[发明专利]一种液相加氢系统及液相加氢方法

说明书

本发明公开了一种液相加氢系统及液相加氢方法，该系统包括溶氢区和加氢反应区，所述的溶氢区内设置若干溶氢设备，溶氢设备包括溶氢设备壳体，溶氢设备壳体内部包含若干并联溶氢组件；所述的加氢反应区包括串联一个固定床反应器和至少一个上流式管式反应器。新鲜原料油与氢气首先在在溶氢区形成状态稳定的“油包气”型气液混合流体，然后进入加氢反应区发生液相加氢反应。本发明方法以溶氢区形成的“油包气”型气液混合流体作为液相加氢反应的进料，可大幅度降低加氢反应过程的补充氢油比，提高加氢反应速率和反应效率，提高氢气利用率，降低氢耗及能耗，实现深度加氢。

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体为一种液相加氢系统及液相加氢方法。

背景技术

液相加氢技术是一种新型加氢技术，与常规的滴流床气\液\固三相加氢过程相比，具有工艺流程简单、节省投资、降低生产成本、反应效率高等优点。常规滴流床加氢反应过程中主要是以氢气进行传质，即氢气是从气相扩散并溶解到油中的速度是整个加氢反应的速率控制步骤。而液相加氢工艺则消除了氢气扩散传质的影响，使加氢反应在动力学控制区进行，即氢气溶解于原料油中来满足加氢反应所需氢气，在反应器中为纯液相反应，可消除氢气从气相到液相的传质影响，通过液体循环来溶解反应所需的氢气量，满足加氢反应的需要。在液相加氢技术中，不需设置氢气循环系统，改为增加液相循环油系统和溶氢系统，保证反应过程为氢气始终与油为单一相。

现有液相加氢系统中，氢油混合一般采用氢油静态混合器或改进型静态混合器结构，存在馏份油对氢气的溶解能力差、溶解量小、氢气容易逸出、分散不均匀等诸多问题，一方面造成氢气的利用率低、因此为了保证反应转化率，需要维持一定的补充氢油比。如航煤液相加氢的补充氢油比一般为7～12Nm³/t原料。柴油液相加氢除了补充氢油比更大，还需要1.5～2倍的循环物料，利用反应流出物作为循环物料返回至反应器入口来增加反应过程加入的氢气溶解量，这样就使得反应器体积较大、工艺流程更加复杂、装置投资成本高。同时，由于在反应过程中氢气在油品中的存在状态不稳定、容易逸出，在反应器顶部存在气相空间，氢气在反应器顶部累积至一定压力后排出，这种方式造成了大量氢气资源的浪费，同时在该气相空间为氢气与油气的混合气，在反应器顶部管线、阀门等出现泄漏时存在一定的安全风险。因此，氢油混合设备及混合方法迫切的需要升级和进步，来提高氢气的利用率，改善加氢反应速率和反应效率，简化工艺流程，降低物耗和能耗，提高装置安全性。

液相加氢系统中的液相加氢反应器一般为常规的液相加氢反应器，反应器高径比的选择上无严格要求，主要从流体分配、制造成本、运输等因素上考虑，反应器直径和高度不可过大或过小，其选择范围较宽；而对于液相加氢反应器来讲，除了沿用滴流床加氢反应器高径比选择之外，其管式液相加氢反应器的高径比则远远超出该范围，因此液相加氢反应器高径比可以根据工艺要求选择适宜的高径比。在现有技术中高径比的液相加氢反应器来说，一般2.5～12，此反应器若采用常规气液混合器与常规液相加氢反应器发生加氢反应时存在以下问题：（1）氢气在原料油中溶解分散后的状态不稳定，在加氢反应过程中由于反应器高径比大，气液运动路径长，氢气容易向上扩散而逸出至反应器顶部，一方面降低了加氢反应效率，达不到理想的加氢效果，另一方面浪费了大量的氢气；（2）加氢反应过程中，不断生成副产物H₂S和NH₃等物质，这些物质将抑制加氢反应的进行，尤其是抑制深度加氢脱硫或脱氮反应，而常规液相加氢反应器的物料是由上而下的下流式操作，因此H₂S和NH₃等物质是向上扩散的，不能及时移走，因而对于实现深度加氢具有不利影响。

CN200810141293.X提出了一种液相加氢方法，取消了循环氢和循环氢压缩机，将氢气在溶剂或稀释剂存在下与新鲜反应进料和部分循环油混合形成混合物流，混合物流在分离罐中将气体分离后，液相进入反应器发生加氢反应，反应流出物一部分作为循环油，另一部分进入后续分馏系统。该方法由于化学耗氢大于溶解氢，因此为了使反应器进料的油中溶解较多的氢气，设置了循环油和稀释剂，以达到反应过程所需的反应氢，使装置能耗大幅度增加，反应器体积也增加很多，同时还涉及后续过程稀释剂的脱除问题。