本發(fā)明屬于渣油加氫工藝，具體涉及一種固定床渣油加氫方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在石油煉制產(chǎn)業(yè)中，隨著原油重質(zhì)化和劣質(zhì)化不斷加重，以及環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，固定床渣油加氫工藝逐漸成為一個(gè)至關(guān)重要的加工過(guò)程。由于煉油產(chǎn)能日趨過(guò)剩，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，原油加工過(guò)程利潤(rùn)微薄，因此提升煉油裝置的運(yùn)行水平和經(jīng)濟(jì)效益顯得越發(fā)重要。越來(lái)越多的煉化企業(yè)開(kāi)始考慮改進(jìn)現(xiàn)有的固定床渣油加氫裝置和工藝以生產(chǎn)適用于制備碳材料的富含芳烴的餾分油。研究表明，3-4環(huán)的芳烴生焦速度適中，有利于碳材料晶粒的生長(zhǎng)，適合生產(chǎn)高端碳材料，因此各煉化企業(yè)紛紛研究改進(jìn)渣油加氫裝置和工藝，以提升3-4環(huán)芳烴的收率。

2、cn102816597a公開(kāi)了一種渣油加氫處理工藝。該工藝在渣油加氫處理裝置的脫金屬劑床層之前增設(shè)了一個(gè)進(jìn)料口，渣油和氫氣通過(guò)渣油加氫裝置原有的進(jìn)料口進(jìn)入裝置進(jìn)行反應(yīng)，催化裂化回?zé)捰屯ㄟ^(guò)增設(shè)的進(jìn)料口進(jìn)入裝置進(jìn)行反應(yīng)。渣油加氫裝置采用催化劑級(jí)配裝填，依次包括保護(hù)劑、脫金屬劑、脫硫劑在內(nèi)的三種或三種以上的加氫催化劑，每種催化劑分為一個(gè)床層裝填，保護(hù)劑床層采用上流式反應(yīng)器或固定床反應(yīng)器。該方法可以提高渣油加氫處理的雜質(zhì)脫除率，不但抑制了床層生焦，延長(zhǎng)渣油加氫處理裝置的操作周期，還大幅增加了高附加值輕質(zhì)餾分的收率。

3、cn102816599a公開(kāi)了一種渣油加氫處理組合工藝。該工藝在渣油加氫裝置的脫硫劑床層之前增設(shè)了一個(gè)進(jìn)料口，渣油和氫氣通過(guò)渣油加氫裝置原有的進(jìn)料口進(jìn)入裝置進(jìn)行反應(yīng)，加氫渣油進(jìn)入催化裂化裝置繼續(xù)反應(yīng)，催化裂化回?zé)捰屯ㄟ^(guò)增設(shè)的進(jìn)料口處返回至渣油加氫裝置進(jìn)行加氫處理。該工藝可以有效降低脫硫劑及其后面催化劑的積碳，延長(zhǎng)渣油加氫處理裝置的操作周期，提高高附加值的輕質(zhì)油收率，并減少冷氫使用量，防止回?zé)捰瓦^(guò)度加氫，保持對(duì)瀝青質(zhì)的高溶解度，達(dá)到防止瀝青質(zhì)析出生焦的效果。

4、cn102816594a公開(kāi)了一種渣油加氫處理-催化裂化-溶劑精制組合工藝。該工藝將催化裂化裝置得到的催化裂化重循環(huán)油和油漿進(jìn)行溶劑精制，溶劑精制抽出油經(jīng)過(guò)脫除固體雜質(zhì)后返回渣油加氫裝置，和渣油一起進(jìn)入裝置進(jìn)行加氫處理，溶劑精制抽余油返回催化裂化裝置，和加氫渣油一起進(jìn)入催化裂化裝置繼續(xù)反應(yīng)。該工藝將渣油盡可能多的轉(zhuǎn)化成高附加值的輕質(zhì)油品，并改善渣油加氫處理裝置的運(yùn)行狀況，延長(zhǎng)了渣油加氫裝置的運(yùn)行時(shí)間。

5、cn102816598b公開(kāi)了一種減少渣油加氫處理裝置脫殘?zhí)看呋瘎┓e炭的方法。該方法是在渣油加氫處理裝置的脫殘?zhí)縿┐矊又霸黾恿艘粋€(gè)進(jìn)料口，通過(guò)該進(jìn)料口引入原料渣油重量的1～30％的高芳香度的催化裂化回?zé)捰停黾釉嫌椭兄饾u析出的瀝青質(zhì)的溶解能力，從而減少催化劑上的積炭量。該方法可以有效降低脫殘?zhí)縿┘捌浜竺娴拇呋瘎┥系姆e炭，延長(zhǎng)渣油加氫處理裝置的操作周期，并可以減少冷氫使用量。

6、上述方法雖然提升了加氫渣油中輕質(zhì)組分的比例，但所生產(chǎn)的加氫渣油中3-4環(huán)芳烴組分含量較低，不適合生產(chǎn)高端碳材料。而且，上述方法中的固定床渣油加氫裝置的運(yùn)行溫度通常較低，一般是在350～430℃，這也使得加氫渣油中的3-4環(huán)芳烴組分含量較低。

7、因此，研發(fā)出一種新型的固定床渣油加氫方法及系統(tǒng)，以提升適用于生產(chǎn)高端碳材料的3-4環(huán)芳烴餾分油的產(chǎn)量，仍然是本領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種固定床渣油加氫方法及系統(tǒng)。該方法及系統(tǒng)能夠提升渣油加氫產(chǎn)物中3-4環(huán)芳烴餾分油的產(chǎn)量。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供了一種固定床渣油加氫方法，其包括以下步驟：

3、(1)使渣油原料和氫氣采用下流式依次經(jīng)過(guò)串聯(lián)的第一加氫反應(yīng)器、第二加氫反應(yīng)器和第三加氫反應(yīng)器進(jìn)行加氫反應(yīng)，得到脫硫渣油和氫氣的混合物；

4、(2)將步驟(1)得到的脫硫渣油和氫氣的混合物進(jìn)行分離，得到脫硫渣油和氫氣；

5、(3)將步驟(2)得到的脫硫渣油加熱至420～480℃，然后將加熱后的脫硫渣油從第四加氫反應(yīng)器的頂部引入第四加氫反應(yīng)器中，將步驟(2)得到的氫氣從第四加氫反應(yīng)器的底部引入第四加氫反應(yīng)器中，與所述加熱后的脫硫渣油進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)，得到渣油加氫產(chǎn)物。

6、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，所述第一加氫反應(yīng)器、所述第二加氫反應(yīng)器、所述第三加氫反應(yīng)器和所述第四加氫反應(yīng)器分別包括催化劑裝填區(qū)，四個(gè)催化劑裝填區(qū)組成總反應(yīng)區(qū)；在所述總反應(yīng)區(qū)中，沿渣油流動(dòng)方向依次裝填有包括加氫保護(hù)催化劑、加氫脫金屬催化劑、加氫脫硫催化劑和加氫脫殘?zhí)看呋瘎┑乃姆N以上加氫催化劑。

7、需說(shuō)明的是，本發(fā)明所采用的第一加氫反應(yīng)器、第二加氫反應(yīng)器、第三加氫反應(yīng)器和第四加氫反應(yīng)器均為下流式固定床加氫反應(yīng)器。

8、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，所述加氫保護(hù)催化劑的裝填量為所述總反應(yīng)區(qū)的體積的2％～10％，所述加氫脫金屬催化劑的裝填量為所述總反應(yīng)區(qū)的體積的35％～70％，所述加氫脫硫催化劑的裝填量為所述總反應(yīng)區(qū)的體積的10％～40％，所述加氫脫殘?zhí)看呋瘎┑难b填量為所述總反應(yīng)區(qū)的體積的10％～40％。

9、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，第四加氫反應(yīng)器的催化劑裝填區(qū)僅裝填所述加氫脫殘?zhí)看呋瘎?即所述加氫脫殘?zhí)看呋瘎┑难b填量為所述總反應(yīng)區(qū)的體積的25％)，能夠避免在氫氣托起第四加氫反應(yīng)器的催化劑床層時(shí)發(fā)生催化劑返混。

10、在本發(fā)明中，所述加氫保護(hù)催化劑、加氫脫金屬催化劑、加氫脫硫催化劑和加氫脫殘?zhí)看呋瘎┛梢圆捎矛F(xiàn)有技術(shù)中公開(kāi)的渣油加氫領(lǐng)域中的相應(yīng)催化劑。優(yōu)選地，所述加氫保護(hù)催化劑、加氫脫金屬催化劑、加氫脫硫催化劑和加氫脫殘?zhí)看呋瘎┛梢圆捎糜芍袊?guó)石油基團(tuán)石油化工研究院開(kāi)發(fā)的phr系列渣油加氫催化劑。

11、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，所述渣油原料包括常壓渣油和/或減壓渣油等。更優(yōu)選地，所述渣油原料中的s含量為4.5重量％以下，mcr為15重量％以下，總金屬含量為150μg/g以下。

12、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，在步驟(1)中，所述第一加氫反應(yīng)器、所述第二加氫反應(yīng)器和所述第三加氫反應(yīng)器中的加氫反應(yīng)的條件分別包括：氫氣分壓為10～30mpa，反應(yīng)溫度為320～420℃，按照渣油計(jì)算的體積空速為0.1～6.5h-1，氫氣和渣油的體積比為500～2000。更優(yōu)選地，所述第一加氫反應(yīng)器、所述第二加氫反應(yīng)器和所述第三加氫反應(yīng)器中的加氫反應(yīng)的條件分別包括：氫氣分壓為15～20mpa，反應(yīng)溫度為350～390℃，按照渣油計(jì)算的體積空速為0.1～1.0h-1，氫氣和渣油的體積比為500～1000。需說(shuō)明的是，第一加氫反應(yīng)器、第二加氫反應(yīng)器和第三加氫反應(yīng)器的加氫反應(yīng)條件可以相同或不同，只要在上述范圍即可。

13、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，在步驟(2)中，將步驟(1)得到的脫硫渣油和氫氣的混合物進(jìn)行分離是通過(guò)熱高壓分離器實(shí)現(xiàn)的。

14、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，在步驟(2)中，所述脫硫渣油中的s含量≤0.45重量％。如果所述脫硫渣油中的硫含量未達(dá)到0.45重量％以下，則可以在上述范圍適當(dāng)提高所述第一加氫反應(yīng)器、所述第二加氫反應(yīng)器和所述第三加氫反應(yīng)器中的一個(gè)或幾個(gè)反應(yīng)器中的反應(yīng)溫度，直至所述脫硫渣油中的硫含量滿足要求。

15、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，在步驟(3)中，將步驟(2)得到的脫硫渣油加熱至420～480℃是通過(guò)加熱爐實(shí)現(xiàn)的。

16、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，在步驟(3)中，將步驟(2)得到的脫硫渣油加熱至430～450℃。

17、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，在步驟(3)中，將步驟(2)得到的氫氣從第四加氫反應(yīng)器的底部引入第四加氫反應(yīng)器中后，經(jīng)過(guò)第四加氫反應(yīng)器中設(shè)置的氣體分布器分布均勻后，再與所述加熱后的脫硫渣油進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)。

18、在上述的固定床渣油加氫方法中，優(yōu)選地，在步驟(3)中，所述第四加氫反應(yīng)器中的加氫裂化反應(yīng)的條件包括：氫氣分壓為10～30mpa，反應(yīng)溫度為420～480℃，按照渣油計(jì)算的體積空速為0.2～10.0h-1，氫氣和渣油的體積比為200～1500。更優(yōu)選地，所述第四加氫反應(yīng)器中的加氫裂化反應(yīng)的條件包括：氫氣分壓為15～20mpa，反應(yīng)溫度為430～450℃，按照渣油計(jì)算的體積空速為0.2～2.0h-1，氫氣和渣油的體積比為500～1000。

19、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，優(yōu)選地，所述固定床渣油加氫方法進(jìn)一步包括步驟(4)：使步驟(3)得到的渣油加氫產(chǎn)物經(jīng)過(guò)分餾裝置進(jìn)行分餾，得到輕質(zhì)餾分油、富含3-4環(huán)芳烴的餾分油以及加氫渣油。其中，所述輕質(zhì)餾分油為沸點(diǎn)在350℃以下的餾分油，所述富含3-4環(huán)芳烴的餾分油為沸點(diǎn)在350～460℃的餾分油，所述加氫渣油為沸點(diǎn)在460℃以上的餾分油。更優(yōu)選地，所述富含3-4環(huán)芳烴的餾分油中的3-4環(huán)芳烴的重量含量為50～90％。

20、本發(fā)明第二方面提供了一種固定床渣油加氫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)上述的固定床渣油加氫方法，所述系統(tǒng)包括：第一加氫反應(yīng)器、第二加氫反應(yīng)器、第三加氫反應(yīng)器，熱高壓分離器、加熱爐以及第四加氫反應(yīng)器；

21、所述第一加氫反應(yīng)器、所述第二加氫反應(yīng)器和所述第三加氫反應(yīng)器的頂部分別設(shè)置有進(jìn)口、底部分別設(shè)置有出口，并且所述第一加氫反應(yīng)器、所述第二加氫反應(yīng)器和所述第三加氫反應(yīng)器串聯(lián)連接；

22、所述熱高壓分離器設(shè)置有進(jìn)口、脫硫渣油出口和氫氣出口；

23、所述加熱爐設(shè)置有進(jìn)口和出口；

24、所述第四加氫反應(yīng)器的頂部設(shè)置有加熱后的脫硫渣油進(jìn)口，底部設(shè)置有氫氣進(jìn)口和渣油加氫產(chǎn)物出口；

25、所述第三加氫反應(yīng)器底部的出口通過(guò)管線連接于所述熱高壓分離器的進(jìn)口，所述熱高壓分離器的脫硫渣油出口通過(guò)管線連接于所述加熱爐的進(jìn)口，所述加熱爐的出口通過(guò)管線連接于所述第四加氫反應(yīng)器頂部的加熱后的脫硫渣油進(jìn)口，所述熱高壓分離器的氫氣出口通過(guò)管線連接于所述第四加氫反應(yīng)器底部的氫氣進(jìn)口，渣油原料經(jīng)加氫后得到的產(chǎn)物從所述第四加氫反應(yīng)器底部的渣油加氫產(chǎn)物出口流出。

26、在上述的固定床渣油加氫系統(tǒng)中，優(yōu)選地，所述第四加氫反應(yīng)器的內(nèi)部設(shè)置有氣體分布器，所述氣體分布器設(shè)置于所述氫氣進(jìn)口的上方。所述氣體分布器可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的氣體分布器，本發(fā)明不對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊限制。

27、在上述的固定床渣油加氫系統(tǒng)中，優(yōu)選地，第一加氫反應(yīng)器、第二加氫反應(yīng)器、第三加氫反應(yīng)器和第四加氫反應(yīng)器均為下流式固定床加氫反應(yīng)器。本發(fā)明不對(duì)它們的結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊限制，可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的下流式固定床加氫反應(yīng)器。所述第四加氫反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)與第一加氫反應(yīng)器、第二加氫反應(yīng)器和第三加氫反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)基本相同，區(qū)別在于在第四加氫反應(yīng)器的底部增設(shè)了氫氣進(jìn)口并在其內(nèi)部增設(shè)了用于使氫氣分布均勻的氣體分布器。

28、根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方式，優(yōu)選地，所述固定床渣油加氫系統(tǒng)進(jìn)一步包括：分餾裝置，所述分餾裝置設(shè)置有進(jìn)口、輕質(zhì)餾分油出口、富含芳烴的餾分油出口以及加氫渣油出口，所述分餾裝置的進(jìn)口通過(guò)管線連接于所述第四加氫反應(yīng)器底部的渣油加氫產(chǎn)物出口。

29、傳統(tǒng)的固定床渣油加氫處理裝置通常采用四個(gè)加氫反應(yīng)器，第一個(gè)反應(yīng)器是加氫保護(hù)反應(yīng)器，主要作用是過(guò)濾機(jī)械雜質(zhì)并脫除渣油中的金屬fe和ca；第二個(gè)反應(yīng)器是加氫脫金屬反應(yīng)器，主要作用是使渣油發(fā)生脫金屬反應(yīng)，脫除渣油中的金屬ni和v，同時(shí)也沉積少量fe和ca；第三個(gè)反應(yīng)器是加氫脫硫反應(yīng)器，主要作用是使渣油發(fā)生脫硫反應(yīng)，脫除渣油中的硫；第四個(gè)反應(yīng)器是加氫脫殘?zhí)糠磻?yīng)器，主要作用是使渣油發(fā)生脫殘?zhí)糠磻?yīng)，降低渣油中的殘?zhí)亢俊＿@四個(gè)加氫反應(yīng)器的工作溫度通常為350～430℃，但是運(yùn)行溫度通常不超過(guò)390℃，原因是渣油在加氫反應(yīng)溫度超過(guò)390℃時(shí)，反應(yīng)器的結(jié)焦速度呈現(xiàn)指數(shù)倍增加，導(dǎo)致渣油加氫處理裝置壓降快速達(dá)到上限而停工。

30、渣油加氫裂化過(guò)程相比渣油加氫處理過(guò)程可生產(chǎn)更多的高質(zhì)量輕質(zhì)餾分油，經(jīng)濟(jì)效益較好，但在固定床渣油加氫裝置中難以實(shí)現(xiàn)渣油高溫加氫裂化過(guò)程，原因是渣油加氫裂化過(guò)程相比加氫脫殘?zhí)窟^(guò)程更容易結(jié)焦，以至于渣油加氫裂化在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生結(jié)焦而無(wú)法穩(wěn)定運(yùn)行。

31、本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)的固定床渣油加氫處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，提供了一種新型的固定床渣油加氫方法及系統(tǒng)。本發(fā)明在第四加氫反應(yīng)器的前端增設(shè)了熱高壓分離器和加熱爐，在第四加氫反應(yīng)器的底部增設(shè)了氫氣進(jìn)口并在其內(nèi)部增設(shè)了用于使氫氣分布均勻的氣體分布器；將第三加氫反應(yīng)器流出的脫硫渣油和氫氣的混合物在熱高壓分離器中進(jìn)行分離，分離出的脫硫渣油(即液相物料)進(jìn)入加熱爐中提升到合適的溫度，并從頂部引入第四加氫反應(yīng)器中，分離出的氫氣(即氣相物料)從底部引入第四加氫反應(yīng)器，經(jīng)過(guò)氣體分布器均勻分布后，與脫硫渣油進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)，生成更多的3-4環(huán)芳烴，同時(shí)將催化劑床層托起、使床層膨脹，增加了床層孔隙率，降低了催化劑結(jié)焦發(fā)生概率。本案發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，脫硫渣油在420～480℃(尤其是430～450℃)的高溫加氫裂化反應(yīng)條件下，可使渣油加氫產(chǎn)物中的3-4環(huán)芳烴含量大幅度提高。但是，如上所述，渣油在加氫反應(yīng)溫度超過(guò)390℃時(shí)，反應(yīng)器的結(jié)焦速度呈現(xiàn)指數(shù)倍增加，導(dǎo)致渣油加氫裝置壓降快速達(dá)到上限而停工。而本發(fā)明在將第四加氫反應(yīng)器提升到適用于生成3-4環(huán)芳烴溫度的同時(shí)，通過(guò)從第四加氫反應(yīng)器的底部引入氫氣，使催化劑床層微膨脹，進(jìn)而增加了床層孔隙率，阻止催化劑結(jié)焦，使固定床渣油加氫裂化過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行。

32、本發(fā)明的固定床渣油加氫方法及系統(tǒng)有效提升了渣油加氫產(chǎn)物中富含3-4環(huán)芳烴餾分油的產(chǎn)量，大幅提升了輕質(zhì)餾分油的產(chǎn)量，增加了渣油加氫裂化的深度并降低了加氫渣油的殘?zhí)恐?。?jīng)分餾裝置后，得到的富含3-4環(huán)芳烴餾分油可用于生產(chǎn)高端碳材料，輕質(zhì)餾分油可用于生產(chǎn)汽油和柴油，低殘?zhí)恐档募託湓涂捎行嵘罄m(xù)的催化裂化過(guò)程的輕質(zhì)油收率，因此大幅提升了整體固定床渣油加氫工藝和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。

33、本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有以下有益效果：

34、第一、本發(fā)明通過(guò)將氫氣從物料中分離出來(lái)，并從第四加氫反應(yīng)器，即加氫脫殘?zhí)糠磻?yīng)器的底部引入，可將催化劑床層微微托起，使床層微膨脹，增加了床層的孔隙率，從而有效避免催化劑床層結(jié)焦板結(jié)，避免壓降快速上升，從而使渣油加氫裂化過(guò)程穩(wěn)定運(yùn)行。

35、第二、本發(fā)明確定了合適的渣油加氫裂化反應(yīng)溫度，可以使渣油中的多環(huán)芳烴加氫裂解生成3-4環(huán)的芳烴，有效提升了渣油加氫產(chǎn)物中3-4環(huán)芳烴餾分油的產(chǎn)量，其作為原料生產(chǎn)碳材料可有效提高碳材料的質(zhì)量，而過(guò)高或者過(guò)低的反應(yīng)溫度會(huì)導(dǎo)致渣油生成不同的目標(biāo)產(chǎn)物。

36、第三、本發(fā)明還可同時(shí)提升輕質(zhì)餾分油的產(chǎn)量，并大幅降低加氫渣油的殘?zhí)恐?，從而提升固定床渣油加氫工藝和系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益。