一种重油生产化学品的组合加氢工艺和系统的制作方法

本发明属于石油化工，具体涉及以重油为原料生产化学品的加氢组合工艺。

背景技术：

1、世界范围内新能源汽车快速普及、公众共享出行意识增强以及相关国家环保政策法规的出台，炼油产品需求增长大幅减缓。据国际能源署预测，预计未来五年，全球对石化产品的需求增长率预计将是燃料的3～6倍，全球汽油需求量复合年均增长率将低于1％，但丙烯增长约4％，对二甲苯增长约5％。减油增化是当前炼油行业发展转型的主流趋势，在我国炼油化工结构中，油制化学品路线依然占据绝对领先地位。

2、在现有加工路线中，加氢工艺路线具有反应过程环境优化、目标产品收率高、品质优良等特点，在重油转化轻质化学品方面占据绝对优势。当前，利用现有成熟技术，通过重新配置，使得基本石化原料收率大幅提高到40％～50％。但是，目前技术都是独立地利用单个装置单元来进行运行，装置耦合性较差。

3、双碳目标和炼油结构调整，给加氢技术提出了新的要求和挑战。如何能够高效地将加氢技术应用到重油制化学品中亟待开发，在整个转化过程中，需加强各过程单元物流、能流等方面集成耦合，减少中间过程物耗能耗，降低加工过程苛刻度，开发出重油制化学品的加氢集成技术，进而实现全过程绿色环保和经济高效，助力企业转型升级和国家能源结构调整。

技术实现思路

1、重油制化学品加氢技术核心关键是如何在低苛刻度下提高重油到石脑油高效转化，为蒸汽裂解和催化重整-芳烃联合装置提供充足的原料，进而增产烯烃和芳烃化学品的关键，同时能够降低过程能耗物耗。针对现有技术中的不足之处，本发明主要目的是提供一种重油生产化学品的组合加氢工艺和系统，将分离单元、沸腾床重油加氢单元、固定床加氢单元耦合，实现重油向化工原料轻石脑油和重石脑油的高效转化。本发明工艺流程中基于不同油品反应特性将各反应单元高效有机耦合起来，装置能耗和投资低。

2、本发明第一方面提供一种重油生产化学品的组合加氢工艺，所述组合加氢工艺包括如下步骤：

3、(1)在接触条件下，重油和氢气进入第一沸腾床反应区，反应生成物料经分离后得到第一气相料流和第一液相料流；

4、(2)在接触条件下，步骤(1)得到的第一液相料流和氢气进入第二沸腾床反应区，反应生成物料经分离后得到第二气相料流和第二液相料流；

5、(3)步骤(1)得到的第一气相料流和步骤(2)得到的第二气相料流混合并经分离后得到第三气相料流和第三液相料流；

6、(4)高芳烃馏分、步骤(2)得到的第二液相料流和步骤(3)得到的第三液相料流混合经分离后得到第一轻馏分、第二轻馏分、第三轻馏分、中间馏分和重馏分；

7、(5)在接触条件下，步骤(4)得到的第二轻馏分和中间馏分、步骤(3)得到的第三气相料流和氢气进入固定床反应区进行反应，反应生成物料经分离后得到第四气相料流和第四液相料流；其中第四液相料流经分离后得到轻烃、轻石脑油、重石脑油和加氢重油。

8、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，步骤(1)中的重油可为种属和来源的原油的重质馏分，如常压渣油、减压渣油、脱沥青油、沥青中的至少一种或几种的混合原料。

9、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，步骤(4)中的高芳烃馏分中总芳烃质量含量不低于55％，双环及以上环数芳烃质量含量不低于30％，优选总芳烃质量含量高于70％，双环及以上芳烃质量含量高于40％。

10、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，步骤(4)中的高芳烃馏分可以是来自于重油催化裂化装置的重催化柴油、来自于重油催化裂化装置的催化循环油、来自于重油催化裂化装置的催化油浆、来自于蒸汽裂解装置的乙烯焦油馏分，来自于糠醛抽提装置的抽出油馏分中的一种或几种。

11、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，高芳烃馏分与重油的重量比为1∶20～1∶4，优选为1∶15～1∶5。

12、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，第一沸腾床反应区的反应条件如下：反应温度为350～450℃，反应压力为12.0～20.0mpa，氢油体积比为300～1000，液时体积空速为0.1～2.0h-1；

13、第一沸腾床反应区的优选反应条件如下：反应温度为380～430℃，反应压力为15.0～19.0mpa，氢油体积比为300～800，液时体积空速为0.15～0.5h-1。

14、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，第二沸腾床反应区的反应条件如下：反应温度为350～450℃，反应压力为12.0～20.0mpa，氢油体积比为300～1000，液时体积空速为0.1～2.0h-1；

15、第二沸腾床反应区的优选反应条件如下：反应温度为380～430℃，反应压力为15.0～19.0mpa，氢油体积比为300～800，液时体积空速为0.15～0.5h-1。

16、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，第一沸腾床反应区、第二沸腾床反应区均可以设置单台沸腾床反应器，或者也可以设置两台以上沸腾床反应器，当设置两台以上沸腾床反应器时，优选以串联方式连接，更进一步的沸腾床反应器之间设置气液分离器；沸腾床反应器可以采用外带有循环杯的反应器，也可为中石化(大连)石油化工研究院有限公司开发的带有三相分离器的strong沸腾床反应器。

17、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，第一沸腾床反应区、第二沸腾床反应区中的沸腾床反应器中装填有沸腾床加氢催化剂，催化剂包括载体和活性金属，其中活性金属可以为镍、钴、钼、钨中的一种或几种；载体可以为氧化铝、氧化铝-氧化硅、氧化硅、氧化钛中的一种或几种。所述沸腾床加氢催化剂可以采用市售商品或者按照现有公开的方法进行制备，如采用中石化(大连)油化工研究院有限公司开发的fem-10或fes-31牌号沸腾床加氢催化剂。

18、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，第三轻馏分可以全部或部分循环回第一沸腾床反应区处理，当部分循环回第一沸腾床反应区处理时，剩余部分进入固定床反应区进行处理；第一轻馏分和第二轻馏分切割温度为150～250℃，优选为180～210℃；第二轻馏分和第三轻馏分切割温度为240～330℃，优选为270～310℃；第三轻馏分和中间馏分的切割温度为310～400℃，优选为330～380℃；中间馏分和重馏分的切割温度为480～550℃，优选为500～540℃。

19、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，固定床反应区的反应条件如下：反应温度为350～400℃，优选为360～390℃；氢油体积比为700～1500，优选为800～1200；液时体积空速为0.5～3.0h-1，优选为1.0～2.0h-1；反应压力为12.0～17.0mpa，优选为13.0～16.0mpa。

20、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，步骤(4)得到的第一轻馏分可以与步骤(5)得到的轻石脑油混合作为蒸汽裂解装置制乙烯的原料使用。

21、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，步骤(4)得到的第三轻馏分循环到第一沸腾床反应区进行处理。

22、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，步骤(4)中的重馏分可以循环到第一沸腾床反应区和/或第二沸腾床反应区中进行处理，或者也可以外排作为焦化、溶剂脱沥青、部分氧化法制氢(pox)等装置的原料。具体的，其可作为焦化原料生产低硫石油焦，或者作为pox制氢原料，或者进溶剂脱沥青装置后生成脱沥青油和脱油沥青，脱沥青油进加氢裂化装置处理，脱油沥青作为pox制氢原料。

23、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，步骤(5)中的轻石脑油可以作为蒸汽裂解装置制乙烯的原料使用，重石脑油可以作为芳烃原料。

24、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，固定床反应区可设置单台固定床反应器，或者也可以设置两台以上固定床反应器，优选两台以上固定床反应器之间以串联方式配置，更进一步优选设置两个串联配置的固定床反应器；采用两个固定床反应器设置时，第一反应器和第二反应器分别设置为精制反应器和裂化反应器。固定床反应区可以采用单段串联一次通过流程、单段串联部分循环流程、单段串联全循环流程中的任一种，优选采用单段串联全循环流程。

25、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，固定床反应区设置两台以上固定床反应器时，根据加工原料中杂质含量可设置汽提塔用来脱除h2s、nh3等，汽提塔得到的气相进入后续冷高分、循环氢净化回收单元进行处理。

26、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，固定床反应区的固定床反应器中装填有固定床加氢催化剂，具体可以是加氢精制催化剂和/或加氢裂化催化剂。所述催化剂可以采用市售商品，也可以按照现有技术公开的方法进行自制。

27、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，步骤(5)中的第四气相料流经过净化处理后作为循环氢使用，净化处理一般包括脱硫处理、膜分离等氢气净化处理，膜分离后的富氢气体中氢气浓度一般要求达到95％以上，通过循环氢压缩机升压后作为循环氢循环到各反应单元使用。

28、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，第一气液分离器、第二气液分离器分离时引入循环氢和/或新氢作为气提介质与反应生成物料一起进行分离。

29、上述重油生产化学品的组合加氢工艺中，作为一种具体实施方式，步骤(5)中的加氢重油循环回固定床反应区进行处理。

30、本发明第二方面提供一种重油生产化学品的组合加氢系统，所述系统包括第一沸腾床反应区、第一气液分离器、第二沸腾床反应区、第二气液分离器、第一分馏单元、固定床反应区、第三气液分离器、第四气液分离器、第二分馏单元；

31、第一沸腾床反应区，其用于接收重油原料，重油与氢气接触进行反应；

32、第一气液分离器，其用于接收并分离来自第一沸腾床反应区的反应生成物料，经分离后得到第一气相料流和第一液相料流；

33、第二沸腾床反应区，其用于接收来自第一气液分离器的第一液相料流，第一液相料流与氢气接触进行反应；

34、第二气液分离器，其用于接收来自第二沸腾床反应区的反应生成物料，经分离后得到第二气相料流和第二液相料流；

35、第三气液分离器，其用于接收来自第一气液分离器的第一气相料流和第二气液分离器的第二气相料流，经分离后得到第三气相料流和第三液相料流；

36、第一分馏单元，其用于接收高芳烃馏分、来自第二气液分离器的第二液相料流和来自第三气液分离器的第三液相料流，经分离后得到第一轻馏分、第二轻馏分、第三轻馏分、中间馏分和重馏分；

37、固定床反应区，其用于接收来自第一分馏单元的第二轻馏分、来自第一分馏单元的中间馏分、来自第三气液分离器的第三气相料流，与氢气接触进行反应；

38、第四气液分离器，其用于接收来自固定床反应区的反应生成物料，经分离后得到第四气相料流和第四液相料流；

39、第二分馏单元，其用于接收来自第四气液分离单元的第四液相料流分离后得到轻烃、轻石脑油、重石脑油和加氢重油。

40、上述重油生产化学品的组合加氢系统中，作为一种具体实施方式，第二分馏单元得到的加氢重油经管线进入固定床反应区。

41、上述重油生产化学品的组合加氢系统中，作为一种具体实施方式，固定床反应区可设置单台固定床反应器，或者也可以设置两台以上固定床反应器，优选两台以上固定床反应器之间以串联方式配置，更进一步优选设置两个串联连接的固定床反应器；采用两个固定床反应器设置时，第一反应器和第二反应器分别设置为精制反应器和裂化反应器。固定床反应区可以采用单段串联一次通过流程、单段串联部分循环流程、单段串联全循环流程中的任一种，优选采用单段串联全循环流程。

42、上述重油生产化学品的组合加氢系统中，作为一种具体实施方式，第一分馏单元得到的第一轻馏分可以与第二分馏单元得到的轻石脑油混合作为蒸汽裂解装置制乙烯的原料使用。

43、上述重油生产化学品的组合加氢系统中，作为一种具体实施方式，第一分馏单元得到的第三轻馏分经管线循环到第一沸腾床反应区进行处理。

44、上述重油生产化学品的组合加氢系统中，作为一种具体实施方式，第一沸腾床反应区、第二沸腾床反应区均可以设置单台沸腾床反应器，或者也可以设置两台以上沸腾床反应器，优选两台以上沸腾床反应器之间以串联方式配置，更进一步的反应器之间设置气液分离器；沸腾床反应器可以采用外带有循环杯的反应器，也可为中石化(大连)石油化工研究院有限公司开发的带有三相分离器的strong沸腾床反应器。

45、上述重油生产化学品的组合加氢系统中，作为一种具体实施方式，来自第一分馏单元的重馏分经管线可以与第一沸腾床反应区和/或第二沸腾床反应区连通，进入其中进行处理，或者也可以外排经管线与焦化装置、溶剂脱沥青装置、pox装置(pox指部分氧化法制氢)连通，作为装置进料使用。

46、上述重油生产化学品的组合加氢系统中，作为一种具体实施方式，来自第四气液分离器的第四气相料流经管线与净化装置连通，处理后作为循环氢使用，净化装置一般包括脱硫装置、膜分离装置，一般控制膜分离后的富氢气体中氢气浓度一般要求达到95％以上，通过循环氢压缩机升压后作为循环氢循环到各反应单元使用。

47、上述重油生产化学品的组合加氢系统中，作为一种具体实施方式，循环氢压缩机出口经管线与第一气液分离器、第二气液分离器连通。

48、本发明提供的重油生产化学品的组合加氢工艺和系统的技术效果主要体现在如下几个方面：

49、(1)本发明提供的重油生产化学品的组合加氢工艺和系统中，通过将沸腾床和固定床反应单元高效耦合，充分利用油品分子加氢转化难易程度，将沸腾床反应后的气相组分直接送到后续固定床反应区，合理高效的利用反应压力等级，降低装置能耗。整个工艺流程各加氢装置公用分馏系统、循环氢脱硫塔等装置，大幅降低装置投资和能耗。

50、(2)本发明提供的重油生产化学品的组合加氢工艺和系统中，在第一分馏单元引入高芳烃馏分，主要有三方面的优点：其一，巧妙利用沸腾床装置本身配置的分离装置将其与沸腾床反应区得到的液相物料一起进行初分离，并将分离得到的第三轻馏分(2～3环芳烃组分)返回到第一沸腾床反应区内，该馏分段为重柴油馏分，由于渣油加氢裂化过程遵循反应动态平衡理论，在反应体系中引入重柴油馏分(沸腾床自身生成和外引入两部分)，会改变渣油转化过程中组分转化平衡，使得渣油往蜡油馏分和石脑油馏分平衡转化率增加，降低柴油收率，有利于提高化学品收率。其二，相比直接将该高芳烃馏分引入到反应体系中，本发明将其引入分馏单元是考虑沸腾床单元后续的分馏单元是最容易发生结焦的部分，加氢生成油中加入高芳烃馏分后，体系的稳定性会增强，并且将芳环数更高的芳烃保留在加氢重油中，可显著减缓减压分馏系统结焦问题。其三，高芳烃馏分中两环和三环芳烃具有良好的载氢效果，比如两环芳烃中萘系和三环芳烃中的蒽系物质，在沸腾床加氢过程中能够快速饱和部分芳环作为氢载体，其快速能够与渣油中沥青质等大分子接触提供氢分子，促进沥青质转化，提升渣油转化率，同时也增强体系稳定性。