[发明专利]一种液相加氢反应器及液相加氢工艺方法

说明书

本发明涉及一种液相加氢反应器及液相加氢工艺方法，该反应器包括废气总排出口A、独立催化剂床层废气排出口A1‑An、原料油输入管线B1、氢气补充管线B2‑Bn、多个独立催化剂床层C1‑Cn、反应器筒体D、产品输出管线E、液相产物输送管线E1‑E(n‑1)；n为大于1的整数。本发明将多个独立催化剂床层串联设置于反应器内，每个催化剂床层的顶部均设置有废气排出口，可避免反应生成的H₂S、NH₃等有害杂质对加氢反应产生负面影响；每个催化剂床层进料口都设有新氢补充口，以保证液体原料充分溶解氢气。另外，本发明设置独立的催化剂床层，可针对不同原料油性质进行催化剂的配伍，提高了加氢效率和催化剂使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种液相加氢反应器及工艺方法，具体地说涉及一种加氢生成油循环的液相加氢反应器，及使用该反应器的液相加氢工艺方法。

背景技术

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。在这个工艺过程中，反应器内一般存在汽、液、固三相，气相为氢气以及汽化的原料油，液相为未汽化的原料油，固相为催化剂。由于气相的量远远超过液相的量，在反应器内，气相是连续相，液相以滴流的形式通过催化剂床层，因此，被定义为滴流床反应器，也可以定义为气相循环滴流床加氢工艺。在三相滴流床反应器内，氢气需要从气相传递到液相，然后在催化剂表面发生反应，这个过程需要大量氢气来完成，一般氢油比(体积比)在50－5000：1，大量的过量氢气需要进行循环使用，因此，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，降低生产成本。

一般含有简单硫化物的原料在滴流床加氢反应器中加氢脱硫的反应速率除了与有机硫化物的浓度有关系外，还受催化剂的润湿状况、反应器系统中的有机氮化物和H₂S浓度等因素的影响。催化剂的润湿因子是对在加氢反应条件下催化剂表面被液体反应物所浸润程度的一种度量。催化剂的浸润程度越高、催化剂的润湿因子就越高，也就是说催化剂的有效利用率越高。在催化剂等因素确定的条件下，影响催化剂润湿因子的主要因素是反应器中液体的流速，以及气体和液体流速的比(氢油比)。一般认为，液体流速增加可增强催化剂润湿效果，而常规加氢工艺多采用远远超过反应所需的大氢油比，从而降低了催化剂的润湿效果，对润湿因子有不利的影响。

有机氮化物是加氢催化剂的毒物，对加氢脱氮、加氢脱硫和加氢脱芳反应有明显的抑制作用。这种抑制作用主要是由于有些氮化物和大多数氮化物的中间反应产物与催化剂的加氢反应活性中心具有非常强的吸附能，从竞争吸附的角度抑制了其他加氢反应的进行。而通过加氢产物循环将大大稀释原料中的杂质含量，有利于发挥催化剂的性能。

加氢脱硫副产物H₂S对加氢脱硫、脱氮、脱芳反应也有明显的抑制作用。少量H₂S存在就会大大降低加氢脱硫速率，并且H₂S在催化剂表面的吸附为单层吸附，一旦吸附中心被H₂S占据，反应速率将不再随H₂S分压提高而下降。因此，采用有效的手段消除H₂S的影响是解决深度脱硫的关键问题。

CN86108622公开了一种重整生成油的加氢精制工艺，氢油体积比为200:1-1000:1；CN93101935.4公开了一种劣质原料油一段加氢裂化工艺方法，氢油体积比1300:1-1500:1；CN94102955.7公开了一种催化裂解汽油加氢精制方法，体积氢油比150:1-500:1。这些专利的特点是具有较高的氢油比，因此必须具有氢气循环环节和循环氢压缩机。