CN111298722B - 一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法 - Google Patents

一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111298722B
CN111298722B CN201811513990.3A CN201811513990A CN111298722B CN 111298722 B CN111298722 B CN 111298722B CN 201811513990 A CN201811513990 A CN 201811513990A CN 111298722 B CN111298722 B CN 111298722B
Authority
CN
China
Prior art keywords
section
hydrogenation
hydrogenation reaction
reactor
homogenizing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811513990.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111298722A (zh
Inventor
杨秀娜
何佳
阮宗琳
王昊辰
金平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinopec Dalian Petrochemical Research Institute Co ltd
China Petroleum and Chemical Corp
Original Assignee
China Petroleum and Chemical Corp
Sinopec Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Petroleum and Chemical Corp, Sinopec Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals filed Critical China Petroleum and Chemical Corp
Priority to CN201811513990.3A priority Critical patent/CN111298722B/zh
Publication of CN111298722A publication Critical patent/CN111298722A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111298722B publication Critical patent/CN111298722B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0242—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid flow within the bed being predominantly vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/0278—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0446—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds the flow within the beds being predominantly vertical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/04—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds the fluid passing successively through two or more beds
    • B01J8/0492—Feeding reactive fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/02—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds
    • B01J8/06—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with stationary particles, e.g. in fixed beds in tube reactors; the solid particles being arranged in tubes
    • B01J8/065—Feeding reactive fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G65/00—Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only
    • C10G65/02—Treatment of hydrocarbon oils by two or more hydrotreatment processes only plural serial stages only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00017—Controlling the temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00539—Pressure

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

本发明公开了一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法，该反应器为“几”形管式反应器，包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式加氢反应段和下流式加氢反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式加氢反应段和下流式加氢反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口。本发明可以实现烃类原料中的轻/重质组分均匀加氢，有利于控制反应转化率、降低径向温差、减少局部热点、缓解催化剂表面的积碳结焦，延长催化剂使用寿命和装置的开工周期。

Description

一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法
技术领域
本发明属于石油加工领域，尤其涉及一种烃类原料的加氢反应器和加氢方法，可广泛的用于石油化工领域的加氢反应过程。
背景技术
油品液相加氢技术是一种新形加氢技术，与常规的滴流床气\液\固三相加氢过程相比，液相加氢工艺消除了氢气扩散传质的影响，使加氢反应在动力学控制区进行，在反应器中为纯液相反应，可消除氢气从气相到液相的传质影响，具有工艺流程简单、节省投资、降低生产成本、反应效率高等优点。
CN201510697566.9公开了一种上流式分配器和上流式反应器，该上流式分配器包括壳体，该壳体的下部设置有开口。该发明在上流式分配器的壳体上设置有第一分配孔，多个该第一分配孔的轴线设置为从壳体向外发散地延伸。通过上述技术方案，目的是使流体能够通过第一分配孔从上流式分配器的壳体向外发散地流出，从而使得流体通过上流式分配器后能够均匀地分配，并且能够在分配流体过程中使得混合流体中的气体和液体更加均匀地混合。该发明方法的目的是使反应气体和液体更加均匀地混合在一起，并没有解决物料在流动过程中产生的轻重组分浓度差以及反应不均的问题。对于上流式反应器，重质组分的运动速率慢、停留时间长，缺氢条件下极易发生裂化反应导致催化剂结焦，尤其在反应末期的温度较高，而氢气剩余量小，催化剂床层容易发生结焦反应；虽然反应进料与催化剂表面接触充分，能达到一定的加氢处理效果，但是在加氢反应后期温度较高时产生的结焦物容易附着在催化剂表面，而造成催化剂结焦堵塞床层的问题。
CN201380060228.3涉及一种多层床下流式反应器，该下流式反应器包括竖向间隔的固体接触材料床、以及混合装置，混合装置布置在相邻床之间的床间空间中。一方面，混合装置包括成圈的第一喷嘴，这些第一喷嘴环绕竖向轴线分布，且被布置成用于在第一喷射方向上将流体喷射到所述床间空间中；另一方面，所述混合装置包括成圈的第二喷嘴，这些第二喷嘴环绕竖向轴线分布，且被布置成用于在第二喷射方向上将流体喷射到所述床间空间中。该发明方法的目的是为了让流体在进入反应器前或进入邻近下层的分布更加均匀，从而使流体温度更加均匀，但仍旧使没有解决物料在流动过程中产生的轻重组分浓度差以及反应不均的问题。对于下流式反应器，重质组分的运动速率快、停留时间短，存在与催化剂表面接触不充分的问题，而一些硫化物、氮化物、金属氧化物等杂质均存在于重质组分中，因此达不到理想的加氢处理效果。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法，加氢反应器采用特殊结构的“几”形管式反应器，烃类原料与氢气通过“几”形管式反应器发生液相加氢反应。本发明可以实现烃类原料中的轻/重质组分均匀加氢，有利于控制反应转化率、降低径向温差、减少局部热点、缓解催化剂表面的积碳结焦，延长催化剂使用寿命和装置的开工周期。
本发明的烃类原料的加氢反应器为“几”形管式反应器，包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式加氢反应段和下流式加氢反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式加氢反应段和下流式加氢反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口。
所述的“几”形管式反应器，前均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上，利用膜管管束释放出的纳/微米氢气气泡的剪切力将工作液组分由外向内、由周边向中心通道推动和聚集，形成一种轻、重组分微观均匀的溶氢物料进入上流式加氢反应段发生加氢反应；前均化段的长径比为50:1～1:1，优选5:1～15：1；前均化段的液相停留时间为0.5～10分钟，优选1.5～3.0分钟。所述的“几”形管式反应器，上流式加氢反应段与前均化段的末端连通，用于对前均化段形成的轻、重组分微观均匀的溶氢物料进行上流式液相加氢反应；上流式加氢反应段的高径比为1:0.5～1:15，优选1:1～1:5。
所述的“几”形管式反应器，弧形导流段内部设置弧形导流板，用于对上流式加氢反应段流出物料进行均布导流；弧形导流板优选为若干组等距分布的弧形导流均布板，导流均布板可以为百叶窗式，百叶窗表面可适当开孔；弧形的圆心角为0°～360°，优选180°～270°。
所述的“几”形管式反应器，下流式加氢反应段与后均化段的前端连接，用于对上流式加氢反应段流出物料进行下流式液相加氢反应；下流式加氢反应段的高径比为1:0.5～1:15，优选1:1～1:5。
所述的“几”形管式反应器，上流式加氢反应段可以与下流式加氢反应段的直径相同或不同，基于上流式加氢反应段内物料平均流速偏低，而下流式加氢反应段内物料平均流速偏高，为了保证上流式和下流式的反应均匀性，优选上流式加氢反应段的直径小于等于下流式加氢反应段，直径比一般为1:10～1:1。
所述的“几”形管式反应器，上流式加氢反应段的顶部及底部与下流式加氢反应段的顶部及底部可以位于同一高度或不同高度，优选位于统一高度。
所述的“几”形管式反应器，后均化段的结构同前均化段，用于对下流式液相加氢反应段的出料进行再次溶氢及原料中轻重组分的均化，一方面对反应物料进行溶氢，另一方面将反应产物中的轻组分强制均匀混合在重组分中，形成氢气、轻组分、重组分微观混合均匀的溶氢物流；后均化段的液相物料的停留时间为0. 1～5.0分钟，优选0.1～2.0分钟。
所述的“几”形管式反应器，上流式氢化反应段与前均化段的直径比可以为15:1～1:5，优选5:1～1:1；下流式氢化反应段与后均化段的直径比可以为15:1～1:15，优选2:1～150:1。
所述的“几”形管式反应器，前均化段（后均化段）的环形分散器为一种陶瓷膜管束结构，管束内可以包含一根或多根膜管，管内通入氢气，在压差推动下氢气通过管壁上的纳/微米孔道进行渗透扩散，形成纳/微米气泡进入管外的壳体空间，并分散至壳体空间的液相中，形成一种携带了纳/微米气泡氢的液相原料。所述的纳/微米气泡氢的尺寸一般为10nm～1000nm，优选为50nm～500nm。
所述的“几”形管式反应器，上流式加氢反应段和下流式加氢反应段，可以填装相同的或不同的催化剂，填装的催化剂可以根据反应的需要使用适宜的加氢催化剂，实现不同的加氢目的，如加氢精制催化剂、预加氢精制催化剂、加氢改质催化剂、选择性加氢催化剂、加氢处理催化剂、加氢裂化催化剂、补充加氢催化剂等，各种催化剂可以选择商品催化剂，也可以根据现有技术制备。催化反应可以脱除部分或全部烃类原料中的硫、氮、氧、砷、金属、残碳等杂质，或饱和/部分饱和烯烃、芳烃、二烯烃，或发生烃类分子异构化、烷基化、环化、芳构化、裂化、裂解等反应；催化剂活性组分包括但不局限于贵金属、Co、Mo、Ni、W、Mg、Zn、稀土元素等一种或多种组合。
本发明同时提供一种液相加氢反应***，该***包括若干串联的“几”形管式反应器，前一反应器的后均化段与后一反应器的前均化段连通，一般设置2~10个，优选2～5个。
本发明同时提供一种液相加氢反应***，该***包括若干组的“几”形管式反应器和固定床反应器，“几”形管式反应器和固定床反应器之间串联，“几”形管式反应器的后均化段出料口与固定床反应器的进料口连通，各组反应器之间可以并联或串联。
本发明同时提供一种烃类原料的加氢方法，该方法采用了上述的“几”形管式反应器，包括如下内容：
（1）烃类原料与氢气引入“几”形管式反应器的前均化段，其中烃类原料进入前均化段内的中心通道，氢气进入前均化段内的的环形分散器，氢气经环形分散器分散为微/纳米气泡分散溶解在中心通道的烃类原料中，烃类原料在微/纳米气泡作用下混合均化，形成均化物料；
（2）均化物料进入上流式加氢反应段，与加氢催化剂接触发生加氢反应得到加氢反应产物A，加氢反应产物A通过弧形过渡段引入下流式加氢反应段与加氢催化剂接触，进一步加氢，得到加氢反应产物B；
（3）加氢反应产物B进入后均化段内的中心通道，补充氢气引入后均化段内的的环形分散器，气液两相混合均化得到均化物料，进入下一加氢过程。
本发明方法中，步骤（1）所述的烃类原料一般为馏程在130~550℃范围内任意馏分的烃类原料，可以选自但不限于石脑油、重整生成油、航煤、柴油、蜡油、润滑油、常压渣油、脱沥青油、生物柴油、动物油或植物油等中的一种或多种，优选直馏柴油、催化柴油或及焦化柴油。
本发明方法中，前均化段中氢气与烃类原料的质量比一般为0.001%～15%，优选0.1%～8%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比一般为0.001%～5%，优选0.01%～1.0%。
本发明方法中，液相加氢反应工艺条件一般根据原料性质、最终产品质量要求由本领域技术人员具体确定。所述的上流式加氢反应段中，工艺条件一般为：反应温度为150～450℃，反应压力为1～18MPaG，液时体积空速为10～150h-1；下流式加氢反应段的工艺条件一般为：反应温度为150～450℃，反应压力为1～18MPaG，液时体积空速为50～500h-1。
本发明方法中，步骤（1）中，前均化段的液相物料的停留时间为0.5～10分钟，优选1.0～3.0分钟，过短的停留时间达不到氢气的均匀溶解以及轻质分子、重质分子的均化，过长的停留时间会使纳/微米氢气气泡聚并长大为大气泡。后均化段的液相物料的停留时间为0. 1～5.0分钟，优选0.1～2.0分钟，后均化段的物料停留时间可以小于前均化段，是由于后均化段中的物料已经经过前均化段的均化以及上流式\下流式加氢反应段，物料存在装置相对较为均匀，通过较短的停留时间就能够达到氢气、轻质分离、重质分子的混合均匀。
本发明方法中，采用的加氢催化剂可以根据反应的需要使用适宜的加氢催化剂，如加氢精制催化剂、预加氢精制催化剂、加氢改质催化剂、选择性加氢催化剂、加氢处理催化剂、加氢裂化催化剂、补充加氢催化剂等，各种催化剂可以选择商品催化剂，也可以根据现有技术制备。催化反应可以脱除部分或全部烃类原料中的硫、氮、氧、砷、金属、残碳等杂质，或饱和/部分饱和烯烃、芳烃、二烯烃，或发生烃类分子异构化、烷基化、环化、芳构化、裂化、裂解等反应。
本发明方法中，步骤（3）所述的下一加氢过程，可以为均化物料进入固定床液相加氢反应器进行加氢反应或进入串联的“几”形管式反应器进行加氢反应；如果作为反应产物离开，步骤（3）不需要补充氢气。
本发明具有以下技术优势：（1）基于烃类原料中的轻、重组分在加氢反应过程中的运动速率、浓度分布成相反的变化趋势，利用“几”形反应器的特殊结构，可以使整个加氢反应过程保持烃类原料在运动过程中形成的组分排布和浓度梯度，有利于控制轻、重质组分分布和加氢反应程度；（2）由于加氢反应过程中，氢气在轻、重组分中的溶解度不同，以及轻、重组分在反应过程中存在组分浓度差，在反应前设置了前均化段，一方面完成氢气在烃类原料中的均匀溶解与分散，同时实现轻、重质组分之间的均匀混合，这样就可以维持上流式加氢反应过程中较长停留时间内发生均匀加氢反应；（3）对于液相加氢反应过程来说，虽然上流式反应过程中反应物料与催化剂的接触较为充分，但是由于重组分在反应后期的温度较高，上流式加氢反应形式会增加重质分子的高温结焦以及结焦物在催化剂表面的附着，为此将反应物料引入下流式加氢反应段，利用重组分重力大、下流运动速率快的原理，可以减少或避免重质分子的高温结焦，并及时将形成的结焦物在催化剂表面冲刷带走，减少结焦物在催化剂表面的附着，延长催化剂的使用寿命。
附图说明
图1是本发明的烃类原料的加氢反应器及反应方法的示意图。
图2是若干“几”形”加氢反应器串联形式的示意图。
图3 是“几”形”加氢反应器与固定床加氢反应器的示意图。
其中，1为烃类原料，2为“几”形管式反应器，3、4、5为氢气，6为前均化段，7为环形分散器，8为陶瓷膜管，9为中心通道，10为上流式加氢反应段，11为上流式加氢反应段催化剂床层，12为弧形导流段，13为弧形导流板，14为下流式加氢反应段，15为下流式加氢反应段催化剂床层，16为后均化段，17为环形分散器，18为陶瓷膜管，19为中心通道，20“几”形管式反应器的反应出料，21为固定床反应器，22为固定床反应器催化剂床层，23为固定床反应器出料。
具体实施方式
下面结合附图说明和实施例对本发明进行详细说明，但不因此限制本发明。
以附图1为例说明本发明的烃类原料的加氢反应过程：
将烃类原料1引入“几”型管式反应器2，管式反应器2分为前均化段6、上流式加氢反应段10、下流式加氢反应段14、后均化段16。烃类原料首先进入前均化段6的中心通道9内，氢气进入环形分散器7中的陶瓷膜管8内，在膜管内外压差的推动下，氢气形成微/纳米气泡均匀分散在烃类原料中，同时将烃类原料由周围向中心通道9聚拢混合，完成氢气的溶解以及轻质分子、重质分子的均化；将前均化段6形成的物料引入上流式加氢反应段10的的上流式加氢反应段催化剂床层11内发生上流式加氢反应，使轻质分子和重质分子都发生均匀加氢反应；完成上流式加氢反应的物料在弧形导流12内弧形导流板13的作用下进入下流式加氢反应段14，在下流式加氢反应段催化剂床层15内发生下流式加氢反应；反应物料最后进入后均化段后均化段17，与前均化段类似，氢气经环形分散器17中的陶瓷膜管18形成微/纳米气泡均匀分散在反应物料中，同时将反应物料由周围向中心通道19聚拢混合，完成氢气的溶解以及轻质分子、重质分子的均化，均化产物作为反应物料20，可以离开加氢反应装置，也可以进入后续的固定床反应器21，在固定床催化剂床层22的作用下继续发生加氢反应，反应后的出料23作为加氢反应产物离开加氢反应装置
本发明实施例及对比例中采用的原料油为来自某厂常减压装置的常一线直馏煤油（原料油1）和常二线直馏柴油（原料油2），具体性质见表1。实施例中采用的保护剂/催化剂为抚顺石油化工研究院的FBN-03B01/FH-40A以及FHUDS-5加氢精制催化剂。
表1 原料油性质
Figure DEST_PATH_IMAGE001
对比例1
采用常规的固定床液相加氢反应器，其中液相加氢反应器的高径比为2.5。
加氢反应条件如下：反应温度为245～280℃，反应压力为4.0MPaG，液时体积空速为4.0h-1；加氢反应器内填装抚顺石油化工研究院的FBN-03B01/FH-
/40A加氢催化剂。
固定床液相加氢反应器进料为含氢原料油，其中氢气占原料油的质量分数为0.242%。
以表1中的常一线直馏煤油为原料，经过常规固定床液相加氢后得到反应产品，产品性质见表2。
对比例2
采用常规的固定床液相加氢反应器，其中液相加氢反应器的高径比为2.5。
加氢反应条件如下：反应温度为340～365℃，反应压力为6.0MPaG，液时体积空速为4.0h-1；加氢反应器内填装抚顺石油化工研究院的FHUDS-5加氢催化剂。
固定床液相加氢反应器进料为含氢原料油，其中氢气占原料油的质量分数为0.357%。
以表1中的常二线直馏柴油为原料，经过常规固定床液相加氢后得到反应产品，产品性质见表2。
实施例1
采用附图1所述的液相加氢反应器和反应方法，液相加氢反应器含有1个“几”型管式反应器，其中几”型管式反应器包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段。
其中，前均化段的长径比为10:1，液相停留时间为3.0分钟；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为5:1；上流式加氢反应段的高径比为1:1；下流式加氢反应段的高径比为1:3；下流式加氢反应段与后均化段的直径比为5:1；后均化段的液相物料的停留时间为1.5分钟。
“几”型管式反应器进料为含氢原料油，其中前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.205%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.021%。
加氢反应条件如下：反应温度为238～255℃；反应压力为4.0MPaG；上流式加氢反应段的液时体积空速为40h-1，下流式加氢反应段的液时体积空速为80h-1。
以表1中的常一线直馏煤油为原料，经过几”型管式反应器的液相加氢后得到反应产品，产品性质见表2。
实施例2
采用附图2所述的液相加氢反应器和反应方法，液相加氢反应器含有3个串联的“几”型管式反应器，每个几”型管式反应器都包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段。
第一个“几”型管式反应器中，前均化段的长径比为10:1，液相停留时间为2.5分钟；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为3:1；上流式加氢反应段的高径比为1:1；下流式加氢反应段的高径比为1:2；下流式加氢反应段与后均化段的直径比为5:1；后均化段的液相物料的停留时间为1.5分钟。其中，前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.115%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.066%。
第二个“几”型管式反应器中，前均化段的长径比为8:1，液相停留时间为1.0分钟；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为3:1；上流式加氢反应段的高径比为1:1；下流式加氢反应段的高径比为1:5；下流式加氢反应段与后均化段的直径比为30:1；后均化段的液相物料的停留时间为1.0分钟。其中，前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.066%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.042%。
第三个“几”型管式反应器中，前均化段的长径比为5:1，液相停留时间为0.5分钟；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为1:1；上流式加氢反应段的高径比为1:1；下流式加氢反应段的高径比为1:5；下流式加氢反应段与后均化段的直径比为50:1；后均化段的液相物料的停留时间为0.5分钟。其中，前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.042%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.012%。
加氢反应条件如下：反应温度为245～265℃；反应压力为4.0MPaG；上流式加氢反应段的液时体积空速为40h-1，下流式加氢反应段的液时体积空速为80h-1。
以表1中的常一线直馏煤油为原料，经过三组几”型管式反应器串联发生液相加氢后得到反应产品，产品性质见表2。
实施例3
采用附图3所述的液相加氢反应器和反应方法，液相加氢反应器包括1个“几”型管式反应器和固定床反应器，“几”型管式反应器和固定床反应器之间串联，几”型管式反应器都包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段。
“几”型管式反应器中，前均化段的长径比为8:1，液相停留时间为2.0分钟；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为3:1；上流式加氢反应段的高径比为1:1；下流式加氢反应段的高径比为1:3；下流式加氢反应段与后均化段的直径比为10:1；后均化段的液相物料的停留时间为1.0分钟。其中，前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.175%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.068%。
加氢反应条件如下：反应温度为245～265℃；反应压力为4.0MPaG；上流式加氢反应段的液时体积空速为40h-1，下流式加氢反应段的液时体积空速为80h-1。
固定床反应器的进料为“几”型管式反应器，固定床反应器的高径比为2.5。
分别以表1中的常一线直馏煤油为原料，经过一组几”型管式反应器和固定床反应器串联发生液相加氢后得到反应产品，产品性质见表2。
实施例4
采用附图1所述的液相加氢反应器和反应方法，液相加氢反应器含有1个“几”型管式反应器，其中几”型管式反应器包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段。
其中，前均化段的长径比为10:1，液相停留时间为3.0分钟；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为5:1；上流式加氢反应段的高径比为1:1；下流式加氢反应段的高径比为1:3；下流式加氢反应段与后均化段的直径比为5:1；后均化段的液相物料的停留时间为1.5分钟。
“几”型管式反应器进料为含氢原料油，其中前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.205%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.021%。
加氢反应条件如下：反应温度为338～355℃；反应压力为6.0MPaG；上流式加氢反应段的液时体积空速为40h-1，下流式加氢反应段的液时体积空速为80h-1；加氢反应器内填装抚顺石油化工研究院的FHUDS-5加氢催化剂。
以表1中的常二线直馏柴油为原料，经过几”型管式反应器的液相加氢后得到反应产品，产品性质见表2。
实施例5
采用附图2所述的液相加氢反应器和反应方法，液相加氢反应器含有3个串联的“几”型管式反应器，每个几”型管式反应器都包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段。
第一个“几”型管式反应器中，前均化段的长径比为10:1，液相停留时间为2.5分钟；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为3:1；上流式加氢反应段的高径比为1:1；下流式加氢反应段的高径比为1:2；下流式加氢反应段与后均化段的直径比为5:1；后均化段的液相物料的停留时间为1.5分钟。其中，前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.115%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.066%。
第二个“几”型管式反应器中，前均化段的长径比为8:1，液相停留时间为1.0分钟；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为3:1；上流式加氢反应段的高径比为1:1；下流式加氢反应段的高径比为1:5；下流式加氢反应段与后均化段的直径比为30:1；后均化段的液相物料的停留时间为1.0分钟。其中，前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.066%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.042%。
第三个“几”型管式反应器中，前均化段的长径比为5:1，液相停留时间为0.5分钟；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为1:1；上流式加氢反应段的高径比为1:1；下流式加氢反应段的高径比为1:5；下流式加氢反应段与后均化段的直径比为50:1；后均化段的液相物料的停留时间为0.5分钟。其中，前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.042%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.012%。
加氢反应条件如下：反应温度为330～355℃；反应压力为6.0MPaG；上流式加氢反应段的液时体积空速为40h-1，下流式加氢反应段的液时体积空速为80h-1；加氢反应器内填装抚顺石油化工研究院的FHUDS-5加氢催化剂。
以表1中的常二线直馏柴油为原料，经过三组几”型管式反应器串联发生液相加氢后得到反应产品，产品性质见表2。
实施例6
采用附图3所述的液相加氢反应器和反应方法，液相加氢反应器包括1个“几”型管式反应器和固定床反应器，“几”型管式反应器和固定床反应器之间串联，几”型管式反应器都包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段。
“几”型管式反应器中，前均化段的长径比为8:1，液相停留时间为2.0分钟；上流式氢化反应段与前均化段的直径比为3:1；上流式加氢反应段的高径比为1:1；下流式加氢反应段的高径比为1:3；下流式加氢反应段与后均化段的直径比为10:1；后均化段的液相物料的停留时间为1.0分钟。其中，前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.175%，后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.068%。
“几”型管式反应器中加氢反应条件如下：反应温度为330～350℃；反应压力为60MPaG；上流式加氢反应段的液时体积空速为40h-1，下流式加氢反应段的液时体积空速为80h-1。
固定床反应器中加氢反应条件如下：反应温度为345～355℃；反应压力为5.5MPaG；液时体积空速为6.0h-1。
固定床反应器的进料为“几”型管式反应器，固定床反应器的高径比为2.5。以表1中的常二线直馏柴油为原料，经过一组几”型管式反应器和固定床反
应器串联发生液相加氢后得到反应产品，产品性质见表2。
表2产品性质
Figure DEST_PATH_IMAGE002
由本实施例及对比例的加氢反应效果可以看出，采用本发明的液相加氢反应器和加氢反应方法具有以下优势：（1）采用单个的“几”型管式反应器，与传统固定床液相加氢反应过程相比，加氢反应效果更加理想，反应温度更低、平均空速更高、反应器总体积更小，加氢反应更加均匀；（2）通过多个串联的“几”型管式反应器发生加氢反应，反应器总体积进一步缩小，反应条件同样可以在更加缓和的条件下实现深度脱硫和脱氮；（3）将“几”型管式反应器和固定床反应器串联发生液相加氢反应，“几”型管式反应器发生少部分加氢反应，固定床反应器发生大部分加氢反应，减小了总反应器体积，使加氢反应体系的不发生较大改动的情况下，在稍微缓和的条件下实现深度脱硫和脱氮。本发明的实施例通过设置“几”型管式反应器，使原料重的轻/重组分进行均匀加氢，有利于控制反应转化率、降低径向温差、减少局部热点、缓解催化剂表面的积碳结焦，延长催化剂使用寿命和装置的开工周期。

Claims (20)

1.一种烃类原料的加氢反应器，其特征在于：加氢反应器为“几”形结构的“几”形管式反应器，包括前均化段、上流式加氢反应段、弧形导流段、下流式加氢反应段、后均化段，各段之间依次连通；前均化段和后均化段为水平管式结构，上流式加氢反应段和下流式加氢反应段为竖直管式结构，弧形导流段为连通上流式加氢反应段和下流式加氢反应段的弧形结构；前均化段设置反应物料入口，后均化段设置反应物料出口；前均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上；上流式加氢反应段与前均化段的末端连通，用于对前均化段形成的轻、重组分微观均匀的溶氢物料进行上流式液相加氢反应；弧形导流段内部设置弧形导流板，用于对上流式加氢反应段流出物料进行均布导流；下流式加氢反应段与后均化段的前端连接，用于对上流式加氢反应段流出物料进行下流式液相加氢反应；后均化段包含壳体、环形分散器和中心通道，环形分散器外壳固定在圆形壳体的内壁上，膜管管束均匀分布在环形分散器上；用于对下流式液相加氢反应段的出料进行再次溶氢及原料中轻重组分的均化。
2.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：前均化段的长径比为50:1～1:1。
3.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：上流式加氢反应段的高径比为1:0.5～1:15。
4.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：弧形导流段的弧形的圆心角为180°～270°。
5.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：下流式加氢反应段的高径比为1:0.5～1:15。
6.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：上流式加氢反应段的直径与下流式加氢反应段的直径比为1:10～1:1。
7.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：上流式氢化反应段与前均化段的直径比为15:1～1:5；下流式氢化反应段与后均化段的直径比为15:1～1:15。
8.根据权利要求1所述的加氢反应器，其特征在于：环形分散器为一种陶瓷膜管束结构，管束内包含一根或多根膜管，管内通入氢气，在压差推动下氢气通过管壁上的纳/微米孔道进行渗透扩散，形成纳/微米气泡进入管外的壳体空间，并分散至壳体空间的液相中，形成一种携带了纳/微米气泡氢的液相原料；所述的纳/微米气泡氢的尺寸为10～1000nm。
9.一种液相加氢反应***，其特征在于：该***包括若干串联的权利要求1~8任一所述的加氢反应器，前一反应器的后均化段与后一反应器的前均化段连通。
10.一种液相加氢反应***，其特征在于：该***包括若干组的权利要求1~8任一所述的加氢反应器和固定床反应器，“几”形管式反应器和固定床反应器之间串联，“几”形管式反应器的后均化段出料口与固定床反应器的进料口连通，各组反应器之间并联或串联。
11.一种烃类原料的加氢方法，其特征在于：该方法采用了权利要求1~8任一所述的加氢反应器。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于包括如下内容：（1）烃类原料与氢气引入“几”形管式反应器的前均化段，其中烃类原料进入前均化段内的中心通道，氢气进入前均化段内的环形分散器，氢气经环形分散器分散为微/纳米气泡分散溶解在中心通道的烃类原料中，烃类原料在微/纳米气泡作用下混合均化，形成均化物料；（2）均化物料进入上流式加氢反应段，与加氢催化剂接触发生加氢反应得到加氢反应产物A，加氢反应产物A通过弧形过渡段引入下流式加氢反应段与加氢催化剂接触，进一步加氢，得到加氢反应产物B；（3）加氢反应产物B进入后均化段内的中心通道，补充氢气引入后均化段内的环形分散器，气液两相混合均化得到均化物料，进入下一加氢过程。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述的烃类原料为馏程在130~550℃范围内任意馏分的烃类原料。
14.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：前均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.001%～15%。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：后均化段中氢气与烃类原料的质量比为0.001%～5%。
16.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：上流式加氢反应段的工艺条件为：反应温度为150～450℃，反应压力为1～18MPaG，液时体积空速为10～150h-1。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：下流式加氢反应段的工艺条件为：反应温度为150～450℃，反应压力为1～18MPaG，液时体积空速为50～500h-1。
18.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：前均化段的液相物料的停留时间为0.5～10分钟。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：后均化段的液相物料的停留时间为0.1～5.0分钟。
20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：加氢催化剂为加氢精制催化剂、预加氢精制催化剂、加氢改质催化剂、选择性加氢催化剂或加氢裂化催化剂。
CN201811513990.3A 2018-12-12 2018-12-12 一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法 Active CN111298722B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811513990.3A CN111298722B (zh) 2018-12-12 2018-12-12 一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811513990.3A CN111298722B (zh) 2018-12-12 2018-12-12 一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111298722A CN111298722A (zh) 2020-06-19
CN111298722B true CN111298722B (zh) 2022-07-12

Family

ID=71161246

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811513990.3A Active CN111298722B (zh) 2018-12-12 2018-12-12 一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111298722B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111871337A (zh) * 2020-07-16 2020-11-03 南京延长反应技术研究院有限公司 一种柴油加氢的微界面反应***及方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6554994B1 (en) * 1999-04-13 2003-04-29 Chevron U.S.A. Inc. Upflow reactor system with layered catalyst bed for hydrotreating heavy feedstocks
CN101831318B (zh) * 2009-03-09 2015-07-22 催化蒸馏技术公司 催化蒸馏用于苯分离和纯化的应用
CN102443435A (zh) * 2010-10-13 2012-05-09 中国石油化工股份有限公司 一种使用分隔板式反应器的重油加氢方法
CN102453529A (zh) * 2010-10-26 2012-05-16 中国石油化工股份有限公司 一种上流式反应器***加工重质原料的方法
CN103059938B (zh) * 2011-10-21 2015-09-30 中国石油化工股份有限公司 一种重烃类加氢处理方法
CN103540350B (zh) * 2012-07-12 2015-10-28 中国石油天然气股份有限公司 一种劣质重油、加氢处理组合工艺
CN104927898B (zh) * 2014-03-21 2017-02-08 中国石油化工股份有限公司 一种烃油加氢处理方法
WO2017112218A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-29 Uop Llc Staged introduction of additives in slurry hydrocracking process
CN108018084B (zh) * 2016-11-01 2020-10-16 中国石油化工股份有限公司 一种提高催化剂利用率的重油加氢处理方法
RU2681527C1 (ru) * 2016-12-30 2019-03-07 Бейджинг Хуаши Юнайтед Энерджи Технолоджи энд Девелопмент Ко., Лтд. Способ и устройство для получения светлых нефтепродуктов из тяжелого масла способом гидрирования в псевдоожиженном слое
CN206872743U (zh) * 2017-01-06 2018-01-12 中国石油化工股份有限公司 一种烃油预处理装置以及一种烃油加氢处理***

Also Published As

Publication number Publication date
CN111298722A (zh) 2020-06-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109679690B (zh) 一种液相加氢***及液相加氢方法
CN111068589A (zh) 一种液相加氢***及液相加氢方法
CN111298722B (zh) 一种烃类原料的加氢反应器及加氢方法
CN109679689B (zh) 一种液相加氢反应器及加氢反应方法和反应***
CN111068587B (zh) 一种液相加氢反应装置及反应方法
CN102311761A (zh) 一种低氢油比的加氢处理方法和反应器
CN112705117B (zh) 一种液相加氢反应器及加氢工艺
EP4238636A1 (en) Heavy oil hydrogenation reaction system and heavy oil hydrogenation method
CN109679684B (zh) 一种液相加氢反应***及方法
WO2021078186A1 (zh) 液相反应器及其应用
JP6395709B2 (ja) 炭化水素オイルの水素化処理方法
RU2704610C1 (ru) Способ повышения выхода углеводородов из установки каталитического риформинга
CN112705123B (zh) 一种加氢反应器及加氢方法
CN112705120B (zh) 一种重质油加工装置及加工方法
CN109722281B (zh) 一种多种催化剂内循环的沸腾床反应器及其加氢方法
CN114437779B (zh) 一种重油加氢工艺
CN114479925B (zh) 一种重油加氢反应***及重油加氢方法
CN112705122B (zh) 一种液相加氢反应器及加氢方法
CN114479933B (zh) 一种重油加氢反应***及加氢方法
CN115106023B (zh) 气液两相反应器及其应用和烃油加氢方法
CN112705118B (zh) 重油加氢反应器及加氢工艺
CN116064127B (zh) 一种费托合成油生产航空煤油的加氢处理装置及方法
CN112705119B (zh) 重油加氢反应器及加氢方法
CN116064130B (zh) 一种费托合成油的加氢提质方法及装置
CN115785993B (zh) 一种柴油加氢方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20231025

Address after: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen

Patentee after: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp.

Patentee after: Sinopec (Dalian) Petrochemical Research Institute Co.,Ltd.

Address before: 100728 No. 22 North Main Street, Chaoyang District, Beijing, Chaoyangmen

Patentee before: CHINA PETROLEUM & CHEMICAL Corp.

Patentee before: DALIAN RESEARCH INSTITUTE OF PETROLEUM AND PETROCHEMICALS, SINOPEC Corp.