一种劣质渣油悬浮床加氢转化方法

技术领域

本发明属于化工技术领域，尤其涉及一种劣质渣油悬浮床加氢转化方法。

背景技术

随着原油变重趋势的加剧和重质、超重质原油的开采以及市场对石油产品、特别是各种燃料需求的不断增加，重质油将是21世纪的重要能源；重质油特别是高硫、高沥青质、高金属及高残碳质重质油的转化，因其具有较高的经济效益，将仍是21世纪石油炼制关注的重要技术。重质油加工可能会带来诸如产品质量下降、环境保护等问题，应采用相应的加工技术措施加以解决。对劣质原油的减压渣油，因其硫、残炭及金属含量较高，欲高效转化，提高轻质油收率，减少或防止反应器结焦而解决长周期运行问题，目前只能采用加氢转化处理或焦化加工的技术方案。作为一种劣质渣油加工工艺，悬浮床加氢技术具有高效转化特点，在加工劣质渣油、渣油轻质化、高转化率、高脱硫脱金属等方面，具有其独特的优势。但是，目前国内外开发的悬浮床加氢技术都有各自的优势与不足，大部分悬浮床加氢技术都处于开发阶段，存在转化率低、脱硫脱金属低、空速低、反应器结焦严重等问题，这直接影响了技术应用和开工周期。减少反应器结焦，提高转化率，对炼油工业有着重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种劣质渣油悬浮床加氢转化方法，通过采用气升式环流反应器及径向轴向二次分布器，实现了劣质渣油在悬浮床反应器内的高效转化和减少结焦。

本发明提供的一种劣质渣油悬浮床加氢转化方法，包括如下步骤：

(1)氢气和含有催化剂的渣油原料混合后预热，经过径向轴向二次分布器后进入气升式环流反应器，反应物料在所述气升式环流反应器中轴向旋转式上升进行化学反应；

(2)经所述化学反应的反应物料进入高压和低压分离器，分离后完成渣油转化；

沿着物料进入的方向，所述径向轴向二次分布器依次包括径向分布器和轴向分布器；所述径向分布器为一端设有进料口的分布筒，所述分布筒的侧壁上设有若干径向分布孔；所述轴向分布器为一分布板，所述分布板的表面设有若干轴向分布孔；

所述气升式环流反应器包括：壳体，所述壳体的底部具有流体入口；导流筒，所述导流筒通过支架竖直设置在所述壳体内，使所述壳体和导流筒之间形成环形空间；旋片，多组所述旋片沿所述导流筒的高度方向间隔设置在其外壁上，且所述旋片绕所述导流筒的中心线设置；螺旋折流板，所述螺旋折流板绕所述导流筒的中心线设置在其内壁上。

上述的方法中，所述径向轴向二次分布器中，所述径向分布孔可环绕一圈均匀分布在所述分布筒的侧壁上。

所述径向分布孔的孔径可为0.1～1.0mm，如0.5mm。

所述径向分布孔的个数可为4～20，如8个。

所述轴向分布孔可环绕一圈均匀分布在所述分布板的周边。

所述轴向分布孔的孔径可为0.1～1.0mm，如0.5mm。

所述轴向分布孔的个数可为8～32个，如16个。

所述轴向分布孔的两端呈喇叭状。进一步地，所述喇叭状的弧面与所述分布板可呈45度角。喇叭状开口在进入时起到气液混合作用，出来起到气液分布作用。

上述的方法中，所述气升式环流反应器中，每组所述旋片包括沿周向均布在所述导流筒外壁上的多个叶片，每一所述叶片相对于所述导流筒的中心线可呈向上倾斜设置。

每一所述叶片与水平可呈60°夹角。

所述壳体与所述导流筒两者的中心线可重合，在所述壳体底部绕所述支架可设置多个所述流体入口。

上述的方法，步骤(1)中，所述氢气的体积与所述催化剂和所述渣油原料的体积之和的比例可为(800～1400)：1，具体可为1000：1。

所述催化剂与所述劣质渣油的比例由所述催化剂的活性、选择性及渣油的性质决定，如所述催化剂的含量可为600～100ppm，如300ppm。所述催化剂可为渣油悬浮床加氢工艺中常规使用的催化剂，如Mo系列催化剂、Fe系列催化剂或Ni系列催化剂等等。

所述预热的温度可为150～220℃，如180℃。

所述反应器的压力可控制在10～18Mpa，如12～16Mpa、12Mpa、14Mpa或16Mpa；温度控制在400～460℃，如420～460℃、420℃、440℃或460℃；体积空速(体积空速＝(进料体积流量/h)/反应器的体积)可控制在0.5～1.5h^-1，如0.5～1.0h^-1、0.5h^-1或1.0h^-1。

上述的方法，步骤(2)中，经分离后的气体由质量流量计计量，液体在分离罐底部取样。

本发明具有如下有益效果：

本发明方法可以大幅度提高劣质渣油的转化，生焦率低，气体产率低，具体如下：

本发明采用气升式环流反应器和径向轴向二次高效分布器，可以使物料在环流反应器内的线速度在提高1.5～2倍，强化了环流效果，并使氢气与原料在反应器内气、液两相充分接触，催化剂在反应器内更好的溶解和分散在渣油中，大大增加的反应物料的接触时间与反应时间，进而提高渣油转化率。

本发明方法中，原料(渣油)经过二次高效分布后，使原料与氢气充分高效混合进入气升式环流反应器，气液混合物延轴向旋转式上升，使物料和温度在径向分布均匀，由于物料(气液混合物)延轴向旋转式上升，增加了物料在反应器内停留时间(4倍)，提高了转化率，由于反应器旋转式的特殊设计，使物料在反应器内结焦大幅度减少，实现了劣质渣油在悬浮床反应器内高效转化和减少结焦。

总之，本发明方法是一种转化率及空速高，物料分布均匀，脱硫脱金属效果理想，且可减少反应器结焦的劣质渣油悬浮床加氢高效转化和降低反应器结焦方法。

附图说明

图1为实施例中径向轴向二次分布器的结构示意图，其中，A为径向分布器的俯视图，B为径向分布器的剖面图；C为径向分布器的整体结构图；D为轴向分布器的俯视图，E为轴向分布器的剖面图，F为轴向分布器的结构示意图；

图2为实施例中气升式环流反应器的整体结构示意图；

图3为实施例中导流筒的结构示意图；

图4为实施例中导流筒的俯视结构示意图；

图5是为实施例中导流筒上的螺旋折流板的结构示意图。

图6为实施例中径向轴向二次分布器和气升式环流反应器的结构示意图。

图1-图6中各数字表示如下：

Ⅰ密封法兰、Ⅱ径向分布孔、Ⅲ轴向分布孔、Ⅳ链接法兰、Ⅴ气升式环流反应器、1壳体、2导流筒、3旋片、4螺旋折流板、5支架、6流体入口。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下述实施例中所用的催化剂均为四硫代钼酸纳，具体按照发明名称为“一种四硫代钼酸纳的制法”，专利号为ZL201610115331.9中实施例1公开的制备方法制备得到的。

如图1和图6所示，沿着物料进入的方向(箭头方向，从下往上)，下述实施例所用的径向轴向二次分布器包括径向分布器和轴向分布器；径向分布器中，径向分布孔Ⅱ环绕一圈均匀分布在分布筒的侧壁上；分布筒的外径为6mm，内径为4mm，高度为7mm，底部厚度为1mm；径向分布孔Ⅱ的孔径为0.5mm；径向分布孔Ⅱ的个数为8个；轴向分布器中，轴向分布孔Ⅲ环绕一圈均匀分布在分布板表面的周边；分布板的直径为14mm，厚度为2mm；轴向分布孔Ⅲ的孔径为0.5mm；轴向分布孔Ⅲ的个数为16个；轴向分布孔Ⅲ的两端呈喇叭状，该喇叭状弧面与分布板呈45度角，喇叭状两端的高度均为0.5mm。

使用过程如下，物料从径向分布器的进料口进入径向分布器中(箭头方向，从下往上)，经径向分布孔的径向分布后进入轴向分布器，经轴向分布孔的轴向分布后，实现高效分布。

如图2～6所示，下述实施例中所用的气升式环流反应器包括壳体1、导流筒2、旋片3和螺旋折流板4；导流筒2通过支架5竖直设置在壳体1内，使壳体1与导流筒2之间形成环形空间；在导流筒2外壁上沿高度方向间隔设置多组旋片3，并使旋片3绕导流筒2的中心线设置；同时，在导流筒2内绕其中心线设置螺旋折流板4；壳体1的底部具有流体入口6。每组旋片3包括沿周向均布在导流筒2外壁上的多个叶片，每一叶片相对于导流筒2的中心线呈向上倾斜设置；这样，能够强化流体在环形空间流动时的湍动状态，使气泡在液体中不易集聚，固体在液体中分布更均匀且不易沉积，同时增加流体流动的行程，即增加流体(气-固-液)在反应器内停留时间，使流体在径向分布更均匀。每一叶片与水平呈60°夹角，有利于反应器内气液固三相的混合效果，提高流体内的气含率或固含率。壳体1与导流筒2两者的中心线重合，在壳体1底部绕支架5设置多个流体入口6。

规格如下：反应器直径＝Φ14mm，高H＝56mm，反应器内部的带翅片的导流筒直径＝Φ6mm，反应器有效体积为46mL。

使用过程如下：流体(气-固-液)以一定速度经流体入口6进入反应器中，在壳体1与导流筒2之间的环形空间内，且沿导流筒2外壁上的旋片3螺旋上升，流体漫过导流筒2顶部后，流体进入导流筒2内，在导流筒2内沿螺旋折流板4螺旋下降，流出导流筒2后再次进入环形空间螺旋向上运动，从而使流体在反应器内形成自环流；由于流体在导流筒2内外均沿螺旋流道流动，能够增加流体在反应器内的循环强度和停留时间，流体在导流筒2外自下而上流过旋片3时产生收缩和扩张，能够强化流体湍动，同时，由于导流筒2外的旋片3和导流筒2内的螺旋折流板4存在，为流体内的气泡提供切向流动，当流体沿导流筒2外壁上的旋片3切向高速流动时，撞击到旋片3之间的断口，将流体内大气泡被旋片3切割，分裂成较小气泡，小气泡易受到扰流作用，并不能快速的随物系向上流动，从而增加气泡在该物系下的流动时间以及流体物系的运行距离，使气泡在流体内大小均匀且沿反应器径向分布均匀，流体在径向分布均匀，物料的浓度和温度分布均匀，同时气含率增加；反应器内部整体流速加快，由于导流筒外旋片和内螺旋折流板的存在，增大了流体物系的流动阻力，使内部流动状态变成湍流，有利于流体的传热、传质和动量传递，使流体中含的气体或固体不易从主体中分离出来，有利于反应的进行，减少反应器内的结焦，方便固体从流体中分离出来。

实施例1、减压渣油的悬浮床加氢转化

以中海油惠州炼化减压渣油作为原料(原料性质如表1所示)，按照如下步骤对减压渣油进行悬浮床加氢转化：

表1、原料性质数据

用原料泵按照0.5h^-1的体积空速含有300ppm的催化剂的渣油原料与氢气按照体积比为1：1000混合后进入预热炉，经预热炉加热到180℃进入径向轴向二次分布器，经高效分布后进入气升式环流反应器，在气升式环流反应器中，含有催化剂的渣油原料与氢气延反应器轴向旋转式上升，劣质渣油在反应器进行化学反应，反应器压力12Mpa，温度420℃，气体及氢气从反应器顶部出来，液体产物经反应器顶部侧面出口出来进入高低分离器，反应结束后取样分析，打开反应器检查反应器内件及器壁结焦情况。

实验结果：转化率92.3m％，生焦率2.25m％，气体产率5.87m％。

实施例2、减压渣油的悬浮床加氢转化

以中海油惠州炼化减压渣油作为原料(原料性质如表1所示)，按照如下步骤对减压渣油进行悬浮床加氢转化：

用原料泵按照1.0h^-1的体积空速含有300ppm的催化剂原料与氢气按照体积比为1：1000混合后进入预热炉，经预热炉加热到180℃进入径向轴向二次分布器，经高效分布后进入气升式环流反应器，在气升式环流反应器中，含有催化剂的渣油原料与氢气延反应器轴向旋转式上升，劣质渣油在反应器进行化学反应，反应器压力14Mpa，温度440℃，气体及氢气从反应器顶部出来，液体产物经反应器顶部侧面出口出来进入高低分离器，反应结束后取样分析，打开反应器检查反应器内件及器壁结焦情况。

实验结果：转化率94.25m％，生焦率2.04m％，气体产率6.45m％。

实施例3、减压渣油的悬浮床加氢转化

以中海油惠州炼化减压渣油作为原料(原料性质如表1所示)，按照如下步骤对减压渣油进行悬浮床加氢转化：

用原料泵按照0.5h^-1的体积空速含有300ppm的催化剂的渣油原料与氢气按照1：1000混合后进入预热炉，经预热炉加热到180℃进入径向轴向二次分布器，经高效分布后进入气升式环流反应器，在气升式环流反应器中，含有催化剂的渣油原料与氢气延反应器轴向旋转式上升，劣质渣油在反应器进行化学反应，反应器压力16Mpa，温度460℃，气体及氢气从反应器顶部出来，液体产物经反应器顶部侧面出口出来进入高低分离器，反应结束后取样分析，打开反应器检查反应器内件及器壁结焦情况。

实验结果：转化率95.02m％，生焦率3.15m％，气体产率7.52m％。