專利名稱：一種渣油加氫工藝方法及反應器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型渣油加氫工藝方法及反應器，主要應用于石油化工技術領 域，特別是渣油加氫處理和裂化方面。
背景技術：
隨著原油變重、劣質化和市場對輕質產(chǎn)品需求量的不斷增長，重、渣油深加工成為 煉廠面臨的現(xiàn)實問題。目前，重、渣油輕質化主要有脫碳和加氫兩條工藝路線。與脫碳工藝 相比，渣油加氫裂化有諸多的優(yōu)點，特別在處理高硫重、渣油處理方面具有較大的優(yōu)勢。然 而常規(guī)的固定床渣油加氫技術處理高金屬、高殘?zhí)康牧淤|重、渣油時，不僅轉化率低而且催 化劑容易中毒、床層容易堵塞。為了有效利用重、渣油，許多國家和大石油公司都在研究采 用分散型催化劑的懸浮床加氫技術。但是在經(jīng)過較長時間運轉的懸浮床反應器中，經(jīng)常有 堵塞現(xiàn)象，特別是在反應器出口物料管線部位，堵塞幾率最大。渣油是膠體分散體系，隨著反應溫度的升高，促進了大分子裂解反應的發(fā)生，使得 渣油體系的膠體結構遭到破壞，體系中的浙青質組分(單體或聚集體)相互碰撞幾率增加， 未來得及加氫的大分子自由基相互聚集形成濃縮的聚集物從液相中分離出來，進而產(chǎn)生結 焦現(xiàn)象。在加氫裝置中，焦的沉積通常發(fā)生在反應后物流被冷卻的部位，這可能是由于輕餾 分油冷凝使物流中浙青質的非溶劑組分增多，降低其穩(wěn)定性造成的。近年來的研究表明，芳 香性高而且具有一定分布的液相參兌物介入重油加氫反應體系后，抑制了浙青質組分的聚 集和分相過程，使生焦過程得到了抑制。液相參兌物的芳香度越高，芳香性分布范圍越寬， 抑制作用越顯著。中國專利CN1488711給出了一種渣油加氫轉化方法，該方法采用了管殼式的反應 系統(tǒng)，具有反應溫度均衡、操作穩(wěn)定、生焦量少、能量得到充分利用等特點。但是其反應溫度 和殼層溫度不宜協(xié)調控制，反應后的物料在冷卻過程中仍然容易分相并結焦。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供一種新型渣油加氫工藝方法及反應器，通過設 置氣相為連續(xù)相而液相為分散相的霧化反應區(qū)和富含芳烴穩(wěn)定油的液相穩(wěn)定區(qū)，可以減少 反應過程中渣油浙青質膠體的相互碰撞機率，避免結焦；同時由于芳香性穩(wěn)定油的引入，阻 止了反應后冷卻過程中浙青質組分的聚集和分相過程，使生焦得到了抑制。本發(fā)明渣油加氫工藝方法包括如下內(nèi)容a、混有懸浮床催化劑的原料油與氫氣在溶氫混合器中進行充分混合，使原料油中 充分溶解氫氣；b、步驟a排出的混合物料霧化并在反應器上部的霧化反應區(qū)進行加氫和裂化反 應；C、步驟b反應后的物料經(jīng)反應器下部的液相穩(wěn)定區(qū)后排出反應器；d、在步驟c提及的液相穩(wěn)定區(qū)中，在液相穩(wěn)定區(qū)的上部引入穩(wěn)定油，穩(wěn)定油與反應器霧化反應區(qū)反應產(chǎn)物混合后排出反應器；e、液相穩(wěn)定區(qū)排出的混合物料進入分離系統(tǒng)。分離系統(tǒng)分離出產(chǎn)品和富含芳烴的 穩(wěn)定油，富含芳烴的穩(wěn)定油可以循環(huán)使用。步驟(a)所說的溶氫混合器可以是氣、液逆流混合塔或選礦業(yè)浮選領域中已非常 成熟的微氣泡發(fā)生器，其主要作用是將氫氣充分溶解于原料油中，使原料油成為氫氣的過 飽和溶液，可以帶有微小氫氣泡，氣泡直徑小于0. 5mm，優(yōu)選小于0. 3mm。步驟(a)中使用的氫氣可以是反應所需全部的氫氣，也可以是反應所需的部分氫 氣，一般步驟(a)中引入的氫氣量為反應過程總氫氣量(體積)的5% 100%，優(yōu)選為 10% 30%。反應所需的剩余氫氣可以從反應器底部進入，過量氫氣從反應器頂部排出反 應器，或者反應所需的剩余氫氣從反應器頂部進入，過量氫氣從反應器霧化反應區(qū)下部排 出反應器，排出的過量氫氣可以循環(huán)使用。步驟(a)原料油中所含的懸浮床催化劑為渣油懸浮床加氫領域通常的均相催化 劑，如元素周期表第VIB、VIIB和第VIII族一種或多種金屬的化合物，其中較好的為含有 Mo、Ni、Co、W、Cr和!^e等金屬元素中一種或幾種的物質。催化劑以金屬計總加入量為50 2000 μ g/g，較好為 100 1200 μ g/g，最好為 200 900 μ g/g。步驟(b)所說的霧化反應區(qū)中可以采用噴淋設備或霧化設備將原料油霧化成微 小液滴，液滴直徑為0. 1 10_，優(yōu)選為1 5_。步驟(b)所說的霧化反應區(qū)操作條件為反應溫度為400 480°C，最好為430 460°C，氫油體積比為300 1 1500 1，最好為550 1 900 1，體積空速(相對 于反應器總體積)0. 2 5. Oh—1，最好為0. 8 3. Oh—1，反應壓力為6. 0 30. OMPa，最好為 12. 0 20. OMPa0步驟(b)、(c)所說霧化反應區(qū)和液相穩(wěn)定區(qū)的大小可以通過控制富含芳烴穩(wěn)定 油的液位劃分；液相穩(wěn)定區(qū)的穩(wěn)定溫度為350 430°C，最好為380 410°C。步驟(d)所說的液相穩(wěn)定區(qū)中引入的穩(wěn)定油為富含芳烴的穩(wěn)定油，來源可以是催 化裂化澄清油，催化裂化重循環(huán)油等，芳烴重量含量大于50%，最好大于60%。富含芳烴的 穩(wěn)定油的進料量為原料油重量的 50%，優(yōu)選為2% 20%。一種渣油加氫反應器，反應器上部為霧化反應區(qū)，反應器下部為液相穩(wěn)定區(qū)，反應 器頂部設置反應原料進料口，反應器底部設置反應產(chǎn)物排出口。本發(fā)明的優(yōu)點是1、在溶氫混合器中氫氣與原料油強化接觸，氫氣充分溶解于原料油中，減少原料 油進入反應器前發(fā)生結焦的機率。同時，進入反應器的氫氣過飽和狀態(tài)的原料油可直接進 行加氫和裂化反應，減少氣、液傳質時間，提高反應器效率。2、由于加氫和裂化反應發(fā)生在氣相連續(xù)而液相分散的霧化反應區(qū)，相對于傳統(tǒng)的 液相連續(xù)氣相分散的懸浮床來說，浙青質組分(單體或聚集體)因熱運動致使相互碰撞的 幾率大大降低，避免結焦的發(fā)生。3、在液相穩(wěn)定區(qū)內(nèi)引入了富含芳香性的穩(wěn)定油，對反應后的液體物料進行分散穩(wěn) 定，使之形成穩(wěn)定的液相體系，阻止了反應后冷卻過程中浙青質組分的聚集和分相過程，使 生焦得到了抑制。


圖1為本發(fā)明一種具體渣油加氫反應器及工藝流程示意圖。序號1為反應器，2為霧化反應區(qū)，3為液相穩(wěn)定區(qū)，4為溶氫混合器，5為低壓分離 器，6為高壓分離器，7為富含芳烴的穩(wěn)定油，8為混有懸浮床催化劑的原料油，9為循環(huán)氫 氣，10為新鮮氫氣，11為液體產(chǎn)品，12為氣體輕烴。
具體實施例方式將加氫反應器分為上、下兩個部分即上部的霧化反應區(qū)和下部的液相穩(wěn)定區(qū)?；?有懸浮床催化劑的原料油和氫氣首先進入設置在反應器前的溶氫混合器進行充分混合，使 氫氣以微量過飽和狀態(tài)分散于原料油中，然后氫氣和油的混合物通過噴淋設備霧化，形成 微小液滴，在反應器的霧化反應區(qū)進行加氫和裂化反應，反應后的液體物料自然落入液相 穩(wěn)定區(qū)，較輕的氣體物料隨氫氣向上流出反應器。富含芳烴穩(wěn)定油從液相穩(wěn)定區(qū)的上部進 入，吸收、穩(wěn)定反應區(qū)滴落的液體物料，防止其聚集結焦。氫氣在液相穩(wěn)定區(qū)的下部進入，經(jīng) 過氣體分布器以鼓泡的形式通過液相穩(wěn)定區(qū)，保證穩(wěn)定區(qū)液相中氫氣的供給。向上通過液 相穩(wěn)定區(qū)的氫氣進入霧化反應區(qū)，參與加氫及裂化反應。為進一步闡述本發(fā)明的具體特征，將結合附圖加以說明。結合附圖1，本發(fā)明的一種工藝過程為加入懸浮床均相催化劑的原料油8和新鮮氫氣10、循環(huán)氫氣9進入溶氫混合器4 進行強化接觸，使氫氣充分溶解于原料油中。氫油混合物進入反應器1中的霧化反應區(qū)2， 經(jīng)噴淋設備霧化，形成微小液滴，液滴直徑為0. 1 10mm，最好為1 5mm。在如下反應條件 下操作反應溫度為400 480°C，最好為430 460°C，氫油體積比為300 1 1500 1， 最好為550 1 900 1，體積空速(相對于反應器總體積)0. 2 5. Oh—1，最好為0. 8 3. Oh—1，反應壓力為6. 0 30. OMPa，最好為12. 0 20. OMPa0反應后的液體物流滴落入液 相穩(wěn)定區(qū)3，液相穩(wěn)定區(qū)內(nèi)富含芳烴的穩(wěn)定油與氫氣逆流接觸，與反應后的液體物流形成穩(wěn) 定的分散體系。液相穩(wěn)定區(qū)的穩(wěn)定溫度為350 430°C，最好為380 410°C。反應器流出 物流分別進入高壓分離器、低壓分離器，分離出的氫氣循環(huán)使用，分離出的液體進入分餾系 統(tǒng)，得到輕質油產(chǎn)品。為進一步說明本發(fā)明的方案和效果，列舉以下實施例和比較例。實施例本實施例為渣油加氫處理的一種實施方案，操作流程示意圖參照附圖1。加入懸浮床均相催化劑的原料油8和新鮮氫氣10、循環(huán)氫氣9進入溶氫混合器進 行強化接觸，使氫氣充分溶解于原料油中。氫油混合物進入反應器1中的霧化反應區(qū)2，進 行加氫和裂化反應。反應后的液體物流滴落入液相穩(wěn)定區(qū)3，液相穩(wěn)定區(qū)內(nèi)富含芳烴的穩(wěn)定 油與氫氣逆流接觸，與反應后的液體物流形成穩(wěn)定的分散體系。反應器流出物流分別進入 高壓分離器、低壓分離器，分離出的氫氣循環(huán)使用，分離出的液體進入分餾系統(tǒng)，得到輕質 油產(chǎn)品。溶氫混合器為多孔文氏管微氣泡發(fā)生器，溶氫混合器混氫的氫油體積比為 50 1。懸浮床加氫試驗所用催化劑為水溶性分散型催化劑，即磷鉬酸鎳雜多酸鹽水溶液，催化劑組成為Mo 8. 0wt%,Ni 0. 5wt%。試驗使用原料性質見表1。富含芳烴的穩(wěn)定油為催化裂化重循環(huán)油，其性質見表 2。主要反應條件及反應結果見表3。比較例比較例采用傳統(tǒng)的懸浮床工藝，即氫氣與原料油在反應器入口處混合后直接進入 懸浮床反應器，其主要反應條件見表2。反應流出物流進入高壓分離器，分離出的氫氣循環(huán) 使用，分離出的液體依次進入低壓分離器和分餾系統(tǒng)，得到輕質油產(chǎn)品。懸浮床加氫試驗所用催化劑為水溶性分散型催化劑，即磷鉬酸鎳雜多酸鹽水溶 液，催化劑組成為Mo 8. 0wt%,Ni 0. 5wt%。試驗使用原料性質見表1。主要反應條件及反應結果見表2。表1原料性質
權利要求
1.一種渣油加氫工藝方法，其特征在于包括如下內(nèi)容a、混有懸浮床催化劑的原料油與氫氣在溶氫混合器中進行充分混合，使原料油中充分 溶解氫氣；b、步驟a排出的混合物料霧化并在反應器上部的霧化反應區(qū)進行加氫和裂化反應；C、步驟b反應后的物料經(jīng)反應器下部的液相穩(wěn)定區(qū)后排出反應器；d、在步驟c所述的液相穩(wěn)定區(qū)中，在液相穩(wěn)定區(qū)的上部引入穩(wěn)定油，穩(wěn)定油與反應器 霧化反應區(qū)反應產(chǎn)物混合后排出反應器；e、液相穩(wěn)定區(qū)排出的混合物料進入分離系統(tǒng)。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(a)所說的溶氫混合器是氣、液逆流 混合塔或微氣泡發(fā)生器，將氫氣充分溶解于原料油中，使原料油成為氫氣的過飽和溶液。
3.按照權利要求1或2所述的方法，其特征在于步驟(a)中使用的氫氣引入的氫氣 量為反應過程總氫氣體積的5% 100%。
4.按照權利要求3所述的方法，其特征在于步驟(a)中使用的氫氣引入的氫氣量為 反應過程總氫氣體積的10% 30%。
5.按照權利要求4所述的方法，其特征在于反應所需的剩余氫氣從反應器底部進入， 過量氫氣從反應器頂部排出反應器；或者反應所需的剩余氫氣從反應器頂部進入，過量氫 氣從反應器霧化反應區(qū)下部排出反應器；排出的過量氫氣循環(huán)使用。
6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(a)原料油中所含的懸浮床催化劑 為元素周期表第VIB、VIIB和第VIII族一種或多種金屬的化合物，催化劑以金屬計總加入 量為 50 2000 μ g/g。
7.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)所說的霧化反應區(qū)中可以采用 噴淋設備或霧化設備將原料油霧化成微小液滴，液滴直徑為0. 1 10mm。
8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)所說的霧化反應區(qū)操作條件為 反應溫度為400 480°C，氫油體積比為300 1 1500 1，相對于反應器總體積的體積 空速為0. 2 5. Oh—1，反應壓力為6. 0 30. OMPa,液相穩(wěn)定區(qū)的穩(wěn)定溫度為350 430°C。
9.按照權利要求1所述的方法，其特征在于步驟(d)所說的液相穩(wěn)定區(qū)中引入的穩(wěn) 定油為富含芳烴的穩(wěn)定油，芳烴重量含量大于50%，富含芳烴的穩(wěn)定油的進料量為原料油 重量的 50%。
10.一種渣油加氫反應器，其特征在于反應器上部為霧化反應區(qū)，反應器下部為液相 穩(wěn)定區(qū)，反應器頂部設置反應原料進料口，反應器底部設置反應產(chǎn)物排出口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種渣油加氫工藝及反應器。將加氫反應器分為上部的霧化反應區(qū)和下部的液相穩(wěn)定區(qū)。混有懸浮床催化劑的原料油和氫氣首先進入溶氫混合器進行充分混合，使氫氣以微量過飽和狀態(tài)分散于原料油中，然后上述混合物通過噴淋設備霧化，在反應器的霧化反應區(qū)進行加氫和裂化反應，反應后的液體物料進入液相穩(wěn)定區(qū)。富含芳烴穩(wěn)定油從液相穩(wěn)定區(qū)的上部進入，吸收、穩(wěn)定反應區(qū)滴落的液體物料。本發(fā)明設置了氣相連續(xù)而液相分散的霧化反應區(qū)和富含芳烴穩(wěn)定油的液相穩(wěn)定區(qū)，可以減少反應過程中渣油瀝青質膠體的相互碰撞，減少結焦；同時由于芳香性穩(wěn)定油的引入，阻止了反應后冷卻過程中瀝青質組分的聚集和分相過程，使生焦得到了抑制。
文檔編號C10G49/12GK102051209SQ20091018809
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月27日 優(yōu)先權日2009年10月27日
發(fā)明者劉建宇, 劉雪玲, 孫萬付, 方向晨, 曲濤, 曹春清, 王喜彬, 胡長祿 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