一种柴油低压介观加氢精制的方法及系统与流程

本发明涉及石油资源加工利用和高效轻质化处理，特别涉及一种柴油低压介观加氢精制的方法及系统。

背景技术：

1、随着环保法规的日益严格，车用燃料油质量升级，对油品的质量要求越来越严格，柴油加氢精制是保障柴油质量满足油品升级指标要求的必然选择。柴油加氢精制的原料主要为直溜柴油、焦化柴油、催化柴油及其混合油，根据原料油的性质、组成、杂质含量以及产品质量指标要求选择高效催化剂(通常为不同功能的催化剂组合)，在压力4～10mpa、温度300～400℃、空速1.0～3.0、氢油比300～800的工艺条件下，进行加氢脱硫、脱氧、脱氮、脱金属以及烯烃饱和以及异构改质等反应，生产高品质柴油组分。

2、柴油固定床加氢耗氢量大，而氢在柴油中的溶解度低，为了满足加氢反应的要求，现有技术通常通过提高反应压力，提高氢在油中的溶解度，保证原料油、氢气通过催化剂床层进行加氢反应，然而提高反应压力伴随着较高的投资、占地、排放、成本、能耗、炼化设备消耗。随着节能减排、清洁生产的不断推进，炼化企业采用新工艺、新技术实现高效、低碳、绿色生产是高质量发展的必然趋势。因此，现有技术存在在操作压力为1～3mp的条件下实施柴油加氢精制工艺的需求。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种柴油低压介观加氢精制的方法及系统，利用自主研发的介观池作为介观态调控装置，柴油和氢气在一定的条件下进入介观池，在介观池内，运动的氢气流撞击待加工的柴油，使油和气都呈微米级油珠和氢气泡，形成介观态。在这一过程中，氢气的动能转化为油和氢气泡的表面能，使油气接触面积扩大1000倍以上，实现≦3mpa低压条件下在固定床反应器内进行柴油加氢精制反应，达到降低反应压力、节能降耗、减排的目的。

2、本发明在于提供一种柴油低压介观加氢精制的方法，所述低压范围为1-3mpa，包括：

3、s1，获取柴油原料和用于加氢精制的氢气；

4、s2，所述柴油原料和氢气经过一个或多个介观池后形成一个或多个介观态产物；其中，所述介观态表示柴油和氢气二态通过介观池的能量交换形成微米颗粒的耦合状态；或在不同操作压力、不同温度的条件下，针对气、液二相不同流速、不同密度和不同粘度，在具有动能的介观池内，进行气液混合而形成气液两相尺度为1um～500um包含纳米微粒或不包含纳米微粒的气泡、油微颗粒的两相耦合物态；所述介观池具有特定型腔，型腔内置多种构件且具有气液粉碎和阻尼动能转换功能；

5、s3，所述介观态产物进入介观反应器后以介观态的形式通过催化剂床层完成加氢反应；

6、s4，对加氢反应后的物料进行后处理。

7、优选的，所述s1包括：

8、s11，获取柴油原料；

9、s12，将用于加氢精制的氢气分为两路，第一路氢气的体积比例为全部氢气的5-15％，第二路氢气的体积比例为全部氢气的85-95％；其中所述第一路氢气和所述第二路氢气分别用于形成第一介观态产物和第二介观态产物；

10、优选的，所述s2包括：

11、s21，所述柴油原料经所述第一换热系统(3)预热到设定温度后与预热到设定温度的所述第一路氢气分别进入第一介观池(5)，在所述第一介观池(5)内所述柴油原料与所述第一路氢气形成第一介观态产物；

12、s22，所述第一介观态产物进入所述第二介观池(6)，同时预热到设定温度的所述第二路氢气进入所述第二介观池(6)，在所述第二介观池(6)内完成氢气和柴油之间动能向表面能的转换，从而使得氢气和柴油转变成具有设定尺寸的氢气泡和油珠形成的第二介观态产物。

13、优选的，所述s3包括：

14、s31，所述第二介观态产物进入加热炉(7)后加热到预定的温度形成预热第二介观态产物；

15、s32，将所述预热第二介观态产物送入所述介观反应器(8)内设置的一个或多个催化剂床层(9)；

16、s33，所述介观反应器(8)内的待反应物料保持介观态通过所述催化剂床层(9)进行加氢反应。

17、优选的，所述s4包括：

18、s41，所述加氢反应后的物料离开所述介观反应器(8)进入所述气液分离系统(10)进行气液分离形成液相物料和气相物料；

19、s42，液相物料进入分馏系统分馏后，相应馏分进入后序加工装置；

20、s43，气相物料进入循环氢系统处理后氢气循环使用。

21、优选的，所述第二介观态产物进入所述介观反应器(8)的方式由工程设计依据工艺装置整体方案确定，为上进下出或下进上出的方式中的一种。

22、优选的，所述s33的所述催化剂床层(9)内装填精制催化剂，所述精制催化剂为脱硫剂、脱氮剂、脱金属剂、脱氧剂、烯烃加氢剂和芳烃加氢剂中的一种或者多种级配配合形成，然后按照精制催化剂装填方案在所述催化剂床层(9)内进行装填。

23、本发明的第二方面在于提供一种柴油低压介观加氢精制的系统，包括：

24、原料输送泵(1)、氢气压缩机(2)、第一换热系统(3)、第二换热系统(4)、第一介观池(5)、第二介观池(6)、加热炉(7)、介观反应器(8)和气液分离系统(10)；其中：

25、柴油原料由所述原料输送泵(1)抽出，将氢气分为两路，第一路氢气的体积比例为全部氢气的5-15％，第二路氢气的体积比例为全部氢气的85-95％；

26、所述柴油原料经所述第一换热系统(3)预热到设定温度后与预热到设定温度的所述第一路氢气分别进入第一介观池(5)，在所述第一介观池(5)内所述柴油原料与所述第一路氢气形成第一介观态产物；

27、所述第一介观态产物进入所述第二介观池(6)，同时预热到设定温度的所述第二路氢气进入所述第二介观池(6)，在所述第二介观池(6)内完成氢气和柴油之间动能向表面能的转换，从而使得氢气和柴油转变成1～500μm氢气泡和油珠形成的第二介观态产物；

28、所述第二介观态产物进入加热炉(7)后加热到预定的温度后进入到所述介观反应器(8)；所述介观反应器(8)包括一个或多个催化剂床层(9)；所述介观反应器(8)内的待反应物料保持介观态通过所述催化剂床层(9)内装填的精制催化剂进行加氢反应；

29、加氢反应后的物料离开所述介观反应器(8)进入所述气液分离系统(10)进行气液分离，液相物料进入分馏系统分馏后，相应馏分进入后序加工装置，气相物料进入循环氢系统处理后氢气循环使用。

30、优选的，针对不同的操作压力和不同氢油比，调整所述第一介观池(5)和第二介观池(6)的氢气辐射通道的孔径、纵横向气体粉碎器的几何参数以及气液混合分割器的几何参数，从而确定所述第一介观池(5)和第二介观池(6)的结构形式。

31、优选的，所述第一介观池(5)和第二介观池(6)分别为固柴介观池ⅰ或固柴介观池ii；其中：

32、所述固柴介观池ⅰ的内部结构件包括壳体、进油圆孔(11)、氢气辐射通道(12)、气体粉碎器(13)和载板导流分向器(14)；适用条件包括：操作压力≤2mpa；氢油比在500:1内；催化剂层装、混装，介观态入注上下口均可；

33、所述固柴介观池i i的内部结构件包括构件壳体(20)、进油椭圆孔(21)、氢气辐射通道(22)、气体粉碎器(23)和载板导流分向器(24)；适用条件包括：操作压力≤3mpa；氢油比在800:1内；催化剂层装、混装，介观态入注上下口均可。

34、本发明的方法和系统的有益效果：

35、利用自主研发的介观池(介观调控装置)，柴油、氢气在一定的条件下进入介观池，在介观池内，运动的氢气流撞击待加工的柴油，使油和气都呈微米级油珠和氢气泡，形成介观态。在这一过程中，氢气的动能转化为油和氢气泡的表面能，使油气接触面积扩大1000倍以上，提高了油气之间的传质效率，通过转变供氢方式，增大了介观态物料在固定床催化剂床层催化加氢反应的供氢能力，实现≦3mpa低压条件下在固定床反应器内进行柴油加氢精制反应，达到降低反应压力、节能降耗、减排的目的。