ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области гидроочистки тяжелой нефти, в частности к системе гидроочистки тяжелой нефти и способу гидроочистки тяжелой нефти.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В настоящее время спрос на нефтепродукты, в том числе бензин, керосин и дизельное топливо, особенно автомобильный бензин, на рынках нефтепродуктов в Китае и за рубежом продолжает расти непрерывно, а спрос на тяжелые нефтепродукты, такие как мазут, имеет тенденцию к снижению. В то же время свойства сырой нефти все больше и больше ухудшаются, а законы и правила в области экологии становятся все более жесткими во всем мире и предъявляют все более строгие требования к качеству нефтепродуктов. Поэтому конвертирование тяжелых нефтепродуктов в легкие нефтепродукты и повышение качества бензина и дизельных нефтепродуктов по экономически разумным ценам находятся в центре внимания в нефтеперерабатывающей промышленности в Китае и за рубежом.
Основная цель процессов гидрирования тяжелой нефти (например, процессов гидрирования нефтяных остатков) состоит в значительном уменьшении содержания примесей в остаточном нефтяном сырье, включая серу, азот, металлы и т.д., с помощью гидроочистки, при которой неидеальные компоненты в остаточном нефтяном сырье, такие как конденсированные ароматические соединения, смола, асфальтен и т.д., подвергают гидрированию, при этом улучшается соотношение водород-углерод, снижается содержание остаточного углерода и значительно улучшаются характеристики крекинга. Способ гидрирования нефтяных остатков с неподвижным слоем является способом глубокой переработки тяжелой нефти. С помощью этого способа в реакторе с неподвижным слоем, который содержит специальные катализаторы, нефтяные остатки, полученные при атмосферном давлении или в вакууме, обрабатывают, подвергая их десульфуризации, денитрификации и деметаллизации и т.д. при высокой температуре и высоком давлении в присутствии водорода для получения легких нефтепродуктов, насколько это возможно. Этот способ является одним из важных способов переработки нефтяных остатков в легкие нефтепродукты. Способ гидрирования нефтяных остатков с неподвижным слоем находит все большее применение благодаря его преимуществам, состоящим в высоком выходе жидкого продукта, высоком качестве продукции, высокой гибкости производства, меньшем количестве отходов, экологичности и высокой нормы прибыли от инвестиций и т.д.
В существующем процессе гидроочистки тяжелой нефти с неподвижным слоем все реакторы обычно соединяют последовательно. Поэтому в первый реактор необходимо загружать большое количество защитного катализатора, чтобы вызвать осаждение примесей и окалины, содержащихся в сырье. Такая операция может вызвать скомпрометированное удаление всех металлсодержащих соединений и уменьшить удерживающую способность катализатора, потому что перепад давления в реакторах по-прежнему остается низким на заключительной стадии работы устройства в некоторых случаях из-за низкой активности и низкой деметаллизационной нагрузки каталитической системы, находящейся в первом защитном реакторе. Если активность катализатора будет увеличена, то давление будет быстро падать, а период работы будет сокращен, но при этом характеристики катализатора не будут использованы в полной мере; поэтому будет трудно поддерживать соответствующую активность катализатора в первом защитном реакторе. Кроме того, существует множество факторов, которые необходимо учитывать в ходе всего процесса работы аппарата гидрирования тяжелой нефти, таких как экстренное состояние/остановка, возникающие из-за состояния сырья или внезапного увеличения содержания примесей (например, Fe, Са) в сырье и т.д. Поэтому обычная практика заключается в поддержании катализатора в первом защитном реакторе в состоянии низкой реакционной активности, главным образом с целью перехвата и осаждения примесей и окалины, содержащихся в сырье, и поддержания низкой скорости реакции деметаллизации; обычно температура реакции в реакторе повышается слабо, а перепад давления поддерживают на низком уровне за весь период работы. С этой целью в последующий реактор деметаллизации необходимо загружать большое количество катализатора деметаллизации в основном для способствования протеканию реакции деметаллизации и обеспечения достаточного пространства для размещения металлсодержащего соединения и отложений углерода, удаляемых при гидрировании. В результате большое количество металла неизбежно осаждается в реакторе деметаллизации, а нагрузка при реакции деметаллизации является высокой. Обычно возрастание температуры реакции в этом реакторе является самым высоким. Хотя перепад давления в этом реакторе низкий на ранней стадии, однако перепад давления в этом реакторе сначала увеличивается и увеличивается с наибольшей скоростью среди реакторов на средней или заключительной стадиях. Этот факт становится основным фактором, который оказывает неблагоприятное влияние на период работы и стабильную работу аппарата.
В патентном документе CN 103059928 А раскрыто устройство гидроочистки, применение устройства гидроочистки и способ гидроочистки нефтяных остатков. В изобретении, описанном в патентном документе, предложено устройство гидроочистки, которое включает защитный блок гидрогенизации и главный блок гидроочистки, соединенные последовательно, защитный блок гидрогенизации включает главный защитный реактор гидрогенизации и резервный защитный реактор гидрогенизации, а объем основного защитного реактора гидрогенизации больше, чем объем резервного защитного реактора гидрогенизации. В процессе гидроочистки главный защитный реактор гидрогенизации и резервный защитный реактор гидрогенизации используют по очереди. В этом способе главный защитный реактор гидрогенизации и резервный защитный реактор гидрогенизации используют по очереди; и способ позволяет обрабатывать нефтяные остатки с высоким содержанием кальция и высоким содержанием металла, но имеет недостаток, заключающийся в том, что реактор находится в холостом состоянии, что приводит к увеличению инвестиций и уменьшению коэффициента использования реакторов; кроме того, проблема увеличения перепада давления в ведущем реакторе не может быть решена радикально.
В патентном документе CN 1393515 A раскрыт способ гидроочистки нефтяных остатков. В этом способе в первый реактор в реакционную систему гидрирования тяжелых нефтяных остатков добавляют одно или более загрузочных отверстий, и первоначальная сортировка катализатора изменяется. Следующее загрузочное отверстие используют, когда перепад давления в каталитическом слое в первом реакторе достигает 0,4-0,8 от проектного перепада давления в устройстве, а загрузочное отверстие, которое первоначально использовали, можно использовать для подачи рециркулирующей нефти или смешанной нефти из рециркулирующей нефти и сырой нефти. С помощью этого процесса можно эффективно предотвращать перепад давления в слоях и продлевать период работы устройства, можно увеличить обрабатывающую способность устройства, а также можно улучшить циркуляцию и распределение материала. Однако этот процесс имеет недостатки, такие как увеличение стоимости производства реакторов, увеличение начального перепада давления и снижение коэффициента использования объема реактора.
В патентном документе CN 103059931 A раскрыт способ гидроочистки нефтяных остатков. В этом способе в условиях реакции гидроочистки нефтяные остатки и водород пропускают через несколько реакторов, соединенных последовательно; операцию разгрузки выполняют после того, как устройство проработает в течение 700-4000 часов, в частности, периодичность загрузки первого реактора уменьшают или сохраняют неизменной, периодичность загрузки реакторов между первым реактором и последним реактором увеличивают, а увеличенное количество остаточного нефтяного сырья подают через входы средних реакторов. Этот способ позволяет уменьшить увеличение перепада давления за счет изменения схемы загрузки исходного сырья в реакторы, но он не может радикально изменить тенденцию увеличения перепада давления в ведущем реакторе. Исходя из результатов фактической промышленной эксплуатации, перепад давления быстро достигает верхнего проектируемого предела после его увеличения; кроме того, изменение периодичности загрузки на входах реакторов неблагоприятно сказывается на стабильной работе устройства.
В патентном документе CN 102676218 А раскрыт процесс гидрирования нефтяных остатков с неподвижным слоем, который включает следующие стадии: (1) подача смеси из сырой нефти и водорода в первый реактор с неподвижным слоем и регулируемое контактирование смеси с катализатором гидрирования для проведения реакции гидрогенизации, (2) подача смеси из сырой нефти и водорода в первый реактор с неподвижным слоем и резервный первый реактор с неподвижным слоем, когда перепад давления в первом реакторе с неподвижным слоем увеличится до 0,2-0,8 МПа, и подача продуктов реакции в последующие реакторы гидрогенизации. В этом процессе первый реактор с неподвижным слоем и резервный первый реактор с неподвижным слоем могут быть соединены параллельно или последовательно или сконфигурированы таким образом, что один реактор используют отдельно, в то время как другой реактор находится в состоянии ожидания. Однако имеющиеся недостатки заключаются в следующем: коэффициент использования реакторов уменьшается, поскольку реактор находится в холостом состоянии на начальной стадии, а проблема увеличения перепада давления в ведущем реакторе не может быть решена радикально.
В патентном документе CN 103540349 А раскрыт комбинированный процесс гидроочистки низкосортной тяжелой нефти и нефтяных остатков, который включает: предварительную гидроочистку тяжелой нефти и/или нефтяных остатков в реакторе с псевдоожиженным слоем, отделение газовой фазы от жидкой фазы, а затем гидроочистку жидкофазного продукта в неподвижном слое, где часть предварительной гидроочистки с псевдоожиженным слоем включает реактор гидрогенизации с псевдоожиженным слоем и катализатор гидрирования в псевдоожиженном слое; реакторы, используемые в секции гидроочистки с неподвижным слоем, в основном включают следующие реакторы в следующей последовательности: два проточных реактора обезжелезивания и декальцинирования, проточный реактор деметаллизации, реактор десульфуризации с неподвижным слоем и реактор денитрификации с неподвижным слоем, где два проточных реактора обезжелезивания и декальцинирования, могут быть соединены последовательно или параллельно или сконфигурированы таким образом, что один реактор используют отдельно, в то время как другой реактор находится в режиме ожидания. Тем не менее, этот процесс имеет недостатки, такие как несоответствие между периодами работы для стадий, высокие инвестиции и большие трудности при эксплуатации.
СОДЕРЖАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения состоит в преодолении проблемы, заключающейся в том, что существующий способ гидроочистки тяжелой нефти не может принципиально решить проблему возрастания перепада давления в реакторе, что влияет на период работы и стабильность устройства, настоящее изобретение обеспечивает систему гидроочистки тяжелой нефти и способ гидроочистки тяжелой нефти. В способе, предлагаемом в настоящем изобретении, используют простую последовательность технологических операций, с помощью которой можно значительно продлить период работы устройства для гидроочистки тяжелой нефти и максимизировать эффективность использования катализатора, просто путем простого улучшения существующего устройства.
Настоящее изобретение относится к системе гидроочистки тяжелой нефти, которая включает реакционную зону предварительной гидроочистки, переходную реакционную зону и реакционную зону гидроочистки, которые соединены последовательно, а также блоки датчиков и блок управления, причем блоки датчиков сконфигурированы для обнаружения перепада давления в каждом реакторе предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки, а блок управления выполнен для приема сигналов о перепаде давления от блоков датчиков.
На начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает по меньшей мере два реактора предварительной гидроочистки, соединенных параллельно, а переходная реакционная зона включает или не включает реакторы предварительной гидроочистки.
В процессе реакции с помощью блока управления регулируют подачу материала и выгрузку материала из каждого реактора предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки в соответствии с перепадом давления, о котором сигнализируют блоки датчиков, так что, когда перепад давления в любом из реакторов предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки, в котором перепад давления достигает заданного значения, переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону.
В описанной в настоящем изобретении системе гидроочистки тяжелой нефти заданное значение перепада давления в реакторе предварительной гидроочистки составляет 50-80% от проектируемого верхнего предела перепада давления для реакторов предварительной гидроочистки, предпочтительно составляет 60-70% от проектируемого верхнего предела перепада давления.
На начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки предпочтительно включает 3-6 реакторов предварительной гидроочистки, предпочтительно 3-4 реактора предварительной гидроочистки.
В предпочтительном воплощении на начальной стадии реакции переходная реакционная зона не включает в себя никакого реактора предварительной гидроочистки; кроме того, с помощью блока управления регулируют подачу материала и выгрузку материала из реакторов предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки в соответствии с перепадами давления, о которых сигнализируют блоки датчиков, так что:
когда перепад давления в одном из реакторов предварительной гидроочистки достигнет заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону, и его называют отключенным (cut-out) реактором I предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно;
когда перепад давления в следующем реакторе предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону и его называют отключенным реактором II предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор II предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно.
Другие реакторы предварительной гидроочистки обрабатывают в вышеупомянутом способе до тех пор, пока все реакторы предварительной гидроочистки не будут соединены последовательно.
Реакционная зона гидроочистки предпочтительно включает 1-5 реакторов гидроочистки, соединенных последовательно, более предпочтительно 1-2 реактора гидроочистки, соединенные последовательно.
В предпочтительном воплощении в реакционной зоне предварительной гидроочистки выпускное отверстие любого реактора предварительной гидроочистки присоединено через трубопровод с регулирующим клапаном к входным отверстиям других реакторов предварительной гидроочистки и входному отверстию реакционной зоны предварительной гидроочистки, а входное отверстие любого реактора предварительной гидроочистки присоединено через трубопровод с регулирующим клапаном к источнику подачи смешанного потока из тяжелой нефти-сырца и водорода, причем с помощью блока управления регулируют подачу и выгрузку материалов путем управления регулирующими клапанами, относящимися к реакторам предварительной гидроочистки.
Настоящее изобретение дополнительно относится к способу гидроочистки тяжелой нефти, который включает: смешивание тяжелой нефти-сырца с водородом и последующую подачу смеси через реакционную зону предварительной гидроочистки, промежуточную реакционную зону и реакционную зону гидроочистки, которые соединены последовательно.
На начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает по меньшей мере два реактора предварительной гидроочистки, соединенных параллельно, а переходная реакционная зона включает или не включает реакторы предварительной гидроочистки.
В процессе реакции, когда перепад давления в любом из реакторов предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки, в котором перепад давления достигает заданного значения, переключают в переходную реакционную зону, причем заданное значение перепада давления в реакторах предварительной гидроочистки составляет 50-80% от проектируемого верхнего предела перепада давления для реакторов предварительной гидроочистки, предпочтительно составляет 60-70% от проектируемого верхнего предела перепада давления.
На начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки предпочтительно включает 3-6 реакторов предварительной гидроочистки, предпочтительно 3-4 реактора предварительной гидроочистки.
В предпочтительном воплощении на начальной стадии реакции переходная реакционная зона не включает никакого реактора предварительной гидроочистки, кроме того, когда перепад давления в одном из реакторов предварительной гидроочистки достигнет заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону, и его называют отключенным реактором I предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно;
когда перепад давления в следующем реакторе предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону и его называют отключенным реактором II предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор II предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно.
Другие реакторы предварительной гидроочистки обрабатывают в вышеупомянутом способе до тех пор, пока все реакторы предварительной гидроочистки не будут соединены последовательно.
Перепады давления во всех реакторах предварительной гидроочистки предпочтительно регулируют таким образом, чтобы они не достигали заданного значения в одно и то же время, а предпочтительно временной интервал между моментами времени, когда перепады давления в двух соседних реакторах предварительной гидроочистки, в которых перепад давления близок к заданному значению перепада давления, достигают заданного значения перепада давления, составляет не менее 20% от всего периода работы, предпочтительно составляет 20-60% от всего периода работы.
Перепады давления в каждом реакторе предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки предпочтительно регулируют, так что они не достигают заданного значения перепада давления в одно и то же время, с помощью установки рабочих условий и/или с помощью использования различий в свойствах слоя катализатора, более предпочтительно перепады давления в каждом реакторе предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки регулируют, так что они не достигают заданного значения перепада давления в одно и то же время, с помощью контроля одного или более параметров, выбранных из различных высот укладки катализатора в каждом реакторе предварительной гидроочистки, различных скоростей подачи исходного сырья в каждый реактор предварительной гидроочистки, различных свойств исходных материалов, различных рабочих условий и различных плотностей укладки катализатора при условии одинаковой высоты укладки.
В случае, когда контроль осуществляют с помощью использования различных плотностей укладки катализатора в каждом реакторе предварительной гидроочистки при условии одинаковой высоты укладки в каждом реакторе предварительной гидроочистки, соединенных параллельно в реакционной зоне предварительной гидроочистки, то максимальная плотность укладки составляет 400-600 кг/м3, предпочтительно 450-550 кг/м3, а минимальная плотность укладки составляет 300-550 кг/м3, предпочтительно 350-450 кг/м3;
Разница между плотностями укладки катализатора в двух реакторах предварительной гидроочистки, в которых плотности укладки наиболее близки друг к другу, составляет 50-200 кг/м, предпочтительно 80-150 кг/м.
В случае, когда контроль осуществляют с помощью различных скоростей подачи исходного сырья в каждый реактор предварительной гидроочистки, то отношение объемных скоростей подачи материала для двух реакторов предварительной гидроочистки, для которых скорости подачи исходного материала наиболее близки друг к другу, составляет 1,1-3:1, предпочтительно 1,1-1,5:1.
В случае, когда контроль в каждом реакторе предварительной гидроочистки осуществляют с помощью исходных материалов с различными свойствами, то разница между содержанием металлов в исходных материалах для двух реакторов предварительной гидроочистки, в которые подают исходные материалы с наиболее близкими свойствами, составляет 5-50 мкг/г, предпочтительно 10-30 мкг/г.
В случае, когда контроль осуществляют с помощью различных рабочих условий в каждом реакторе предварительной гидроочистки, то в этих рабочих условиях для двух реакторов предварительной гидроочистки, когда рабочее давление и объемные скорости регулируют так, чтобы они были наиболее близки друг к другу, разница в рабочей температуре составляет 2-30°С, предпочтительно 5-20°С, или в этих рабочих условиях для двух реакторов предварительной гидроочистки, когда рабочее давление и объемные скорости регулируют так, чтобы они были наиболее близки друг к другу, разница в объемной скорости составляет 0,1-10 ч-1, предпочтительно 0,2-5 ч-1.
Предпочтительно в направлении потока материала в каждый реактор предварительной гидроочистки последовательно загружают гидрогенизационный защитный агент, катализатор гидродеметаллизации и возможно катализатор гидродесульфуризации; катализатор гидродесульфуризации и катализатор гидроденитрогенизации остаточного углерода загружают в реакторы в реакционную зону гидроочистки последовательно.
Предпочтительно, рабочие условия реакционной зоны предварительной гидроочистки являются следующими: температура составляет 370-420°С, предпочтительно 380-400°С, давление составляет 10-25 МПа, предпочтительно 15-20 МПа, объемное отношение водорода к нефти составляет 300-1500, предпочтительно 500-800, часовая объемная скорость (LHSV) сырой нефти составляет 0,15-2 ч-1, предпочтительно 0,3-1 ч-1.
Предпочтительно реакционная зона гидроочистки включает в себя 1-5 реакторов гидроочистки, соединенных последовательно, более предпочтительно 1-2 реактора гидроочистки, соединенные последовательно.
Предпочтительно рабочие условия реакционной зоны гидроочистки являются следующими: температура составляет 370-430°С, предпочтительно 380-410°С, давление составляет 10-25 МПа, предпочтительно 15-20 МПа, объемное отношение водорода к нефти составляет 300-1500, предпочтительно 400-800, часовая объемная скорость жидкости (LHSV) сырой нефти составляет 0,15-0,8 ч-1, предпочтительно 0,2-0,6 ч-1.
Предпочтительно тяжелую нефть-сырьец выбирают из атмосферной тяжелой нефти и/или вакуумных нефтяных остатков; более предпочтительно тяжелую нефть-сырьец смешивают по меньшей мере с одним из следующих компонентов: неразветвленным парафиновым маслом, вакуумным парафиновым маслом, вторично переработанным парафиновым маслом и каталитической рециркулирующей нефтью.
Система гидроочистки тяжелой нефти и способ гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемые в настоящем изобретении, имеют следующие преимущества:
(1) На начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает множество реакторов предварительной гидроочистки, соединенных параллельно, так что общая способность всей каталитической системы удалять/удерживать металл значительно улучшается.
(2) В системе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемой в настоящем изобретении, когда перепад давления в одном из реакторов предварительной гидроочистки достигнет заданной величины, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону, связанную с реакционной зоной предварительной гидроочистки последовательно, так что перепад давления больше не будет увеличиваться; вместо этого перепад давления будет медленно возрастать в пределах регулируемого диапазона, пока устройство не будет выключено; таким образом, период работы всего устройства не ограничивается перепадом давления в реакторе предварительной гидроочистки.
(3) В системе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемой в настоящем изобретении, путем регулирования работы реакторов предварительной гидроочистки в каждой реакционной зоне предварительной гидроочистки, переходя от параллельного соединения к последовательному соединению, решают проблему быстрого увеличения перепада давления в реакторах предварительной гидроочистки, а также улучшаются гибкость работы устройства и адаптируемость сырья.
(4) В способе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемом в настоящем изобретении, при размещении реактора предварительной гидроочистки в параллельной схеме соединения значительно увеличивается металлическая емкость каталитической системы и тем самым повышается стабильность системы, так что можно регулировать увеличивающийся перепад давления в аппарате, а период работы устройства может быть продлен.
(5) С помощью способа гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемого в настоящем изобретении, можно максимизировать синхронную дезактивацию катализаторов и тем самым улучшить эксплуатационную эффективность устройства и повысить экономическую выгоду.
(6) В способе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемом в настоящем изобретении, путем оптимизации и регулирования характеристик катализатора и параметров процесса в реакционной зоне предварительной гидроочистки в сочетании с использованием высокоэффективных катализаторов десульфуризации и катализаторов удаления остаточного углерода в последующих процедурах обеспечиваются десульфуризация и удаление остаточного углерода, в то время как способность всей каталитической системы удалять/удерживать металл улучшается.
Другие особенности и преимущества настоящего изобретения будут более подробно описаны в воплощениях по настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сопроводительные чертежи приведены здесь для облегчения дальнейшего понимания настоящего изобретения и составляют часть этого документа. Они используются в связи с нижеследующими воплощениями для объяснения настоящего изобретения, но их не следует понимать как составляющие какое-любое ограничение настоящего изобретения. На чертежах: на Фиг. 1 показана блок-схема одного воплощения системы гидроочистки тяжелой нефти в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВОПЛОЩЕНИЙ
Ниже подробно описаны некоторые воплощения настоящего изобретения. Следует понимать, что описанные здесь воплощения предназначены только для описания и объяснения настоящего изобретения, но не должны рассматриваться какое-либо ограничение настоящего изобретения.
Конечные точки и любое значение в диапазонах, раскрытых в настоящем изобретении, не ограничены точными диапазонами или значениями; вместо этого эти диапазоны или значения следует понимать как заключающие в себе значения, близкие к этим диапазонам или значениям. Для числовых диапазонов конечные точки диапазонов и значения дискретных точек можно объединять для получения одного или более новых числовых диапазонов, которые считаются раскрытыми специально в этом документе.
Система гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемая в настоящем изобретении, включает реакционную зону предварительной гидроочистки, переходную реакционную зону и реакционную зону гидроочистки, которые соединены последовательно, а также блоки датчиков и блок управления, причем блоки датчиков сконфигурированы для обнаружения перепада давления в каждом реакторе предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки, а блок управления выполнен для приема сигналов о перепаде давления от датчиков.
На начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает по меньшей мере два реактора предварительной гидроочистки, соединенных параллельно, а переходная реакционная зона включает или не включает реакторы предварительной гидроочистки.
В процессе реакции с помощью блока управления регулируют подачу материала и выгрузку материала из каждого реактора предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки в соответствии с перепадами давления, о которых сигнализируют блоки датчиков, так что, когда перепад давления в любом из реакторов предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки, в котором перепад давления достигает заданного значения, переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону.
В системе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемой в настоящем изобретении, заданное значение для реакторов предварительной гидроочистки предпочтительно составляет 50-80% от проектируемого верхнего предела перепада давления для реакторов предварительной гидроочистки, например, 50%, 52%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 74%, 75%, 76%, 78% или 80% или любое значение, находящееся в диапазоне, образованном любыми двумя значениями. Предпочтительно заданное значение составляет 60-70% от проектируемого верхнего предела перепада давления. В настоящем изобретении проектируемый верхний предел перепада давления относится к максимальному значению перепада давления в реакторах. Когда перепад давления в реакторе достигает этого значения, реакционную систему следует отключить. Верхний проектируемый предел перепада давления обычно составляет 0,7-1 МПа.
В системе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемой в настоящем изобретении, на начальной стадии реакции переходная реакционная зона может включать или не включать реакторы предварительной гидроочистки. Предпочтительно на начальной стадии реакции переходная реакционная зона не включает никакого реактора предварительной гидроочистки.
В системе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемой в настоящем изобретении, в процессе реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает по меньшей мере один реактор предварительной гидроочистки. Кроме того, если реакционная зона предварительной гидроочистки включает только два реактора предварительной гидроочистки на начальной стадии реакции, то операцию переключения реактора предварительной гидроочистки из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону следует выполнять только один раз, если реакционная зона предварительной гидроочистки включает три или более реакторов предварительной гидроочистки на начальной стадии реакции, то операцию переключения реактора предварительной гидроочистки из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону можно выполнять один или более раз. Предпочтительно на начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает 3-6 реакторов предварительной гидроочистки, предпочтительно 3-4 реактора предварительной гидроочистки. Кроме того, предпочтительно, операцию переключения реактора предварительной гидроочистки из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону проводить так, чтобы в реакционной зоне предварительной гидроочистки на заключительной стадии реакции существовал только один реактор предварительной гидроочистки.
В системе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемой в настоящем изобретении, на начальной стадии переходная реакционная зона может включать или не включать реакторы предварительной гидроочистки. В процессе реакции, когда реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону, а переходная реакционная зона включает множество реакторов предварительной гидроочистки, при этом множество реакторов предварительной гидроочистки в переходной реакционной зоне могут быть соединены последовательно и/или параллельно; предпочтительно, множество реакторов предварительной гидроочистки в переходной реакционной зоне соединены последовательно; оптимально, когда множество реакторов предварительной гидроочистки в переходной реакционной зоне расположены последовательно и, в направлении потока материала в переходной реакционной зоне, реакторы предварительной гидроочистки, переключенные из реакционной зоны предварительной гидроочистки, расположены ниже по потоку, тогда как реакторы предварительной гидроочистки, переключенные из реакционной зоны предварительной гидроочистки, расположены выше по потоку.
В соответствии с оптимальным воплощением системы гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемой в настоящем изобретении, на начальной стадии реакции переходная реакционная зона не включает никакого реактора предварительной гидроочистки, а реакционная зона предварительной гидроочистки включает в себя 3-6 реакторов предварительной гидроочистки, предпочтительно включает в себя 3-4 реактора предварительной гидроочистки.
Кроме того, с помощью блока управления регулируют подачу материала и выгрузку материала из реакторов предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки в соответствии с перепадом давления, о котором сигнализирует блок датчиков, так что:
когда перепад давления в одном из реакторов предварительной гидроочистки достигнет заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону, и его называют отключенным реактором I предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно;
когда перепад давления в следующем реакторе предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону и его называют отключенным реактором II предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор II предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно.
Другие реакторы предварительной гидроочистки обрабатывают в вышеупомянутом способе до тех пор, пока все реакторы предварительной гидроочистки не будут соединены последовательно. В этом воплощении среди всех реакторов предварительной гидроочистки, соединенных последовательно, в соответствии с порядком, в котором перепады давления достигают заданного значения, реакционные зоны предварительной гидроочистки, в которых перепад давления достигает заданного значения раньше, расположены ниже по потоку, реакционные зоны предварительной гидроочистки, в которых перепад давления достигает заданного значения позже, расположены выше по потоку, а реактор предварительной гидроочистки, в котором перепад давления достигает заданного значения раньше всего, расположен в самой нижней позиции по потоку.
Согласно одному из воплощений системы предварительной гидроочистки тяжелой нефти, как показано на Фиг. I, в реакционной зоне предварительной гидроочистки выпускное отверстие любого реактора предварительной гидроочистки присоединено через трубопровод с регулирующим клапаном к входным отверстиям других реакторов предварительной гидроочистки и входному отверстию реакционной зоны гидроочистки, и входное отверстие любого реактора предварительной гидроочистки присоединено через трубопровод с регулирующим клапаном к источнику подачи смешанного потока из тяжелой нефти-сырца и водорода, причем с помощью блока управления регулируют подачу и выгрузку материала путем управления регулирующими клапанами, соответствующими каждому реактору предварительной гидроочистки.
В системе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемой в настоящем изобретении, реакционная зона гидроочистки может включать 1-5 реакторов гидроочистки, расположенных последовательно, предпочтительно включает 1-2 реактора гидроочистки, расположенные последовательно.
На Фиг. 1 показана блок-схема предпочтительного воплощения системы гидроочистки тяжелой нефти в соответствии с настоящим изобретением. Далее способ гидроочистки тяжелой нефти и система гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемая в настоящем изобретении, дополнительно детализированы со ссылкой на Фиг. 1. Однако настоящее изобретение не ограничивается этим воплощением.
Как показано на Фиг. 1, система гидроочистки тяжелой нефти и способ гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемый в настоящем изобретении, включают следующие операции: тяжелую нефть-сырец смешивают с водородом для получения смеси F, затем смесь F подают через подающий трубопровод 1, подающий трубопровод 2 и подающий трубопровод 3 в реакционную зону предварительной гидроочистки и реакционную зону гидроочистки, соединенные последовательно, причем реакционная зона предварительной гидроочистки включает три реактора предварительной гидроочистки, расположенные параллельно, то есть реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки С, и впускные отверстия реактора предварительной гидроочистки А, реактора предварительной гидроочистки В и реактора предварительной гидроочистки С соединены с подающим трубопроводом 1, подающим трубопроводом 2 и подающим трубопроводом 3 соответственно, выход из реактора предварительной гидроочистки А разделен на три ветви, где первая ветвь соединена через трубопровод 6 с входным отверстием реактора предварительной гидроочистки В, вторая ветвь соединена через трубопровод 7 с входным отверстием реактора предварительной гидроочистки С, а третья ветвь соединена через трубопровод 10 с входным отверстием реактора гидродесульфуризации D; выход из реактора предварительной гидроочистки В разделен на три ветви, где первая ветвь соединена через трубопровод 4 с входным отверстием реактора предварительной гидроочистки А, вторая ветвь соединена через трубопровод 5 с входным отверстием реактора предварительной гидроочистки С, а третья ветвь соединена через трубопровод 11 с входным отверстием реактора гидродесульфуризации D; выход из реактора предварительной гидроочистки С разделен на три ветви, где первая ветвь соединена через трубопровод 8 с входным отверстием реактора предварительной гидроочистки А, вторая ветвь соединена через трубопровод 9 с входным отверстием реактора предварительной гидроочистки В, а третья ветвь соединена через трубопровод 12 с входным отверстием реактора гидродесульфуризации D; трубопровод 1 снабжен клапаном 101, трубопровод 2 снабжен клапаном 102, трубопровод 3 снабжен клапаном 103, трубопровод 4 снабжен клапаном 104, трубопровод 5 снабжен клапаном 105, трубопровод 6 снабжен клапаном 106, трубопровод 7 снабжен клапаном 107, трубопровод 8 снабжен клапаном 108, трубопровод 9 снабжен клапаном 109, трубопровод 10 снабжен клапаном 1010, трубопровод 11 снабжен клапаном 1011, трубопровод 12 снабжен клапаном 1012, результирующая нефть, полученная в реакторе гидродесульфуризации, поступает в сепаратор Е и подвергается сепарации для получения сжиженного газа 14 и результирующей нефти 15, образующейся путем гидрогенизации, а результирующая нефть 15, образующаяся путем гидрогенизации, может быть дополнительно фракционирована с получением различных дистиллятов. Реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки С, соответственно, снабжены блоком датчиков (не показан) для контроля перепада давления в них; кроме того, система гидроочистки тяжелой нефти дополнительно включает блок управления (не показан), предназначенный для приема сигналов о перепаде давления от блоков датчиков и управления клапанами, соответствующими реакторам предварительной гидроочистки, в соответствии с сигналами о перепаде давления.
В описанной выше системе гидроочистки тяжелой нефти реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительного гидроочистки С могут быть дезактивированы в любом порядке, а операции переключения можно выполнять в соответствии со следующими шестью схемами:
Схема 1: Перепады давления достигают заданного значения перепада давления в следующей последовательности: реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки С.
(1) При запуске клапан 101, клапан 102, клапан 103, клапан 1010, клапан 1011 и клапан 1012 на трубопроводе 1, трубопроводе 2, трубопроводе 3, трубопроводе 10, трубопроводе 11, трубопроводе 12 открыты, а клапан 104, клапан 105, клапан 106, клапан 107, клапан 108 и клапан 109 на трубопроводе 4, трубопроводе 5, трубопроводе 6, трубопроводе 7, трубопроводе 8 и трубопроводе 9 закрыты.
(2) Перепады давления в реакторе предварительной гидроочистки А, реакторе предварительной гидроочистки В и реакторе предварительной гидроочистки С детектируют с помощью блоков датчиков; когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки А достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки А, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после приема сигнала; в частности, клапан 101 на подающем трубопроводе 1, клапан 1011 на трубопроводе 11 и клапан 1012 на трубопроводе 12 закрыты, клапан 108 на трубопроводе 8 и клапан 104 на трубопроводе 4 открыты, так что реакционная зона предварительной гидроочистки (включая реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки С), реактор предварительной гидроочистки А и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно, и в этот момент осуществляют операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(3) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки В достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки В, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после прием сигнала; в частности, клапан 102 на подающем трубопроводе 2 и клапан 108 на трубопроводе 8 закрыты, а клапан 109 на трубопроводе 9 открыт, так что реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки В, реактор предварительной гидроочистки А и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно; таким образом, в этот момент осуществляют вторую операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(4) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки С достигает верхнего проектируемого предела, то следует отключить всю реакционную систему.
Схема 2: Перепады давления достигают заданного значения перепада давления в следующей последовательности: реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки С и реактор предварительной гидроочистки В.
(1) При запуске клапан 101, клапан 102, клапан 103, клапан 1010, клапан 1011 и клапан 1012 на трубопроводе 1, трубопроводе 2, трубопроводе 3, трубопроводе 10, трубопроводе 11, трубопроводе 12 открыты, а клапан 104, клапан 105, клапан 106, клапан 107, клапан 108 и клапан 109 на трубопроводе 4, трубопроводе 5, трубопроводе 6, трубопроводе 7, трубопроводе 8 и трубопроводе 9 закрыты.
(2) Перепады давления в реакторе предварительной гидроочистки А, реакторе предварительной гидроочистки В и реакторе предварительной гидроочистки С детектируют с помощью блоков датчиков; когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки А достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки А, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после приема сигнала; в частности, клапан 101 на подающем трубопроводе 1, клапан 1011 на трубопроводе 11 и клапан 1012 на трубопроводе 12 закрыты, клапан 108 на трубопроводе 8 и клапан 104 на трубопроводе 4 открыты, так что реакционная зона предварительной гидроочистки (включая реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки С), реактор предварительной гидроочистки А и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно, и в этот момент осуществляют операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(3) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки С достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки С, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после приема сигнала; в частности, клапан 103 на подающем трубопроводе 3 и клапан 104 на трубопроводе 4 закрыты, а клапан 105 на трубопроводе 5 открыт, так что реактор предварительной гидроочистки В, реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки А и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно; таким образом, в этот момент выполняют вторую операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(4) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки С достигает заданного значения, вся реакционная система должна быть отключена.
Схема 3: Перепады давления достигают заданного значения перепада давления в следующей последовательности: реактор предварительной гидроочистки В, реактор предварительной гидроочистки С и реактор предварительной гидроочистки А.
(1) При запуске клапан 101, клапан 102, клапан 103, клапан 1010, клапан 1011 и клапан 1012 на трубопроводе 1, трубопроводе 2, трубопроводе 3, трубопроводе 10, трубопроводе 11, трубопроводе 12 открыты, а клапан 104, клапан 105, клапан 106, клапан 107, клапан 108 и клапан 109 на трубопроводе 4, трубопроводе 5, трубопроводе 6, трубопроводе 7, трубопроводе 8 и трубопроводе 9 закрыты.
(2) Перепады давления в реакторе предварительной гидроочистки А, реакторе предварительной гидроочистки В и реакторе предварительной гидроочистки С детектируют с помощью блоков датчиков; когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки В достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки В, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после приема сигнала; в частности, клапан 102 на подающем трубопроводе 2, клапан 1010 на трубопроводе 10 и клапан 1012 на трубопроводе 12 закрыты, клапан 109 на трубопроводе 9 и клапан 106 на трубопроводе 6 открыты, так что реакционная зона предварительной гидроочистки (включая реактор предварительной гидроочистки А и реактор предварительной гидроочистки С), реактор предварительной гидроочистки В и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно, и в этот момент осуществляют операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(3) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки С достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки С, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после прием сигнала; в частности, клапан 103 на подающем трубопроводе 3 и клапан 106 на трубопроводе 6 закрыты, а клапан 107 на трубопроводе 7 открыт, так что реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки В и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно; таким образом, в этот момент выполняют вторую операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(4) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки А достигает заданного значения, вся реакционная система должна быть отключена.
Схема 4: Перепады давления достигают заданного значения перепада давления в следующей последовательности: реактор предварительной гидроочистки В, реактор предварительной гидроочистки А и реактор предварительной гидроочистки С.
(1) При запуске клапан 101, клапан 102, клапан 103, клапан 1010, клапан 1011 и клапан 1012 на трубопроводе 1, трубопроводе 2, трубопроводе 3, трубопроводе 10, трубопроводе 11, трубопроводе 12 открыты, а клапан 104, клапан 105, клапан 106, клапан 107, клапан 108 и клапан 109 на трубопроводе 4, трубопроводе 5, трубопроводе 6, трубопроводе 7, трубопроводе 8 и трубопроводе 9 закрыты.
(2) Перепады давления в реакторе предварительной гидроочистки А, реакторе предварительной гидроочистки В и реакторе предварительной гидроочистки С детектируют с помощью блоков датчиков; когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки В достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки В, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после приема сигнала; в частности, клапан 102 на подающем трубопроводе 2, клапан 1010 на трубопроводе 10 и клапан 1012 на трубопроводе 12 закрыты, клапан 109 на трубопроводе 9 и клапан 106 на трубопроводе 6 открыты, так что реакционная зона предварительной гидроочистки (включая реактор предварительной гидроочистки А и реактор предварительной гидроочистки С), реактор предварительной гидроочистки В и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно, и в этот момент осуществляют операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(3) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки А достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки А, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после прием сигнала; в частности, клапан 101 на подающем трубопроводе 1 и клапан 109 на трубопроводе 9 закрыты, а клапан 108 на трубопроводе 8 открыт, так что реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно; таким образом, в этот момент выполняют вторую операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(4) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки С достигает заданного значения, вся реакционная система должна быть отключена.
Схема 5: Перепады давления достигают заданного значения перепада давления в следующей последовательности: реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки А.
(1) При запуске: клапан 101, клапан 102, клапан 103, клапан 1010, клапан 1011 и клапан 1012 на трубопроводе 1, трубопроводе 2, трубопроводе 3, трубопроводе 10, трубопроводе 11, трубопроводе 12 открыты, а клапан 104, клапан 105, клапан 106, клапан 107, клапан 108 и клапан 109 на трубопроводе 4, трубопроводе 5, трубопроводе 6, трубопроводе 7, трубопроводе 8 и трубопроводе 9 закрыты.
(2) Перепады давления в реакторе предварительной гидроочистки А, реакторе предварительной гидроочистки В и реакторе предварительной гидроочистки С детектируют с помощью блоков датчиков; когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки С достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки С, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после приема сигнала; в частности, клапан 103 на подающем трубопроводе 3, клапан 1010 на трубопроводе 10 и клапан 1011 на трубопроводе 11 закрыты, клапан 107 на трубопроводе 7 и клапан 105 на трубопроводе 5 открыты, так что реакционная зона предварительной гидроочистки (включая реактор предварительной гидроочистки А и реактор предварительной гидроочистки В), реактор предварительной гидроочистки С и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно, и в этот момент осуществляют операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(3) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки В достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки В, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после прием сигнала; в частности, клапан 102 на подающем трубопроводе 2 и клапан 107 на трубопроводе 7 закрыты, а клапан 106 на трубопроводе 6 открыт, так что реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В, реактор предварительной гидроочистки С и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно; таким образом, в этот момент выполняют вторую операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(4) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки А достигает заданного значения, вся реакционная система должна быть отключена.
Схема 6: Перепады давления достигают заданного значения перепада давления в следующей последовательности: реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки А и реактор предварительной гидроочистки В.
(1) При запуске: клапан 101, клапан 102, клапан 103, клапан 1010, клапан 1011 и клапан 1012 на трубопроводе 1, трубопроводе 2, трубопроводе 3, трубопроводе 10, трубопроводе 11, трубопроводе 12 открыты, а клапан 104, клапан 105, клапан 106, клапан 107, клапан 108 и клапан 109 на трубопроводе 4, трубопроводе 5, трубопроводе 6, трубопроводе 7, трубопроводе 8 и трубопроводе 9 закрыты.
(2) Перепады давления в реакторе предварительной гидроочистки А, реакторе предварительной гидроочистки В и реакторе предварительной гидроочистки С детектируют с помощью блоков датчиков; когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки С достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки С, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после приема сигнала; в частности, клапан 103 на подающем трубопроводе 3, клапан 1010 на трубопроводе 10 и клапан 1011 на трубопроводе 11 закрыты, клапан 107 на трубопроводе 7 и клапан 105 на трубопроводе 5 открыты, так что реакционная зона предварительной гидроочистки (включая реактор предварительной гидроочистки А и реактор предварительной гидроочистки В), реактор предварительной гидроочистки С и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно, и в этот момент осуществляют операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению.
(3) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки А достигает заданного значения, сигнал о перепаде давления от блока датчика, соответствующего реактору предварительной гидроочистки А, передается в блок управления, а блок управления выполняет регулирование и управление клапанами после прием сигнала; в частности, клапан 101 на подающем трубопроводе 1 и клапан 105 на трубопроводе 5 закрыты, а клапан 104 на трубопроводе 4 открыт, так что реактор предварительной гидроочистки В, реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки С и реакционная зона гидродесульфуризации соединены последовательно; таким образом, в этот момент выполняют вторую операцию переключения от параллельного соединения к последовательному соединению;
(4) Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки В достигает заданного значения, вся реакционная система должна быть отключена.
Способ гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемый в настоящем изобретении, включает: смешивание тяжелой нефти-сырца с водородом и последующую подачу смеси через реакционную зону предварительной гидроочистки, промежуточную реакционную зону и реакционную зону гидроочистки, которые соединены последовательно; где
на начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает по меньшей мере два реактора предварительной гидроочистки, соединенные параллельно, а переходная реакционная зона включает или не включает реакторы предварительной гидроочистки;
в процессе реакции, когда перепад давления в любом из реакторов предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки, в котором перепад давления достигает заданного значения, переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону.
В способе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемом в настоящем изобретении, на начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает по меньшей мере два реактора предварительной гидроочистки, соединенные параллельно. В последующем процессе реакции по мере того, как перепады давления в реакторах предварительной гидроочистки постепенно достигают заданного значения, реактор предварительной гидроочистки, в котором перепад давления достигает заданного значения, переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону до тех пор, пока только один реактор предварительной гидроочистки не останется в реакционной зоне предварительной гидроочистки.
В случае, когда реакционная зона предварительной гидроочистки включает два реактора предварительной гидроочистки, расположенные параллельно на начальной стадии реакции, в процессе реакции, когда перепад давления в любом из реакторов предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки достигает заданного значения, реактор предварительной гидроочистки, в котором перепад давления достигает заданного значения, переключают в переходную реакционную зону до тех пор, пока перепад давления в оставшемся реакторе предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки не достигнет верхнего проектируемого предела (обычно составляет 0,7-1 МПа); в этот момент весь процесс реакции останавливают, и вся реакционная система должна быть выключена.
В случае, когда реакционная зона предварительной гидроочистки включает три или более (предпочтительно 3-6, более предпочтительно 3-4) реактора предварительной гидроочистки, расположенных параллельно на начальной стадии реакции, а переходная реакционная зона не включает в себя реактор предварительной гидроочистки, в процессе реакции, когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки достигнет заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки, в котором перепад давления достигает заданного значения, переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону, и его называют отключенным реактором I предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно.
Когда перепад давления в следующем реакторе предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки и его называют отключенным реактором II предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор II предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно.
Другие реакторы предварительной гидроочистки обрабатывают в вышеупомянутом способе до тех пор, пока все реакторы предварительной гидроочистки соединены последовательно. В этом воплощении среди всех реакторов предварительной гидроочистки, соединенных последовательно, в соответствии с порядком, в котором перепады давления достигают заданного значения, реакционные зоны предварительной гидроочистки, в которых перепад давления достигает заданного значения раньше, расположены ниже по потоку, реакционные зоны предварительной гидроочистки, в которых перепад давления достигает заданного значения позже, расположены выше по потоку, а реактор предварительной гидроочистки, в котором перепад давления достигает заданного значения раньше всего, расположен в самой нижней позиции по потоку.
В способе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемом в настоящем изобретении, заданное значение предпочтительно составляет 50-80% от проектируемого верхнего предела перепада давления, например, 50%, 52%, 54%, 55%, 56%, 57%, 58%, 60%, 61%, 62%, 63%, 64%, 65%, 66%, 67%, 68%, 69%, 70%, 71%, 72%, 74%, 75%, 76%, 78% или 80% или любое значение, находящееся в диапазоне, образованном любыми двумя значениями. Предпочтительно заданное значение составляет 60-70% от проектируемого верхнего предела перепада давления. В настоящем изобретении проектируемый верхний предел перепада давления относится к максимальному значению перепада давления в реакторах. Когда перепад давления в реакторе достигает этого значения, реакционную систему следует отключить. Верхний проектируемый предел перепада давления обычно составляет 0,7-1 МПа.
В способе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемом в настоящем изобретении, перепады давления во всех реакторах предварительной гидроочистки предпочтительно регулируют, так что они не достигают заданного значения в одно и то же время. Предпочтительно разница между временными интервалами, когда давление падает в двух соседних реакторах предварительной гидроочистки, в которых перепад давления близок к заданному значению перепада давления и которое достигает заданного значения перепада давления, составляет не менее 20% от всего периода работы, предпочтительно составляет 20-60% от всего периода работы, например, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55% или 60%. В настоящем изобретении весь период работы относится к длительности работы с момента начала работы системы гидроочистки тяжелой нефти до момента выключения системы гидроочистки тяжелой нефти.
Перепады давления в реакторах предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки регулируют, так что они не достигают заданного значения перепада давления в одно и то же время, с помощью установки рабочих условий и/или с помощью использования различий в свойствах слоя катализатора. Предпочтительно перепады давления в реакторах предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки регулируют, так что они не достигают заданного значения перепада давления в одно и то же время, с помощью контроля одного или более параметров, выбранных из различных высот укладки катализатора в реакторах предварительной гидроочистки, различных скоростей подачи исходного сырья в реакторы предварительной гидроочистки, различных свойств исходных материалов, различных рабочих условий и различных плотностей укладки катализатора при условии одинаковой высоты укладки.
В одном из воплощений изобретения, когда контроль осуществляют с помощью использования различных плотностей укладки катализатора в каждом реакторе предварительной гидроочистки при условии одинаковой высоты укладки в каждом реакторе предварительной гидроочистки, соединенными параллельно в реакционной зоне предварительной гидроочистки, то максимальная плотность укладки может составлять 400-600 кг/м3, предпочтительно 450-550 кг/м3, а минимальная плотность укладки может составлять 300-550 кг/м3, предпочтительно 350-450 кг/м3;
Кроме того, предпочтительно, чтобы разница между плотностями укладки катализатора в двух реакторах предварительной гидроочистки, в которых плотности укладки наиболее близки друг к другу, составляла 50-200 кг/м3, предпочтительно 80-150 кг/м3. В частности, плотность укладки катализатора в реакторе предварительной гидроочистки, который выключают первым, имеет самое высокое значение, плотность укладки катализатора в реакторе предварительной гидроочистки, который выключают последним, имеет самое низкое значение, а плотности укладки катализатора в реакторах предварительной гидроочистки последовательно уменьшают в порядке выключения. Различные плотности укладки катализатора могут быть достигнуты путем ступенчатой загрузки различных типов катализаторов. Например, плотности укладки катализатора в реакторах предварительной гидроочистки, можно регулировать так, чтобы они отличались друг от друга, путем добавления гидрогенизационного защитного вещества, катализатора гидродеметаллизации и катализатора гидродесульфуризации в разных пропорциях.
В другом воплощении, когда контроль осуществляют с помощью различных скоростей подачи исходного сырья в каждый реактор предварительной гидроочистки, то отношение объемных скоростей подачи материала для двух реакторов предварительной гидроочистки, для которых скорости подачи исходного материала наиболее близки друг к другу, может составлять 1,1-3:1, предпочтительно 1,1-1,5:1.
В другом воплощении, когда контроль в каждом реакторе предварительной гидроочистки осуществляют с помощью исходных материалов с различными свойствами, то разница между содержанием металлов в исходных материалах для двух реакторов предварительной гидроочистки, в которые подают исходные материалы с наиболее близкими свойствами, может составлять 5-50 мкг/г, предпочтительно 10-30 мкг/г.
В другом воплощении, когда контроль осуществляют с помощью различных рабочих условий в каждом реакторе предварительной гидроочистки, то в этих рабочих условиях для двух реакторов предварительной гидроочистки, когда рабочее давление и объемные скорости регулируют так, чтобы они были наиболее близки друг к другу соответственно, разница в рабочей температуре может составлять 2-30°С, предпочтительно 5-20°С, или в этих рабочих для двух реакторов предварительной гидроочистки, когда рабочее давление и объемные скорости регулируют так, чтобы они были наиболее близки друг к другу соответственно, разница в объемной скорости может составлять 0,1-10 ч-1, предпочтительно 0,2-5 ч-1.
В способе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемом в настоящем изобретении, рабочие условия реакционной зоны предварительной гидроочистки могут быть следующими: температура 370-420°С, предпочтительно 380-400°С, давление 10-25 МПа, предпочтительно 15-20 МПа, объемное отношение водорода к нефти 300-1500, предпочтительно 500-800, часовая объемная скорость (LHSV) сырой нефти 0,15-2 ч-1, предпочтительно 0,3-1 ч-1. Здесь давление относится к парциальному давлению водорода на входе в реактор.
В настоящем изобретении средняя температура реакции в реакционной зоне предварительной гидроочистки, по-видимому, выше, чем температура реакции в реакторах гидродеметаллизации тяжелой нефти предшествующего уровня техники, которая обычно составляет 350-390°С. В способе, предлагаемом в настоящем изобретении, посредством оптимизации технологической схемы операций, реакционная зона предварительной гидроочистки, расположенная в передней части, устраняет недостаток, заключающийся в том, что период работы ограничивается увеличением перепада давления, и реакторы могут работать при более высокой температуре; кроме того, более высокая температура реакции полезна для эффективного использования характеристик загружаемой каталитической системы, что выгодно для гидрирования больших молекул и удаления примесей.
В способе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемом в настоящем изобретении, реакционная зона гидроочистки может включать 1-5 реакторов гидроочистки, расположенных последовательно, предпочтительно включает 1-2 реактора гидроочистки, расположенные последовательно.
В способе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемом в настоящем изобретении, рабочие условия реакционной зоны гидроочистки могут быть следующими: температура 370-430°С, предпочтительно 380-410°С, давление 10-25 МПа, предпочтительно 15-20 МПа, объемное отношение водорода к нефти 300-1500, предпочтительно 400-800, часовая объемная скорость (LHSV) сырой нефти 0,15-0,8 ч-1, предпочтительно 0,2-0,6 ч-1. Здесь давление относится к парциальному давлению водорода на входе в реактор.
В способе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемом в настоящем изобретении, используют способ гидроочистки тяжелой нефти с неподвижным слоем, при этом в реакторы предварительной гидроочистки в реакционную зону предварительной гидроочистки могут быть помещены один или более защитных веществ гидрогенизации, катализатор гидродеметаллизации, катализатор гидродесульфуризации и гидроденитрогенизационный катализатор конверсии остаточного углерода, а также в реакторы в реакционную зону гидроочистки могут быть помещены один или более катализаторов гидродесульфуризации и гидроденитрогенизационных катализаторов конверсии остаточного углерода.
В предпочтительном воплощении в направлении потока материала в реакторы предварительной гидроочистки последовательно загружают гидрогенизационный защитный агент, катализатор гидродеметаллизации и возможно катализатор гидродесульфуризации; катализатор гидродесульфуризации и катализатор гидроденитрогенизации остаточного углерода загружают в реакторы в реакционную зону гидроочистки последовательно.
В способе загрузки катализатора в предпочтительном воплощении общая способность всей системы удалять/удерживать металл значительно улучшается, а увеличение перепада давления в каждом из реакторов предварительной гидроочистки регулируют с помощью диапазона регулирования путем подбора градации катализатора.
Каталитическая система, загружаемая в реакторы предварительной гидроочистки, соединенные параллельно в реакционной зоне предварительной гидроочистки, главным образом, предназначена для удаления и удерживания металлов, таким образом увеличивается способность к гидрогенизации больших молекул (например, смол и асфальтенов) в сырье, а также подготавливается основа для последующей глубокой десульфуризации и конверсии остаточного углерода, при этом реакционная зона гидродесульфуризации становится полезной для дальнейших глубоких реакций. Поэтому, по сравнению с обычными способами, в способе, предлагаемом в настоящем изобретении, хотя долю катализатора гидродеметаллизации увеличивают до некоторой степени, общая эффективность десульфуризации и эффективность конверсии остаточного углерода при гидрогенизации улучшаются, а не ухудшаются.
В настоящем изобретении защитным средством гидрогенизации, катализатором гидродеметаллизации, катализатором десульфуризации и катализатором гидроденитрификации и конверсии остаточного углерода могут быть катализаторы, обычно используемые в процессах гидроочистки тяжелой нефти с неподвижным слоем. Для этих катализаторов обычно используют в качестве носителя пористый огнеупорный неорганический оксид (например, оксид алюминия) и оксиды металлов VIB и/или VIII групп (например, W, Mo, Co., Ni и т.д.) в качестве активных компонентов с различными другими добавками (например, Р, Si, F, В и т.д.). Например, могут быть использованы катализаторы серии FZC для гидроочистки тяжелой нефти, производимые Catalyst Branch of China Petroleum & Chemical Corporation.
В способе гидроочистки тяжелой нефти, предлагаемом в настоящем изобретении, тяжелая нефть-сырец может быть тяжелой нефтью-сырцом, обычно используемой в процессах гидроочистки тяжелой нефти с неподвижным слоем, такой как тяжелая атмосферная нефть или вакуумные нефтяные остатки, и которую обычно смешивают с одним или более из следующих компонентов: прямым газойлем, вакуумным газойлем, вторичной переработанной нефтью и FCC рециркулирующей нефтью. Свойства тяжелой нефти-сырца сырья могут быть следующими: содержание серы: ≤4% масс., содержание азота: ≤0,7% масс., содержание металлов (Ni+V): ≤120 мкг/г, остаточное количество углерода: ≤17% масс. и содержание асфальтенов: ≤5% масс.
Далее эффекты настоящего изобретения будут подробно описаны в конкретных воплощениях. В этих воплощениях и сравнительных примерах по настоящему изобретению исходные материалы включают три материала, то есть сырье А, сырье В и сырье С, свойства которых показаны в таблице 1; свойства катализатора гидрирования тяжелой нефти показаны в таблице 2; способ загрузки катализатора в воплощениях 1-4 показан в таблице 3; способ загрузки катализатора в сравнительных примерах 1-4 показан в таблице 4; условия реакции в воплощениях 1-4 показаны в таблице 5, условия реакции в сравнительных примерах 1-4 показаны в таблице 6 и результаты реакции для воплощений 1-4 и сравнительных примеров 1-4 показаны в таблице 7.
В следующих примерах и сравнительных примерах реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки С имеют одинаковую форму и размер.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
В этом примере операцию переключения выполняют с помощью вышеупомянутой схемы 5, то есть заданное значение перепада давления достигают в следующей последовательности: реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки А.
В этом примере сырье А используют в реакторе предварительной гидроочистки А, реакторе предварительной гидроочистки В и реакторе предварительной гидроочистки С, общее количество загружаемого катализатора, свойства исходного материала и скорость подачи исходного материала одинаковы для реактора предварительной гидроочистки А, реактора предварительной гидроочистки В и реактора предварительной гидроочистки С, катализаторы загружают в реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В, реактор предварительной гидроочистки С и реактор гидродесульфуризации D с помощью способов, показанных в таблице 3, рабочие условия показаны в таблице 5, а результаты реакции показаны в таблице 7.
Пример 2
В этом примере операцию переключения выполняют с помощью вышеупомянутой схемы 5, то есть заданное значение перепада давления достигают в следующей последовательности: реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки А.
В этом примере сырье В используют в реакторе предварительной гидроочистки А, реакторе предварительной гидроочистки В и реакторе предварительной гидроочистки С, свойства сырья В показаны в таблице 1, а часовые объемные скорости жидкого (LHSV) материала, подаваемого в реакторы, отличаются друг от друга, в частности, LHSV для реактора предварительной гидроочистки А составляет 0,2 ч-1, LHSV для реактора предварительной гидроочистки В составляет 0,32 ч-1, a LHSV для реактора предварительной гидроочистки С составляет 0,44 ч-1. Катализаторы загружают в реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки С таким же образом, как показано в таблице 3, рабочие условия для реакторов показаны в таблице 5, а результаты реакции показаны в таблице 7.
Пример 3
В этом примере операцию переключения выполняют с помощью вышеупомянутой схемы 1, то есть заданное значение перепада давления достигают в следующей последовательности: реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки С.
В этом примере сырье А используют в реакторе предварительной гидроочистки А, сырье B в реакторе предварительной гидроочистки В и сырье С в реакторе предварительной гидроочистки С, свойства сырья показаны в таблице 1. Скорости подачи в реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки С являются одинаковыми, катализаторы загружают в реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки С таким же образом, как показано в таблице 3, рабочие условия для реакторов показаны в таблице 5, а результаты реакции показаны в таблице 7.
Пример 4
В этом примере операцию переключения выполняют с помощью вышеупомянутой схемы 5, то есть заданное значение перепада давления достигают в следующей последовательности: реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки В и реактор предварительной гидроочистки А.
В этом примере сырье С используют в реакторе предварительной гидроочистки А, реакторе предварительной гидроочистки В и реакторе предварительной гидроочистки С, а скорости подачи являются одинаковыми. Средняя температура реакции в реакторе предварительной гидроочистки А составляет 365°С, средняя температура реакции в реакторе предварительной гидроочистки В составляет 375°С, средняя температура реакции в реакторе предварительной гидроочистки С составляет 385°С, средняя температура реакции в реакторе гидродесульфуризации D составляет 383°С, способ загрузки катализатора показан в таблице 3, рабочие условия показаны в таблице 5, а результаты реакции показаны в таблице 7.
Сравнительные примеры
В следующих сравнительных примерах 1-4 используют традиционный последовательный процесс, а другие аспекты являются такими же, как и для примеров 1-4.
Сравнительный пример 1
В этом сравнительном примере используют 4 реактора, то есть реактор А, реактор В, реактор С и реактор D, которые соединены последовательно. Сырье А используют в этом сравнительном примере, свойства сырья А показаны в таблице 1, скорость подачи и свойства исходного материала для реактора А такие же, как и общая скорость подачи и свойства исходного материала. Общие загружаемые количества катализаторов в реактор А, реактор В, реактор С и реактор D являются таким же, как и в реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки В, реактор предварительной гидроочистки С и реактор гидродесульфуризации D в примере 1, но загружаемые количества разных катализаторов отличается друг от друга, катализаторы загружают с помощью способов, показанных в таблице 4, рабочие условия показаны в таблице 6, а результаты реакции показаны в таблице 7.
Сравнительный пример 2
В этом сравнительном примере также используют 4 реактора, то есть реактор А, реактор В, реактор С и реактор D, которые соединены последовательно. Сырье В используют в этом сравнительном примере, свойства сырья В показаны в таблице 1, общее количество исходного материала и свойства исходного материала на входе в реактор А такие же, как для примера 2. Общие загружаемые количества катализаторов в реактор А, реактор В, реактор С и реактор D являются таким же, как и в соответствующий реактор предварительной гидроочистки А, соответствующий реактор предварительной гидроочистки В, соответствующий реактор предварительной гидроочистки С и соответствующий реактор гидродесульфуризации D в примере 2, но загружаемые количества разных катализаторов отличается друг от друга, катализаторы загружают с помощью способов, показанных в таблице 4, рабочие условия показаны в таблице 6, а результаты реакции показаны в таблице 7.
Сравнительный пример 3
В этом сравнительном примере также используют 4 реактора, то есть реактор А, реактор В, реактор С и реактор D, которые соединены последовательно. В этом сравнительном примере используют сырье, смешанное из сырья А, В и С в равной пропорции, общее подаваемое количество и свойства смешанного исходного материала на входе в реактор А являются такими же, как и в примере 3. Общие загружаемые количества катализаторов в реактор А, реактор В, реактор С и реактор D являются таким же, как и в соответствующий реактор предварительной гидроочистки А, соответствующий реактор предварительной гидроочистки В, соответствующий реактор предварительной гидроочистки С и соответствующий реактор гидродесульфуризации D в примере 3, но загружаемые количества разных катализаторов отличаются друг от друга, катализаторы загружают с помощью способов, показанных в таблице 4, рабочие условия показаны в таблице 6, а результаты реакции показаны в таблице 7.
Сравнительный пример 4
В этом сравнительном примере также используют 4 реактора, то есть реактор А, реактор В, реактор С и реактор D, которые соединены последовательно. В этом сравнительном примере используют сырье С, свойства сырья С показаны в таблице 1, общее подаваемое количество и свойства исходного материала на входе в реактор А являются такими же, как и в примере 4. Общие загружаемые количества катализаторов в реактор А, реактор В, реактор С и реактор D являются таким же, как и в соответствующий реактор предварительной гидроочистки А, соответствующий реактор предварительной гидроочистки В, соответствующий реактор предварительной гидроочистки С и соответствующий реактор гидродесульфуризации D в примере 4, но загружаемые количества разных катализаторов отличаются друг от друга, катализаторы загружают с помощью способов, показанных в таблице 4, рабочие условия показаны в таблице 6, а результаты реакции показаны в таблице 7.
Примечание: Проектируемый максимум величины (верхний проектируемый предел) перепада давления для всех реакторов составляет 067 МПа
Из результатов, приведенных в таблице 7, видно, что способ гидроочистки тяжелой нефти в соответствии с настоящим изобретением может значительно продлить период эксплуатации устройства для гидроочистки тяжелой нефти.
Пример 5
Реакторы, сырье, количества загружаемых катализаторов и типы катализаторов в реакторах и условия реакции в этом примере такие же, как в примере 1, но операционная схема переключения отличается от примера 1 следующим образом:
Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки С достигает заданной величины, то реакционную зону предварительной гидроочистки (включая реактор предварительной гидроочистки А и реактор предварительной гидроочистки В), реактор предварительной гидроочистки С и реакционную зону гидродесульфуризации соединяют последовательно, осуществляя регулирование и контроль с помощью блока управления;
Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки В достигает заданной величины, то реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки В и реакционную зону гидродесульфуризации соединяют последовательно, осуществляя регулирование и контроль с помощью блока управления;
Когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки С достигает верхнего проектируемого значения, вся реакционная система должна быть отключена. Результаты реакции показаны в таблице 8.
Пример 6
Реакторы, сырье, количества загружаемых катализаторов и типы катализаторов в реакторах и условия реакции в этом примере такие же, как в примере 1, но операционная схема переключения отличается от примера 1 следующим образом:
когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки С достигает заданной величины, то реакционную зону предварительной гидроочистки (включая реактор предварительной гидроочистки А и реактор предварительной гидроочистки В), реактор предварительной гидроочистки С и реакционную зону гидродесульфуризации соединяют последовательно, осуществляя регулирование и контроль с помощью блока управления;
когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки В достигает заданной величины, то реактор предварительной гидроочистки А, реактор предварительной гидроочистки С, реактор предварительной гидроочистки В и реакционную зону гидродесульфуризации соединяют последовательно, а реактор предварительной гидроочистки С и реактор предварительной гидроочистки В соединяют параллельно, осуществляя регулирование и контроль с помощью блока управления;
когда перепад давления в реакторе предварительной гидроочистки В достигает верхнего проектируемого значения, вся реакционная система должна быть отключена. Результаты реакции показаны в таблице 8.
Из результатов, приведенных в таблице 8, видно, что операционная схема переключения в предпочтительном примере способа гидроочистки тяжелой нефти в соответствии с настоящим изобретением может дополнительно улучшить стабильность работы устройства и продлить период работы устройства гидроочистки тяжелой нефти.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| РЕАКЦИОННАЯ СИСТЕМА ГИДРИРОВАНИЯ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ И СПОСОБ ГИДРИРОВАНИЯ ТЯЖЕЛОЙ НЕФТИ | 2021 |
|
RU2824586C1 |
| Способ и установка гидрирования парафинистой нефти | 2018 |
|
RU2708252C1 |
| КАТАЛИЗАТОР ГИДРООЧИСТКИ И СПОСОБ ОБРАБОТКИ ТЯЖЕЛОГО УЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ | 2013 |
|
RU2636150C2 |
| Способ и установка гидрокрекинга парафинистой нефти | 2018 |
|
RU2707965C1 |
| Способ получения гексадекагидропирена | 2017 |
|
RU2717334C1 |
| СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОПИЛЕНА И НИЗКОСЕРНИСТОГО МАЗУТНОГО КОМПОНЕНТА | 2020 |
|
RU2803778C1 |
| СПОСОБ КОНВЕРСИИ ТЯЖЕЛОГО СЫРЬЯ, ТАКОГО КАК ТЯЖЕЛЫЕ СЫРЫЕ НЕФТИ И КУБОВЫЕ ОСТАТКИ | 2002 |
|
RU2298579C9 |
| СПОСОБ ГИДРОДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ, СПОСОБ ГИДРОДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ КРЕКИРОВАННОЙ НАФТЫ(ВАРИАНТЫ) | 2000 |
|
RU2241021C2 |
| СПОСОБ ГИДРООЧИСТКИ (ВАРИАНТЫ) | 2000 |
|
RU2233311C2 |
| СПОСОБ ПРЕВРАЩЕНИЯ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ СОЕДИНЕНИЙ В ПРОПИЛЕН С СЕЛЕКТИВНОЙ ГИДРООЧИСТКОЙ РЕЦИРКУЛИРУЮЩЕГО ПОТОКА ТЯЖЕЛЫХ ОЛЕФИНОВ | 2005 |
|
RU2375337C2 |
Настоящее изобретение относится к области гидроочистки тяжелой нефти, в частности к системе гидроочистки тяжелой нефти и способу гидроочистки тяжелой нефти. Способ гидроочистки тяжелой нефти включает: смешивание тяжелой нефти-сырца с водородом и затем подачу смеси через реакционную зону предварительной гидроочистки, промежуточную реакционную зону и реакционную зону гидроочистки, которые соединены последовательно, где блоки датчиков выполнены для обнаружения перепада давления в каждом реакторе предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки, а блок управления выполнен для приема сигналов о перепаде давления от блоков датчиков; на начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает 3-6 реакторов предварительной гидроочистки, соединенных параллельно, переходная реакционная зона включает или не включает реакторы предварительной гидроочистки; кроме того, когда перепад давления в одном из реакторов предварительной гидроочистки достигнет заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону, и его называют отключенным реактором I предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно; когда перепад давления в следующем реакторе предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону и его называют отключенным реактором II предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор II предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно; другие реакторы предварительной гидроочистки обрабатывают в вышеупомянутом способе до тех пор, пока все реакторы предварительной гидроочистки не будут соединены последовательно; при этом заданное значение перепада давления в реакторах предварительной гидроочистки составляет 50-80% от проектируемого верхнего предела перепада давления для реакторов предварительной гидроочистки. Способ гидроочистки тяжелой нефти в соответствии с настоящим изобретением может значительно продлить период эксплуатации устройства гидроочистки тяжелой нефти. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 табл., 6 пр.
1. Система гидроочистки тяжелой нефти, включающая реакционную зону предварительной гидроочистки, переходную реакционную зону и реакционную зону гидроочистки, которые соединены последовательно, блоки датчиков и блок управления, где блоки датчиков выполнены для обнаружения перепада давления в каждом реакторе предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки, а блок управления выполнен для приема сигналов о перепаде давления от блоков датчиков;
на начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает 3-6 реакторов предварительной гидроочистки, соединенных параллельно, а переходная реакционная зона включает или не включает реакторы предварительной гидроочистки;
кроме того, блок управления регулирует подачу материала и выгрузку материала из реакторов предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки в соответствии с перепадами давления, о которых сигнализируют блоки датчиков, так что:
когда перепад давления в одном из реакторов предварительной гидроочистки достигнет заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону и его называют отключенным реактором I предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно;
когда перепад давления в следующем реакторе предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону и его называют отключенным реактором II предварительной гидроочистки, а реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор II предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно; другие реакторы предварительной гидроочистки обрабатывают в вышеупомянутом способе до тех пор, пока все реакторы предварительной гидроочистки не будут соединены последовательно.
2. Система по п. 1, в которой заданное значение перепада давления в реакторе предварительной гидроочистки составляет 50-80% от верхнего проектируемого предела перепада давления для реакторов предварительной гидроочистки, предпочтительно составляет 60-70% от верхнего проектируемого предела перепада давления.
3. Система по п. 1 или 2, в которой на начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает 3-4 реактора предварительной гидроочистки; реакционная зона гидроочистки включает 1-5 реакторов гидроочистки, соединенных последовательно, более предпочтительно включает 1-2 реактора гидроочистки, соединенных последовательно.
4. Система по п. 3, в которой на начальной стадии реакции переходная реакционная зона не включает реактор предварительной гидроочистки.
5. Система по любому из пп. 1-4, в которой в реакционной зоне предварительной гидроочистки выпускное отверстие любого реактора предварительной гидроочистки присоединено через трубопровод с регулирующим клапаном к входным отверстиям других реакторов предварительной гидроочистки и входному отверстию реакционной зоны предварительной гидроочистки, входное отверстие любого реактора предварительной гидроочистки присоединено через трубопровод с регулирующим клапаном к источнику подачи смешанного потока из тяжелой нефти-сырца и водорода, при этом блок управления регулирует подачу и выгрузку материалов путем управления регулирующими клапанами, относящимися к реакторам предварительной гидроочистки.
6. Способ гидроочистки тяжелой нефти, включающий: смешивание тяжелой нефти-сырца с водородом и затем подачу смеси через реакционную зону предварительной гидроочистки, промежуточную реакционную зону и реакционную зону гидроочистки, которые соединены последовательно, где
блоки датчиков выполнены для обнаружения перепада давления в каждом реакторе предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки, а блок управления выполнен для приема сигналов о перепаде давления от блоков датчиков;
на начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает 3-6 реакторов предварительной гидроочистки, соединенных параллельно, переходная реакционная зона включает или не включает реакторы предварительной гидроочистки;
кроме того, когда перепад давления в одном из реакторов предварительной гидроочистки достигнет заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону и его называют отключенным реактором I предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно;
когда перепад давления в следующем реакторе предварительной гидроочистки достигает заданного значения, то реактор предварительной гидроочистки переключают из реакционной зоны предварительной гидроочистки в переходную реакционную зону и его называют отключенным реактором II предварительной гидроочистки, при этом реакционная зона предварительной гидроочистки, отключенный реактор II предварительной гидроочистки, отключенный реактор I предварительной гидроочистки и реакционная зона гидроочистки соединены последовательно;
другие реакторы предварительной гидроочистки обрабатывают в вышеупомянутом способе до тех пор, пока все реакторы предварительной гидроочистки не будут соединены последовательно;
при этом заданное значение перепада давления в реакторах предварительной гидроочистки составляет 50-80% от проектируемого верхнего предела перепада давления для реакторов предварительной гидроочистки.
7. Способ по п. 6, в котором заданное значение перепада давления в реакторах предварительной гидроочистки составляет 60-70% от проектируемого верхнего предела перепада давления для реакторов предварительной гидроочистки.
8. Способ по п. 6 или 7, в котором на начальной стадии реакции реакционная зона предварительной гидроочистки включает 3-4 реактора предварительной гидроочистки.
9. Способ по п. 8, в котором на начальной стадии реакции переходная реакционная зона не включает реактор предварительной гидроочистки.
10. Способ по любому из пп. 6-9, в котором перепады давления во всех реакторах предварительной гидроочистки предпочтительно регулируют, так что они не достигают заданного значения в одно и то же время и предпочтительно временной интервал между моментами времени, когда перепады давления в двух соседних реакторах предварительной гидроочистки, в которых перепады давления близки к заданному значению перепада давления, достигают заданного значения перепада давления, составляет не менее 20% от всего периода работы, предпочтительно составляет 20-60% от всего периода работы.
11. Способ по п. 10, в котором перепады давления в каждом реакторе предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки предпочтительно регулируют, так что они не достигают заданного значения перепада давления в одно и то же время, с помощью установки рабочих условий и/или с помощью использования различий в свойствах слоев катализатора,
предпочтительно перепады давления в каждом реакторе предварительной гидроочистки в реакционной зоне предварительной гидроочистки регулируют, так что они не достигают заданного значения перепада давления в одно и то же время, посредством контроля одного или более параметров, выбранных из различных высот укладки катализатора в каждом реакторе предварительной гидроочистки, различных скоростей подачи исходного сырья в каждый реактор предварительной гидроочистки, различных свойств исходных материалов, различных рабочих условий и различных плотностей укладки катализатора при условии одинаковой высоты укладки.
12. Способ по п. 11, в котором, в случае когда контроль осуществляют посредством использования различных плотностей укладки катализатора в каждом реакторе предварительной гидроочистки при условии одинаковой высоты укладки в каждом реакторе предварительной гидроочистки, соединенном параллельно в реакционной зоне предварительной гидроочистки, максимальная плотность укладки составляет 400-600 кг/м3, предпочтительно 450-550 кг/м3, а минимальная плотность укладки составляет 300-550 кг/м3, предпочтительно 350-450 кг/м3;
предпочтительно разница между плотностями укладки катализатора в двух реакторах предварительной гидроочистки, в которых плотности укладки наиболее близки друг к другу, составляет 50-200 кг/м3, предпочтительно 80-150 кг/м3.
13. Способ по п. 11, в котором, в случае когда контроль осуществляют посредством использования различных скоростей подачи исходного сырья в каждый реактор предварительной гидроочистки, отношение объемных скоростей подачи материала для двух реакторов предварительной гидроочистки, для которых скорости подачи исходного материала наиболее близки друг к другу, составляет 1,1-3:1, предпочтительно 1,1-1,5:1.
14. Способ по п. 11, в котором, в случае когда контроль в каждом реакторе предварительной гидроочистки осуществляют посредством использования исходных материалов с различными свойствами, разница между содержанием металлов в исходных материалах для двух реакторов предварительной гидроочистки, в которые подают исходные материалы с наиболее близкими свойствами, составляет 5-50 мкг/г, предпочтительно 10-30 мкг/г.
15. Способ по п. 11, в котором, в случае когда контроль осуществляют посредством использования различных рабочих условий в каждом реакторе предварительной гидроочистки, то в этих рабочих условиях для двух реакторов предварительной гидроочистки, где рабочее давление и объемные скорости регулируют так, чтобы они были наиболее близки друг к другу, разница в рабочей температуре составляет 2-30°C, предпочтительно 5-20°C; или в этих рабочих условиях для двух реакторов предварительной гидроочистки, где рабочее давление и объемные скорости регулируют так, чтобы они были наиболее близки друг к другу, разница в объемной скорости составляет 0,1-10 ч-1, предпочтительно 0,2-5 ч-1.
16. Способ по любому из пп. 6-9, в котором в направлении потока материала в каждый реактор предварительной гидроочистки последовательно загружают гидрогенизационный защитный агент, катализатор гидродеметаллизации и возможно катализатор гидродесульфуризации; и катализатор гидродесульфуризации и катализатор гидроденитрогенизации остаточного углерода загружают в реакторы в реакционную зону гидроочистки последовательно.
17. Способ по любому из пп. 6-9, в котором рабочие условия реакционной зоны предварительной гидроочистки являются следующими: температура составляет 370-420°C, предпочтительно 380-400°C; давление составляет 10-25 МПа, предпочтительно 15-20 МПа; объемное отношение водорода к нефти составляет 300-1500, предпочтительно 500-800; часовая объемная скорость (LHSV) сырой нефти составляет 0,15-2 ч-1, предпочтительно 0,3-1 ч-1.
18. Способ по п.6, в котором реакционная зона гидроочистки включает 1-5 реакторов гидроочистки, соединенных последовательно, предпочтительно 1-2 реактора гидроочистки, соединенных последовательно.
19. Способ по п. 6 или 18, в котором рабочие условия реакционной зоны гидроочистки являются следующими: температура составляет 370-430°C, предпочтительно 380-410°C; давление составляет 10-25 МПа, предпочтительно 15-20 МПа; объемное отношение водорода к нефти составляет 300-1500, предпочтительно 400-800; часовая объемная скорость (LHSV) сырой нефти составляет 0,15-0,8 ч-1, предпочтительно 0,2-0,6 ч-1.
20. Способ по любому из пп. 6-9, в котором тяжелую нефть-сырец выбирают из атмосферной тяжелой нефти и/или вакуумных нефтяных остатков; предпочтительно тяжелую нефть-сырец смешивают по меньшей мере с одним из следующих компонентов: неразветвленным парафиновым маслом, вакуумным парафиновым маслом, вторично переработанным парафиновым маслом и каталитической рециркулирующей нефтью.
| CN 102453530 А, 16.05.2012 | |||
| US 2009139902 A1, 04.06.2009 | |||
| CN 102041065 A, 04.05.2011 | |||
| CN 101768468 A, 07.07.2010 | |||
| WO 2013057389 A1, 25.04.2013 | |||
| СПОСОБ ГИДРООЧИСТКИ УГЛЕВОДОРОДНОГО СЫРЬЯ (ВАРИАНТЫ) И КАТАЛИЗАТОР ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ | 1995 |
|
RU2134286C1 |
