[实用新型]一种加氢反应器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种烃油加氢反应器，特别是一种液相循环液相加氢反应器。

背景技术

降低柴油中的硫含量和芳烃含量能够减少柴油车尾气的固体颗粒排放量，减少对大气污染。我国轻柴油规格标准即将参照欧III标准执行即要求硫小于350μg/g以及欧IV标准执行即要求硫小于50μg/g。为应对新排放标准柴油的生产，一方面需要解决关键技术难题，新建加氢装置进行柴油深度加氢脱硫、提高十六烷值、改善油品质量；另外一方面需要针对企业实际情况进行综合性方案设计，以减少实施风险和重复投资且取得较好的经济效益。目前炼化企业柴油质量升级大都面临柴油加氢能力不足、氢气资源不够和加氢深度不合理等诸多问题，在超低硫柴油生产技术不断改进的情况下，企业越来越倾向于采用改造方案。改造方案通常是从下面几方面考虑：增加反应器容积(提高催化剂装填量)；选用活性更好的催化剂；改善反应器中的油气分布和氢气净化；开发新的工艺技术等。

在常规的固定床加氢工艺过程中，为了脱除原料中的硫、氮、氧、金属等杂质或减小原料油分子的大小，需要进行催化加氢反应。为了控制催化剂床层的反应温度和避免催化剂积炭失活，通常采用较大的氢油体积比，在加氢反应完成后必然有大量的氢气富余。这些富余的氢气通常经循环氢压缩机增压后与新氢混合继续作为反应的氢气进料。该工艺过程也可以定义为气相循环加氢工艺。该工艺循环氢压缩机的投资占整个加氢装置成本的比例较高，氢气换热系统能耗较大，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，可以为企业节省投资并降低操作费用，为清洁燃料生产降低成本。传统的固定床加氢反应器内是气、液、固三相并存，气相为氢气和烃类原料的蒸气，液相为未汽化的烃类原料，固相为催化剂。气液液相是以滴流的形式通过催化剂床层，因此也称滴流床反应器。

在滴流床反应器中，为了加大传质力度，氢气与原料油的体积比一般为50～2000∶1，因此加氢反应器设计的比较大，而实际参加反应的原料油与液时空速有关，空速反映了装置的处理能力，工业上希望采用较大的空速操作，但空速受到反应速度的制约。空速根据催化剂活性、原料性质、反应深度的不同一般在0.5～10h^-1之间波动。目前工业应用的加氢精制过程在一定反应温度条件下降低空速会提高烯烃饱和率、加氢脱硫率和加氢脱氮率。在加氢裂化条件下，提高空速对总的转化率影响不大，但反应产物中的轻组分含量下降较多。

采用过剩氢气的目的是加强传质和带走因加氢反应而产生的大量热量，循环氢压缩机作为加氢过程的心脏，投资和操作费用均较高，为了取消循环氢压缩机

US6213835、US6428686等公开了一种将氢气溶解在液相物流中的液固两相加氢反应工艺，原料油与溶剂或稀释剂混合，然后将反应所需的氢气溶解在原料油与溶剂或稀释剂的混合物中，反应器内无气相氢存在。但其没有完全解决将在加氢精制反应过程中产生的H₂S、NH₃等有害杂质脱除的问题，导致其不断在反应器内累积，大大降低了反应效率，也无法有效处理硫、氮含量较高的原料。另外，液相循环加氢工艺的反应系统及控制方法对液相循环加氢的稳定操作具有重要意义。如CN200680018017.3公开的液相加氢反应系统中，通过控制液相进料中混合氢气的量进一步控制反应器内的压力和液位，其不足之处在于在控制过程中，补充氢气量随液位或压力的变化而不断变化，可能出现补充的氢气量少于反应所需氢气量的情况，如非正常情况下产生的小分子烃较多时，反应器内液面下降，此时控制系统的调节方式是减少液相原料中的混氢量，如果减少得太多，则氢气量可能不足以维持正常的加氢反应，对反应的稳定进行带来不利影响。但以上工艺均将反应器的流出物部分作为循环油循环到反应器入口，如果多个反应器串联，也是将每个反应器的流出物循环到该反应器的入口，另一部分与氢气混合形成混合物流进入下一个反应器，这种循环为小循环，其特点是，每个反应器的反应流出物，一部分作为该反应的循环油进入到该反应器入口，另一部分进入到下一个反应器入口，这样的结果是每个反应器必须配备一台循环油泵，将该反应器的物流循环到反应器入口，本反应器流出物循环到本反应器入口，该循环油中没有反应的部分会在循环到反应器中进一步进行第二次反应，这样对于新鲜原料而言就形成了竞争反应，竞争催化剂的反应活性中心，从而降低反应效率。