[发明专利]一种提高混氢量的液相循环加氢处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种液相循环的加氢处理方法，特别是提高液相物料中氢气溶解量的液相循环加氢的方法。

背景技术

常规的固定床加氢工艺是脱除原料油中硫、氮等杂质的经济有效手段。在固定床加氢装置的操作中，往往采用较高的氢油比和氢分压，以保证催化剂运转寿命，促进加氢脱硫、脱氮、芳烃饱和及裂化等反应的进行。然而，压力较高的氢气循环系统需要高的投资费用和操作成本，间接地增加了油品的生产成本。如果能够将加氢处理过程中的氢气流量减小并省去氢气循环系统和循环氢压缩机，则可以为企业节省设备投资，降低清洁燃料的生产成本。

固定床反应器传质的理想状态为：原料油均匀分布在催化剂颗粒表面，氢气在催化剂床层空隙中穿过。所以氢气需要溶解在原料油中，才能与催化剂接触，参与加氢反应。也就是说当固定床加氢工艺采用较高的氢气压力和氢油比操作条件时，其中实际提供的氢气量远远超过化学反应所需的氢气量，这种操作模式仅仅是为了增强氢气的传质动力，保证原料油中的氢气溶解度。目前相间传递方面最为普遍的传质设备主要是塔器类(包括反应器)设备，如板式塔和填料塔等，这些设备的操作均是在重力场下完成的，液相的流动主要是受重力的作用。由于重力加速度g是不能改变的有限值，这也就从宏观上决定了液体流动的基本行为。一方面，重力场下的传质设备中液相流体以较厚的流体层流动，相间传递面积更新频率低且传递总面积较小，使得相间传递过程受到限制；另一方面，提高气速可以改变液相流体的流动状态并能强化传递过程，但是受到液泛的影响，使得气相速度的提高也十分有限。

US6881326介绍了一种两相加氢预处理技术。其工艺过程为新鲜原料油、循环油和氢气经过一个混氢装置将氢气溶解在油中，溶解氢气的油进入较小的反应器与催化剂接触进行加氢反应，脱出油中的杂质。反应后物流一部分循环至混氢装置，一部分作为产品从装置排出。此方法采用原料和循环油进入反应器前将所需氢气预先溶解在油中，可以省略循环氢系统。但是该技术没有公开溶氢的具体方式，而且在溶解氢气之后，在反应器之前设置的分离器中还设有废气分离装置。这样虽然可以去除少量影响加氢反应的废气(主要是反应后脱除的硫化氢和氨等)，但废气分离效果较差，也使得部分已溶解的氢气从原料油中分离出来，导致原料油中氢气的溶解度下降，最终影响加氢脱杂质效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种提高油中氢气溶解量的液相循环加氢方法。在原料油进入反应器前，先与部分加氢反应后物流混合进入超重力气液混合设备，在超重力条件下，使氢气以过饱和的状态溶于液相物料中，并且大量的微气泡以乳化状态分散于液相物料中，被带入反应器进行加氢反应。本发明可以简化操作过程，节省设备投资，并能提高氢气的使用效率，提供良好的加氢环境。

本发明提高混氢量的液相循环加氢处理方法包括以下内容：

a、采用叶轮式超重力混氢设备，超重力混氢设备中的叶轮高速旋转，在空心轴处形成低压，将液相物料(包括新鲜原料油、反应后循环油与混氢设备中的循环油)和氢气吸入，在叶轮内部的超重力离心力场的作用下，氢气被高速液相物料撕扯分割成大量气泡。其中较大的气泡会快速上升聚并，由超重力混氢设备的壳体上部排出，经脱出H₂S、NH₃等气体杂质后循环使用。充分溶解了氢气的液相物料从超重力混氢设备下部排出；

b、步骤a排出的液相物料进入加氢反应器与催化剂接触形成固、液两相，进行加氢反应；

c、反应后的物流一部分作为产品排出装置，另一部分循环至超重力混氢设备。

步骤(a)所说的超重力气液溶氢设备为气、液两相操作。叶轮式超重力混氢设备采用叶轮旋转方向后侧设置布气孔的结构，如CN200610134150.7、CN200610134149.4等专利介绍的结构。氢气由空心轴的上部向下进入超重力混氢设备，液相物料由空心轴的下部向上进入超重力混氢设备。由于超重力混氢设备中的液相物料不断循环溶氢，同时通过空心轴带动叶轮高速旋转，产生的大量微气泡会增加气液两相的接触面积，液相物料很快会形成氢气的饱和溶液，并且部分超微气泡会以乳化状态均匀分布在液相物料中，被带入固定床反应器，进一步提供溶解氢气。超重力混氢设备的操作温度控制在100～380℃，最好为150～330℃；压力0.5～15.0MPa，最好为2.5～10.0MPa；气液比(新鲜进料与入口氢气标准状态下的体积比)为1∶1～60∶1，最好为2.5∶1～15.0∶1。循环油量和新鲜原料的体积比(循环比)为1∶1～10∶1，优选为2∶1～6∶1。