[发明专利]一种两相加氢反应器及两相加氢方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两相加氢反应器及两相加氢方法，具体地说涉及一种柴油原料两相加氢生产优质柴油产品的两相加氢反应器及两相加氢方法，属于石油化工领域。

背景技术

随着人们环保意识的不断增强，环保法律法规对发动机尾气排放要求更加严格，各种燃油标准要求S、N的含量也更加苛刻。同时由于原油开采量的不断增加和常规原油储量的不断减少，原油劣质化趋势越来越严重，原油直接蒸馏得到的中间馏分油及焦化、催化裂化等二次加工得到的中间馏分的S、N含量也相应增加，如何将硫、氮等杂质含量较高的中间馏分加工成满足环保要求的产品是各炼厂所面临的重要问题。

加氢过程是脱除中间馏分杂质的最经济有效的方案。现有的大部分加氢装置都采用较高的氢油比和氢分压，以保证催化剂运转寿命，促进加氢脱硫、脱氮、芳烃饱和及裂化等反应。然而压力较高的氢气循环系统需要高的投资费用和操作成本，间接地增加了油品的生产成本。

随着技术人员对加氢技术的不断深入理解，一种两相加氢技术被开发出来。在原料和稀释油中溶解过饱和氢气，直接进入反应器进行加氢反应，取消循环氢系统，降低成本。由于取消了循环氢系统，所以该工艺对原料的适应性具有一定的局限性。该技术在反应过程中主要为两相，即液相（原料油及稀释油）和固相（催化剂），本专利中称该工艺为两相加氢技术。

两相加氢技术的关键在于油中氢气的溶解量，氢气的溶解量越多，加氢效果越好，如果溶解的氢气量不足，在反应器的后半部分会因为没有氢气而发生热聚反应，催化剂上大量积炭，甚至导致反应器床层压降升高，所以两相加氢技术都采用大量的循环油携带反应用氢气。通常为减少循环油用量，降低能耗，两相加氢技术的反应器一般较小，并在反应器之间设置溶氢设备，以促进加氢反应深度。

US6881326介绍了一种两相加氢预处理技术。其工艺过程为新鲜原料油、循环油和氢气经过一个混氢装置将氢气溶解在油中，溶解氢气的油进入较小的反应器与催化剂接触进行加氢反应，脱出油中的杂质。反应后物流一部分循环至混氢装置，一部分作为产品从装置排出。此方法采用原料和循环油进入反应器前将所需氢气预先溶解在油中，可以省略循环氢系统。该方法反应器一般较小，反应器之间需要设立溶氢设备，且需要大量的循环油携带氢气。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种两相加氢反应器及应用，可以在催化剂床层间实现氢气溶解，促进加氢反应。

本发明两相加氢反应器内设置至少一个催化剂床层，采用上进料下出料的操作方式，在至少一个催化剂床层的上部设置溶氢设备；溶氢设备包括液相收集盘、降液通道和气液分配盘，液相收集盘设置在气液分配盘上部，在液相收集盘与气液分配盘之间设置补充氢气入口；气液分配盘上设置气液分配器，降液通道与气液分配盘之间具有间隙，间隙的上端低于气液分配盘上气液分配器的上端气液入口；气液分配盘与下部的催化剂床层之间设置气液分离空间，并设置过量氢气的排出口。

本发明两相加氢反应器中，液相收集盘和降液通道相连通，主要作用是收集反应器上部流下来的液相，然后通过降液通道引到气液分配盘上；同时液相收集盘还可以防止补充的氢气向上流动进入上部催化剂床层。

本发明两相加氢反应器中，降液通道为至少一个，降液通道可以设置在贴近反应器壁一侧，也可以设置在反应器中间。降液通道的总流通截面积为反应器进料管流通截面积的1.0～2.0倍，优选1.0～1.2倍。降液通道底沿与气液分配盘面间的流通截面积为反应器进料管流通截面积的1.0～2.0倍，优选1.1～1.5倍。

本发明两相加氢反应器中，气液分配盘上设置气液分配器，气液分配器为本领域技术人员所熟知的气液混合传质部件。气液分配器可以是常规的各种形式，如抽吸型气液分配器、溢流型气液分配器、混合型气液分配器等（混合型同时具有抽吸作用和溢流作用）。抽吸型气液分配器和混合型气液分配器发生抽吸时的液位高度高于降液通道底沿，溢流型气液分配器液相溢流时的液位高度高于降液通道底沿。对于具有泡罩结构的抽吸型气液分配器来讲，气液分配器泡罩底沿距气液分配盘面高度为降液通道底沿距气液分配盘面高度的1.2～2.5倍，优选为1.5～2.0倍。具体高度根据泡罩的结构做适当调整。

本发明两相加氢反应器中，补充氢气入口和过量氢气排出口可以设置在反应器的器壁上，也可以采用其它适宜的方式，例如采用穿过催化剂床层的补充氢气管路和穿过催化剂床层的过量氢气排出管路。

本发明两相加氢技术，采用本发明的两相加氢反应器，以沸程大于120℃的任意馏分油为原料，在加氢条件下，进行两相加氢反应，反应液相流出物部分循环回反应器。