本发明公开了一种重烃原料加氢处理方法,采用固定床加氢反应器,固定床加氢反应器内至少设置两个催化剂床层,在至少一个相邻催化剂床层之间引入溶剂,溶剂与反应物料混合并将轻组分抽提出来,在相邻两个催化剂床层间的抽提分离区将轻组分引出反应器,重组分进入下一催化剂床层继续反应。抽取油可以直接进入汽柴油加氢装置得到合格汽柴油,也可以进入FCC主分馏塔进行分馏得到粗产品后再进入汽柴油加氢装置得到合格汽柴油。本发明方法不仅能有效地降低固定床加氢处理的床层压降和延长催化剂的使用寿命,同时提高了固定床加氢装置的总转化率,同样转化率下可以增加装置的处理能力,为企业创造更大的效益。
1.一种重烃原料加氢处理方法,采用固定床加氢反应器,固定床加氢反应器内至少设置两个催化剂床层,其特征在于:在至少一个相邻催化剂床层之间引入溶剂,溶剂与反应物料混合并将轻组分抽提出来,在相邻两个催化剂床层间的抽提分离区将轻组分引出反应器,重组分进入下一催化剂床层继续反应;相邻两个催化剂床层采用冷油控制反应温度;冷油为C20~C40的各类油料或其混合物。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:固定床加氢反应器内的催化剂床层为3~5个。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:加氢处理反应温度为360-480°C,反应压力为10.0-21.0MPa,进料体积空速为0.1—2.0h
-1,反应器入口氢油体积比为500∶1—1500∶1。
4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:溶剂为丙烷和/或丁烷。
5.按照权利要求1或4所述的方法,其特征在于:相邻两个催化剂床层间的溶剂用量为原料油进料质量的5%~50%。
6.按照权利要求1或4所述的方法,其特征在于:相邻两个催化剂床层间的溶剂用量为原料油进料质量的10%~30%。
7.按照权利要求1所述的方法,其特征在于:溶剂对反应过程中产生的轻组分在反应器内的抽提分离区进行抽提分离,抽提出的轻组分引出反应器;溶剂和冷油一同引入反应器,或者分别引入反应器。
技术领域本发明涉及一种重烃原料加氢处理方法,特别是重烃原料脱杂质和轻、重油分离同时进行的加氢处理方法。
背景技术随着原油的日益变劣、变重以及对轻质油品需求的日益增加,重油轻质化已成为炼油工作者的主要任务。重油加氢改质是重油轻质化的主要方法之一,不但能大量脱去渣油中的金属、硫、氮等有害杂质,还能使重、渣油裂解为高价值的低沸点组分。目前,世界上已工业化或技术成熟的渣油加氢工艺有固定床、移动床、沸腾床及悬浮床四大类,其中固定床工艺应用最广,也最成熟。移动床、沸腾床和悬浮床虽可加工劣质重油,但操作复杂且投资较高,装置的稳定性较差。固定床加氢技术是将不同功能的催化剂级配装填于不同的反应器或不同床层中,渣油原料通过床层时与催化剂接触进行加氢反应。这种渣油加氢工艺的不足在于对原料油有严格的限制,随着催化剂上焦炭和金属沉积量的增加,催化剂迅速失活,特别是在加工含有大量杂质特别是残炭和金属的劣质重油、渣油原料时,催化剂床层容易堵塞,另外,固定床加氢装置的产品分布基本上是由催化剂和原料油决定,难以随市场变化而调整。目前,固定床加氢装置的改进主要集中有催化剂性能的优化,以及不同性能催化剂的级配装填,以进一步延长催化剂的使用寿命和加氢装置的开工周期。CN1335369公开了一种重、渣油固定床加氢处理技术的改进方法,该方法先采用重、渣油缓和热裂化生成渣油中间相,然后将中间相分离,脱除渣油进料中金属含量较多的沥青质和/或部分胶质,使其金属含量降低,再进行加氢处理。该工艺的缺点是不但热裂化反应深度和渣油中间相的形成难以控制,并且很难保证原料油在反应器内由上而下一直到反应器出口都是中间相。CN1362494公开了一种渣油加氢处理方法,该方法在加氢处理反应器下部设置溶剂分离区域,将渣油中的较重组分进行分离而排出,剩余的油进行加氢处理。该工艺的缺点是一方面重组分抽出时由于压力高,必然携带大量轻组分而造成轻油的损失,另一方面轻油在反应器内进行反复裂化反应降低了液收。
发明内容针对现有技术的不足,本发明提供一种重烃原料加氢处理方法,本发明方法具有深度转化重烃原料,以及延长加氢装置运转寿命等优点。本发明重烃原料加氢处理方法包括如下内容:采用固定床加氢反应器,固定床加氢反应器内至少设置两个催化剂床层,在至少一个相邻催化剂床层之间引入溶剂,溶剂与反应物料混合并将轻组分抽提出来,在相邻两个催化剂床层间的抽提分离区将轻组分引出反应器,重组分进入下一催化剂床层继续反应。本发明方法中,重烃原料可以是各种劣质、重质的原料,如各种原油的渣油、重质原油、煤液化油、煤焦油等。固定床加氢反应器内的催化剂床层一般为3~5个,加氢处理催化剂可以使用本领域常规的催化剂,可以根据原料的性质使用一种加氢处理催化剂,也可以使用多种加氢处理催化剂。本领域技术人员知道,加氢处理催化剂最好按沿反应物流动方向孔径依次减少、活性金属组分依次升高的顺序级配装填,具体催化剂可以选择市售商品催化剂,也可以按本领域常规方法制备。加氢处理催化剂一般以氧化铝为载体,以W、Mo、Ni、Co中的一种或几种为加氢活性组分。本发明方法中,加氢处理反应条件一般为:反应温度为360-480°C,反应压力为10.0-21.0MPa,进料体积空速为0.1-2.0h
-1,反应器入口氢油体积比为500∶1-1500∶1。具体操作条件可以根据原料性质和所需的反应深度进行调整确定。本发明方法中,相邻两个催化剂床层之间可以采用冷氢控制反应温度,也可以用冷油控制反应温度,为了溶解重组分中的沥青质,优选采用冷油控制反应温度,冷油如C20~C40的各类油料或其混合物,冷油引入量按设计的床层最高温度确定。冷油优选为催化裂化澄清油、本装置加氢处理后的渣油等。本发明方法中,溶剂为丙烷和/或丁烷,相邻两个催化剂床层间的溶剂用量为原料油进料质量的5%~50%,优选10%~30%。溶剂对反应过程中产生的轻组分在反应器内的抽提分离区进行抽提分离,抽提出的轻组分引出反应器。溶剂可以和冷油一同引入反应器,也可分别引入反应器。反应器内的抽提分离区为自然沉降或离心沉降等适宜方式。本发明方法中,在反应器的不同位置抽出原料油加氢处理过程中裂解产生的轻油,以增加剩余的重质原料与催化剂的接触几率来提高转化率;在冷油与溶剂混合物注入口下方设置溶剂抽提区域进行器内抽提,将抽提后的轻油自轻油抽出口抽出,冷油与溶剂混合物的注入一方面通过降低反应温度可以抑制重、渣油中沥青质的过度反应而堵塞催化剂孔口,另一方面可以溶解反应过程中析出的沥青质而减缓催化剂结焦堵塞床层,延长后续的渣油加氢过程的运转周期,另外对反应混合物中的轻油进行溶剂抽提而实现轻、重油的分离。本发明方法不但能优化后续的固定床加氢处理工艺的操作,扩大固定床加氢原料的来源,而且还能大大延长固定床加氢装置的运转寿命。具体地说,本发明方法与现有技术相比,具有如下优点:1、通过采用注入冷油与溶剂混合物稀释渣油加氢反应生成物的工艺,可以将反应生成的高活性的部分沥青质及其中间生成物部分溶解并适当冷却而降低其活性,从而延缓催化剂结焦堵塞床层,在通过加氢反应而脱掉重金属杂质的同时,延长加氢催化剂的使用寿命,延长加氢处理装置的运转周期。对原料的适应性更广,扩大了原料的来源。2、溶剂的加入可以实现反应产物中轻重油的分离,避免轻油深度裂化,提高渣油加氢的液收,抽高装置的经济效益。3、通过采用在反应器不同位置连续抽出经过溶剂抽提后的轻油的工艺,回收了部分质量较好的轻油,提高了渣油的利用率,并使余下重油与催化剂的接触机会增加而提高了渣油的转化率。4、反应产物放出的热量被冷油吸收,因此不用注入冷氢给产物降温,节省能耗,而且冷油的注入使反应器床层流态更加稳定,物流分布更均匀,从而使整个反应器从上至下的反应温度能够保持均匀,反应不易飞温,易于控制。5、通过渣油加氢处理工艺,使处理后的渣油更适合于下游装置的使用。
附图说明图1是本发明工艺方法流程示意图。1为经过加热的渣油和氢气的进料管线;2、3、4、5分别为第一至第四催化剂床层冷油与溶剂的注入管线;6、7、8、9分别为第一至第四催化剂床层的轻质油抽出管线;14、15、16、17分别为第一至第四催化剂床层的冷油与溶剂和反应物的混合区域;10、11、12、13分别为第一至第四催化剂床层的溶剂抽提分离区,既轻重组分的抽提分离区域。
具体实施方式本发明的重烃原料加氢处理方法中,采用在重烃原料加氢处理过程中设置冷油与溶剂混合物注入口和溶剂抽提后的轻油抽出口,一方面实现轻、重油的分离,提高渣油转化率和处理量,另一方面由于冷油的注入溶解了部分沥青质,减缓了催化剂床层结焦速度,通过各个床层的逐渐加氢反应而脱掉大部分的金属而实现固定床加氢处理反应,还实现了轻油与重油的分离,避免了轻油深度加氢而提高液体产品收率。具体地说,首先将渣油原料和氢气混合物的温度加热到反应所需的温度,再进入固定床反应器第一催化剂床层进行反应,第一催化剂床层出口设置冷油和溶剂混合物,与第一催化剂床层反应产物混合降温并进行溶剂抽提,抽提得到的轻组分引出反应器,重组分进入第二催化剂床层继续进行反应直到反应器出口。冷油与溶剂混合物的注入适当降低了重油的温度,抑制重油的过度裂解反应,同时冷油的注入溶解了重油中即将析出的沥青质,防止催化剂孔口堵塞,另外可以对反应产物中的轻油进行溶剂抽提而抽出。加氢处理反应器的最主要操作条件是冷油与溶剂混合物性质和注入量。冷油性质及注入量对渣油加氢处理的影响很明显,冷油对反应物中的沥青质的溶解性越强,催化剂床层越不容易堵塞;冷油的注入量越大,冷油与混合物混合后的温度越低,越能够抑制沥青质的过度反应,防止沥青质结焦,但同时温度不能过低,否则会达不到下一床层渣油加氢处理反应所需要的温度,影响加氢处理效果及转化率;溶剂对轻油的溶解度越大,则轻重油的分离效果越好。因此本发明中根据渣油加氢处理反应所需的温度来确定冷油的注入量,根据裂化反应程度确定溶剂的加入量,且溶剂的加入量与轻油有一个合适的比例。冷油和溶剂的混合温度一般为150~250°C。下面结合附图进一步说明本发明。本发明所述渣油加氢处理过程的实现过程是:原料油与氢气经加热炉加热至渣油加氢反应所需的温度后,由进料管线1进入反应器,经过第一床层反应后,在14区域与冷油及溶剂混合,使物料降温,混合后进入10区进行溶剂抽提实现轻油和重油的分离,轻油从管线6抽出,剩余的重油进入第二床层发生加氢反应,然后在15区域进行反应产物与冷油及溶剂的混合,到11区域进行溶剂抽提后将轻油自管线7抽出,剩余的重油进入第三床层发生加氢反应,然后在16区域进行反应产物与冷油及溶剂的混合,到12区域进行溶剂抽提后将轻油自管线8抽出,剩余的重油进入四床层发生加氢反应。在14、15、16、17区域可以设置混合器实现反应产物与冷油及溶剂的高效混合,增强溶剂抽提效果;在10、11、12、13区域设置溶剂抽提装置,可以是抽提箱或抽提罐等。不同的原料及不同的加氢处理要求对应不同的操作参数,本发明可以根据原料性质改变轻油抽出量和冷油及溶剂注入的量及操作条件。本专利方法的工艺参数选择如下:原料油可以选择常压或减压渣油,渣油中的沥青质相对较多,越能够体现本专利的优势。所述方法的冷油可以选择C30左右的各类油料及其混合物,最好是窄馏分油,便于溶解沥青质,也可以用本装置进料,便于操作,溶剂可以为丙烷等。抽出的轻油可以去汽、柴油加氢精制。在溶剂抽提区域内,物料处于较高的温度,温度高渣油粘度低,更易于实现轻油、重油的抽提分离,但分离温度要控制在渣油的结焦温度以下;总压力与加氢反应区域压力相同,防止渣油的结焦。轻油的抽出量取决于渣油裂解的程度,在反应过程中要使渣油裂解程度比较缓和,一方面提高液收,另一方面使进入下一床层的反应温度易于控制。在冷油及溶剂混合物注入区域内,温度一般在360-400°C之间,通过冷油的注入量控制,尽量接近于反应器进料的入口温度,冷油的注入要有效地控制沥青质的反应活性,并溶解部分析出的沥青质。因此冷油与反应产物混合后的温度越低,对沥青质的抑制作用越好,但温度不能过低,否则会使下一床层的入口温度达不到渣油加氢所需的反应温度。下面结合实施例对本技术发明方案进行详细说明,但本发明不受下述实施例的限制。实施例所用的原料为渣油,其性质见表1所示,所用的加氢处理催化剂A性质见表2所示,分离后的液体产品性质见表3所示。实施例1固定床渣油加氢反应器共设三个床层,三个床层催化剂种类和用量相同,渣油和氢气经加热后进入固定床反应器的第一床层发生加氢反应,反应条件如下:温度---360°C;压力15.0MPa,渣油进料体积空速0.5h
-1;反应器入口氢油比为1300(V/V)。溶剂为丙烷,冷油为320~420°C石油馏分,第一床层和第二床层出口引入溶剂和冷油。每个床层溶剂引用量为原料进料质量的15%。每个催化剂床层入口温度均控制为360°C。从试验结果来看,用该方法回收的轻油中杂质含量较低,可以作为汽柴油加氢装置的进料,提高了渣油的利用率和处理量,从而提高炼厂的经济效益。表1原料主要性
xa0xa0原料性质
xa0xa0硫,wt%
xa0xa03.5
xa0xa0氮,wt%
xa0xa00.24
xa0xa0康氏残炭,wt%
xa0xa015
xa0xa0Ni,μg/g
xa0xa048
xa0xa0V,μg/g
xa0xa026
表2催化剂主要性质和组成
xa0xa0催化剂A
|
xa0xa0金属组成
xa0xa0CoO,wt%
xa0xa01.0
xa0xa0NiO,wt%
xa0xa07.5
xa0xa0MoO3,wt%
xa0xa010
xa0xa0WO3,wt%
xa0xa01.5
xa0xa0性质
xa0xa0比表面,m2/g
xa0xa0150
xa0xa0孔容,ml/g
xa0xa00.75
xa0xa0孔分布
xa0xa05-10nm
xa0xa010
xa0xa010-20nm
xa0xa015
xa0xa0>20nm
xa0xa075
表3加氢处理后产品主要性质
xa0xa0产品性质
xa0xa0抽出油
xa0xa0抽余油
xa0xa0硫,wt%
xa0xa00.71
xa0xa01.2
xa0xa0氮,wt%
xa0xa00.05
xa0xa00.16
xa0xa0康氏残炭,wt%
xa0xa0/
xa0xa08
xa0xa0Ni,μg/g
xa0xa0<1
xa0xa09.5
xa0xa0V,μg/g
xa0xa0<1
xa0xa05.4
