CN112705118B - 重油加氢反应器及加氢工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种重油加氢反应器及加氢工艺，反应器分为上反应段、中间进料段和下反应段；上反应段包括内筒I和外壳，内筒I与外壳之间为环形空间I，内筒I的横截面积由上而下逐渐减小；中间进料段为管壳式结构，内部竖直设置若干陶瓷膜管；下反应段包括内筒II和外壳，内筒II与外壳之间为环形空间II，内筒II的横截面积由上而下逐渐减小。本发明方法通过将加氢反应器分为上反应段、中间进料段和下反应段，使反应进料分为轻质和重质反应进料，再分别进入上反应段和下反应段发生加氢反应，控制轻质和重质反应进料与不同活性催化剂类型及不同接触时间，发生加氢反应，减少轻质油的深度裂化反应，提高重质油的脱杂质转化率。

Description

重油加氢反应器及加氢工艺
技术领域
本发明属于化工及石油化工领域，具体为一种重油加氢反应器及加氢工艺。
背景技术
当前，世界炼油工业都在面临石油变重、质量不断变差的问题，重油加氢处理技术成为加氢过程研究的热点之一。重油加氢反应工艺及反应器分为多种类型，如固定床加氢工艺及反应器、悬浮床加氢工艺及反应器、沸腾床加氢工艺及反应器等，其中以固定床加氢反应器的应用最为广泛，能够用于多种类型的重油加氢过程。
在重油加氢工艺中，液相加氢工艺过程相比于传统的固定床气/液/固三相加氢工艺而言，具有加氢反应速率快、反应效率高、催化剂利用率高、能耗低、投资少等诸多优势，得到广泛应用。但是，重油液相加氢反应工艺及反应器仍然存在如下问题：重油原料的加氢脱杂质比轻质油加氢过程的难度大很多，反应过程的催化剂活性也需要比较高的活性，而重油原料中也含有较多的轻质油，这些轻质油在高活性催化剂表面发生反应时，由于反应活性高导致发生较多的深度裂化反应，因而液体收率低。
CN 109306272A提出了一种重油加氢处理***，该重油加氢处理***包括主反应器和至少一个子反应器，主反应器包括第一筒体，第一筒体用于盛放物料，子反应器包括：混合单元，用于将物料和氢气混合，混合单元包括第二筒体，第二筒体上设置有物料入口、氢气入口和第一出口，物料入口与第一筒体的出口连通；强化装置，强化装置的入口与第二筒体的第一出口连通，强化装置的
出口与第一筒体的容纳腔连通，强化装置用于给物料提供能量以使物料发生裂化反应。
CN 108659882 A提出了一种重油加氢方法及其加氢***，其中，所述重油加氢方法包括：将重油、循环油、硫化剂和催化剂混合，与氢气在第一反应器中进行加氢裂化，得到第一反应产物；将第一反应产物的部分物料返回第一反应器中，将其余物料在第二反应器中进行加氢裂化，得到第二反应产物；将第二反应产物分离为轻组分和重组分，将部分重组分返回第二反应器中，将其余重组分分离得到馏分油做为循环油；将轻组分在第三反应器中进行加氢精制得到轻油产品。该发明方法主要是为了提高传热、传质效率，保证物料在反应器内足够的停留时间，提高重油转化率和轻质油收率，但只是通过常规的加氢反应器结构，更不能有效的控制催化剂与原料的接触时间，也不能保证重油转化率和轻质油收率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种重油加氢反应器及加氢工艺。本发明通过将加氢反应器分为上反应段、中间进料段和下反应段，控制轻质和重质反应进料分别与不同区域的不同活性催化剂发生加氢反应，减少轻质油的深度裂化反应，提高重质油的脱杂质转化率。
本发明的重油加氢反应器，加氢反应器由上至下依次为上反应段、中间进料段和下反应段；上反应段包括内筒I和上反应段外壳，内筒I与上反应段外壳之间为环形空间I，内筒I的横截面积由上而下逐渐减小，内筒I筒壁开孔与环形空间I连通，内筒I顶部敞口，底部与中间进料段顶部液相出口连通；中间进料段为管壳式结构，内部竖直设置若干陶瓷膜管，陶瓷膜管与补氢管线连通，壳体上设置液相原料入口，原料管线通过原料入口与陶瓷膜管外的空腔与连通；中间进料段与环形空间I、环形空间II不连通；下反应段包括内筒II和下反应段外壳，内筒II与下反应段外壳之间为环形空间II，内筒II的横截面积由上而下逐渐减小，内筒II筒壁开孔与环形空间II连通；内筒II顶部顶部与中间进料段的底部液相出口连通，底部与反应器下封头密闭连接；内筒I装填加氢催化剂A，内筒II装填加氢催化剂B，环形空间I装填加氢催化剂C，环形空间II装填加氢催化剂D，上述加氢催化剂的活性大小顺序为B＞A＞D＞C。
本发明的重油加氢反应器中，所述的上反应段的内筒I的最大横截面直径与反应器直径之比为1:1.05～1:50，优选1:1.5～1:5；所述的下反应段的内筒II的最大横截面直径与反应器直径之比为1:1.05～1:50，优选1:1.15～1:5。
本发明的重油加氢反应器中，所述的内筒I或内筒II的筒壁开孔均匀分布，开孔形状可以为圆形、长方形、正方形或多边形等中一种或多种，优选为圆形；内筒I筒壁开孔面积与内筒I筒壁侧面积比为1:1.1～1:10，优选1:1.5～1:3；内筒II筒壁开孔面积与内筒I筒壁侧面积比为1:1.5～1:20，优选1:2～1:5。
本发明的重油加氢反应器中，所述的陶瓷膜管数量可以根据需要进行设置，陶瓷膜管能够将通入管内氢气经管壁扩散为纳/微米气泡，气泡尺寸一般为10～1000nm，优选为50～500nm。
本发明的重油加氢反应器中，所述中间进料段壳体上优选设置2个对称的液相原料入口，液相原料分为2股进入，在中间进料段内发生撞击。
本发明的重油加氢反应器中，所述的反应器顶部有气体空间，反应器顶部封头最高点处设置气体出口，用于连续或间断排放反应过程中的反应气体。
本发明的重油加氢反应器中，反应器的上部通过液位控制轻质油品出料，保证轻质油加氢和重油加氢反应过程为全液相加氢。
本发明的重油加氢反应器中，所述的加氢催化剂的活性顺序为B＞A＞D＞C，优选加氢催化剂C、D、A、B的活性之比为1:1.05:1.5:2.0～1:5:50:80，优选1:1.05: 25:40～1:1.2:8:10。
本发明同时提供一种重油加氢工艺，包括如下内容：（1）含有氢气的重油原料和补充氢气分别自反应器的中间进料段进料，补充氢气进入陶瓷膜管的管内，由陶瓷膜管的管内经管壁渗透扩散至管外的壳侧，与壳侧的重油原料进行接触混合，形成的混合物料；（2）混合物料的轻质物料向上流动进入上反应段，重质物料向下流动进入下反应段；（3）向上流动的轻质物料进入内筒I由下而上与加氢催化剂A发生加氢反应，反应过程中经由内筒I筒壁表面的孔扩散至环形空间I，与加氢催化剂C进行加氢反应，物流经环形空间I设置的出料口流出；向下流动的重质物料进入内筒II与由上而下与加氢催化剂B发生加氢反应，反应过程中经由内筒II筒壁表面的孔扩散至环形空间II，与加氢催化剂D进行加氢反应后，经环形空间II的出料口流出。
本发明工艺中，所述的重油主要是指重质油品，一般是指比重≥0.91、黏度大且流动性差的稠油，如减压渣油、蜡油、煤焦油、润滑油、蒽油、脱沥青油、生物柴油、动物油或植物油等油品。
本发明方法中，所述的含氢气的重油原料一般通过氢油混合设备混合的方式获得，氢油混合设备如采用静态混合器、溶气泵、胶体磨、微孔板纳/微米氢分散组件、陶瓷膜纳/微米氢分散组件等具有气液混合功能的设备；含氢气的重油原料中，氢气质量含量一般为重油原料质量的0.01wt%～20%，优选3.0wt%～10.0wt%。
本发明工艺中，反应进料在进入反应器之前优选进行减黏处理，所述的减黏处理，可以采用加入一定量减黏剂的方法进行减黏，如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、水玻璃、聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、胍胶、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素钠盐、羟乙基纤维素等等任意一种减黏剂或多种配制成复合减黏剂，也可以利用水力空化设备进行减黏。水力空化设备的原理是物料首先溶解大量的氢气气体，而后将气体释放出来，在此过程中气泡破裂，在气泡破裂过程中产生能量极大的冲击波，从而降低物料的黏度，改善物料的流动性；采用水力空化设备可以采用管径或物料流道截面积有急剧变化的管道或设备。
本发明工艺中，含有氢气的重油原料优选分为2股从中间进料段的2个对称进料口进入管壳式结构壳侧，使两股物料进入壳侧后发生撞击。
本发明工艺中，陶瓷膜管与外部氢气管线连通；陶瓷膜管能够将外部通入的氢气形成的纳/微米气泡，气泡尺寸一般为10～1000nm，优选为50～500nm；溶氢组件中的氢气通入量（Nm3/h）与进料原料油通入量（m3/h）的体积之比为1:1～1000:1，优选1:10～1:150。
本发明工艺中，所述内筒I加氢反应条件为：反应温度120～500℃，优选280～420℃；反应压力0.5～20.0MPa，优选6.0～15.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1，优选1.0～8.0h-1。
本发明工艺中，环形空间I的加氢反应条件为：反应温度120～520℃，优选300℃～440℃；反应压力0.5～20.0MPa，优选6.0～15.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.5～10.0h-1，优选2.0～10.0h-1。
本发明工艺中，所述内筒II加氢反应条件为：反应温度120～500℃，优选280～420℃；反应压力0.5～20.0MPa，优选6.0～15.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1，优选0.1～8.0h-1。
本发明工艺中，环形空间II的加氢反应条件为：反应温度120～500℃，优选320～450℃；反应压力0.5～20.0MPa，优选6.0～15.0MPa；新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1，优选2.0～10.0h-1。
本发明工艺中，所述的加氢催化剂的活性顺序为B＞A＞D＞C，优选加氢催化剂C、D、A、B的活性之比为1:1.05:1.5:2.0～1:5:50:80，优选1:1.05: 25:40～1:1.2:8:10。其中所述的活性高低是针对不同区域发生的化学反应而言的，是以每单位容积（或质量）催化剂在单位时间内转化原料反应物的数量来表示，催化活性的高低可以通过催化剂载体比表面积的大小、表面上活性中心的性质和单位表面积上活性中心的数量等进行选择或制备过程中进行调控。催化剂活性的评价方法如下：在相同的原料组成和反应条件下，同体积催化剂在同一套装置上进行加氢反应，经过相同的停留时间后测定产物组成数据，计算转化率比较大小，作为判断活性高低的依据。
本发明方法中，所述的重油加氢反应器采用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；加氢催化剂A、B、C、D中均各自独立地含有载体和活性组分，所述活性组分选自第VIB族和/或第VIII族金属元素中的至少一种，所述载体为氧化铝和/或含硅氧化铝，第VIB族金属元素一般为Mo和/或W，第VIII族金属元素一般为Co和/或Ni。优选地，加氢催化剂I和加氢催化剂II中，以加氢催化剂的总量为基准，以氧化物计，第VIB族金属元素的含量为5～40wt%，第VIII族金属元素的含量为1～15wt%。
本发明方法中，所述的内筒I和内筒II可以填装全部或部分高于环形空间I和环形空间II的加氢催化剂，内筒II可以填装全部或部分高于内筒I的加氢催化剂，环形空间II可以填装全部或部分高于环形空间I的加氢催化剂。所述反应器填装的加氢催化剂A、C优选采用现有轻质油加氢装置所采用的催化剂，如抚顺石油化工研究院研制开发FH-40A、FH-40B、FH-40C、FHUDS-1、FHUDS-2、FHUDS-3、FHUDS-4、FHUDS-5、石油化工科学研究院开发的RS-1、RS-20、RS-30、RS-200、RSS-1、RSS-1A、RSDS-1、RS-1000等催化剂。所述反应器填装的加氢催化剂B、D优选采用现有重油加氢装置所采用的催化剂，如抚顺石油化工研究院研制开发的3936、3996，FF-16、FF-24、FF-26、FF-36、FF-46、FF-56加氢处理、UOP公司的HC-K、HC-P催化剂、Topsoe公司的TK-555、TK-565催化剂、Akzo公司的KF-847、KF-848等催化剂。催化剂可以使用市售产品，也可以根据本领域常规知识制备。
一般的重质油加氢反应过程来说，首先，重油原料的加氢脱杂质比轻质油加氢过程的难度大很多，反应过程的催化剂活性也需要比较高的活性，而重油原料中也含有较多的轻质油，这些轻质油在高活性催化剂表面发生反应时，由于反应活性高导致发生较多的深度裂化反应，因而液体收率低；第二，在加氢反应前期和中期，反应物中杂质浓度高，反应过程传质推动力大，反应速率快，而此时采用高活性的催化剂，可以进一步提高反应速率和反应转化率；第三，在加氢反应前期和中期，随着反应的进行，温度越来越高，因此控制物料与催化剂的接触时间逐渐缩短，可以有效的减少高温区的深度裂解反应和催化剂结焦；第四，当反应到达后期阶段，反应温度较高，继续采用高活性催化剂则会增加副反应和裂解反应，因此需要采用适当低活性的催化剂，减少副反应和裂解反应。
本发明通过特殊的重油加氢反应器结构及加氢反应方法，通过将加氢反应器分为上反应段、中间进料段和下反应段，使反应物料进料后分为轻质和重质进料，再分别进入上反应段和下反应段发生加氢反应，控制轻质和重质反应进料与不同活性催化剂类型及不同接触时间，发生加氢反应，减少轻质油的深度裂化反应，提高重质油的脱杂质转化率，而且在在加氢反应前期和中期，随着反应的进行，温度越来越高，因此通过上反应段及下反应段的内筒截面积均是逐渐减小，即逐渐缩短物料与催化剂的接触时间，可以减少高温区物料发生深度裂解反应和催化剂结焦问题。上反应段内筒I筒壁及下反应段内筒II筒壁均开孔，可以使反应物料达到一定的停留时间后迅速扩散至环形空间I和环形空间I，同样是防止物料与催化剂的接触时间过长；在催化剂填装方面，由于重质原料脱杂质难度要远远大于轻质原油，为此重质原料内筒加氢区域的催化剂活性需高于轻质原油内筒加氢区域的催化剂活性，既需要保证加氢反应转化率，又要减少副反应和裂解反应，而在当反应到达后期阶段，由于反应温度较高，继续采用高活性催化剂则会增加副反应和裂解反应，因此需要采用适当低活性的催化剂，减少副反应和裂解反应。
附图说明
图1是本发明的重油加氢反应器及加氢工艺的示意图。
1为氢气，2为原料油，3为氢油混合器，4为反应进料，5为重油加氢反应器，6为重油加氢反应产物，7为轻油加氢反应产物，8为轻油加氢反应产物出料阀，9为反应器排放气，10为排气控制阀，11为上反应段，12为中间进料段，13为下反应段，14为内筒I，15为加氢催化剂A，16为内筒I的筒壁，17为环形空间I，18为加氢催化剂C，19为内筒II，20为加氢催化剂B，21内筒II的筒壁，22为环形空间II，23为加氢催化剂D，24为中间进料段设置的管壳式补氢组件，25为陶瓷膜管，26为与陶瓷膜管连接的补充氢气管线。
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说明本发明的重油加氢反应器及加氢工艺：
重油加氢过程分为上反应段11、中间进料段12和下反应段13，首先原料油2与氢气1经氢油混合器3混合后，作为反应进料4自重油加氢反应器5的中间进料段12进料，进料时分为两股分别经中间进料段设置的管壳式补氢组件24的对称位置进入壳侧后发生撞击，同时补充氢气经与陶瓷膜管连接的补充氢气管线26进入陶瓷膜管25的管内，并由陶瓷膜管25的管内经管壁渗透扩散至管外的壳侧，与壳侧撞击后的重油原料进行接触混合，形成混合物料；混合物料基于密度差原理分为轻质相物料和重质相物料，轻质物料向上流动进入上反应段11，重质物料向下流动进入下反应段13；向上流动的轻质油物料进入内筒I14在加氢催化剂A15由下而上发生加氢反应，反应过程中经由内筒I筒壁16表面的孔扩散至环形空间I 17，与加氢催化剂C完成加氢反应后作为轻质油加氢反应产物7在轻质油加氢反应产物出料阀8的作用下流出；向下流动的重质油物料进入内筒II 19由上而下在加氢催化剂B 20发生加氢反应，反应过程中经由内筒II筒壁21表面的孔扩散至环形空间II 22，加氢催化剂D完成加氢反应后作为重油加氢反应产物6流出。反应过程产生的反应气体在反应器顶部排气控制阀10的作用下作为排放气9排出。
本发明对比例及实施例中采用的原料油为来自某厂的蜡油混合原料，具体性质见表1。
表1 蜡油混合原料性质
Figure DEST_PATH_IMAGE002
对比例1
以表1所示的蜡油混合原料作为加氢反应进料，采用常规气、液、固三相固定床加氢反应器及加氢方法，催化剂采用2个床层，两个床层高度相同，每个床层均采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/3936/3996催化剂，其中的FZC保护剂为总催化剂床层高度的20%，3936和3996各占总催化剂床层高度的40%。
加氢反应条件如下：平均反应温度为380～427℃，反应压力为15MPaG，液时体积空速为0.72h-1，反应器入口氢油体积比为400。
以表1中的混合蜡油为原料，经过气、液、固三相固定床加氢反应器加氢后得到反应产品，催化剂床层温度分布见表2和表3，液体产品性质见表4。
实施例1
采用附图1所述的方法，重油加氢反应器内筒I采用的催化剂A采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/FHUDS-5催化剂，内筒I的FZC保护剂为内筒I总催化剂体积的15%，环形空间I的催化剂C采用抚顺石油化工研究院开发的40A催化剂。重油加氢反应器内筒II采用的催化剂B采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/3996催化剂，内筒II的FZC保护剂为内筒II总催化剂体积的15%，环形空间II的催化剂D采用抚顺石油化工研究院开发的3936催化剂。
重油加氢反应器进料中含有的氢气为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的3.30%；加氢反应器内筒II中氢气通入量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的8.28%；循环比为2.5。
加氢反应器内筒I的反应条件如下：反应温度为380～387℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为3.5h-1；环形空间I的反应条件如下：反应温度为387～395℃，反应压力为14.7MPaG，液时体积空速为6.0h-1。加氢反应器内筒II的反应条件如下：反应温度为380～391℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.5h-1；环形空间II的反应条件如下：反应温度为391～401℃，反应压力为14.5MPaG，液时体积空速为2.5h-1。
加氢反应器内筒I的顶部最大截面平面直径与反应器的直径之比为1:1.5；内筒I筒壁上部均匀开设φ10的圆孔，开孔率为70%；内筒II最大横截面直径与反应器的直径为1:1.25，内筒II筒壁上部均匀开设φ10的圆孔，开孔率为85%。
以表1中的混合蜡油为原料，经过本发明的重油加氢反应器加氢后得到反应产品，催化剂床层温度分布见表2和表3，液体产品性质见表5。
实施例2
采用附图1所述的方法，重油加氢反应器内筒I采用的催化剂A采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/FHUDS-2催化剂，内筒I的FZC保护剂为内筒I总催化剂体积的15%，环形空间I的催化剂C采用抚顺石油化工研究院开发的40A催化剂。重油加氢反应器内筒II采用的催化剂B采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/3996催化剂，内筒II的FZC保护剂为内筒II总催化剂体积的15%，环形空间II的催化剂D采用抚顺石油化工研究院开发的FF-26催化剂。
重油加氢反应器进料中含有的氢气为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的4.55%；加氢反应器内筒II中氢气通入量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的6.10%；循环比为1.5。
加氢反应器内筒I的反应条件如下：反应温度为380～388℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为3.2h-1；环形空间I的反应条件如下：反应温度为388～396℃，反应压力为14.7MPaG，液时体积空速为5.0h-1。加氢反应器内筒II的反应条件如下：反应温度为380～390℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.2h-1；环形空间II的反应条件如下：反应温度为390～400℃，反应压力为14.5MPaG，液时体积空速为2.0h-1。
加氢反应器内筒I的顶部最大截面平面直径与反应器的直径之比为1:1.25；内筒I筒壁上部均匀开设φ8的圆孔，开孔率为75%；内筒II最大横截面直径与反应器的直径为1:1.2，内筒II筒壁上部均匀开设φ8的圆孔，开孔率90%。
以表1中的混合蜡油为原料，经过本发明的重油加氢反应器加氢后得到反应产品，催化剂床层温度分布见表2和表3，液体产品性质见表6。
实施例3
采用附图1所述的方法，重油加氢反应器内筒I采用的催化剂A采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/ FHUDS-5催化剂，内筒I的FZC保护剂为内筒I总催化剂体积的15%，环形空间I的催化剂C采用抚顺石油化工研究院开发的FF-26催化剂。重油加氢反应器内筒II采用的催化剂B采用抚顺石油化工研究院开发的FZC保护剂/3996催化剂，内筒II的FZC保护剂为内筒II总催化剂体积的15%，环形空间II的催化剂D采用抚顺石油化工研究院开发的FF-46催化剂。
重油加氢反应器进料中含有的氢气为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的6.20%；加氢反应器内筒II中氢气通入量为原料油（新鲜原料油与循环油之和）质量的5.10%；循环比为1.5。
加氢反应器内筒I的反应条件如下：反应温度为378～386℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为3.5h-1；环形空间I的反应条件如下：反应温度为386～394℃，反应压力为14.7MPaG，液时体积空速为4.2h-1。加氢反应器内筒II的反应条件如下：反应温度为378～389℃，反应压力为15.0MPaG，液时体积空速为1.5h-1；环形空间II的反应条件如下：反应温度为389～409℃，反应压力为14.5MPaG，液时体积空速为1.8h-1。
加氢反应器内筒I的顶部最大截面平面直径与反应器的直径之比为1:1.5；内筒I筒壁上部均匀开设φ8的圆孔，开孔率为80%；内筒II最大横截面直径与反应器的直径为1:1.15，内筒II筒壁上部均匀开设φ8的圆孔，开孔率75%。
以表1中的混合蜡油为原料，经过本发明的重油加氢反应器加氢后得到反应产品，催化剂床层温度分布见表2和表3，液体产品性质见表7。
表2催化剂床层温度分布
Figure DEST_PATH_IMAGE004
表3 催化剂床层温度分布
Figure DEST_PATH_IMAGE006
表4 液体产品性质（对比例1）
Figure DEST_PATH_IMAGE008
表5 液体产品性质（实施例1）
Figure DEST_PATH_IMAGE010
表6 液体产品性质（实施例2）
Figure DEST_PATH_IMAGE012
表7 液体产品性质（实施例3）
Figure DEST_PATH_IMAGE014
由对比例及本实施例1～3的加氢反应效果可以看出，采用本发明的重油加氢反应器及加氢工艺，首先使反应物料进料经减黏后分为轻质进料和重质进料，再分别进入上反应段和下反应段发生加氢反应，通过控制轻质和重质反应进料与不同活性催化剂类型及不同接触时间，可以有效减少轻质油的深度裂化反应，温度也更加均匀，同时提高了重质油的脱杂质转化率。而在加氢反应前期和中期，随着反应的进行，温度越来越高，因此通过上反应段及下反应段的内筒截面积均是逐渐减小，即逐渐缩短物料与催化剂的接触时间，可以减少高温区物料发生深度裂解反应和催化剂结焦问题。上反应段内筒I筒壁及下反应段内筒II筒壁均开孔，可以使反应物料达到一定的停留时间后迅速扩散至环形空间I和环形空间II，同样是防止物料与催化剂的接触时间过长，减少油品的裂解反应及催化剂结焦；在催化剂填装方面，由于重质原料脱杂质难度要远远大于轻质原油，为此重质原料内筒加氢区域的催化剂活性需高于轻质原油内筒加氢区域的催化剂活性，既需要保证加氢反应转化率，又要减少副反应和裂解反应，而在当反应到达后期阶段，由于反应温度较高，继续采用高活性催化剂则会增加副反应和裂解反应，因此需要采用适当低活性的催化剂，减少副反应和裂解反应。

Claims (18)

1.一种重油加氢反应器，其特征在于：加氢反应器由上至下依次为上反应段、中间进料段和下反应段；上反应段包括内筒I和上反应段外壳，内筒I与上反应段外壳之间为环形空间I，内筒I的横截面积由下而上逐渐减小，内筒I筒壁开孔与环形空间I连通，内筒I顶部敞口，底部与中间进料段顶部液相出口连通；中间进料段为管壳式结构，内部竖直设置若干陶瓷膜管，陶瓷膜管与补氢管线连通，壳体上设置液相原料入口，原料管线通过液相原料入口与陶瓷膜管外的空腔与连通；下反应段包括内筒II和下反应段外壳，内筒II与下反应段外壳之间为环形空间II，内筒II的横截面积由上而下逐渐减小，内筒II筒壁开孔与环形空间II连通；内筒II顶部与中间进料段的底部液相出口连通，底部与反应器下封头密闭连接；中间进料段与环形空间I、环形空间II不连通；内筒I装填加氢催化剂A，内筒II装填加氢催化剂B，环形空间I装填加氢催化剂C，环形空间II装填加氢催化剂D，上述加氢催化剂的活性大小顺序为B＞A＞D＞C。
2.根据权利要求1所述的重油加氢反应器，其特征在于：所述的内筒I的最大横截面直径与反应器直径之比为1:1.05～1:50。
3.根据权利要求1所述的重油加氢反应器，其特征在于：所述的内筒II的最大横截面直径与反应器直径之比为1:1.05～1:50。
4.根据权利要求1所述的重油加氢反应器，其特征在于：所述的内筒I和内筒II的筒壁开孔均匀分布；内筒I筒壁开孔面积与内筒I筒壁侧面积比为1:1.1～1:10；内筒II筒壁开孔面积与内筒II筒壁侧面积比为1:1.5～1:20。
5.根据权利要求1所述的重油加氢反应器，其特征在于：所述的陶瓷膜管数量根据需要进行设置，陶瓷膜管能够将通入管内氢气经管壁扩散为纳/微米气泡，气泡尺寸为10～1000nm。
6.根据权利要求1所述的重油加氢反应器，其特征在于：所述中间进料段壳体上设置2个对称的液相原料入口，液相原料分为2股进入，在中间进料段内发生撞击。
7.根据权利要求1所述的重油加氢反应器，其特征在于：所述的反应器顶部有气体空间，反应器顶部封头最高点处设置气体出口，用于连续或间断排放反应过程中的反应气体。
8.根据权利要求1所述的重油加氢反应器，其特征在于：反应器的上部通过液位控制轻质油品出料，保证轻质油加氢和重油加氢反应过程为全液相加氢。
9.根据权利要求1所述的重油加氢反应器，其特征在于：所述的加氢催化剂C、D、A、B的活性之比为1:1.05:1.5:2.0～1:5:50:80。
10.一种使用权利要求1~9任一所述的重油加氢反应器的重油加氢工艺，其特征在于包括如下内容：（1）含有氢气的重油原料和补充氢气分别自反应器的中间进料段进料，补充氢气进入陶瓷膜管的管内，由陶瓷膜管的管内经管壁渗透扩散至管外的壳侧，与壳侧的重油原料进行接触混合，形成的混合物料；（2）混合物料的轻质物料向上流动进入上反应段，重质物料向下流动进入下反应段；（3）向上流动的轻质物料进入内筒I由下而上与加氢催化剂A发生加氢反应，反应过程中经由内筒I筒壁表面的孔扩散至环形空间I，与加氢催化剂C进行加氢反应，物流经环形空间I设置的出料口流出；向下流动的重质物料进入内筒II由上而下与加氢催化剂B发生加氢反应，反应过程中经由内筒II筒壁表面的孔扩散至环形空间II，与加氢催化剂D进行加氢反应后，经环形空间II的出料口流出。
11.根据权利要求10所述的工艺，其特征在于：所述的重油比重≥0.91，选自减压渣油、蜡油、煤焦油、润滑油、蒽油、脱沥青油、生物柴油、动物油或植物油中的一种或多种。
12.根据权利要求10所述的工艺，其特征在于：含有氢气的重油原料在进入反应器之前进行减黏处理。
13.根据权利要求10所述的工艺，其特征在于：含有氢气的重油原料分为2股从中间进料段的2个对称进料口进入管壳式结构壳侧，使两股物料进入壳侧后发生撞击。
14.根据权利要求10所述的工艺，其特征在于：所述内筒I加氢反应条件为：反应温度120～500℃，反应压力0.5～20.0MPa，新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1。
15.根据权利要求10所述的工艺，其特征在于：环形空间I的加氢反应条件为：反应温度120～520℃，反应压力0.5～20.0MPa，新鲜进料液时体积空速0.5～10.0h-1。
16.根据权利要求10所述的工艺，其特征在于：所述内筒II加氢反应条件为：反应温度120～500℃，反应压力0.5～20.0MPa，新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1。
17.根据权利要求10所述的工艺，其特征在于：环形空间II的加氢反应条件为：反应温度120～500℃，反应压力0.5～20.0MPa，新鲜进料液时体积空速0.1～15.0h-1。
18.根据权利要求10所述的工艺，其特征在于：加氢催化剂C、D、A、B的活性之比为1:1.05:1.5:2.0～1:5:50:80。
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