[发明专利]一种加氢工艺的控温方法及其设计方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种多重优化的浆态床加氢设备控温方法及其设计方法和用途，所述加氢设备包括浆态床加氢反应器和分离系统，属于石油化工和煤化工领域。

背景技术

近年来，随着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中的S、N含量也相应增加。但市场对轻质油的需求不断增加，人们的环保意识也不断增强，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。因此，如何将含硫、氮等杂质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。在此现实环境下，重油加氢、煤直接液化和油煤混炼技术受到重视，这些技术采用浆态床加氢反应器对重质烃原料在催化剂作用下进行加氢裂化，采用分离系统将反应产物进行逐级分离得到轻油产物。

加氢裂化反应工艺的实质是高温、高压、临氢、强放热催化加氢过程，若操作不当很容易发生飞温，飞温是指反应器处在非稳定的操作状态下，当操作参数有小的扰动，反应器的局部地方或整个反应器中的温度急剧升高失去控制。若反应器温度一旦系统超过860℃，轻则造成催化剂烧结失活或者反应器内构件损坏，重则导致反应器壁损坏，甚至发生着火爆炸的恶性事故。而分离器内的温度一旦升高，则会发生大量的缩聚反应，造成严重的结焦和堵塞，影响分离效果，甚至造成整个装置的停工。因此，如何在保证或必要时牺牲加氢转化率的情况下，严格控制加氢设备的温度，使整个系统处于稳定状态是工程设计和操作的重要任务，这不仅关系到反应器和分离系统运行的稳定性和分离效果，更关系到整个装置乃至全厂的安全和稳定运行。

关于反应器控温方法，目前有些文献和专利提到将冷却剂全部直接加到反应器中以降低反应器温度。但是直接向反应器中添加冷却剂会破坏反应平衡，造成反应器中不同部位的反应进度、密度不一，进而形成漩涡流，不利于反应的进行，且如果冷却剂选用不当会发生副反应，一方面产生大量的副产物，可能会腐蚀整个系统，另一方面会使反应系统的操作参数发生变化，不利于控制系统稳定。

关于分离系统控温方法，目前的做法大多是设置单级或两级分离器，分离器只起到闪蒸作用，物料只在进入分离器前通过换热器和空冷进行降温，这样做的好处是操作方便，分离器上少开口，减少了泄露的可能性。但是这样做带来的后果是一旦分离器内的温度升高，无法及时地向上游控温系统做出反映，造成分离器内发生大量的缩聚反应，造成严重的结焦和堵塞，给整个装置的停工，甚至是全厂性的停工，带来极大的损失。

对于在重油加氢、煤直接液化和油煤混炼技术中的浆态床反应器，由于重质烃原料中的S、N含量高，需要二级以上串联的反应器才能将重质烃原料充分加氢；对于分离系统，由于反应器出口物料组份复杂，简单通过一台高温高压分离器无法将气液相完全分离，需要两台以上分离器的有机组合，高温高压分离器直接连接反应器出口，而后逐级降温和降压逐一分离出不同组分气液产物，达到理想分离效果。

因此，针对浆态床反应设备中的浆态床反应器以及分离系统，本发明提出了有效控温方法。

发明内容

本发明提供一种多重优化的浆态床加氢设备控温方法，在各级反应器之间的管道中打入冷却介质，使得冷却剂与反应物料在管道中充分混合，形成均匀介质后进入下一级反应器，从而降低反应器内温度。

本发明的技术方案：

一种多重优化的加氢设备控温方法，向某级或多级反应器入口前的管道注入冷却剂，所述冷却剂通过至少一根冷却管路输送且流量可控。

所述方法还包括向某级或多级分离器上和/或某级或多级分离器入口前的管道中注入冷却剂。

所述冷却剂包括冷氢或冷油或二者的混合物，所述冷氢为循环氢，纯度为85vol％以上，温度为30-250℃；所述冷油为所述浆态床反应器中产生的循环重油，温度为50-450℃。

所述冷却管路为1～8根，每根管路上设置有温度自控阀和/或手阀以及温度传感器。

所述反应器级数为2-3级，所述分离器级数为2-6级。

当所述反应器级数为三级，所述分离器级数为六级时，一级反应器入口前的温度控制在350-465℃，一、二级反应器间温度控制在380-480℃，二、三级反应器间温度控制在360-480℃，高温高压离器操作温度控制在300-470℃，操作压力为17-22MPa，反应器出口物料分离的停留时间为0.5-60分钟，后续分离器操作温度和操作压力均不超过高温高压分离器的操作温度和压力，停留时间为0.5-60分钟。