一种在加氢裂化工艺中提浓循环氢的方法

摘要

本发明公开了一种在加氢裂化工艺中提浓循环氢的方法，包括：从加氢裂化装置的高压分离器出来的待提浓循环氢在分液罐中脱除所夹带的液滴后，进入一水合物法氢提纯单元，在此脱除循环氢中的轻烃组分，提纯后循环氢与新氢混合后进入加氢反应器。本发明解决了加氢裂化工艺中不易提高循环氢浓度的问题，通过提高加氢反应器内氢气分压，改进了加氢反应性能、降低设备成本和运行功耗并避免了弛放氢。

说明书

技术领域

本发明涉及一种在加氢裂化工艺中提浓循环氢的方法，属于石油加工技术领域。

背景技术

氢气是加氢裂化装置正常生产所不可缺少的原料，其氢气纯度的高低对加氢裂化装置的制造成本、操作成本以及关系目标产品产率和催化剂操作周期等的反应性能有重要影响。传统高压加氢裂化的系统如图1所示，其中主要设备包括加氢精制反应器1，加氢裂化反应器2，高压分离器3，分液罐4，新氢压缩机5，循环氢压缩机6，循环氢加热炉7，原料油给料泵12等。

从图1可以看出，进入加氢精制反应器1和加氢裂化反应器2的氢气的纯度取决于新氢8的纯度和循环氢9的纯度。在加氢反应的过程中要产生甲烷等轻烃组分，由于它们在高压分离器3中不能有效地与循环氢分离，会逐渐累计从而降低循环氢的纯度，目前通行的方法是放掉一部分循环氢(即所谓驰放氢10)，同时补充一部分高纯度的新氢8，以保持循环氢浓度稳定在85％左右这样基本的水平。如果能有效地将高压分离器3中得到的循环氢浓度提高到95％以上，则不仅可以避免驰放氢，还在其它方面可显著节约成本，如可以降低相关设备的设计压力。

从图2-5可以看出，氢分压的提高，能提高硫、氮的脱除率，提高原油转化率、增加轻质油品的收率。

加氢裂化装置的循环氢压力一般很高，目前已成熟的变压吸附技术由于操作压力低而不适用。另一种分离气体混合物的技术-膜分离技术虽适合分离高压气体，但得到的提浓氢气压力太低，需大量增压后才能循环进加氢反应器，因此能耗很高也不适用。

中国专利00100279.1公开了一种利用生成水合物或其前身物对含氢混合气中的氢气分离提浓的方法，该方法将含氢混合气体在温度范围为-20℃～10℃，压力为0.1～20MPa的操作条件下，使非氢气体生成水合物以固体形式存在，而氢气不能生成水合物仍以气体的形式存在，然后通过气、固分离实现气体分离。但未见该方法在加氢催化工艺中用于提浓循环氢的报道。

发明内容

本发明的目的在于解决现有加氢裂化工艺中不易提高循环氢浓度的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种在加氢裂化工艺中提浓循环氢的方法，该方法包括：从加氢裂化装置的高压分离器出来的待提浓循环氢在分液罐中脱除所夹带的液滴后，进入一水合物法氢提纯单元，在此脱除循环氢中的轻烃组分，提纯后循环氢与新氢混合后再进入加氢反应器。

上述方法中采用的水合物法氢提纯单元包括水合反应器和水合物分解器，所述水合反应器用于将所述待提浓循环氢中的轻烃组分与含水液体生成水合物而与氢气分离，所述水合物分解器用于将生成的水合物分解生成气体轻烃组分和含水液体，含水液体循环使用。所述的含水液体可以是四氢呋喃水溶液或四氢呋喃水溶液和烃类液体形成的乳化液，还可以是水和含环戊烷、丙烷、异丁烷或氟里昂的烃类液体形成的乳化液。所述的烃类液体包括汽油、煤油、柴油等原油馏分。乳化液的配制通过加入任一种或几种乳化剂，将水溶液和烃类液体混合搅拌而得。乳化剂的加入量根据乳化剂的品质而定。

水合物法氢提纯单元的水合反应器的操作压力为所述高压分离器出来的待提浓循环氢的压力，操作温度为1～10℃；所述水合物分解器的操作压力0.2～3MPa，操作温度为10～25℃；所述含水液体和待提浓循环氢的流率体积比为1/50到1/300。

本发明充分利用了水合物氢气分离提浓方法适合高压操作和不明显降低提浓氢压力的特点，用于高压加氢装置循环氢的提浓。

本发明通过提高加氢反应器内氢气分压，改进了加氢反应性能、降低设备成本和运行功耗并避免了弛放氢。

对于新建装置而言，循环氢的氢气浓度提高，可以降低设备的设计压力。由于反应所需要的氢分压一定的情况下，提高氢浓度意味着可以降低反应总压，降低整个反应系统的设备投资(反应器、加热炉、换热器、冷却器、高压分离器及管线)。循环氢浓度提高后，反应部分的操作总压降低后，可选用扬程比低的泵，压缩比小的压缩机。对于已在运转装置而言，循环氢的氢气浓度提高后，将使整个反应系统的生产能力提高，对欲进行提高生产能力的装置，是重要的扩建措施之一。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是现有加氢裂化装置加氢反应单元工艺流程和设备示意图；

图2是氢分压对脱硫率的影响的示意图；

图3是氢分压对脱氮率的影响的示意图；

图4是氢分压对精制段脱氮的影响的示意图；

图5是氢分压对裂化转化率的影响的示意图；

图6是本发明加氢裂化装置加氢反应单元工艺流程和设备示意图；

图7是本发明水合物法氢提纯单元的工业化流程和设备示意图。

具体实施方式

参见图6，让高压分离器3出来的气体，即传统流程中的循环氢，在分液罐4中脱除所夹带的液滴后，进入水合物法氢提纯单元11，在这里甲烷、乙烯等轻烃组分和水接触生成水合物，而氢气不能生成水合物仍以气体的形式存在，从而与其它能够生成水合物的气体分离，使氢气浓度提高到95％(V)以上；离开水合分离单元11的提浓氢作为循环氢9经循环压缩机6加压，在与新氢8混合后返回加氢精制反应器1和加氢裂化反应器2，使两反应器内的氢气浓度和分压保持在高水平。

其中水合分离提浓氢气的操作流程如图7所示。待提浓循环氢28首先和流出水合反应器20的水合物浆液29换热，温度降到10℃以下后从下部进入水合反应器20，大部分轻烃组分在上行的过程中和下行的经氨循环冷却系统23冷却的含水液体30接触生成固体水合物而与氢气分离，提浓后的循环氢24从水合反应器20的顶部离开水合物法氢提纯单元11，与新氢混合后再进入加氢精制反应器1和加氢裂化反应器2(见图6)；水合反应器20中生成的固体水合物和未转化的含水液体以浆液29的形式从水合反应器20的底部排出，首先和待提浓循环氢28换热，被加热到10～25℃，再经液力透平能量回收系统22减压到0.2～3MPa，最后进入水合物分解器21，在这里水合物彻底分解形成轻烃气体组分25和含水液体两股物流，轻烃气体组分25由水合物分解器21的顶部排出离开水合提纯单元11，含水液体经液体循环泵31增压后经过氨循环冷却系统23返回水合反应器20上部，形成下行的含水液体30。部分含水液体通过管线27经液体循环泵31增压后补充进含水液体的循环过程。水合反应器20的操作压力即为高压分离器3(见图6)来气的压力，操作温度为1～10℃；水合物分解器21的操作压0.2～3MPa，操作温度为15～25℃；循环含水液体和待提浓的循环氢的流率比为1/50(V/V)到1/300(V/V)。

采用本发明方法，可明显降低加氢裂化工艺的设备要求及设备功耗，下表给出了氢提纯前后的设备对比和功耗对比。

   设备名称   参数名称   提浓前   提浓后  原料油给料泵   出口压力   /MPa   18.5   15.5   轴功率     /kW   1717.4   1441.8  新氢压缩机   出口压力   /MPa   18.5   15.5   轴功率     /kW   2600   2180  循环氢压缩机   出口压力   /MPa   18.6   15.6   轴功率     /kW   2212   2005

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。