一种气液逆流加工处理方法技术

本发明专利技术涉及一种气、液逆流反应方法，特别是烃类逆流加氢处理工艺方法。本发明专利技术使用沿液相流动方向空隙率逐渐降低的催化剂床层，低空隙率的催化剂床层可以使用常规形状和颗粒度的催化剂，高空隙率的催化剂床层可以使用高空隙率的环形等形状的催化剂，也可以使用低空隙率的催化剂与高空隙催化剂或惰性填料混合。本发明专利技术方法的催化剂床层适应了反应体系不同轴向位置气液体积比的变化，提高了最大进料气液体积比，降低了发生液泛的可能性，提高的操作的实用性和灵活性。本发明专利技术方法可以用于烃类加氢处理过程，也可以用于化工、环保等领域的类似工艺过程。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别是石油炼制和有机化工
的气液逆流加工处理方法，具体地说是一种气、液、固三相逆流接触催化反应的改进方法，尤其适用于烃类加氢处理的石油炼制领域。2、
技术介绍
目前，在石油炼制和有机化工
，为了增加反应的效率和节约装置的能耗，世界各石化大公司越来越重视研究开发气液逆流操作反应器。原因是气液逆流操作反应器不仅可以增加气液两相的反应效率，降低有效催化剂的使用量，节约生产成本，增加效益，而且还可以使发生吸、放热反应的反应器在准等温反应条件下进行化学反应，降低了装置的操作成本，增加了工厂效益。随着世界对油品质量规定的日趋严格，烃类加氢工艺也逐渐趋向采用气液逆流操作反应器。因为现有的烃类加氢工艺较多采用氢气与烃类原料并流向下流动，同催化剂床层接触并进行催化反应的固定床加氢工艺，但反应过程中生成的硫化氢、氨气及烃类小分子会对该工艺进一步的反应，如脱硫、脱氮、芳烃饱和及加氢裂化等有较大的抑制作用，使反应速率下降。尤其是脱芳反应，原因是脱芳反应是可逆反应，反应深度与反应温度成反比，而与氢分压成正比，而工业加氢装置是绝热反应器，不可避免的造成反应温度越来越高，使芳烃饱和速率降低，所以分段加氢和/或气液逆流加氢工艺就成为上述问题的较好手段，该工艺不仅可以增大反应的氢分压，及时除掉反应产生的H2S、NH3，还可以使反应器的反应温度趋于等温或较小温差。USP 5,985,135就公开了一种上流式反应器与下流式反应器的两段加氢方法，其中在一段反应器后面接一个汽提装置。但该工艺仍没有从根本上解决有害气体的脱除问题，且投资较大。为了从根本上解决有害气体的脱除问题，更多的炼油公司在研究气液逆流加氢工艺。但目前烃类加氢处理反应器都是单一功能催化剂床层采用单一类型的功能催化剂，将其装填在一起形成一催化剂床层。反应在液相状态下进行，为保证催化剂效率因子，只能采用小颗粒催化剂。此外，由于催化剂床层很高，又处在液体浸泡中，只能采用实心结构才能保证催化剂强度。因此，工业应用的催化剂都是粒径3mm以下的球形或条形催化剂，此类催化剂床层空隙率为0.35-0.45，比常规的逆流操作的空隙率(＞0.95)小得多。在这样大小床层空隙率的反应器进行逆流操作，易产生液泛，造成装置运转不稳定。USP 5,985,131、USP 6,007,787中提出有气体旁路的催化剂装填方法来避免液泛。该专利技术虽然可以降低反应器的持液量，适当增加了反应器气液操作的范围，但它没有与整个反应器的气液分布关联起来，仍然容易产生液泛，另外反应器的利用率也不高，对烃类加氢处理这样的大型反应器，可操作性较低。在化工和环保
，也有些过程存在类似问题。3、
技术实现思路
为了改进现有的气液逆流接触催化反应工艺的不足，本专利技术从催化剂装填方面提供了一种催化剂级配装填的气液逆流接触催化反应工艺，本专利技术方法可以在较高气、液比下稳定运转。本专利技术的具体技术方案为，液相原料及气相反应物逆流通过固定床催化剂床层，其中催化剂床层由空隙率沿液相流动方向逐渐降低的至少两个以上的催化剂床层组成(1)逆流操作反应器的底部装填常规粒度、低空隙率的催化剂，当然也可以装填大空隙率的催化剂，优先选择常规粒度、低空隙率的催化剂，形成低空隙率的催化剂床层。空隙率一般为0.25～0.55，优选0.30～0.50。(2)从原料油入口，沿液相液体原料流动方向至常规粒度、空隙率的催化剂床层区间的反应段装填高空隙率的催化剂，用于形成高空隙率的催化剂床层。空隙率一般为0.35～0.90，优选0.45～0.80。本专利技术方法通过研究烃类逆流加氢处理等工艺系统中轴向不同位置的气、液流量分布发现，由于反应过程中产生的小分子物质以及原料在反应条件下的部分气化，使得在反应器上部的气、液体积比增大，易产生液泛。本专利技术通过采用不同空隙率的催化剂进行级配，适应了不同轴向位置的气液比，改善了逆流反应器的气液流速分配，增加了逆流操作装置的操作稳定性并提高的操作弹性。烃类原料加氢反应需要一定的氢油体积比，氢油比太低时不能满足反应的需求，本专利技术方法可以在保证稳定运转的条件下有效地提高氢油体积比，使该类工艺的实用性大大增强。具体实施方式本专利技术方法采用不同空隙率的催化剂床层，空隙率由上至下逐渐降低，可以选择两种或两种以上不同空隙率的催化剂，一般可以选用2～10种催化剂，各床层催化剂的空隙率可以根据原料的性质、在运转时产生的小分子物质的量、原料在操作条件下的气化率等因素确定。系统中气液体积变化大的工艺，采用空隙率差别大的催化剂床层，并可采用数量较多的床层数，气液体积变化小的工艺过程，可以采用空隙率差别早的催化剂床层，床层数量可适当减少。不同的床层按照原料反应特征，采用相同或不同性质的催化剂。反应器底部催化剂床层的空隙率一般为0.25～0.55，优选0.30～0.50，上层空隙率一般为0.35～0.90，优选0.45～0.80，中间可以根据需要设置空隙率介于上层和底层空隙率之间的催化剂床层。不同的催化剂床层空隙率需要采用不同形状和颗粒度的催化剂，反应器底部(空隙率为0.30～0.50)的催化剂可以选用常规粒度、形状的催化剂，如球形、条形、三叶草、四叶草等。球形直径一般为1.0mm～3.0mm，条形、三叶草、四叶草的直径一般为1.0mm～2.5mm，长度为3.0～8.0mm。上部催化剂床层(空隙率为0.45～0.80)采用异形催化剂，如环形、车轮形、带孔的球形或大粒度的条形、三叶草、四叶草等，球形直径一般为1.5mm～6.0mm，条形、三叶草、四叶草的直径一般为1.5mm～4.5mm，长度为3.0～8.0mm，环形一般直径8～50mm，长度为8～50mm，车轮形一般直径为8～50mm，长度为8～30mm。增大催化剂床层的空隙率可以采用不同粒度和形状的催化剂，也可以通过与大空隙率的催化剂或惰性填料混合装填得到空隙率高的催化剂床层。混合装填的不同催化剂仅是指粒度和形状不同，其他，如活性金属组分等都相同。所述的惰性填料是指小颗粒的拉西环尤其是短拉西环。混合装填的原因是不同粒度催化剂或填料之间的均匀混合，可以产生一种均匀的床层结构，即一颗或几颗催化剂被一颗高空隙率的催化剂或惰性填料隔开，可以产生颗粒尺度上的高空隙率。对于柴油等烃类的加氢处理，可以采用两个催化剂床层，低空隙率床层占催化剂总体积的20～90％，优选30～80％。操作条件是适合烃类加氢的工艺条件，反应操作条件一般为反应温度240-427℃；反应压力为1.0-20.0MPa；氢油体积比为50-2000；液时体积空速为0.1-7.5h-1。具体范围与所加工的原料油馏程范围、性质及加工目的有关。一般轻质馏分加氢处理的温度、压力、氢油比较低，空速较大，重质馏分加氢处理的温度、压力、氢油比较高，空速较小。本专利技术适用于各类轻重馏分油及渣油的加氢转化，尤其适用于反应温度位于原料油馏程之内的轻重馏分油加氢处理，如柴油(180～390℃)加氢脱硫、脱芳、精制润滑油或加氢生产润滑油基础油、VGO等馏分的加氢裂化、乙烯蒸汽裂解尾油(200～465℃)加氢(脱色)或生产化工原料、生产纺丝沥青、针状焦的原料等加氢处理过程。通过选择适宜性质和形状的催化剂，本专利技术方法还可以用于化工、环保等类似工艺过程。下面实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气液逆流加工处理方法，液相原料及气相反应物逆流通过固定床催化剂床层，其特征在于所述的催化剂床层由空隙率沿液相流动方向逐渐降低的两种以上的催化剂床层组成：逆流操作反应器的底部为低空隙率催化剂床层，其空隙率为０．２５～０．５５；反应器上部为高空隙率催化剂床层，其空隙率为０．３５～０．９０。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩保平，曾榕辉，武平，晋梅，孙洪江，宋若霞，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]