加強(qiáng)油品液相加氫精制裝置原料油與新氫混合程度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及油品加氫，具體涉及石油餾分液相加氫精制裝置原料油與新氫混合的 方法，屬于石油加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 油品加氫是油品精制的主要方法，在臨氫環(huán)境及一定溫度、壓力條件和催化劑的 作用下，飽和烯烴脫除硫、氮、氧雜質(zhì)原子及金屬雜質(zhì)，以得到滿足質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的石油產(chǎn)品。隨 著環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格及原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化程度不斷提高，油品加氫在石油加工工藝中越 顯重要。
[0003] 液相加氫工藝是在傳統(tǒng)氣相加氫工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，特點(diǎn)是部分富含溶解飽 和氫的加氫精制生成油通過(guò)循環(huán)栗重返反應(yīng)器，以代替氣相加氫工藝的循環(huán)氫為反應(yīng)體系 提供輔助氫源，由于用循環(huán)油栗代替循環(huán)氫壓縮機(jī)，故大大降低了能耗;同時(shí)又將反應(yīng)過(guò)程 控制由氫氣在油中的質(zhì)量擴(kuò)散控制變?yōu)榉磻?yīng)動(dòng)力學(xué)控制，故加快了反應(yīng)速率，因而一經(jīng)提 出便獲得了廣泛應(yīng)用。
[0004] 現(xiàn)有的液相加氫工藝流程如圖1所示，具體過(guò)程如下：原料油經(jīng)緩沖罐V01脫除氣 體后，進(jìn)原料油栗P01提壓，與經(jīng)新氫壓縮機(jī)K01(二級(jí)壓縮機(jī))壓縮后的管網(wǎng)新氫一起進(jìn)串 級(jí)的反應(yīng)產(chǎn)物-原料油換熱器E01和反應(yīng)進(jìn)料加熱爐F01，加熱至規(guī)定溫度后與反應(yīng)產(chǎn)物循 環(huán)油一起進(jìn)加氫反應(yīng)器R01。精制后的產(chǎn)物分兩路，一路經(jīng)循環(huán)栗P02升壓，經(jīng)流量控制閥與 進(jìn)料混合進(jìn)加氫反應(yīng)器R01，為反應(yīng)過(guò)程提供足夠的液相溶解氫；另一路經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物-原料 油換熱器E01放熱和減壓閥減壓后進(jìn)熱低壓分離器V02,分出的液相送現(xiàn)有精餾單元生產(chǎn)精 制柴油，氣相則經(jīng)熱低分氣空冷器EA01冷卻后進(jìn)冷低壓分離罐V03,實(shí)現(xiàn)油、氣、水三相分 離，含硫污水送污水汽提，氣體去氫回收裝置，油送至精餾單元。
[0005] 上述現(xiàn)有液相加氫工藝流程中的新氫流程并沒(méi)有改變，依然是新氫壓縮機(jī)將管網(wǎng) 氫壓縮到規(guī)定壓力后進(jìn)管道與原料油直接混合，極速進(jìn)入反應(yīng)器進(jìn)行反應(yīng)，新氫壓縮機(jī)功 耗較大。由于氫氣在油品中的溶解度很小，加之新氫與原料油直接混合所產(chǎn)生的強(qiáng)制分散 程度不夠，故為了保證加氫深度，液相加氫工藝不得不加大生成油循環(huán)，由此所形成的能耗 和投資仍不可低估(循環(huán)栗在高溫、高壓、臨氫條件下工作，投資大）。所以，提高新氫在原料 油中的混合分散度對(duì)于改善液相加氫效果、進(jìn)一步降低其能耗和投資至關(guān)重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明首要目的在于提供一種改善氫氣在油品中 的溶解分散程度，降低反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)油流量和取消新氫壓縮機(jī)或降低新氫壓縮機(jī)出口壓力 的方法，以簡(jiǎn)化現(xiàn)有液相加氫工藝，降低其投資和能耗。
[0007] 本發(fā)明主要通過(guò)新增液氣射流栗并改進(jìn)有關(guān)工藝改善氫氣在油品中的溶解分散 程度。射流栗是一種流體輸送機(jī)械及混合反應(yīng)設(shè)備，結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)圖3,主要由噴嘴1、吸入 室2、喉管3和擴(kuò)散管4組成；喉管3兩端分別與吸入室2和擴(kuò)散管4連接;噴嘴1設(shè)置在吸入室 2，對(duì)著喉管3，喉管3也用作混合室;其工作原理是:工作流體從噴嘴高速噴出時(shí)，在喉管3入 口處因周?chē)牧黧w被射流卷走而形成真空，被輸送的流體即被吸入。兩股流體在喉管3中混 合并進(jìn)行動(dòng)量交換，使被輸送流體的動(dòng)能增加，最后通過(guò)擴(kuò)散管4將大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力 能。按照工作流體的種類射流栗可以分為液體射流栗和氣體射流栗，其中以水射流栗和蒸 汽射流栗最為常用。現(xiàn)有對(duì)射流栗的應(yīng)用主要是依據(jù)其某一種特性。射流栗主要用于輸送 液體、氣體和固體物。射流栗沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的工作元件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，無(wú)泄漏，也不需要 專門(mén)人員看管，因此很適合在水下和危險(xiǎn)的特殊場(chǎng)合使用。射流栗還能利用帶壓的廢水、廢 汽(氣)作為工作流體，從而節(jié)約能源。在石油開(kāi)發(fā)方面，射流栗也得到了廣泛的應(yīng)用。射流 栗設(shè)用于含砂較高的油井，特別是當(dāng)其用熱油(水)作動(dòng)力液時(shí)，可用于稠油井和結(jié)蠟井，這 樣可使稠油降粘和除蠟。本發(fā)明同時(shí)利用了射流栗流體輸送性能及混合傳質(zhì)性能;吸入室2 與新氫輸入管連接，解決當(dāng)前液相加氫的難題。液相加氫工藝由氣相加氫工藝發(fā)展而來(lái)，其 中新氫流程仍沿用原氣相加氫中新氫經(jīng)壓縮機(jī)(二級(jí))壓縮后與經(jīng)原料油栗提壓的原料油 直接混合。目前改善新氫在原料油中混合分散度是以提高強(qiáng)制混合為主，并沒(méi)有考慮結(jié)合 新氫壓縮過(guò)程來(lái)提高新氫在原料油中的混合程度。
[0008] 本發(fā)明綜合利用射流栗流體傳遞動(dòng)能及其具有湍流混合的特性，用于液相加氫中 原料油與新氫混合和新氫提壓過(guò)程，通過(guò)改變工藝適當(dāng)提高原料油栗出口壓力以彌補(bǔ)射流 栗壓降和壓縮新氫的壓降，以高壓原料油作為工作流體，工作流體經(jīng)射流栗射入喉管，吸入 并提壓管網(wǎng)新氫，工作流體與新氫實(shí)現(xiàn)強(qiáng)湍流混合。本發(fā)明既克服了現(xiàn)有流程中新氫在原 料油中混合分散程度不佳問(wèn)題，又以射流栗取代了新氫壓縮機(jī)，降低裝置能耗。
[0009] 本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0010] 加強(qiáng)油品液相加氫精制裝置原料油與新氫混合程度的方法:原料油經(jīng)緩沖罐脫除 氣體后，經(jīng)原料油栗升壓至8.0~12. OMpag后依次進(jìn)入進(jìn)反應(yīng)產(chǎn)物-原料油換熱器和進(jìn)料加 熱爐，加熱后進(jìn)液氣射流栗的噴嘴，在吸入室原料油高速流通產(chǎn)生低壓吸力將管網(wǎng)新氫或 經(jīng)一級(jí)壓縮的新氫直接吸入，再通過(guò)喉管高湍流混合和擴(kuò)散管提壓后與循環(huán)油一起進(jìn)加氫 反應(yīng)器進(jìn)行加氫反應(yīng);加氫反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物分兩路，一路為循環(huán)油，經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)栗升 壓，與進(jìn)料原料油混合一起進(jìn)入加氫反應(yīng)器，為反應(yīng)過(guò)程提供液相溶解氫；另一路為產(chǎn)品 油，經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物-原料油換熱器放熱和減壓閥減壓后進(jìn)入熱低壓分離器，分出的液相送至現(xiàn) 有精餾單元生產(chǎn)精制油，氣相則經(jīng)熱低分氣空冷器冷卻后進(jìn)冷低壓分離罐實(shí)現(xiàn)油、氣、水三 相分離。
[0011] 為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，優(yōu)選地，所述原料油為煤油或柴油。
[0012] 優(yōu)選地，所述進(jìn)料加熱爐加熱原料油至300~350°C后進(jìn)液氣射流栗的噴嘴。按質(zhì) 量流量計(jì)，所述循環(huán)油的循環(huán)比為1.1~2.0:1。所述反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)栗升壓后循環(huán)油的壓力 與進(jìn)料加熱爐出口原料油的壓力相同。所述經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)栗升壓的循環(huán)油是經(jīng)流量控制 閥控制后與進(jìn)料原料油混合一起進(jìn)入加氫反應(yīng)器。所述另一路的產(chǎn)品油的流量與進(jìn)入原料 油栗的原料油的流量相同。
[0013] 優(yōu)選地，所述經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物-原料油換熱器放熱和減壓閥減壓后的產(chǎn)品油的溫度為 200~250°C，壓強(qiáng)為2 · 0~2 · 5Mpag。
[0014] 優(yōu)選地，所述經(jīng)熱低分氣空冷器冷卻后的氣相溫度為50°C以下。
[0015] 優(yōu)選地，所述冷低壓分離罐實(shí)現(xiàn)油、氣、水三相分離后，含硫污水送污水汽提，氣體 去氫回收裝置，油送至精餾單元。
[0016]本發(fā)明在原料加熱爐被加熱油品的出口管道上新增液氣射流栗EJ1，見(jiàn)圖2。圖中， 高壓原料油流過(guò)射流栗時(shí)在其噴嘴處將壓力能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，高速通過(guò)產(chǎn)生低壓吸力，將來(lái) 自管網(wǎng)的新氫或經(jīng)一級(jí)壓縮的新氫直接吸入射流栗吸入室，與高速、高溫(高溫有利于氫氣 在原料油中的溶解)原料油一起進(jìn)射流栗喉管，產(chǎn)生強(qiáng)烈湍流，實(shí)現(xiàn)油氣高分散度混合，再 經(jīng)過(guò)擴(kuò)徑擴(kuò)散管將動(dòng)能轉(zhuǎn)為壓力能，逐步升壓后與來(lái)自反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)栗的循環(huán)油一起進(jìn)反 應(yīng)器。由于新氫在射流栗內(nèi)與原料高溫強(qiáng)湍流混合，故溶解分散度高，可大大降低循環(huán)油的 流量；同時(shí)新氫直接吸入射流栗低壓室，因而無(wú)需提壓，可省去新氫壓縮機(jī)(或至少降低新 氫壓縮機(jī)出口壓力70%以上）。但作為補(bǔ)償，原料油栗需適當(dāng)提壓，用于彌補(bǔ)射流栗的壓降 和穩(wěn)定下游反應(yīng)器的操作壓力（提壓也因改爐后混氫，降低原料預(yù)熱和加熱過(guò)程壓降而得 到部分彌補(bǔ)）。
[0017]本發(fā)明主要基于以下原理：
[0018] 1、氣液混相流體的湍流程度越高，混合程度越好，特別是在較高溫度條件下。新氫 與原料油在經(jīng)本發(fā)明射流栗內(nèi)高速流動(dòng)，由此而產(chǎn)生的強(qiáng)湍流將極大的改善它們的混合分 散程度；
[0019] 2、相同差壓情況下，提壓液體所需的栗功遠(yuǎn)小于壓縮氣體所需的功耗，故適當(dāng)提 高原料油栗的出口壓力，以彌補(bǔ)射流栗壓降，達(dá)到取消新氫壓縮機(jī)或改為一級(jí)壓縮的目的；
[0020] 3、新氫與原料在射流栗內(nèi)的高湍流混合大大降低了反應(yīng)過(guò)程對(duì)循環(huán)油隨帶氫量 的需求，可大大降低循環(huán)油的流量和壓降，減少循環(huán)油栗的投資和功耗；
[0021] 4、本發(fā)明利用射流栗結(jié)構(gòu)(如喉管與噴嘴的結(jié)構(gòu)），可最大限度的提高油品和氫氣 的混合效果，降低其流動(dòng)壓降。
[0022]本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)及效果：
[0023] 1、在射流栗喉管內(nèi)原料油與氫氣強(qiáng)湍流混合，新氫被外力強(qiáng)分散于原料油中，極 大的改善了原料油與氫氣的混合分散程度；
[0024] 2、以原料油通過(guò)射流栗所產(chǎn)生的低壓吸力吸進(jìn)管網(wǎng)新氫，可幫助取消新氫壓縮機(jī) 或至少將其從二級(jí)壓縮改為一級(jí)壓縮，可大大降低新氫壓縮能耗(該能耗遠(yuǎn)高于原料油栗 適當(dāng)提壓所增加的功耗）；
[0025] 3、新氫與原料油在噴射栗中的高湍流混合，輔助降低了反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)油流量，可 大大降低循環(huán)栗的能耗；
[0026] 4、新增的液氣射流栗是靜設(shè)備，體積小、投資少，管理、控制難度較低。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1為本發(fā)明對(duì)比例的柴油液相加氫工藝流程圖。
[0028] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例的柴油液相加氫工藝流程圖。
[0029] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例中新增的液氣射流栗結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030] 圖中示出：反應(yīng)產(chǎn)物-原料油換熱器E01、熱低分氣空冷器ΕΑ01、液氣射流栗E JO 1、 反應(yīng)進(jìn)料加熱爐F01、原料油栗P01、反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)栗P02、加氫反應(yīng)器R01、原料油緩沖罐 V01、熱低壓分離器V02、冷低壓分離罐V03、壓縮機(jī)K01、噴嘴1、吸入室2、喉管3、擴(kuò)散管4。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 為更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，但本發(fā) 明的實(shí)施方式不限于此。
[0032] 如圖1所示，現(xiàn)有的柴油液相加氫工藝流程如下：
[0033] 原料柴油經(jīng)緩沖罐V01脫除氣體后，進(jìn)原料油栗P01提壓至6.0~lO.OMpag之間（流 經(jīng)管路壓力損失后等于加氫反應(yīng)器壓力），與經(jīng)壓縮機(jī)K01(二級(jí)壓縮機(jī))壓縮后的新氫一起 依次進(jìn)入反應(yīng)產(chǎn)物-原料油換熱器E01和反應(yīng)進(jìn)料加熱爐F01，混合物被加熱至300~350°C 后與反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)油一起進(jìn)入加氫反應(yīng)器R01 (反應(yīng)器壓力在6.0~10.0 Mpag之間），經(jīng)加氫 反應(yīng)器R01精制后的產(chǎn)物分兩路，一路為循環(huán)油（按質(zhì)量流量計(jì)，循環(huán)油的循環(huán)比在1.1~ 2.0之間），經(jīng)循環(huán)栗P02升壓至與進(jìn)料加熱爐出口原料油的壓力相同，經(jīng)流量控制閥與進(jìn)料 混合一起進(jìn)入加氫反應(yīng)器R01，為反應(yīng)過(guò)程提供足夠的液相溶解氫；另一路為產(chǎn)品（等于進(jìn) 入原料油栗的原料油流量），經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物-原料油換熱器E01放熱和減壓閥減壓后(200~250 °C，2.0~2.5Mpag)進(jìn)入熱低壓分離器