相加氫技術(shù)的關(guān)鍵在于油中氫氣的溶解量，氫氣的溶解量越多，加氫效果越好，如果溶解的氫氣量不足，在反應(yīng)器的后半部分會因為沒有氫氣而發(fā)生熱聚反應(yīng)，催化劑上大量積炭，甚至導(dǎo)致反應(yīng)器床層壓降升高，所以兩相加氫技術(shù)都采用大量的循環(huán)油攜帶反應(yīng)用氫氣。通常為減少循環(huán)油用量，降低能耗，兩相加氫技術(shù)的反應(yīng)器一般較小，并在反應(yīng)器之間設(shè)置溶氫設(shè)備，以促進加氫反應(yīng)深度。
[0006]US6881326介紹了一種兩相加氫預(yù)處理技術(shù)。其工藝過程為新鮮原料油、循環(huán)油和氫氣經(jīng)過一個混氫裝置將氫氣溶解在油中，溶解氫氣的油進入較小的反應(yīng)器與催化劑接觸進行加氫反應(yīng)，脫出油中的雜質(zhì)。反應(yīng)后物流一部分循環(huán)至混氫裝置，一部分作為產(chǎn)品從裝置排出。此方法采用原料和循環(huán)油進入反應(yīng)器前將所需氫氣預(yù)先溶解在油中，可以省略循環(huán)氫系統(tǒng)。該方法反應(yīng)器一般較小，反應(yīng)器之間需要設(shè)置溶氫設(shè)備，且需要大量的循環(huán)油攜帶氫氣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種兩相加氫反應(yīng)器的溶氫方法，可以在催化劑床層間實現(xiàn)氫氣溶解，促進加氫反應(yīng)。
[0008]本發(fā)明兩相加氫反應(yīng)器的溶氫方法，在兩相加氫反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置至少兩個催化劑床層，采用上進料下出料的操作方式；在至少一個催化劑床層上部設(shè)置溶氫設(shè)備；溶氫設(shè)備包括液相收集盤、氣相循環(huán)通道和氣相隔離盤，液相收集盤設(shè)置在氣相隔離盤的上部；液相收集盤上設(shè)置至少一個文丘里型噴嘴，氣相隔離盤上方與液相收集盤下方所圍成的空間為氣相室，氣相室設(shè)置補充氫氣入口 ；文丘里型噴嘴的下端穿過氣相隔離盤；氣相隔離盤下部與文丘里型噴嘴對應(yīng)下部設(shè)置氫氣導(dǎo)流筒，氫氣導(dǎo)流筒與文丘里型噴嘴下部之間形成環(huán)隙；氣相隔離盤與下部的催化劑床層之間設(shè)置氣液分離空間，并設(shè)置反應(yīng)后氣相的排出通道，氣液分離空間與氣相室之間設(shè)置連接通道。
[0009]本發(fā)明中，氫氣導(dǎo)流筒與文丘里型噴嘴下部之間形成環(huán)隙的量小處間隙為5~50mm。文丘里型噴嘴下端開口截面積之和為反應(yīng)器進料口截面積的0.5~2倍。文丘里型噴嘴的數(shù)量根據(jù)反應(yīng)器的規(guī)模具體確定。
[0010]本發(fā)明中，液相物料均勻分布到各文丘里型噴嘴中，噴射出高速液流，高速液流流出擴大段時產(chǎn)生負壓，將氣相室中氣相吸入。在液流所形成的強烈的湍流場中，氣相被分割成大量而穩(wěn)定的微氣泡，從而實現(xiàn)氣液傳質(zhì)，氫氣溶解在油中。
[0011]本發(fā)明中，氣液分離空間與氣相室之間設(shè)置連接通道，氣相室中的氣相被高速液流帶走后，壓力降低，氣相會從氣液分離空間自動得到補充，形成氣相的自動循環(huán)；氣相室設(shè)置補充氫氣入口，在氣液分離空間頂部設(shè)置反應(yīng)后氣相的排出通道，可以根據(jù)反應(yīng)氣相內(nèi)反應(yīng)廢氣含量的高低，定期排出廢氣，補充新鮮氫氣。
[0012]本發(fā)明一種兩相加氫方法，采用本發(fā)明的兩相加氫反應(yīng)器的溶氫方法，以沸程大于120°C的任意餾分油為原料，在加氫條件下，進行兩相加氫反應(yīng)，反應(yīng)液相流出物部分循環(huán)回反應(yīng)器。
[0013]本發(fā)明兩相加氫工藝操作條件為:反應(yīng)溫度100~400°C，優(yōu)選260~380°C ;反應(yīng)壓力1.5~8.0MPa,優(yōu)選2.0~6.0MPa ;體積空速0.6~5.0h-1，優(yōu)選1.0~2.5h-1 ;循環(huán)油與新鮮原料體積混合體積比為0.5:1^6.0:1,優(yōu)選1:1^3:1 ;催化劑床層間溶氫設(shè)備補充的氫氣量一般按氣液體積比1: 1~100:1，優(yōu)選5: 1~50:1。
[0014]本發(fā)明兩相加氫工藝中使用的加氫催化劑為本領(lǐng)域常規(guī)的加氫處理催化劑，其中催化劑的活性金屬組分可以為鎳、鈷、鑰或鎢等一種或幾種，催化劑在使用前進行硫化處理，將活性金屬組分轉(zhuǎn)化為硫化態(tài)。催化劑組成以重量百分比計可以包括:鎳或鈷為
0.59TlO% (按其氧化物來計算)，鑰或鎢為1%~35% (按其氧化物來計算)，載體可以為氧化鋁，氧化硅，氧化鋁一氧化硅，氧化鈦等一種或幾種。催化劑為擠出物或球形。催化劑的堆密度為0.5^1.lg/cm3，催化劑顆粒直徑(球形直徑或條形直徑)為0.0r1.0mm,比表面積為8(T350m2/g。催化劑床層采用固定床形式。
[0015]具體地說，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
1、溶氫設(shè)備體積小巧，安裝在催化劑床層之間和反應(yīng)器入口，占用反應(yīng)器體積小，溶氫效率高；補充氫氣的引入和廢氣的排出，保證了反應(yīng)體系在液相中進行，對兩相加氫反應(yīng)不產(chǎn)生影響。
[0016]2、可以解決現(xiàn)有兩相加氫技術(shù)需要器外溶氫的問題，也能夠?qū)崿F(xiàn)兩相加氫反應(yīng)器的大型化。
[0017]3、本發(fā)明可以在現(xiàn)有的固定床加氫反應(yīng)器實現(xiàn)，改造費用很低。 [0018]4、本發(fā)明反應(yīng)器通過采用適宜的溶氫設(shè)備，在溶解氫氣提供加氫反應(yīng)的同時，可以將液相物料中的硫化氫等雜質(zhì)部分帶出反應(yīng)器，減少了硫化氫對加氫反應(yīng)的抑制作用，在相同的條件下提高了加氫反應(yīng)效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1_氣相室，2-氣相隔離盤，3-氣液分離空間與氣相室之間的連接通道，4-反應(yīng)器，5-文丘里噴射器,6-氣液分離空間,7-催化劑床層,8-液相收集盤,9-氫氣導(dǎo)流筒，10-補充氫管線，11-外排廢氣管線。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種兩相加氫反應(yīng)器溶氫的方法予以進一步說明。
[0022]如圖1所示，液相收集盤8上設(shè)置多個各文丘里型噴噴射器5 ;氣相隔離盤2上方與液相收集盤下方所圍成的空間為氣相室I，氣相室I設(shè)置補充氫氣入口 ；氣相隔尚盤2與下部的催化劑床層之間設(shè)置氣液分離空間6，并設(shè)置反應(yīng)后氣相的排出通道，氣液分離空間與氣相室之間設(shè)置連接通道3。液相物料均勻分布到各文丘里型噴射器5中，噴射出高速液流，高速液流流出擴大段時產(chǎn)生負壓，將氣相室I氣相吸入。在液流所形成的強烈的湍流場中，氣相被分割成大量而穩(wěn)定的微氣泡，從而實現(xiàn)氣液傳質(zhì)，氫氣溶解在油中。氣液分離空間6與氣相室I之間設(shè)置連接通道，氣相室I中的氣相被高速液流帶走后，壓力降低，氣相會從氣液分離空間6自動得到補充，形成氣相的自動循環(huán)。循環(huán)氣體中硫化氫等雜質(zhì)含量較高時，可以適量外排。所需的補充氫通過補充管線補入。
[0023]為進一步 說明本發(fā)明的方案，列舉以下實施例:
實施例1
反應(yīng)器采用如圖1所示結(jié)構(gòu)。兩相加氫反應(yīng)器采用兩個催化劑床層，催化劑床層間設(shè)置溶氫設(shè)備。溶氫后的液相物料進入反應(yīng)器，經(jīng)過第一個催化劑床層7后，液相物料均勻分布到各文丘里型噴射器5中，噴射出高速液流，高速液流流出擴大段時產(chǎn)生負壓，將氣相室I氣相吸入。在液流所形成的強烈的湍流場中，氣相被分割成大量而穩(wěn)定的微氣泡，從而實現(xiàn)氣液傳質(zhì)，氫氣溶解在油中。氣液分離空間6與氣相室I之間設(shè)置連接通道，氣相室I中的氣相被高速液流帶走后，壓力降低，氣相會從氣液分離空間6自動得到補充，形成氣相的自動循環(huán)。氣相室I設(shè)置補充氫氣入口，氣液分離空間6設(shè)置反應(yīng)后氣相的排出通道，定期進行氣相的補充和排出，保證氫氣的含量。
[0024]試驗使用原料性質(zhì)見表1。兩相加氫反應(yīng)器采用相同的催化劑，催化劑性質(zhì)見表
2。兩相加氫裝置反應(yīng)條件及生成油性質(zhì)見表3。
[0025]比較例
兩相加氫裝置的原料同實施例，采用循環(huán)油和原料在反應(yīng)器外混合溶氫的操作方式。
[0026]表1原料油性質(zhì)
【權(quán)利要求】
1.一種兩相加氫反應(yīng)器的溶氫方法，在兩相加氫反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置至少兩個催化劑床層，采用上進料下出料的操作方式；其特征在于:在至少一個催化劑床層上部設(shè)置溶氫設(shè)備；溶氫設(shè)備包括液相收集盤、氣相循環(huán)通道和氣相隔離盤，液相收集盤設(shè)置在氣相隔離盤的上部；液相收集盤上設(shè)置至少一個文丘里型噴嘴，氣相隔離盤上方與液相收集盤下方所圍成的空間為氣相室，氣相室設(shè)置補充氫氣入口 ；文丘里型噴嘴的下端穿過氣相隔離盤；氣相隔離盤下部與文丘里型噴嘴對應(yīng)下部設(shè)置氫氣導(dǎo)流筒，氫氣導(dǎo)流筒與文丘里型噴嘴下部之間形成環(huán)隙；氣相隔離盤與下部的催化劑床層之間設(shè)置氣液分離空間，并設(shè)置反應(yīng)后氣相的排出通道，氣液分離空間與氣相室之間設(shè)置連接通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:氫氣導(dǎo)流筒與文丘里型噴嘴下部之間形成環(huán)隙的量小處間隙為5~50mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:文丘里型噴嘴下端開口截面積之和為反應(yīng)器進料口截面積的0.5~2倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:液相物料均勻分布到各文丘里型噴嘴中，噴射出高速液流，高速液流流出擴大段時產(chǎn)生負壓，將氣相室中氣相吸入；在液流所形成的強烈的湍流場中，氣相被分割成大量而穩(wěn)定的微氣泡，從而實現(xiàn)氣液傳質(zhì)，氫氣溶解在油中。
5.—種兩相加氫方法,其特征在于:米用權(quán)利要求1至4任一權(quán)利要求所述的兩相加氫反應(yīng)器的溶氫方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:以沸程大于120°C的任意餾分油為原料，在加氫條件下，進行兩相加氫反應(yīng)，反應(yīng)液相流出物部分循環(huán)回反應(yīng)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于兩相加氫工藝操作條件為:反應(yīng)溫度100~4001:，優(yōu)選 26(T380°C;反應(yīng)壓力 1.5~8.0MPa，優(yōu)選 2.0~6.0MPa ;體積空速0.6~5.0h-1,優(yōu)選1.0~2.511 ;循環(huán)油與新鮮原料體積混合體積比為0.5: 6.0:1，優(yōu)選1: f 3:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其特征在于:催化劑床層間溶氫設(shè)備補充的氫氣量按氣液體積比1:1~100:1，優(yōu)選5:1~50:1確定。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:兩相加氫工藝中使用的加氫催化劑為常規(guī)的加氫處理催化劑，其中催化劑的活性金屬組分為鎳、鈷、鑰或鎢一種或幾種，催化劑在使用前進行硫化處理，將活性金屬組分轉(zhuǎn)化為硫化態(tài)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于:加氫處理催化劑組成以重量百分比計可以包括:鎳或鈷按其氧化物計為0.5%~?Ο%，鑰或鎢按其氧化物計為1%~35%。
【文檔編號】C10G45/02GK103789005SQ201210432668
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2012年11月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月3日
【發(fā)明者】王喜彬, 郭蓉, 曾榕輝, 蔣立敬 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院