[发明专利]一种氢氛保护抑制结焦的加氢反应方法和装置

说明书

一种氢氛保护抑制结焦的加氢反应方法和装置，一种氢氛保护抑制结焦的加氢反应方法和装置，氢气分为四个分支分别与油品接触反应。第一部分氢气与原料油在涡流混合器内进行预混合；第二部分氢气注入加氢反应器底部，与原料油一起进入均质气泡剪切构件；第三部分氢气注入中尺度气泡发生构件；第四部分氢气作为冷氢注入冷氢开孔构件。通过主要部位的氢气浓度分布调节，避免了局部乏氢导致结焦，提升了加氢转化率，延长渣油加氢连续运转周期。

技术领域

本发明涉及一种氢氛保护抑制结焦的加氢反应方法和装置，具体地说，针对重油、渣油等劣质油加氢反应易结焦的难题，利用全流程氢氛保护的方法和装置，提高油氢均质度，进而提高加氢转化率、避免结焦的方法和装置，适用于固定床、沸腾床、浆态床加氢过程。

背景技术

石油资源是不可再生资源，是目前人类赖以生存的主要能源和化工原料来源。随着石油资源越来越匮乏，重质原油的加工比例将越来越大，因此重质油品加工方案的选择影响着炼厂经济效益甚至命运。

通常把渣油分成四个组分：饱和分、芳香分、胶质和沥青质。渣油胶体体系的稳定性取决于渣油体系的组成与结构和外部条件的变化，如热处理温度和滞留时间，通过改变渣油的组成和结构而影响渣油体系的相分离特性。在渣油体系中，沥青质和胶质重组分构成混合胶团，是结焦的主要因素。

在加氢反应过程中，加氢裂化是一个芳环断裂过程，溶解沥青质的重质溶剂组分的比例减少及加氢饱和使芳香性降低，沥青质由于过饱和而析出，成为结焦的前驱物，沥青质将在下列高温部位析出引起装置操作性能下降：反应器、级间分离罐、热低分罐、热中分、常压塔塔底部、减压炉、减压塔塔底部及减底换热器等，影响全厂经济效益或缩短装置的运行周期。

Chevron公司VRSH工艺使用强加氢型均相催化剂提高加氢活性抑制生焦。Eni公司的EST工艺和UOP公司的Uniflex技术采用温度控制反应转化率从而控制生焦界限，但是存在成本昂贵、操作复杂等问题。

在渣油加氢裂化过程中，降低氢分压均会导致反应产物中的沉淀物增加，(参考：沸腾床淫油加氨裂化装置防结焦技术的研究，武汉工程大学，硕士学位论文)。在反应器内某一位置的氢分压等于反应器压强乘以氢浓度，氢分压的提高一方面可以抑制结焦反应，降低催化剂失活速率；另一方面可以提高硫、氮、金属的脱除率，同时又可以促进稠环芳烃加氢饱和反应。而氢分压不能不断的提升，因氢分压在提升的同时也增加反应热量的释放和氨气的消耗量，催化剂床层出、入口的温差加大，反而对反应器中催化剂的寿命和操作运行造成了不利的影响。

从微观角度考虑，加氢反应器存在某些位置的氢气浓度没有得到有效控制，导致在热裂化过程的结焦。同时因为结焦速度随着反应温度和转化率的提高而提高，为了长周期运行通常人为限制产品转化率，结焦限制了加氢转化率。

发明内容

本发明的目的是通过准确调节氢气在反应器内部的浓度分布，在整个反应流程提高氢氛保护水平，是一种有效抑制结焦、提高转化率的方法。

本发明的具体技术方案是：

一种氢氛保护抑制结焦的加氢反应方法，氢气分为四个分支分别与油品接触反应，第一部分氢气与原料油在涡流混合器内进行预混合；第二部分氢气注入加氢反应器底部，与原料油一起进入均质气泡剪切构件；第三部分氢气注入中尺度气泡发生构件；第四部分氢气作为冷氢注入冷氢开孔构件。

在预混合过程氢气快速溶解在原料油中，预混合后的氢气以溶解形态和微细气泡形态存在于液相原料油，工况下预混氢气与原料油体积流量比为5％～30％；

涡流混合器内置环形鼓泡构件和涡流剪切构件，单个涡流剪切构件的原料油处理量为4～9方每小时，预混过程氢气和原料油的压力降不超过3.5bar；

工况下注入加氢反应器底部的氢气与原料油体积流量比范围为0％～120％，在均质气泡剪切构件形成1～1000微米尺寸的气泡；