一种逐级加氢反应方法和系统与流程

本发明涉及生物能源、再生资源转化、石油化工、煤化工，具体涉及一种逐级加氢反应方法和系统。

背景技术：

1、在环保要求日益严格的情况下，采用加氢的方法精制或裂解油品，获得低硫、低氮、低芳烃含量的清洁燃料产品，成为十分普遍且有效的加工方法，也被逐步应用到再生能源领域进行产品的精制和转化。但是，采用传统的加氢装置和流程处理一些对热敏感、易结焦、放热量大、杂质含量多、氧含量高的原料，往往会出现换热器和加热炉结焦、反应易超温、催化剂堵塞板结等问题，为了降低原料的危害，通常在原料中加入大量循环油(一般为加氢后的产品)的方式来克服上述问题，利用将原料危害物分散、隔离、稀释的方式进行缓解，针对这些特殊原料，循环油的加入量为新鲜原料的2倍-3倍。

2、循环油的大量加入，虽然可以缓解结焦和堵塞问题，但存在装置投资大，有效加工量小的问题，例如100万吨的装置规模，只能加工20-30万吨原料；同时，已经反应精制过的循环油基本不再参与反应，却需要在高低压系统、换热系统、分馏系统中消耗大量的能量，带来效率低、收益低的不良影响；即使如此，在循环油的保护下，也难以彻底解决热交换系统的结焦、反应系统催化剂的堵塞，运行周期短的问题。

3、因此，如何对加氢反应方法进行优化和改进，以解决现有技术中换热器和加热炉结焦、加氢反应系统中集中放热以及杂质对催化剂的影响的缺陷，是本领域亟待解决的一个技术难题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种逐级加氢反应方法，以解决现有技术中换热器和加热炉结焦、加氢反应系统中集中放热以及杂质对催化剂的集中影响的问题。

2、本发明还提供一种逐级加氢反应系统。

3、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

4、第一方面，本发明提供一种逐级加氢反应方法，包括如下步骤：

5、(1)将原料分为n份，得到n份原料；将第一份原料与循环油混合得到一级混合物料，进行一级加氢反应，得到一级加氢产物；

6、(2)将第n份原料与n-1级加氢产物混合得到n级混合物料，进行n级加氢反应，得到n级加氢产物；其中，所述n≥2；

7、(3)将所述n级加氢产物进行分离，得到气相产物和液相产物；其中，气相产物为所述逐级加氢反应的精制产物，液相产物作为循环油进入所述步骤(1)；

8、每级混合物料的温度为260℃-360℃。

9、在一种可选的实施方式中，步骤(1)中，所述第一份原料的温度低于所述第一份原料的热敏温度30℃-60℃。热敏温度：原料油由于含有烯烃、氧、氮、沥青或其他易结焦物质，导致在受热到一定的温度后，出现结焦、分解的状况，在出现结焦和分解时的温度值，为热敏温度。

10、在一种可选的实施方式中，所述循环油和所述第一份原料的质量比0.3-2：1。

11、在一种可选的实施方式中，所述加氢反应的反应压力为4.7mpa-19.7mpa。

12、在一种可选的实施方式中，所述循环油的温度为290℃-390℃。

13、在一种可选的实施方式中，所述n-1级加氢产物的温度为300℃-395℃。

14、在一种可选的实施方式中，在进行每一级所述加氢反应时，还包括加入循环热混氢的步骤。

15、在一种可选的实施方式中，所述循环热混氢的温度为260℃-500℃，循环热混氢的混合在每一级反应的前端，用以调节混合进料温度。

16、在一种可选的实施方式中，飞温情况下，反应器温度较高，在反应器中部注入循环冷混，用以调节反应产物温度，所述循环冷混氢气的温度为25℃-70℃。上述循环热混氢和循环冷混氢，由整个反应系统外补充的新鲜氢气和系统内分离后循环使用的氢气共同组成。

17、在一种可选的实施方式中，步骤(2)中，所述n：3≤n≤5。

18、在一种可选的实施方式中，所述n级反应压力为4.7mpa-19.7mpa，分离的压力为0.2mpa-19.7mpa，分离温度为300℃-380℃。

19、在一种可选的实施方式中，步骤(2)中，所述第n原料的温度低于所述第n原料的热敏温度30℃-60℃。

20、在一种可选的实施方式中，所述第n份原料和所述n-1级加氢产物的质量比为0.5-1：1。

21、在一种可选的实施方式中，在进行所述n级加氢反应时，所述第n份原料和所述循环热混氢的体积比为1：500-1000。

22、在一种可选的实施方式中，在进行所述一级加氢反应时，所述第一份原料和所述循环热混氢的体积比为1：1000-1500。

23、在一种可选的实施方式中，所述原料为废弃油脂、中低温煤焦油、废轮胎热解油、废塑料热解油中的至少一种。

24、第二方面，本发明提供一种逐级加氢反应系统，其包括：

25、一级加氢反应装置，用于第一份原料与循环油进行一级加氢反应；

26、n级加氢反应装置，与n-1级加氢反应装置连通，用于第n份原料与n-1级加氢产物进行n级加氢反应，所述n≥2；

27、分离装置，与所述n级加氢反应装置连通，用于分离n级加氢产物。

28、在一种可选的实施方式中，每一级的加氢反应装置为悬浮床、沸腾床、固定床、填料床中的至少一种，在本发明中，悬浮床、沸腾床是下进上出；固定床、填料床是上进下出。

29、在一种可选的实施方式中，所述分离装置包括：分馏塔或气液分离罐，所述分离装置的底部出口连通所述一级加氢反应装置的原料进口管道。

30、在进行一级加氢反应时，最初的循环油可以通过购买获得，也可以通过其它实验制备获得，只要循环油满足要求即可。

31、与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：

32、1、本发明提供的逐级加氢反应方法，本发明在一级加氢反应中配入n级反应后分离得到的循环油，加氢后的循环油性能稳定，与第一份原料混合至反应所需温度，在第一级加氢反应中进行加氢脱杂、饱和、脱氧、脱硫、脱氮等强放热反应，在循环油的保护下，实现较好的反应分散，形成一级加氢产物，一级加氢产物已经实现了大部分加氢精制反应，其热量大、温度高，再与低温的第二份新鲜原料混合进行二级加氢反应，依次类推；能够克服敏感性原料、高放热原料在加氢过程中需要大量循环油，降低敏感度和控制放热的传统方式，利用自身放热、低温进料、上一级产物替代循环油的方式，在降低循环油加入量的同时，解决了换热器、加热炉结焦问题，提高加氢反应系统的有效利用率，降低能源消耗，延长运行周期。

33、2、本发明提供的逐级加氢反应方法，在1至n级加氢反应中，新鲜原料的温度低于自身热敏温度，以避免原料在加热或换热时出现分解、裂解、结焦、聚合。

34、3、本发明提供的逐级加氢反应方法，加入循环热混氢，用于混合原料或者热量不足的问题。

35、4、本发明提供的逐级加氢反应的系统，可以充分利用上一级的反应热为下一级反应提供热源，从而减少热量损失，同时，避免原料在加热器、换热器内的结焦；高温混合物料尽快与催化剂接触反应，还可以充分利用每一级反应器的容积，更多的容纳劣质原料中的固体杂质。