一種渣油加氫方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種渣油加氫方法，具體地，涉及一種采用內(nèi)環(huán)流式沸騰床反應(yīng)器對(duì) 渣油進(jìn)行加氫處理的方法，該方法特別適合于加工劣質(zhì)渣油。
【背景技術(shù)】
[0002] 世界原油的重、劣質(zhì)化日益嚴(yán)重而市場(chǎng)對(duì)輕質(zhì)油品的需求持續(xù)增長(zhǎng)，因此渣油加 氫作為渣油改質(zhì)和輕質(zhì)化的有效手段，已經(jīng)成為煉油工業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)之一。目前工業(yè)上最 常用的渣油加氫技術(shù)包括固定床技術(shù)和沸騰床技術(shù)，其中沸騰床加氫工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)： 可加工高金屬含量、高殘?zhí)恐档闹?、劣質(zhì)原料；反應(yīng)器溫度易控且均勻，壓降低且恒定；可 在線加入和取出催化劑，因此催化劑性能可以在整個(gè)操作周期保持恒定；可達(dá)到較高的轉(zhuǎn) 化率和較長(zhǎng)的操作周期。但沸騰床加氫工藝也存在較明顯的缺點(diǎn)，突出反映在工藝復(fù)雜，反 應(yīng)效率低，產(chǎn)品質(zhì)量也較差。這可以從沸騰床反應(yīng)器和催化劑級(jí)配技術(shù)兩方面的原因進(jìn)行 分析。
[0003] 沸騰床加氫工藝的核心在于沸騰床反應(yīng)器?，F(xiàn)有的工業(yè)化沸騰床加氫技術(shù)包括 H-oil工藝和LC-Fining工藝等，這兩種工藝的沸騰床反應(yīng)器內(nèi)設(shè)置有循環(huán)杯進(jìn)行氣液分 離，分離出的油品經(jīng)循環(huán)下降管和循環(huán)泵進(jìn)行循環(huán)。因此，現(xiàn)有沸騰床加氫工藝存在著以下 不足：（1)工藝操作復(fù)雜，需要使用復(fù)雜的料面監(jiān)控儀和循環(huán)油泵；系統(tǒng)穩(wěn)定性差，循環(huán)油 泵發(fā)生故障時(shí)催化劑會(huì)因無法流化而向反應(yīng)器底部沉降，造成裝置被迫停工。（2)反應(yīng)器內(nèi) 催化劑藏量較低，反應(yīng)器空間利用率低。（3)能耗大，固體催化劑的流化靠循環(huán)油泵打入大 量的循環(huán)油來實(shí)現(xiàn)。（4)循環(huán)下降管中氫氣很少，為非臨氫環(huán)境，液體在高溫下會(huì)發(fā)生二次 裂解反應(yīng)結(jié)焦而降低產(chǎn)品質(zhì)量。
[0004] 沸騰床反應(yīng)器改進(jìn)的方向主要包括：降低操作的復(fù)雜性，提高反應(yīng)器的空間利用 率，降低能耗，提高反應(yīng)器的操作彈性等。CN1448212A提出了一種新型的沸騰床反應(yīng)器，該 沸騰床反應(yīng)器取消了復(fù)雜的料面監(jiān)控儀和循環(huán)油泵，因此具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作容易等特點(diǎn)。 但由于該反應(yīng)器使用粒徑為0. 1-0. 2mm的固體催化劑，因此操作彈性較小，催化劑容易帶 出反應(yīng)器，影響系統(tǒng)的操作穩(wěn)定性。
[0005] 沸騰床反應(yīng)器內(nèi)物料處于三相返混狀態(tài)，如果在同一反應(yīng)器內(nèi)使用多種催化劑的 組合，這些催化劑會(huì)在反應(yīng)區(qū)內(nèi)基本呈均勻分布，這樣某些孔徑較小、容金屬能力較差的催 化劑也會(huì)在反應(yīng)器入口遇到較劣質(zhì)的原料，孔口會(huì)很快被沉積的金屬和積炭堵塞，造成加 氫活性快速下降，而那些孔徑較大、容金屬能力較強(qiáng)的催化劑活性下降則會(huì)慢很多。這樣不 同催化劑失活不同步，而取出失活催化劑時(shí)又無法對(duì)這兩種催化劑進(jìn)行區(qū)分，最終會(huì)造成 催化劑利用率低，經(jīng)濟(jì)效益差。因此，現(xiàn)有單個(gè)沸騰床反應(yīng)器內(nèi)一般只能使用一種催化劑， 無法像固定床工藝那樣使用多功能催化劑的組合，現(xiàn)有沸騰床中不同催化劑級(jí)配的技術(shù)一 般是通過多段反應(yīng)器來實(shí)現(xiàn)的。
[0006] CN1458234A公開了一種串級(jí)式沸騰床渣油加氫方法和設(shè)備，通過內(nèi)構(gòu)件的設(shè)置將 單個(gè)沸騰床反應(yīng)器分為兩段或兩段以上，每段單獨(dú)加排催化劑，所以可以在單個(gè)反應(yīng)器內(nèi) 實(shí)現(xiàn)加氫脫金屬和加氫脫硫、脫氮等催化劑的級(jí)配。但該方法使用大量?jī)?nèi)構(gòu)件，有反應(yīng)器體 積效率低，操作復(fù)雜性高和穩(wěn)定性低等缺點(diǎn)。
[0007] CN102443414A公開了一種重質(zhì)油原料油沸騰床加氫處理方法，其要點(diǎn)在于在同一 個(gè)沸騰床反應(yīng)器內(nèi)使用至少兩種催化劑的混合催化劑，催化劑A的可幾孔徑為15-30nm，孔 徑30-300nm的孔占總孔容的35%-60%，催化劑B的孔直徑在5-20nm的孔至少占總孔容的 70%。該方法雖然在同一沸騰床反應(yīng)器內(nèi)實(shí)現(xiàn)了多種加氫催化劑的級(jí)配優(yōu)化，但是由于混合 的兩種催化劑都會(huì)直接跟剛進(jìn)入反應(yīng)器的劣質(zhì)原料接觸反應(yīng)，催化劑B有大量的小孔，其 容金屬能力較差，孔口會(huì)很快被沉積的金屬和積炭堵塞，造成加氫脫硫活性快速下降，而催 化劑A活性下降則會(huì)慢很多。這樣兩種催化劑失活不同步，而取出失活催化劑時(shí)又無法對(duì) 這兩種催化劑進(jìn)行區(qū)分，最終會(huì)造成催化劑利用率低，經(jīng)濟(jì)效益差。
[0008] CN102453525A公開了一種多段沸騰床加氫工藝，其使用的反應(yīng)器至少包括一個(gè)內(nèi) 循環(huán)區(qū)，內(nèi)循環(huán)區(qū)由圓形套筒和錐形擴(kuò)散段以及一個(gè)導(dǎo)向結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在其一種實(shí)施方式中， 從反應(yīng)器底部到頂部的內(nèi)循環(huán)區(qū)使用催化劑的活性依次增加，粒度減小。由于各內(nèi)循環(huán)區(qū) 間的液速差別很小，不同粒度的催化劑會(huì)較大比例的在各循環(huán)區(qū)內(nèi)返混，因此還是無法避 免催化劑失活不同步卻無法分別采出的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有的渣油加氫工藝中存在的問題，提供一種新的渣油 加氫方法。
[0010] 本發(fā)明提供了一種渣油加氫方法，該方法在沸騰床反應(yīng)器中進(jìn)行，所述沸騰床反 應(yīng)器包括殼體、三相分離部件和內(nèi)管，所述殼體從上至下依次包括擴(kuò)大段、過渡段和直筒 段，且所述擴(kuò)大段的直徑大于所述直筒段的直徑，所述三相分離部件設(shè)置于所述擴(kuò)大段和 所述過渡段內(nèi)以形成三相分離區(qū)，所述內(nèi)管設(shè)置于所述直筒段內(nèi)的下部以形成環(huán)流區(qū)以及 位于所述環(huán)流區(qū)和所述三相分離區(qū)之間的沸騰區(qū)，所述渣油加氫方法包括：從所述沸騰區(qū) 的上部注入沸騰床加氫催化劑和懸浮床加氫催化劑，使渣油和氫氣在所述沸騰床反應(yīng)器內(nèi) 進(jìn)行加氫反應(yīng)。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的所述渣油加氫方法，工藝操作容易，能耗低、操作彈性大，同時(shí)可以 實(shí)現(xiàn)不同功能的加氫催化劑在同一沸騰床反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行級(jí)配，使得其反應(yīng)效率較高，產(chǎn)品 質(zhì)量較好。
[0012] 在優(yōu)選情況下，實(shí)施本發(fā)明所述的渣油加氫方法的沸騰床反應(yīng)器包括：殼體、三相 分離部件、內(nèi)管和氣液分布器，所述殼體從上至下依次包括擴(kuò)大段、過渡段和直筒段，且所 述擴(kuò)大段的直徑大于所述直筒段的直徑，所述三相分離部件設(shè)置于所述擴(kuò)大段和所述過渡 段內(nèi)，所述內(nèi)管設(shè)置于所述直筒段內(nèi)，所述氣液分布器設(shè)置于所述內(nèi)管的底部，其中，所述 三相分離部件包括沿周向形成的錐形擋板和設(shè)置于該錐形擋板上方的中空回轉(zhuǎn)體，所述錐 形擋板上設(shè)置有通孔，所述通孔到所述殼體的縱向中心軸線的最小距離大于所述中空回轉(zhuǎn) 體的內(nèi)側(cè)到所述殼體的縱向中心軸線的最小距離，所述中空回轉(zhuǎn)體的上部為倒錐臺(tái)形，下 部為錐臺(tái)形，所述三相分離部件的四周與所述殼體的內(nèi)壁分離，并且對(duì)應(yīng)于所述中空回轉(zhuǎn) 體的殼體的側(cè)壁上設(shè)置有液體排出口。
[0013] 在上述優(yōu)選的沸騰床反應(yīng)器中，通過設(shè)置于所述殼體內(nèi)的三相分離部件和內(nèi)管， 將所述殼體的內(nèi)部從上至下依次分為三相分離區(qū)、沸騰區(qū)和環(huán)流區(qū)，物料在反應(yīng)器內(nèi)環(huán)流 區(qū)的循環(huán)完全可以由入口物料的動(dòng)能以及上升管（即所述內(nèi)管）和下降管（即由所述內(nèi)管和 所述殼體構(gòu)成的環(huán)形管）中物料的密度差來共同推動(dòng)，從而可以取消能耗大的循環(huán)泵；此 夕卜，通過在環(huán)流區(qū)上部設(shè)置沸騰區(qū)作為環(huán)流區(qū)和三相分離區(qū)之間的緩沖，可以最大程度地 降低環(huán)流區(qū)高速度的物流對(duì)三相分離區(qū)的沖擊，同時(shí)通過優(yōu)化三相分離部件，提高了三相 分離的效率和彈性，從而可以取消操作復(fù)雜的料面監(jiān)控儀。上述幾個(gè)方面的改進(jìn)使得沸騰 床反應(yīng)器在反應(yīng)過程中更加節(jié)能，并且操作更加簡(jiǎn)便。
[0014] 而且，在上述沸騰床反應(yīng)器的運(yùn)行過程中，下降管內(nèi)是氣液固三相共存的狀態(tài)，因 而在下降管中仍然可以進(jìn)行反應(yīng)，從而大大提高了反應(yīng)器的利用效率；并且還保證了下降 管的臨氫氣氛，因而大大減少了非臨氫環(huán)境下的熱裂解反應(yīng)的發(fā)生，從而可以避免由于非 臨氫氣氛的熱裂解反應(yīng)而產(chǎn)生的結(jié)焦。
[0015] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0016] 附圖是用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0017] 圖1是本發(fā)明所述的渣油加氫方法中使用的沸騰床反應(yīng)器的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2是本發(fā)明所述的渣油加氫方法中使用的沸騰床反應(yīng)器的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0019] 圖3是本發(fā)明所述的渣油加氫方法中使用的沸騰床反應(yīng)器的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0020] 圖4是圖3所示的沸騰床反應(yīng)器的參數(shù)示意圖；
[0021] 圖5是本發(fā)明所述的渣油加氫方法中使用的沸騰床反應(yīng)器的優(yōu)選實(shí)施方式的結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0022] 圖6是氣液分布器的一種實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)不意圖。
[0023] 附圖標(biāo)記說明
[0024] 1 殼體 2 三相分離部件3 內(nèi)管
[0025] 4 氣液分布器 5 沸騰床加氫催化劑入口
[0026] 6 催化劑排出管 7 進(jìn)料口 8 排氣口
[0027] 9 液體排出口 10 噴嘴 11 擴(kuò)大段
[0028] 12 過渡段 13 直筒段 14 懸浮床催化劑入口
[0029] 20 錐臺(tái)形擋板 21 錐形擋板 22 中空回轉(zhuǎn)體
[0030] 24a第一氣體分離管24b第二氣體分離管
[0031] 24c第三氣體分離管25