一种降低油品中苯含量的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种降低油品中苯含量的装置，该装置包括反应精馏塔、一级冷凝器、二级冷凝器、一级分离罐、二级分离罐和塔底换热器；反应精馏塔底部设有液相出口，中下部设有液相进料口，中部设有气相进料口，上部设有液相回流口，顶部设有气相出料口；原料油品先进入反应精馏塔内实现轻重组分分离，轻组分及回流液相中的苯在反应段催化剂作用下与氢气发生苯加氢反应，降低油品中苯含量，顶部出口气相经两级冷凝、分离，液相部分采出作为塔顶采出产品，未冷凝气相经循环重新利用；底部液相经塔底换热器回收热量后作为塔底采出产品。本实用新型解决了气相加氢易飞温难控制和液相加氢单程转化率低的问题，同时实现了系统中热量和氢气的合理利用。
【专利说明】
一种降低油品中苯含量的装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种降低油品中苯含量的装置，具体地是一种利用催化精馏技术 实现油品尤其是重整油中苯加氢饱和从而降低油品中苯含量的装置及方法，属于石油化工 领域。
【背景技术】
[0002] 随着环保要求不断提高及汽车尾气污染日益严重，环保法规对汽车尾气排放的限 制也日益严格。由于汽油中苯是致癌物质，燃烧不充分会严重危害公众健康，世界各国对汽 油中苯含量要求的限制十分严格。目前，国IV、国V车用汽油的苯体积含量的限制为不大于 1.0 %，世界燃料规范中m、IV类车用汽油的苯体积含量亦限制为不大于1.0 %，美国EPA MSATn中要求从2011年1月开始全部汽油池最高平均苯体积分数为0.62%。汽油池中调合 组分一般包括重整油、FCC汽油、烷基化油和异构化油等油品，尽管不同国家或地区的各种 汽油调合组分的比例不尽相同，但重整油和FCC汽油是汽油池中的主要组分，同时也是其中 苯含量的主要来源，因此，降低汽油中苯含量在于降低汽油池中调和组分的油品尤其是重 整油中苯含量。目前，关于如何降低油品尤其是重整油中苯含量的研究日益增多，同时也取 得了很多成果。
[0003] 专利US9074144B2为法国IFP公司的Benfree工艺，该专利提出从重整油分离塔的 侧线抽出富苯馏分进入另一个反应器，在此反应器中进行苯加氢饱和转化为环己烷；由于 该工艺中采用了反应和蒸馏分离的方案，反应产物经冷凝分离后部分液相再回到反应器作 为冷凝液带走反应放热，该法不易控制，并且大大降低苯的转化率，同时需要额外增加反应 器、分离器和稳定塔等设备投资。专利US7910070B2为美国U0P公司的Bensat工艺，类似IFP 的Benfree工艺，该专利提出从重整油抽出富苯馏分后先经过汽提塔继续提浓后再与氢气 混合进入加氢反应器，该法汽提塔的设置能够将对含有烯烃的重整原料油较有利，避免了 烯烃加氢饱和，同样存在反应热不易移除，流程复杂，投资大等问题。专利US5856602提出用 反应精馏的方式实现苯选择性加氢生成环己烷，降低重整油中苯含量，其中苯的转化率达 87.9%，该专利条件温和，工艺流程短，设备投资少，但是存在催化剂构件结构复杂、塔顶及 塔顶热量未能充分合理利用及氢气用量大等问题。专利CN1978595A提出将汽油在负载型固 体催化剂、添加剂和水的存在下进行苯的选择性加氢，该法利用苯和其他芳烃在水中溶解 度不同实现苯选择性加氢，但是需要后续分离装置，增加投资成本，同时转化率只有60%左 右，并且反应压力达3.0-8.OMPaG，运行成本较高。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种降低油品中苯含量的装置，该实用新型将催化剂 装填在特殊填料构件中通过反应精馏的方式实现油品中苯加氢饱和，加氢反应热直接用于 塔内轻组分气化，增强了塔内精馏效率;同时反应产物作为轻组分及时移出反应系统，增加 加氢反应转化率;因此本实用新型解决了气相加氢易飞温不易控制和液相加氢单程转化率 低需要后反应的问题，同时实现了系统中热量和氢气的合理利用。
[0005] 本实用新型采取的技术方案为:一种降低油品中苯含量的装置，该装置包括反应 精馏塔(含再沸器）、一级冷凝器、二级冷凝器、一级分离罐、二级分离罐和塔底换热器;所述 反应精馏塔的底部设有液相出料口并与管线C相连，中下部设有液相进料口并与管线B相 连，中部设有气相进料口并与管线F相连，上部设有液相回流口并与管线H相连，顶部设有气 相出料口并与管线G相连;所述一级冷凝器的进口通过管线G与反应精馏塔的气相出料口相 连，出口与一级分离罐的进口相连;所述一级分离罐的气相出口通过管线K与二级冷凝器的 进口相连，一级分离罐的液相出口分两路，其中一路通过管线H回流至反应精馏塔，另一路 通过管线I与二级分离罐的液相出口处管线J汇合后作为塔顶产品送出界区;所述二级分离 罐的气相进口与二级冷凝器的出口相连，二级分离罐的气相出口分两路，其中一路通过管 线L作为循环管线与管线E混合后由管线F进入反应精馏塔，另一路通过管线M放空至火炬； 所述塔底换热器的管程进口通过管线C与反应精馏塔的液相出料口相连，出口通过管线D送 出界区，壳程进口与进料管线A相连，壳程出口通过管线B与反应精馏塔的液相进料口相连。
[0006] 进一步地，所述反应精馏塔精馏段和提馏段均采用填料或板式结构或者分别采用 填料和板式结构形式;反应段采用催化精馏构件，该构件由催化剂装填框、框间填充弹性丝 网和外围缠绕弹性丝网组成。
[0007] 进一步地，所述催化剂装填框为多列多层条状结构，每列由两张对称的多层折叠 丝网点焊而成，交错排布，每层折叠形状为方形、半圆形或类似形状，所述填充弹性丝网和 外围缠绕弹性丝网为1-100目，材质为材质为碳钢、不锈钢、铝等类似金属或聚四氟乙烯等 惰性非金属。
[0008] 进一步地，所述反应精馏塔提馏段设置1-20块理论塔板，精馏段设置1-40块理论 塔板，反应段开始于液相进料口以上设置1-20块理论塔板。
[0009] 进一步地，所述反应精馏塔上部的液相回流口分两层独立回流，一层位于顶部塔 板，另一层位于反应段上侧塔板。
[0010] 进一步地，所述反应精馏塔中下部的液相进料口分三层独立进料，每层相隔1-4块 塔板。
[0011] 本实用新型的有益效果是:本实用新型将反应和精馏集中在同一设备内进行，利 用精馏回收加氢反应热，解决苯加氢放热问题的同时相对降低精馏的能耗，同时节省了设 备投资，简化了工艺流程;整个系统在塔顶设两级逐步冷凝，避免回流带走冷量，降低了塔 顶冷凝负荷，同时设置塔底换热器预热进料油品回收系统热量，另外设置氢循环使氢气得 到合理利用。因而本实用新型实现了热能的循环回收利用，提高了资源利用率，更加经济、 节能;该装置的每个催化精馏构件中催化剂框列列交错，并且列列之间设有缓冲间隙，增强 气质传递的同时，大大降低了床层阻力。
【附图说明】
[0012] 图1是本实用新型中降低油品中苯含量装置的结构示意图。
[0013] 图2是本实用新型中催化精馏构件中心剖面图及俯视图。
[0014] 图3是本实用新型中催化精馏构件俯视图。
[0015] 图中：1-反应精馏塔，2--级冷凝器，3-二级冷凝器，4-一级分离罐，5-二级分离 罐，6-塔底换热器，7-催化剂装填框，8-框间填充弹性丝网，9-外围缠绕弹性丝网。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0017] 实施例一。
[0018]如图1所示，一种降低油品中苯含量的装置，该装置包括反应精馏塔1、一级冷凝器 2、二级冷凝器3、一级分离罐4、二级分离罐5和塔底换热器6;所述反应精馏塔1的底部设有 液相出料口并与管线C相连，中下部设有液相进料口并与管线B相连，中部设有气相进料口 并与管线F相连，上部设有液相回流口并与管线H相连，顶部设有气相出料口并与管线G相 连;所述一级冷凝器2的进口通过管线G与反应精馏塔1的气相出料口相连，出口与一级分离 罐4的进口相连;所述一级分离罐4的气相出口通过管线K与二级冷凝器3的进口相连，一级 分离罐4的液相出口分两路，其中一路通过管线H回流至反应精馏塔1，另一路通过管线I与 二级分离罐5的液相出口处管线J汇合后作为塔顶产品送出界区；所述二级分离罐5的气相 进口与二级冷凝器3的出口相连，二级分离罐5的气相出口分两路，其中一路通过管线L作为 循环管线与管线E混合后由管线F进入反应精馏塔1，另一路通过管线M放空至火炬;所述塔 底换热器6的管程进口通过管线C与反应精馏塔1的液相出料口相连，出口通过管线D送出界 区，壳程进口与进料管线A相连，壳程出口通过管线B与反应精馏塔1的液相进料口相连。
[0019]作为本实施例的优选，如图2所示，所述反应精馏塔1精馏段和提馏段均采用填料 或板式结构或者分别采用填料和板式结构形式;反应段采用催化精馏构件，该构件由催化 剂装填框7、框间填充弹性丝网8和外围缠绕弹性丝网9组成。所述催化剂装填框7为多列多 层条状结构，每列由两张对称的多层折叠丝网点焊而成，交错排布，每层折叠形状为方形、 半圆形或类似形状，所述填充弹性丝网8和外围缠绕弹性丝网9为1-100目，材质为材质为碳 钢、不锈钢、铝等类似金属或聚四氟乙烯等惰性非金属。
[0020] 作为本实施例的优选，所述反应精馏塔1提馏段设置1-20块理论塔板，精馏段设置 1-40块理论塔板，反应段开始于液相进料口以上设置1-20块理论塔板。所述反应精馏塔1上 部的液相回流口分两层独立回流，一层位于顶部塔板，另一层位于反应段上侧塔板。所述反 应精馏塔1中下部的液相进料口分三层独立进料，每层相隔1-4块塔板。
[0021] 实施例二。
[0022]采用实施例一中的装置处理油品的方法，其包括以下步骤：
[0023] a.原料油品经塔底换热器6进入反应精馏塔1中下部，实现轻重组分的逐渐分离， 轻组分在精馏段不断提纯，重组分在提馏段不断提浓；
[0024] b.新鲜氢气和循环气经管线F送至反应精馏塔1中部，在塔内反应段与气液相中苯 在催化剂作用下发生加氢反应，反应热加强了回流液相气化，反应产物随气相轻组分升至 塔顶；
[0025]c.塔顶气相经一级冷凝器2冷凝后进入一级分离罐4气液分离，从一级分离罐4出 来的气相进入二级冷凝器3进一步冷凝，然后进入二级分离罐5再次气液分离，气相主要为 氢气，回至进气管线F循环利用；
[0026] d. -级分离罐4出口液相，一部分作为回流返至反应精馏塔1，另一部分与二级分 离罐5出口液相混合作为塔顶采出产品送出界区，塔底采出产品经塔底换热器6回收热量后 送出界区。
[0027]其中所述反应精馏塔1DN150,304不锈钢，实际塔板数为43(理论塔板数31)，液相 进料口分别位于第28、30、32块塔板，气相进料口位于第16块塔板，液相回流口分别位于第 1、9块塔板，工作温度90-190°C，操作压力0.2MPaG，质量回流比2,塔顶塔底采出质量比例为 2:8;所述催化精馏构件结构参数为DN150，h= 400mm，共15件，所述催化剂为圆柱状高镍氧 化态苯加氢催化剂(其中载体为氧化铝，镍元素质量分数42 % )，尺寸巾5X2.5，催化剂装填 量为28kg。新鲜氢气流量为1.9Nm3，原料油品及塔顶塔底产品规格特性见表1。
[0028]表1原料油品及产品特性
[0029]
[0030]实施例三。
[0031]采用与实施例二相同的降低苯含量的装置及方法，与实施例二不同的是操作压力0.3MPaG，质量回流比1.8，原料油品及塔顶塔底产品规格特性见表2。
[0032]表2原料油品及产品特性
[0033]
[0034]实施例四。
[0035]采用与实施例二相同的降低苯含量的装置及方法，与实施例二不同的是操作压力 0.3MPaG，塔顶塔底采出质量比例为2.5 : 7.5，进料量为30kg/h，其中苯含量为6.01 % (Vol %)，新鲜氢气流量为2.8Nm3，原料油品及塔顶塔底产品规格特性见表3。
[0036]表3原料油品及产品特性
[0037]
[0038]以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本领域的普通技术 人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本实用新型的保护范围，凡采用等同替换等 方式所获得的技术方案，均落于本实用新型的保护范围内。
[0039]本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【主权项】
1. 一种降低油品中苯含量的装置，其特征在于：该装置包括反应精馏塔（1)、一级冷凝 器(2)、二级冷凝器(3)、一级分离罐(4)、二级分离罐(5)和塔底换热器(6);所述反应精馏塔 (1)的底部设有液相出料口并与管线C相连，中下部设有液相进料口并与管线B相连，中部设 有气相进料口并与管线F相连，上部设有液相回流口并与管线Η相连，顶部设有气相出料口 并与管线G相连;所述一级冷凝器(2)的进口通过管线G与反应精馏塔（1)的气相出料口相 连，出口与一级分离罐(4)的进口相连;所述一级分离罐(4)的气相出口通过管线Κ与二级冷 凝器(3)的进口相连，一级分离罐(4)的液相出口分两路，其中一路通过管线Η回流至反应精 馏塔(1)，另一路通过管线I与二级分离罐(5)的液相出口处管线J汇合后作为塔顶产品送出 界区;所述二级分离罐(5)的气相进口与二级冷凝器(3)的出口相连，二级分离罐(5)的气相 出口分两路，其中一路通过管线L作为循环管线与管线Ε混合后由管线F进入反应精馏塔 (1 )，另一路通过管线Μ放空至火炬;所述塔底换热器(6)的管程进口通过管线C与反应精馏 塔（1)的液相出料口相连，出口通过管线D送出界区，壳程进口与进料管线Α相连，壳程出口 通过管线B与反应精馏塔(1)的液相进料口相连。2. 根据权利要求1所述的一种降低油品中苯含量的装置，其特征在于:所述反应精馏塔 (1)精馏段和提馏段均采用填料或板式结构或者分别采用填料和板式结构形式;反应段采 用催化精馏构件，该构件由催化剂装填框(7)、框间填充弹性丝网（8)和外围缠绕弹性丝网 (9)组成。3. 根据权利要求2所述的一种降低油品中苯含量的装置，其特征在于:所述催化剂装填 框(7)为多列多层条状结构，每列由两张对称的多层折叠丝网点焊而成，交错排布，每层折 叠形状为方形或半圆形，所述填充弹性丝网（8)和外围缠绕弹性丝网（9)为1-100目，材质为 碳钢、不锈钢、铝或聚四氟乙烯中的一种。4. 根据权利要求2所述的一种降低油品中苯含量的装置，其特征在于:所述反应精馏塔 (1)提馏段设置1-20块理论塔板，精馏段设置1-40块理论塔板，反应段开始于液相进料口以 上设置1-20块理论塔板。5. 根据权利要求1或2所述的一种降低油品中苯含量的装置，其特征在于:所述反应精 馏塔（1)上部的液相回流口分两层独立回流，一层位于顶部塔板，另一层位于反应段上侧塔 板。6. 根据权利要求1或2所述的一种降低油品中苯含量的装置，其特征在于:所述反应精 馏塔(1)中下部的液相进料口分三层独立进料，每层相隔1-4块塔板。
【文档编号】C10G67/00GK205687867SQ201620604977
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年6月20日 公开号201620604977.9, CN 201620604977, CN 205687867 U, CN 205687867U, CN-U-205687867, CN201620604977, CN201620604977.9, CN205687867 U, CN205687867U
【发明人】杨坤, 张结喜, 刘小平, 吕航
【申请人】南京国昌化工科技有限公司