什么是“液相加氢”?它和传统加氢相比有何优势?

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关键词 | 液相加氢  优势  进展

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什么是液相加氢技术?

01

工艺简介

在加氢技术中,反应是以液相进行的。传统加氢技术大量的富氢气循环气与进料一起进入反应器,以确保反应所要求的氢气被转换成液相。


液相加氢工艺技术反应部分不设置氢气循环系统,依靠液相产品循环以溶解足量的氢气,满足加氢反应的需要。由于取消了氢气循环系统,节省了循环压缩机系统、高分系统及其相应设备,可以大大节约投资和能耗。同时由于液相加氢工艺技术可以消除催化剂的润湿因子影响,而且循环油的比热容大,从而提高催化剂的利用效率,大大降低反应器的温升,降低裂化等副反应。

02

流程简述

原料油自装置外来,通过原料油过滤器进行过滤,然后与精制柴油换热,进入滤后原料油缓冲罐,再经反应进料泵升压后,在流量控制下,与少量补充氢混合作为混合进料。

混合进料经过与一部分反应产物换热后,进入反应进料加热炉加热至所需温度,加热后的进料再与一定量的反应循环产物及一定量的补充新氢混合后进入加氢精制反应器第一催化剂床层,在催化剂作用下进行脱硫、脱氮、烯烃饱和、芳烃饱和等反应,加入到第一催化剂床层进料中的氢气量由进料液体的饱和限度决定,加入足够的氢气,直到第一催化剂床层有少量的尾气排出,这样可以确保氢气被完全饱和。该反应器设置4个催化剂床层,床层间均需注入新氢,使原料油含氢量再饱和。


来自加氢精制反应器的反应产物,一部分经反应产物循环泵升压后在流量控制下与加热后的新鲜进料混合,通过饱和液体循环物料为反应提供所需的氢气,该部分循环反应产物同时还用于吸收反应器放出的热量。另一部分经反应产物-原料油换热器换热后,经流量控制阀控制进入热低压分离器进行气液分离,液相送至汽提塔;气相经热低分气低分油换热器与低分油换热,再经热低分气空冷器冷却后,进入冷低压分离器,在冷低压分离器中进行气、油、水三相分离。冷低压分离器含硫污水与尾气分离器中分离出的含硫污水混合后出装置;低分气与尾气分离器顶气体一同送出装置;油相经热低分气-低分油换热器与低分油换热后进入汽提塔。为了防止反应流出物中的铵盐在低温部位析出,通过反应产物注水泵将除氧水注至热低分空冷器上游侧以溶解反应产生的铵盐。

反应器所有催化剂床层的排气在尾气冷却器中冷却,然后进入尾气分离器中进行气、油、水三相分离,其中,分离出的尾气与冷低压分离器顶低分气混合后出装置,含硫污水与冷低压分离器分离出的含硫污水混合后出装置,冷凝烃被送回至精制柴油-原料油换热器前的进料中。为了防止反应尾气中的的铵盐在低温部位析出,通过反应产物注水泵将除氧水注至尾气空冷器上游侧以溶解反应产生的铵盐。


装置外来的重整氢经新氢压缩机经二级升压分别注入至每层催化剂床层及与升压后的混合原料处。

与传统加氢的不同与优势

液相加氢技术较传统的加氢技术在流程上可省去整个循环氢系统及循环氢脱硫系统,取而代之的是反应器底部的循环泵,同时由于此技术正常生产时石脑油产品量很低,因此后续分馏部分只设置一座汽提塔,省掉了传统加氢技术中的分馏塔、分馏塔底重沸炉、塔顶空冷器、水冷器、回流罐等设备

 

以某炼厂200万t/a柴油加氢精制装置为例,对传统加氢精制技术和液相加氢精制技术在设备选择、主要操作条件、产品质量及收率、能耗等4个方面进行对比。

01

设备

对传统加氢精制技术和液相加氢精制技术在设备选择的主要区别见下表。

通过以上对比可知,液相加氢技术较传统加氢技术节省了高压容器、循环氢系统、循环氢脱硫系统、高压空冷和分馏系统等设备;同时增加了反应器循环泵和部分低压空冷。另外,由于液相加氢反应器结构与传统加氢有较大区别,反应器床层较多,各床层间有气液分离空间,因此液相加氢反应器重量要比传统的大。

02

操作条件

对传统加氢精制技术和液相加氢精制技术在主要操作条件上的区别见下表。

液相加氢技术较传统加氢技术反应压力相同,平均反应温度稍高,化学耗氢基本相同,两种加氢技术的主催化剂体积空速相同,催化剂用量没有区别。

03

产品质量及收率

对传统加氢精制技术和液相加氢精制技术在产品质量及收率上的区别见下表。

液相加氢技术较传统加氢技术在产品质量方面均满足要求,在精制柴油产品收率上液相加氢技术高于传统加氢技术。

04

能耗

对传统加氢精制技术和液相加氢精制技术在能耗上的区别见下表。

从以上可见,在影响装置能耗的主要4项消耗上液相加氢技术较传统加氢技术节省26.37×104kJ/t原料。因此液相加氢技术在能耗方面具有较大优势,主要体现在电和燃料的用量上。这是因为液相加氢技术流程较为简单,取消了传统加氢技术当中的循环氢回路,进而可省去循环氢压缩机等用电设备的消耗,同时后续的分馏系统中只设置汽提塔,减少了重沸炉设备,大大地减少了燃料气的用量。因此液相加氢技术在能耗方面较传统加氢技术有非常大的优势。


典型的液相加氢技术


01

IsoTherming技术

IsoTherming技术采用反应器顶部进料,催化剂床层补氢,产品循环辅助供氢的工艺流程。循环油泵选用屏蔽泵,无器外溶氢器。

IsoTherming技术具有低能耗的优势。但是,针对目前执行的国Ⅴ柴油标准,以及未来拟实施的国Ⅵ标准,IsoTherming技术不适合加工纯催化柴油、焦化柴油,甚至难以加工掺炼二次柴油质量分数超过20%的混合柴油。对于原料性质更差的蜡油液相加氢装置,可以采取缩短运行周期,多次撇头或更换催化剂的措施,以实现IsoTherming技术的应用。

02

SRH技术

SRH技术与IsoTherming技术的工艺流程基本相同,不同之处在于前者反应器前增设了氢油混合器,液相由反应器顶部进入,同时从反应器顶部及床层补加过量的氢气,循环油泵采用离心泵。

03

SLHT技术


SLHT技术与IsoTherming,SRH技术的不同之处主要在于进料方式。前者采用反应器底部进料,取消了液位控制系统,通入适量的过剩氢以确保反应氢分压和循环油溶氢饱和度。

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