一种采用可切换反应器的劣质重油加氢处理方法及装置与流程

本发明涉及渣油加氢领域，具体涉及一种采用可切换反应器的劣质重油加氢处理方法及装置。

背景技术：

1、随着原油的日益变重变劣，轻质油品的需求增加，对重质油品的轻质化的要求越来越高。

2、渣油是原油中最重的组分，占原油比例通常在40～60％，其性质显著劣于沸程更低的瓦斯油等馏分。渣油组成复杂，平均分子量大，黏度高，密度大，含有大量的金属、硫、氮、胶质、沥青质等有害元素和非理想组分，加工难度非常大。

3、固定床渣油加氢技术是目前应用最为广泛的渣油加氢处理技术，该工艺在催化剂和氢气存在的环境下，对渣油进行加氢脱硫、脱氮、脱残炭和脱金属等反应，加氢后的渣油将成为优质的催化裂化进料，进而将渣油转化为轻质油品。

4、由于渣油性质恶劣，含有大量的金属、硫、氮、胶质和沥青质等有害元素和非理想组分，在固定床渣油加氢装置运行过程中，渣油中的金属在催化剂表面沉积会造成催化剂沉积失活，渣油中的胶质、沥青质等大分子在催化剂表面生焦会造成催化剂积碳失活。由于催化剂金属沉积失活和积碳失活，炼厂中固定床渣油加氢装置的催化剂换剂周期一般只有1年左右，每次停工换剂费用高达数千万元，费用昂贵。另外，炼厂检修周期一般为3-4年，渣油加氢装置停工换剂周期与炼厂检修周期不同步，渣油加氢装置停工换剂期间下游的催化裂化装置将无法继续获得加氢渣油作为原料，在此期间炼厂一般选择采购性质较好但价格较贵的原油品种，维持生产工作继续进行。因此，延长装置运行周期、减少停工换剂次数可以显著提升炼厂的经济效益和安全平稳运行水平。

5、cn 103059927a公开了一种重质油品的加氢处理方法，将重质油品和氢气依次引入串联的多个加氢反应器中，并与该多个加氢反映其中的多个加氢催化剂床层接触，依照所述重质油品的流向，所述反应器包括第一加氢反应器、第二加氢反应器和位于所述第二反应器之后的后续加氢反应器，当第一个加氢反应器内的压降达到压降上限或者反应器内形成热点时，将所述重质油品和氢气直接从第二加氢反应器引入，依次流经第二加氢反应器及后续反应器。

6、cn 102453530b公开了一种加工重质油品的加氢方法，重质油品原料油和氢气混合后进入加氢保护反应区，其反应流出物不经分离直接进入加氢处理反应区，进行加氢处理反应，所述加氢保护区中设置至少两个并联的可轮流切换使用的上流式加氢保护反应器。本发明采用四种加氢保护剂级配的方法，特别有利于脱除金属，以防止堵塞和提高主催化剂的寿命，延长装置的操作周期。采用可切换操作方法，可以充分利用所有具有活性的催化剂，并且与现有技术相比，渣油加氢装置的运转周期可延长20-40％，从而增加了渣油加氢装置的运行效率。但该方法所述的上流式加氢保护反应器只能采用并列或者单独使用的模式，导致保护反应器内保护剂及催化剂使用效率低下。

7、cn112210401b公开了一种串联可轮换渣油加氢处理—催化裂化组合工艺方案及系统，设置n个加氢预处理反应器，将渣油原料和至少部分催化裂化柴油馏分油与氢气混合后依次经过串联设置的n-1个加氢预处理反应器和加氢处理反应器，第n个加氢预处理反应器作为非在线预处理反应器备用。当第一个加氢预处理反应器压降上升到压降设计上限或催化剂活性低于要求时，切出第一个加氢预处理反应器，将第n个反应器串联使用，以此类推，维持加氢预处理反应器压降在指标范围内，保持加氢活性及延长运转时间。但该方法存在以下缺点：1、始终有一台加氢预处理反应器未被使用，降低了反应器及内装催化剂的利用率，增加了投资成本；2、随着装置的运转，加氢处理反应内脱硫剂、脱残炭剂催化剂活性必然降低，通过该方法无法解决后部催化剂活性降低的问题；3、可切换的反应器只能采用串联模式使用，无法并联使用。

8、cn112708456 a公开了一种重油加氢处理方法，包括：(1)重油原料与氢气的进料混合物同时进入至少两列并联设置的加氢单元，每一列加氢单元设置各自的加氢保护反应区和加氢主反应区，任一加氢保护反应区得到的第一反应产物引入同一列的加氢主反应区，与加氢处理催化剂接触进行加氢处理反应；(2)当其中一列的加氢保护反应区的加氢催化剂需要更换时，将该列加氢保护反应区切出系统，将进入该列加氢保护反应区的进料混合物引入到其他列的加氢保护反应区，其他列的加氢保护反应区所得第一反应产物引入到所有列的加氢主反应区内，进行加氢处理反应；(3)切出的加氢保护反应区中的加氢催化剂进行更换后，将该列加氢保护反应区切入系统，进料混合物引入该列加氢保护反应区，得到第一反应产物，将所得第一反应产物引入后续的加氢主反应区中进行加氢处理反应；(4)根据每一列加氢保护反应区的运行情况，重复(2)-(3)步骤。但是，该技术采用至少两列并联的加氢单元，每一加氢单元设置各自的加氢保护反应区和加氢主反应区，当一列的加氢单元中的加氢保护反应区的加氢催化剂需要更换时，将该列的加氢单元整体切除，使用另一列加氢单元继续进行方法，虽然该方法解决了加氢单元更换催化剂的问题，但其并不能解决每列的加氢单元中各反应器之间的问题，由于加氢保护反应区和加氢主反应区中的催化剂失活速率并不完全相同进行，该方法将会导致加氢主反应区催化剂的浪费，增加生产成本。而且，从现有所有炼厂渣油加氢装置工况来看，两列之间原料相互流通不具备技术基础，且存在极大安全隐患，该技术并不现实。

9、现有技术中，当第一反应器床层压降达到压降上限时，通过将重质油品和氢气引入第二加氢反应器来延长装置运行，解决了因第一反应器床层压降达到压降上限而停工的问题，原料直接进入二反后，二反压降很快也会达到上限，进而导致停工，不能进行在线催化剂更换，只能少量的延长运转时间，不能实现真正意义上的长周期运转。

10、因此，为了实现长周期运转，需要开发新的可以在线更换催化剂的渣油加氢处理方法。

技术实现思路

1、为实现渣油加氢装置长周期运转，减少因换剂而停工的次数，本发明针对现有技术的不足，提供一种采用可切换反应器的劣质重油加氢处理方法及装置。采用本发明的方法，可以实现渣油加氢装置长周期运行，达到重油深度加氢脱氮脱残炭的目的。

2、为达上述目的，本发明提供一种采用可切换反应器的劣质重油加氢处理装置，该装置包括：

3、加氢预处理区和深度加氢区；所述加氢预处理区和所述深度加氢区连通；所述加氢预处理区和所述深度加氢区分别采用多台可轮流切换操作使用的固定床反应器，可轮流切换操作使用的所述固定床反应器在线对其中一台固定床反应器进行切出、催化剂更换和切入。

4、优选地，所述加氢预处理区的多台固定床反应器之间串联或并联；所述深度加氢区的多台固定床反应器之间串联或并联。

5、优选地，当所述劣质重油加氢处理的过程中对脱金属的要求较低时，所述加氢预处理区的多台固定床反应器之间可采用串联；当所述劣质重油加氢处理的过程中对脱残炭的要求较低时，所述深度加氢区的多台固定床反应器之间可采用串联。

6、优选地，所述加氢预处理区的固定床反应器的数量为2-3台。

7、优选地，所述深度加氢区的固定床反应器的数量为2-3台。

8、优选地，所述加氢预处理区的固定床反应器的数量为2台，分别为第一固定床反应器和第二固定床反应器；所述深度加氢区的固定床反应器的数量为2台，分别为第三固定床反应器和第四固定床反应器。

9、优选地，还包括原料管线、中间产物流经管线和反应产物流经管线，所述原料管线用于原料输入，所述中间产物流经管线用于所述加氢预处理区的产生的中间反应产物输入所述深度加氢区，所述反应产物流经管线用于所述深度加氢区的反应产物流出；所述原料管线分为两路，分别与所述第一固定床反应器的顶部和所述第二固定床反应器的顶部连接；所述中间产物流经管线的一端分为两路，分别与所述第一固定床反应器的底部和所述第二固定床反应器的底部连接，且所述中间产物流经管线的另一端分为两路，分别与所述第三固定床反应器的顶部和所述第四固定床反应器的顶部连接；所述反应产物流经管线分为两路，分别与所述第三固定床反应器的底部和所述第四固定床反应器的底部连接。

10、优选地，所述第一固定床反应器的顶部的管线上设有第一阀门，所述第二固定床反应器的顶部的管线上设有第二阀门；所述第一固定床反应器的底部的管线上设有第五阀门，所述第二固定床反应器的底部的管线上设有第六阀门；所述第一阀门和所述第一固定床反应器的顶部之间的管线，与所述第二固定床反应器的底部和所述第六阀门之间的管线，通过第一分支管线连通，所述第一分支管线上设有第三阀门；所述第五阀门和所述第一固定床反应器的底部之间的管线，与所述第二固定床反应器的顶部和所述第二阀门之间的管线，通过第二分支管线连通，所述第二分支管线上设有第四阀门。

11、优选地，所述第三固定床反应器的顶部的管线上设有第七阀门，所述第四固定床反应器的顶部的管线上设有第八阀门；所述第三固定床反应器的底部的管线上设有第十一阀门，所述第四固定床反应器的底部的管线上设有第十二阀门；所述第七阀门和所述第三固定床反应器的顶部之间的管线，与所述第四固定床反应器的底部和所述第十二阀门之间的管线，通过第三分支管线连通，所述第三分支管线上设有第九阀门；所述第十一阀门和所述第三固定床反应器的底部之间的管线，与所述第四固定床反应器的顶部和所述第八阀门之间的管线，通过第四分支管线连通，所述第四分支管线上设有第十阀门。

12、优选地，当进行劣质重油加氢处理时，首先保持所述第一阀门、所述第四阀门、所述第六阀门、所述第七阀门、所述第十阀门和所述第十二阀门打开，保持所述第三阀门、所述第二阀门、所述第五阀门、所述第九阀门、所述第八阀门和所述第十一阀门关闭，此时所述第一固定床反应器、所述第二固定床反应器、所述第三固定床反应器和所述第四固定床反应器串联；所述原料流经所述原料管线、所述第一阀门、所述第一固定床反应器、所述第四阀门、所述第二固定床反应器和所述第六阀门，所述原料与所述第一固定床反应器和所述第二固定床反应器内的催化剂接触并发生反应，所述第二固定床反应器的中间反应产物经所述中间产物流经管线流经所述第七阀门、所述第三固定床反应器、所述第十阀门、所述第四固定床反应器和所述第十二阀门，所述中间反应产物与所述第三固定床反应器和所述第四固定床反应器内的催化剂接触并发生反应，所述反应产物经所述反应产物流经管线流出。

13、优选地，当所述第一固定床反应器内的催化剂失活时，打开所述第二阀门，关闭所述第一阀门和所述第四阀门，将所述第一固定床反应器进行在线切出，所述原料流经所述原料管线、所述第二阀门、所述第二固定床反应器和所述第六阀门；更换所述第一固定床反应器内的催化剂，然后打开所述第三阀门和所述第五阀门，关闭所述第六阀门，将所述第一固定床反应器进行在线切入，所述第二固定床反应器的产物流经所述第三阀门进入所述第一固定床反应器进行反应，所述第一固定床反应器的反应产物流经所述第五阀门和所述中间产物流经管线进入所述第三固定床反应器进行反应，以此实现所述第一固定床反应器的在线切出和在线切入。

14、优选地，当所述第二固定床反应器内的催化剂失活时，打开所述第一阀门，关闭所述第二阀门和所述第三阀门，将所述第二固定床反应器进行在线切出，所述原料流经所述原料管线、所述第一阀门、所述第一固定床反应器、所述第五阀门；更换所述第二固定床反应器内的催化剂，然后打开所述第四阀门和所述第六阀门，关闭所述第三阀门和所述第五阀门，将所述第二固定床反应器进行在线切入，所述原料流经所述原料管线、所述第一阀门、所述第一固定床反应器、所述第四阀门、所述第二固定床反应器和所述第六阀门，所述原料与所述第一固定床反应器和所述第二固定床反应器内的催化剂进行接触并反应，以此实现所述第二固定床反应器的在线切出和在线切入。

15、优选地，当所述第三固定床反应器内的催化剂失活时，打开所述第八阀门，关闭所述第七阀门和所述第十阀门，将所述第三固定床反应器进行在线切出，所述中间反应产物流经所述中间产物流经管线、所述第八阀门、所述第四固定床反应器和所述第十二阀门；更换所述第三固定床反应器内的催化剂，然后打开所述第九阀门和所述第十一阀门，关闭所述第十二阀门，将所述第三固定床反应器进行在线切入，所述第四固定床反应器的产物流经所述第九阀门进入所述第三固定床反应器进行反应，所述第三固定床反应器的反应产物流经所述第十一阀门和所述反应产物流经管线流出，以此实现所述第三固定床反应器的在线切出和在线切入。

16、优选地，当所述第四固定床反应器内的催化剂失活时，打开所述第七阀门，关闭所述第八阀门和所述第九阀门，将所述第四固定床反应器进行在线切出，所述中间反应产物流经所述中间产物流经管线、所述第七阀门、所述第三固定床反应器、所述第十一阀门；更换所述第四固定床反应器内的催化剂，然后打开所述第十阀门和所述第十二阀门，关闭所述第九阀门和所述第十一阀门，将所述第四固定床反应器进行在线切入，所述中间反应产物流经所述中间产物流经管线、所述第七阀门、所述第三固定床反应器、所述第十阀门、所述第四固定床反应器和所述第十二阀门，所述中间反应产物与所述第三固定床反应器和所述第四固定床反应器内的催化剂进行接触并反应，以此实现所述第四固定床反应器的在线切出和在线切入。

17、本发明还提供一种采用可切换反应器的劣质重油加氢处理方法，该方法包括以下步骤：原料混合后进入加氢预处理区，其反应物不经分离直接进入深度加氢区，进行深度加氢脱杂质反应，所述加氢预处理区和/或所述深度加氢区分别采用多台可轮流切换操作使用的固定床反应器，可轮流切换操作使用的固定床反应器在线对其中一台反应器进行切出、催化剂更换和切入。

18、优选地，当所述加氢预处理区或所述深度加氢区中的一台固定床反应器内的催化剂失活时，将所述固定床反应器在线切出，更换新的催化剂，然后再在线切入继续运行，所述固定床反应器在线切入时，更换新的催化剂的所述固定床反应器位于其他未更换催化剂的所述固定床反应器的上游，原料首先流经更换新的催化剂的所述固定床反应器，然后再流经未更换催化剂的所述固定床反应器。

19、优选地，所述加氢预处理区的固定床反应器中装填的催化剂为保护剂、脱金属剂和脱硫剂中的至少一种；所述深度加氢区的固定床反应器中装填的催化剂为脱硫剂和脱氮脱残炭剂中的至少一种。

20、优选地，所述加氢预处理区和/或所述深度加氢区的条件为温度300℃～450℃，压力8mpa～22mpa，氢油比体积比400～2000，液时体积空速0.1～1.0h-1。

21、优选地，所述原料为劣质重油和氢气的混合物，所述劣质重油包括常压渣油和减压渣油中的至少一种，或者还可根据炼厂生产需要掺入减压蜡油、催化裂化油浆、焦化蜡油、催化剂循环油、脱沥青油中的至少一种。

22、本发明的采用可切换反应器的劣质重油加氢处理方法及装置，加氢预处理区和深度加氢区分别采用多台可轮流切换操作使用的固定床反应器，以此可轮流切换操作使用的固定床反应器在线对其中一台固定床反应器进行切出、催化剂更换和切入，同时具备各区固定床反应器之间的串联与并联灵活应用，对适应不同工况提供了极大地技术便利。采用本发明的采用可切换反应器的劣质重油加氢处理方法及装置，可实现渣油加氢装置长周期运转，减少因换剂而停工的次数，为炼厂节省大量的停工费用。