重油浆态床加氢裂化热高分油降压后冷却过程的控制方法与流程

本发明涉及重油浆态床加氢裂化热高分油降压后冷却过程的控制方法，用于冷却过程的优化设计和优化操作，利于降低冷却器投资、增加操作稳定性。

背景技术：

1、本发明所述重油，指的是加氢反应原料油中含有常规沸点高于530℃烃油且含有沥青质，所述重油浆态床加氢裂化反应流出物含有粉尘和/或沥青质等污染组分。

2、本发明所述污染组分，指的是重油浆态床加氢裂化反应流出物包含重质组分如固体粉尘和/或沥青质，其中的渣油组分含有的沥青质含有大量热敏沥青烯组分。

3、本发明所述热敏沥青烯组分，指的是在高温条件下比如大于390℃的温度环境中会热缩合产生分子量更大的沥青质甚至生焦的沥青烯组分，因此，富含热敏沥青烯组分的重油浆态床加氢裂化反应流出物的高温态比如温度高于390℃热高分油，需要降温至热敏温度比如385℃以下抑制沥青烯的热缩合。

4、重油浆态床加氢裂化反应流出物，在热高压分离过程htps进行气液分离，得到热高分气气体htps-v，得到含有或不含有固体的热高分油htps-l；热高压分离过程htps，使用或不使用气体氢气htps-hg与来自第一加氢反应流出物r10p的液体物流接触脱除液相中的至少一部分低沸点组分。

5、传统的重油浆态床加氢裂化热高分油降压后使用冷却器e10进行降温稳定，该系统步骤如下：

6、在热高分油降温系统u100，基于进料u100-f的温度为t10的气液混相物流分为2路：

7、第一路物流u100-f011即主路物流经过冷却器e10降温成为温度为t21的物流u100-f012，然后物流u100-f012经过调节阀v21降压后成为物流u100-f013；

8、第二路物流u100-f021即旁路物流经过冷却器e10的浆液旁路调节阀v22降压后成为物流u100-f022；

9、物流u100-f013、物流u100-f022混合为温度为t70的混合物流p100；

10、以混合物流p100的温度t70为控制变量，以浆液旁路调节阀v22的开度为操纵变量，组成单回路温度控制系统，或者采用分程控制方案对冷却器e10的旁路流量调节阀v22的流率(即调节阀v22流通面积)、冷却器e10的出口流量调节阀v21的流率即(即调节阀v21流通面积)进行控制，但是不设冷却器e10浆液进料的压力控制系统，该控制方案的缺点在于：

11、⑴运行方案一

12、装置运行过程，冷却器e10的浆液进料u100-f流路一侧的壁面逐渐沉积污垢缩小流道面积，从而导致冷却器e10的浆液流路一侧压力降逐步增长后导致浆液进料u100-f压力p10逐步提高，导致冷却器e10的浆液进料的汽化率大幅度降低，加之浆液进料u100-f压力p10大幅度提高，使得浆液进料u100-f的体积流率大幅度降低，从而大幅度降低了冷却器e10的流道流速，介质的自冲洗作用大幅度降低，反过来沉积速度加快，冷却器e10的浆液流路一侧压力降上升更快，形成恶性循环，导致冷却器e10切换、清洗频率提高，增加劳动强度，降低冷却器e10性能和寿命；

13、参见表1，例如260万吨/年渣油浆态床加氢裂化热高分油降压后使用的冷却器e10(将操作温度由427降低到380℃)为例，初期运行时冷却器e10的浆液流路一侧压力降仅0.25～0.30mpa，积垢后切换清洗前冷却器e10的浆液流路一侧压力升至0.60～0.70mpa，热低分压力按0.52mpa、螺旋板换热器hx01排浆液管道调节阀v22压差0.3mpa计算，冷却器e10的浆液进料u100-f的压力p10控制数值：运行初期1.07～1.12mpa，运行末期1.40～1.50mpa，浆液进料u100-f的操作条件见表1，可以看出：

14、①重量气相分率的末期值/初期值为1.18，即重量汽化率大幅度增加18重量％；

15、②气相操作状态体积流率的末期值/初期值为1.391，即气相体积流率大幅度增加39％；

16、③操作状态总物流体积流率的末期值/初期值为1.338，即操作状态总物流体积流率大幅度增加34％；

17、⑵运行方案二

18、为了避免出现运行方案一的缺点，可以采取降低运行初期调节阀v21压力值从而降低浆液进料u100-f压力p10的方案，生产中随着冷却器e10的浆液流路一侧的壁面逐渐沉积污垢缩小流道面积，冷却器e10的浆液流路一侧压力降逐步增长后导致浆液进料u100-f压力p10的逐步提高趋近设计期望值；但是，这种方案导致运行初期浆液进料u100-f的体积流率过高(特别是气相体积分率过高)、传热系数太低，使得冷却器e10的换热面积大幅度增加，以260万吨/年渣油浆态床加氢裂化热高分油降压后使用的冷却器e10(通常将操作温度由430降低到380℃)为例，其投资约5000～6000万元人民币，以冷却器e10的换热面积增加幅度20％计算，增加投资1000～1200万元人民币，代价巨大。

19、表1浆液进料u100-f的操作条件

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21、

22、上述分析表明，为了控制浆液进料u100-f的体积流率稳定，需要设计随着冷却器e10的浆液流路一侧压力降逐步增长而降低调节阀v21压差，从而维持浆液进料u100-f压力p10稳定的自动控制系统。

23、本发明的构想是：重油浆态床加氢裂化热高分油降压后冷却过程的控制方法，重油浆态床加氢裂化热高分油降压后所得浆液进料u100-f分为主路物流和旁路物流，主路物流经冷却器e10及其排料的压力调节阀v21后进入低压分离过程进行气液闪蒸分离，设置浆液进料u100-f压力p10为控制变量、以调节阀v21开度为操纵变量组成的单回路压力控制系统，控制压力p10从而控制冷却器e10浆液流道流速，既实现预期的自冲洗作用来抑制污染组分的沉积，又实现高效传热；同时，以冷却器e10的出口混合物流p100的温度为控制变量，以冷却器e10的浆液旁路物流调节阀v22开度为操纵变量，组成单回路温度控制系统，如此，正常操作过程调节阀v22开度基本不变。

24、本发明的目的是为了控制冷却器e10的浆液流道的流速，即对于给定流道截面积的冷却器e10，控制其浆液进料u100-f的体积流率，由于重油浆态床加氢裂化热高分油降压后冷却过程进料属于气液混相物料，其体积流率不便直接测量、控制，因此，通过控制隐含参数即浆液进料u100-f压力p10来间接控制浆液进料u100-f的体积流率。

25、按照本发明理念，主路物流经冷却器e10排料的压力调节阀v21的变化范围较大，需要充分考虑在一个切换后操作周期内冷却器e10浆液流道的初期压差、末期压差的差额。

26、与传统控制方案相比，特点如下：

27、①传统控制方案中，冷却器e10的出口浆液调节阀v21流通面积基本不动；

28、本发明控制方案中，冷却器e10的出口浆液调节阀v21流通面积随时调整；

29、②传统控制方案中，冷却器e10的旁路流量调节阀v22的流通面积随时调整；

30、本发明控制方案中，冷却器e10的旁路流量调节阀v22的流通面积基本不动；

31、③传统控制方案中，在一个冷却器e10运行周期中，浆液进料u100-f压力p10数值逐步升高，浆液进料u100-f的操作状态下的体积流率逐步下降；

32、本发明控制方案中，在一个冷却器e10运行周期中，浆液进料u100-f压力p10数值基本不动，或者可以根据需要灵活调整。

33、本发明的优点在于：可以实现冷却器e10的设计优化和操作优化，利于降低冷却器投资、增加操作稳定性、防止污染物沉积。

34、到目前为止，尚未见到其它同类方法的报道。

35、本发明的第一目的在于提出重油浆态床加氢裂化热高分油降压后冷却过程的控制方法，对浆液进料u100-f的操作压力p10，可以实现稳定控制。

36、本发明的第二目的在于提出重油浆态床加氢裂化热高分油降压后冷却过程的控制方法，对浆液进料u100-f的操作压力，可以实现灵活调整稳定控制，比如在装置处理量增减调整过程中，通过改变浆液进料u100-f的操作压力，实现自冲洗、换热能力的最佳调整效果。

技术实现思路

1、本发明重油浆态床加氢裂化热高分油降压后冷却过程的控制方法，其特征在于包含以下步骤：

2、⑴在第一加氢反应过程r10，在氢气和可能存在的第一加氢催化剂r10c存在条件下，重油原料r10f进行第一加氢反应r10r得到包含氢气、低沸点烃、高沸点烃、有或没有固体的第一加氢反应流出物r10p；

3、重油原料r10f中含有常规沸点高于530℃烃油且含有沥青质，第一加氢反应流出物r10p含有粉尘和/或沥青质组分；

4、第一加氢反应过程r10对至少一部分重油原料r10f具有加氢热裂化功能；

5、第一加氢反应过程r10，使用的第一加氢催化剂r10c具有加氢热裂化功能；

6、⑵在热高压分离过程htps，第一加氢反应流出物r10p完成气液分离，得到含有或不含有固体的热高分油htps-l，得到热高分气气体htps-v；热高压分离过程htps，使用或不使用气体氢气htps-hg与来自第一加氢反应流出物r10p的液体物流接触脱除液相中的至少一部分低沸点组分；

7、至少一部分基于热高分油htps-l物流的降压后所得气液混相物流htps-lx，用作热高分油降温系统u100进料u100-f；

8、⑶在热高分油降温系统u100，基于进料u100-f的温度为t10的气液混相物流分为2路：

9、第一路物流u100-f011即主路物流经过冷却器e10降温成为温度为t21的物流u100-f012，然后物流u100-f012经过调节阀v21降压后成为物流u100-f013；

10、第二路物流u100-f021即旁路物流经过冷却器e10的浆液旁路调节阀v22降压后成为物流u100-f022；

11、物流u100-f013、物流u100-f022混合为温度为t70的混合物流p100；

12、以进料u100-f的操作压力p10为控制变量、以调节阀v21的开度为操纵变量组成单回路压力控制系统；

13、以混合物流p100的温度t70为控制变量，以浆液旁路调节阀v22的开度为操纵变量，组成单回路温度控制系统。

14、本发明，通常，⑶在热高分油降温系统u100，冷却器e10为螺旋板换热器，通常采用水平安装或垂直安装。

15、本发明，通常，⑵在热高压分离过程htps，热高分油降温系统u100进料u100-f的操作条件为：压力为0.8～2.50mpa、操作温度为400～440℃。

16、本发明，一般地，⑵在热高压分离过程htps，热高分油降温系统u100进料u100-f的操作条件为：压力为1.0～1.60mpa、操作温度为400～440℃。

17、本发明，通常，⑶在热高分油降温系统u100，混合物流p100的操作条件为：压力为0.25～0.70mpa、操作温度为350～390℃。

18、本发明，一般地，⑶在热高分油降温系统u100，混合物流p100的操作条件为：压力为0.25～0.70mpa、操作温度为355～375℃。

19、本发明，⑶在热高分油降温系统u100，冷却器e10为螺旋板换热器，第一路物流u100-f011流过冷却器e10的螺旋通道的宽度可以选自下列中的一种：

20、①5～7毫米；

21、②7～9毫米；

22、③9～11毫米；

23、④11～13毫米；

24、⑤13～15毫米。

25、本发明，通常，⑶在热高分油降温系统u100，冷却器e10为螺旋板换热器，第一路物流u100-f011流过冷却器e10的螺旋通道的宽度设计规则如下：下游段螺旋通道的宽度大于上游段螺旋通道的宽度；通过改变定距柱的长度，力求维持介质流速平稳，减少冷却器e10振动。

26、本发明，一般地，⑶在热高分油降温系统u100，冷却器e10为螺旋板换热器，第一路物流u100-f011流过冷却器e10的螺旋通道的宽度设计规则如下：

27、①上游段螺旋通道的宽度为7～15毫米；

28、上游段螺旋通道的流径长度，占螺旋通道总流径长度的20～40％；

29、②下游段螺旋通道的宽度大于入口侧螺旋通道的宽度的15～40％；

30、下游段螺旋通道的流径长度，占螺旋通道总流径长度的60～80％。

31、本发明，通常，⑶在热高分油降温系统u100，冷却器e10为螺旋板换热器，第一路物流u100-f011流过冷却器e10的螺旋通道的上游段通道截面的流速可以选自下列中的一种：

32、①7～10m/s；

33、②10～13m/s；

34、③13～16m/s；

35、④16～22m/s；

36、⑤大于22m/s。

37、本发明，通常，⑶在热高分油降温系统u100，当冷却器e10的压差达到设定值后，可以加大调节阀v21的开度、降低调节阀v21的压差，降低进料u100-f的操作压力p10，进行高流速冲洗式操作，等到冷却器e10的压差降低至稳定值后，将调节阀v21的开度恢复为正常值，将进料u100-f的操作压力p10恢复为正常值。

38、本发明，一般地，⑶在热高分油降温系统u100，当冷却器e10的压差达到设定值后，加大调节阀v21的开度、降低调节阀v21的压差，降低进料u100-f的操作压力p10为正常值的65～75％，进行高流速冲洗式操作且时间不低于24小时，等到冷却器e10的压差降低至稳定值后，将调节阀v21的开度恢复为正常值，将进料u100-f的操作压力p10恢复为正常值。