一種液化氣加氫制備乙烯裂解料的方法技術

本發明專利技術公開了一種液化氣加氫制備乙烯裂解料的方法。將液化氣與氫氣以并流方式通過加氫反應器，與加氫催化劑接觸進行反應；所述的加氫反應器內包括兩個以上的加氫催化劑床層，氫氣分別從不同的進料口進入到兩個以上的加氫催化劑床層中；其中進入各加氫催化劑床層的氫氣量分別為反應所需化學氫耗量的5v%～95v%，除最后一個加氫催化劑床層以外，進入其他各加氫催化劑床層的總氫氣量之和小于反應所需要的化學氫耗量。本發明專利技術方法，通過控制進入不同催化劑床層內的氫分壓，有效地控制反應速度，實現對轉化率的精確控制；從而降低了反應器內各段催化劑床層的反應溫升，從而減緩了催化劑的積炭速度，延長催化劑的單程使用壽命。

【技術實現步驟摘要】
一種液化氣加氫制備乙烯裂解料的方法
本專利技術涉及一種液化氣加氫制備乙烯裂解料的方法，更具體地說，是一種涉及通過反應器分段進氫從而調節反應氫分壓的工藝方法。
技術介紹
隨著煉油工業的發展，尤其是催化裂化技術的不斷提高，煉廠氣的深加工越來越受到人們的重視。煉廠氣的利用有多種途徑，其中液化氣加氫就是人們普遍關注的課題之一。液化氣加氫后會有許多用途，比如，用作乙烯原料、合成順酐的原料、車用液化氣，其中液化氣加氫用作乙烯原料因為其用量較大、涉及生產裝置眾多，所以備受關注。就乙烯原料而言，盡管多年以來，世界乙烯原料的構成基本穩定,并且一直以石腦油和輕烴為主，但是近幾年來，由于各國資源的不同,原料市場的變化，乙烯原料出現了向多樣化發展的趨勢。以丁烷作為乙烯原料的方法就是乙烯原料多樣化的發展趨勢之一，目前，在美國以丁烷作為乙烯原料已占到3%～5%，用此作為乙烯原料的調劑與補充。國內近幾年來石化企業新建、擴建了多套大型乙烯生裝置，造成了乙烯原料的短缺，現實狀況迫使企業尋找新的乙烯原料來填補這個缺口，液化氣加氫作乙烯原料就是解決這一問題的有效方法之一。我國煉化企業眾多，液化氣資源豐富，液化氣加氫作乙烯原料這一項研究工作既能使煉廠氣得以綜合利用，又能對乙烯原料的短缺做一補充和調劑。工業C4餾份加氫制備乙烯裂解料的方法就是將工業C4餾份中的烯烴、二烯烴加氫，使之成為烷烴。CN01114163.8介紹了一種液化石油氣加氫制備車用液化石油氣的方法，但此法采用的催化劑是貴金屬類型（Pd/α-Al2O3），該催化劑不耐硫；而煉廠中的液化氣原料大多數含有硫，因此該方法在原料適應性方面有所局限。CN102311760A專利公開了一種液化石油氣加氫制備乙烯裂解料的方法，采用分段裝填催化劑的方法，催化劑分3～5段裝填，每個催化劑體積用量依次比相鄰上一段催化劑增加5～30個百分點。采用這種方法雖然擴展了氫源，降低了氫氣成本，解決了由于熱力學控制等因素造成的加氫后產品烯烴含量不符合要求的問題，但在實際工業生產中，當液化氣原料中的烯烴含量較高（35v%～50v%）時，反應的溫升較高，通過該種稀釋裝填方法只是部分解決了反應溫升問題，而且浪費了反應器的有效體積，使得反應床層各段溫度不易控制，從而導致催化劑容易積炭，影響催化劑的單程使用壽命。CN102311783A專利公開了一種液化石油氣與焦化汽油加氫組合工藝方法，將焦化汽油加氫反應段流出物與液化石油氣原料混合進入液化石油氣加氫反應段，液化石油氣加氫反應段的反應流出物經過分離，得到加氫液化石油氣和加氫焦化汽油。該方法解決了C4餾分加氫過程的穩定性，解決了焦化汽油加氫裝置得到的加氫焦化汽油中烯烴含量高，不易達到蒸汽裂解原料質量的要求。但是在實際工業裝置中當液化石油氣原料中的烯烴含量較高（35v%～50v%）時，熱點溫度（或溫包）過高容易造成催化劑床層積炭速度較快的問題依然未能得到更好的解決，從而影響催化劑的單程使用壽命。
技術實現思路
本專利技術所要解決的技術問題是，提供一種分段進氫調節氫分壓的液化氣加氫制備乙烯裂解料的方法。通過對液化氣加氫反應的系統研究，獲得如下認識：（1）該項反應為強放熱反應，以含烯烴在50v%的C4餾分為例，將其全部烯烴加氫時的反應熱為58.69KJ/mol，絕熱反應溫升可達198℃。（2）該項反應為快速加氫反應，放熱量集中。由該項反應的動力學研究結果可知，在通過催化劑床層反應時，反應停留時間在整個停留時間的1/4～1/3時，反應的轉化率可達總轉化率的80%～85%，即反應放熱是極其不均勻的，物料在通過催化劑床層高度1/4～1/3的過程中，其放熱量就已達到整個反應熱的80%～85%。（3）受熱力學平衡影響。在工業C4餾分中反-2-丁烯的含量最高，以此為例，其反應溫度與平衡常數關系列于表1中。表1反應溫度與平衡常數關系由表1中數據可知，隨著反應溫度的升高，平衡常數隨之降低。當反應溫度在分別高于250℃、300℃、340℃之后，反應平衡常數出現了迅速減小的現象。從理論上來說，烯烴加氫反應是一個強放熱反應，控制步驟為反應控制，如果反應溫度較低，盡管反應平衡常數較大，但是反應速度較慢；反之，如果反應溫度較高，盡管反應速度較大，但是反應平衡常數較小。對于該項而言，反應熱的擴散如果不能很好的效控（或者說反應溫升不能有效控制），就會將反應控制轉為擴散控制，使反應的轉化率降低。在實驗中我們發現，當反應溫度超過340℃之后，因受化學平衡的影響，其反應產物中烯烴含量不降反升。所以，對于工業C4餾份加氫制備乙烯裂解料項目來說，在工業生產中其反應熱的移出（有效擴散）是一個必須解決的關鍵問題。（4）實驗中我們發現，當液化氣原料中的烯烴含量較高時（35v%～50v%），反應的溫升更高，為了可以更好地控制各段床層溫升，實際運轉過程中，通過減小進氫氣量調節氫分壓這個手段，能夠有效快速的控制反應床層的各段溫升，使催化劑各段床層的“溫包”大為平緩，從而減緩各段床層催化劑的積炭速度，延長催化劑的單程使用壽命。這是因為液化氣加氫反應是一個體積縮小的反應，當提高反應系統的壓力時，有利于反應向正反應方向移動。提高反應系統的氫分壓，既有利于反應向正反應方向移動，同時也能抑制催化劑積炭的生成。上述的研究結果給我們的啟示是：在催化劑分段裝填和液化氣與焦化汽油混合進料的方法基礎之上，如果我們能采取一種手段，再采用反應器分段進氫氣控制反應的氫分壓的方法，最終達到控制反應速度，延緩反應熱的放出，就能夠使催化劑床層溫度較均勻，各段床層反應溫升大幅度減小，從而減緩各段床層催化劑的積炭速度，延長催化劑的單程使用壽命?；谏鲜霭l現，本專利技術提出了如下解決方案：一種液化氣加氫方法，將液化氣與氫氣以并流方式通過加氫反應器，與加氫催化劑接觸進行反應；所述的加氫反應器內包括兩個以上（串聯）的加氫催化劑床層，氫氣分別從不同的進料口進入到兩個以上的加氫催化劑床層中；其中進入各加氫催化劑床層的氫氣量分別為反應所需化學氫耗量的5v%～95v%，除最后一個加氫催化劑床層以外，進入其他各加氫催化劑床層的總氫氣量之和小于反應所需要的化學氫耗量。本專利技術的方法中，其中進入反應器的總氫氣量大于或等于反應所需的化學氫耗量，一般為反應所需化學氫耗的1～8倍，優選為1~2.5倍。本專利技術的方法中，按照液化氣的進料方向，進入第一個催化劑床層的氫氣量一般為反應所需化學氫耗的15v%～50v%，優選25v%～30v%。沿液化氣的進料方向，在相鄰的兩個催化劑床層中，進入下游加氫催化劑床層的氫氣量比進入上游催化劑床層的氫氣量增加15v%～50v%，優選25v%～30v%。進入最后一段催化劑床層氫氣量為反應所需化學氫耗的30v%～200v%，優選50v%～120v%。本專利技術的方法中，加氫反應器內一般包括3～4個催化劑床層。當反應器內包括3個催化劑床層時，沿液化氣的進料方向，各催化劑床層的裝填體積分數一般分別為5%～40%、15%～50%和20%～60%，優選為15%～25%、25%～35%和45%～55%。當反應器內包括4個催化劑床層時，沿液化氣的進料方向，各催化劑床層的裝填體積分數一般分別為5%～40%、10%～45%、15%～55%和20%～65%，優選為5%～15%、10%～20%本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種液化氣加氫方法，包括以下內容：將液化氣與氫氣以并流方式通過加氫反應器，與加氫催化劑接觸進行反應；所述的加氫反應器內包括兩個以上的加氫催化劑床層，氫氣分別從不同的進料口進入到兩個以上的加氫催化劑床層中；其中進入各加氫催化劑床層的氫氣量分別為反應所需化學氫耗量的5?v%～95?v%，除最后一個加氫催化劑床層以外，進入其他各加氫催化劑床層的總氫氣量之和小于反應所需要的化學氫耗量。

【技術特征摘要】
1.一種液化氣加氫方法，包括以下內容：將液化氣與氫氣以并流方式通過加氫反應器，與加氫催化劑接觸進行反應；所述的加氫反應器內包括兩個以上的加氫催化劑床層，氫氣分別從不同的進料口進入到兩個以上的加氫催化劑床層中；其中進入各加氫催化劑床層的氫氣量分別為反應所需化學氫耗量的5v%～95v%，除最后一個加氫催化劑床層以外，進入其他各加氫催化劑床層的總氫氣量之和小于反應所需要的化學氫耗量。2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，進入反應器的總氫氣量為反應所需化學氫耗的1～8倍。3.按照權利要求2所述的方法，其特征在于，進入反應器的總氫氣量為反應所需化學氫耗的1~2.5倍。4.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，按照液化氣的進料方向，進入第一個催化劑床層的氫氣量為反應所需化學氫耗的15v%～50v%。5.按照權利要求4所述的方法，其特征在于，沿液化氣的進料方向，在相鄰的兩個催化劑床層中，進入下游加氫催化劑床層的氫氣量比進入上游催化劑床層的氫氣量增加15～50個百分數，進入最后一段催化劑床層氫氣量為反應所需化學氫耗的30v%～200v%。6.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的加氫反應器內包括3個催化劑床層，沿液化氣的進料方向，各催化劑床層的裝填體積比例分別為5%～40%、15%～50%和20%～60%。7.按照權利要求6所述的方法，其特征在于，各催化劑床層的裝填體積比例分別為15%～25%、25%～35%和45%～55%。8.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的加氫反應器內包括4個催化劑床層，沿液化氣的進料方向，各催化劑床層的體積分數分別為5%～40%、10%～45%、15%～55%和20%～65%。9.按照權利要求8所述的方法，其特征在于，各催化劑床層的體積分數分別為5%～15%、10%～20%、20%～30%和45%～55%。10.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的加氫工藝條件包括：反應壓力為0.5MPa～10MPa，反應入口溫度為120℃～280℃，液化氣液時體積空速為0.1～10.0h-1。11...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐彤，艾撫賓，喬凱，祁文博，袁毅，
申請(專利權)人：中國石油化工股份有限公司，中國石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院，
類型：發明
國別省市：北京,11