加氢处理方法和加氢处理系统与流程

本发明涉及加氢处理，具体涉及用于粗苯全馏分、重苯、煤基轻烃和/或煤焦油的加氢处理。

背景技术：

1、工业粗苯主要来自于焦化粗苯和少量的石油粗苯，焦化粗苯是焦炭生产过程中的重要副产品之一，其产率一般占到焦炭产量的0.9～1.2％。粗苯作为一种初级化工品，成份复杂而多样，其物化指标可参考《粗苯yb/t5022-2016》之要求，因其不能直接用于化工生产，需要采用深加工的将其进行精制处理制得纯苯、甲苯、二甲苯以及重苯等化工产品后，方可供下游使用。精制工艺路线一般有酸洗法和加氢精制法，其中酸洗法已被国家在2015年明令淘汰取缔。目前国内外主流的粗苯加氢精制工艺主要有：美国axens低温气液两相加氢技术、德国uhde低温气相加氢技术(kk法)、胡德利开发日本旭化成的高温热裂解法生产纯苯的litol法技术，以及国内在后两者基础上自主开发的“低温法粗苯加氢与萃取蒸馏专有组合工艺技术”。

2、然而无论是上述何种加氢精制工艺，严格意义上均属于“轻苯加氢精制”，而非真正的“粗苯全馏分加氢精制”工艺。因其均需通过提前或在加氢过程中将粗苯中的重组分——“重苯”进行预先脱除处理，然后再对处理后得到的“轻苯”进行加氢精制，制得高品质的纯苯、甲苯和二甲苯等芳烃物。而对重苯进行脱除处理，不仅增加了许多能耗，且获得的重苯未进行精制只能作为廉价的副产物外销。因此，此类工艺技术因为不能处理全组分的粗苯，致使其增加了装置能耗且降低了产品的资源和经济效益。

3、煤基轻烃为富含苯类芳烃的轻烃原料，主要来自少数煤气化和煤液化过程中产出的副产物，其物性与粗苯相似，但其相较粗苯而言，苯、甲苯、二甲苯等芳烃含量稍低，烯烃含量、硫氮杂质含量以及碳五碳四类轻烃含量均较高。因此，煤基轻烃同样作为一种初级化工品，不能直接用于化工生产，也需要进行加氢精制。而因其烯烃含量较粗苯高出很多，因此在加氢精制过程中会有大量热量释放出，且极易因为烯烃聚合导致设备阻塞，所以传统的粗苯加氢精制工艺并不适用加工处理该原料。

4、煤焦油是煤炭干馏和气化过程中得到的液态产物，是煤受热分解的初级产物。目前我国煤焦油深加工和综合利用能力较差，在煤焦油加工中，除冶金、化工系统大型煤焦化企业生产萘、酚、沥青、炭黑及少量吡啶、蒽、咔唑外，其大量的杂环和稠环化合物均未有效的回收和综合利用，资源浪费现象严重。而随着国内外加氢工艺技术和相关设备新型材料的日趋迭代升级，煤焦油加氢处理工艺的应用正在逐步扩大。其生产工艺以煤焦油的轻馏分油或全馏分油为原料，通过加氢精制工艺或加氢精制-裂化工艺，脱除原料油中的硫、氮、氧、金属等杂原子和杂质以及饱和烯烃和芳烃，生产出石脑油、柴油、低硫低氮重质燃料油或碳材料的原料等目标产品。但是在加工过程中，煤焦油组分在催化剂的作用下，需要通过高温高压的环境(350℃及12mpa以上)进行深度加氢处理，其中烯烃类等不饱和组分极易在高温段发生结焦积碳，造成反应器阻塞，严重影响生产装置的运行周期；同时该工艺又存在液体产品的密度偏大，副产低价值的干气较多等缺点。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于粗苯全馏分、重苯、煤基轻烃和/或煤焦油原料的加氢处理方法和加氢处理系统。

2、一种加氢处理方法，包括步骤：在4～15mpa条件下，使反应原料经过第一段加氢处理步骤，使第一段加氢处理步骤得到的流出物经中段分离步骤分离出重组分和轻组分，使重组分经过第二段加氢处理步骤。其中，反应原料包括粗苯全馏分、重苯、煤基轻烃、煤焦油中的任意一种、两种、三种或四种。

3、具体地，第一段加氢处理步骤包括一级加氢反应、二级加氢反应和三级加氢反应。一级加氢反应为液相预加氢，用于对反应原料中的一部分易聚合物加氢饱和。二级加氢反应为气液两相加氢，用于使反应原料中的进一步的易聚合物加氢饱和，并脱除反应原料中的部分硫氮。三级加氢反应为气相加氢，用于继续脱除反应原料中的硫氮，以及对重苯的加氢精制。一级加氢反应的流入物的温度为95～160℃，二级加氢反应的流入物的温度为170～250℃，三级加氢反应的流入物的温度为250～395℃。

4、进一步地，还包括步骤：使三级加氢反应的流出物与一级加氢反应的流入物、二级加氢反应的流入物和三级加氢反应的流入物中的至少一者交换热量，且进一步使三级加氢反应的流出物进一步与水进行换热降温。

5、一级加氢反应选用第一nimo催化剂，二级加氢反应选用第二nimo催化剂，三级加氢反应选用第三nimo催化剂、第一como催化剂和第一nimow催化剂中的至少一种。

6、第二段加氢处理步骤包括四级加氢反应和五级加氢反应。四级加氢反应为气相加氢，用于对部分重组分深度加氢脱除硫氮。五级加氢反应为气相加氢，用于对进一步的部分重组分进行加氢裂化，并且继续深度加氢脱除硫氮。在五级加氢反应中，对四级加氢反应的流出物先进行加氢裂化处理，再进行深度加氢脱除硫氮。

7、四级加氢反应的流入物的温度为250～380℃，四级加氢反应选用第四nimo催化剂和/或第二nimow催化剂。五级加氢反应的流入物的温度为300～420℃，五级加氢反应选用第五nimo催化剂和/或第三nimow催化剂，选用的加氢裂化剂为niw催化剂、nimop催化剂或“y型”分子筛中的至少一种。可选地，四级加氢反应选用第二nimow催化剂；五级加氢反应选用第三nimow催化剂，选用的加氢裂化剂为niw催化剂。

8、其中，中段分离步骤包括：使用氢气作为汽提介质对轻组分、重组分进行分离处理。

9、进一步地，还包括高压分离步骤和低压分离步骤。高压分离步骤从轻组分和五级加氢反应的流出物分离出循环氢和液体流出物。低压分离步骤从液体流出物分离出产物流。其中，循环氢经过加热后作为中段分离步骤中使用的氢气。

10、进一步地，还包括步骤：使五级加氢反应的流出物和中段分离后的轻组分与循环氢交换热量；使五级加氢反应的流出物和中段分离后的轻组分进一步与水进行换热降温。

11、其中，中段分离步骤还包括：在汽提设备的顶部注入冷回流液。具体地，将产物流中分离出的加氢尾油和/或柴油调和组分经冷却处理后作为冷回流液。

12、优选地，第一段加氢反应包括保护反应步骤，用于去除易结焦物质。其中，保护反应步骤在一级加氢反应之后、二级加氢反应之前。

13、优选地，还包括步骤：对三级加氢反应后的流出物进行脱氯处理。

14、可选地，在工艺流程的初始或末尾，将反应原料加热至95℃～160℃后再进入一级加氢反应。

15、优选地，将反应原料在进入第一段加氢反应之前先经过过滤处理，先去除反应原料中大于50～200μm的固体颗粒，再去除反应原料中大于25μm的固体颗粒。

16、本发明还公开一种加氢处理系统，用于前述的加氢处理方法。

17、本公开的加氢处理方法和加氢处理系统，采用了先进的工艺流程和合理的催化剂级配方案，可具备以下几点明显的特点和优点：

18、本公开的加氢处理方法包括第一段加氢处理步骤、中段分离步骤和第二段加氢处理步骤。第一段加氢处理步骤包括一级、二级、三级加氢反应，第二段加氢处理步骤包括四级、五级加氢反应。本加氢处理方法共涉及五个级的加氢反应，各级反应的加氢深度随温度升高而逐级升高。

19、在第一段加氢处理步骤中，通过中低温和高空速催化剂的配置，不但可以保证原料中轻苯的加氢深度和精度，例如有效脱除轻苯的硫氮杂质，并对烯烃、稠环不饱和烃类等易聚合结焦物质进行加氢饱和，防止其在后段高温反应中堵塞设备和管道，还可在第一段加氢处理中有效降低芳烃损失率。第二段加氢处理步骤用于继续对前段未彻底完成加氢精制的重组分进行深度加氢脱硫脱氮从而实现加氢精制处理，并同时对部分重组分进行加氢裂化处理。

20、同时，本方法的第一段加氢反应步骤中包括保护反应步骤，以及配合合理的工艺换热流程，可以降低装置局部堵塞的频率，提高装置的运行周期，降低装置停工检修带来的经济损失，从而解决粗苯全馏分、重苯、煤基轻烃、煤焦油等加氢工艺在生产运行过程中的运行周期短的难题。

21、通过中段分离处理，实现两段加氢处理，且完成轻重组分的有效分离，使各个反应阶段根据不同的原料性质处理所对应的最佳适配效果，进而保证了原料中各组分转化为目标产品的最佳选型性。例如，第一段加氢处理的流出物中包括处理合格的轻苯，将该流出物中的轻苯在中段分离处理中分离至轻组分，避免轻苯(苯和甲苯等)进入高温的第二段加氢处理，有利于降低芳烃损失。同时，对重组分进行第二段加氢处理，显著提高重组分加氢的深度和处理能力。通过控制三级流出物流入中段分离器c-6时的温度，继而控制产物流中芳烃收率及饱和率。

22、本方法在加氢处理后的产物分离过程中，将从分馏塔底得到的低价值高比重的加氢尾油(重质油)重新返回到中段分离器中，不但为轻重组分的分离提供了足够的气液两相的传质效果，使分离效果更佳；还对此重质油再次进行二段的精制裂化反应，有效降低了产品的比重且提高了其氧化安定性，进而提高了产品的附加值。

23、加氢反应为放热反应，本公开的两段加氢方法充分利用了第一段、第二段加氢处理的流出物的热量，大大降低了装置的能源消耗。