技术领域
[0001]本发明涉及炼油领域,具体地,涉及一种生产航煤的加氢裂化方法。
背景技术
[0002]加氢裂化是原料油在高温、高压、临氢及催化剂存在下进行加氢、脱硫、脱氮、分子骨架结构重排和裂解等反应的一种催化转化过程,是重油深度加工的主要工艺手段之一。它可以加工的原料范围宽,包括直馏汽油、柴油、减压蜡油、常压渣油、减压渣油以及其它二次加工得到的原料如催化柴油、催化澄清油、焦化柴油、焦化蜡油和脱沥青油等,可以生产的产品品种多且质量好,通常可以直接生产优质液化气、汽油、煤油、喷气燃料、柴油等清洁燃料和轻石脑油、重石脑油、尾油等优质石油化工原料。
[0003]轻石脑油既可直接用于调和生产高辛烷值汽油,也可用于生产乙烯原料。重石脑油芳烃潜含量高,硫氮含量低,是催化重整生产高辛烷值汽油或轻芳烃的优质进料。
[0004]加氢裂化过程以常压蜡油、减压蜡油、焦化柴油、催化柴油和/或焦化蜡油作为原料油,可获得石脑油、中间馏分油(包括航煤和柴油)以及尾油等产品,但其航煤质量与进料性质、反应氢分压、转化深度、工艺流程以及装置的运转时间密切相关。
[0005]喷气燃料在燃烧过程中会产生炭质微粒,炭质微粒积聚在喷嘴、火焰筒壁上就形成积碳。喷嘴上的积碳会恶化燃料的雾化质量,使燃烧过程变坏。积炭附在火焰筒的部分壁上,会使火焰筒因受热不均匀而变形,甚至产生裂纹。在发动机工作时,火焰筒壁上剥落下来的积炭碎片会进入涡轮,擦伤叶片。
[0006]烟点是用来表征喷气燃料的积碳倾向的一个重要指标:烟点又称无烟火焰高度,是在特制的灯中测定燃料火焰不冒烟时的最大高度,用毫米为单位表示,烟点越高,燃料生成积炭的倾向性越小。
[0007]对于已有的加氢裂化装置,其反应氢分压、工艺流程相对固定、转化深度也通常会由于后续分馏系统存在瓶颈难以大幅度调整,在进料性质劣质化趋势明显的大趋势下,通常装置的航煤质量会受到较大的影响。
[0008]因此,如何保障航煤的质量,如何提高其航煤烟点,是一个亟待解决的问题。
[0009]CN103013559A公开了一种提高加氢裂化航煤产量的方法,该方法包括将重柴油馏分返回到原料油一起进行继续反应,其中循环重柴油馏分占总重柴油馏分的质量百分数为10%~100%。该方法可以在原有基础上增产航煤,但未能提出有效改善现有航煤质量的方案。
[0010]CN106520195A公开了一种改善航煤质量的加氢裂化方法,该方法将煤油馏分引入煤油分馏塔进行分馏,得到轻质航煤馏分、中质航煤馏分和重质航煤馏分,抽出部分中质航煤馏分出装置,以及将轻质航煤馏分、重质航煤馏分和任选的剩余部分的中质航煤馏分作为航煤产品出装置。该方法需要能将产品分为三股物料的煤油分馏塔来实现。
[0011]CN106520197A公开了一种由劣质原料油生产航煤的加氢裂化方法,该方法将得到的煤油馏分引入煤油分馏塔进行分馏,得到轻质航煤馏分和重质航煤馏分,将至少部分所述重质航煤馏分循环回所述原料罐和/或加氢精制反应区中,以及将轻质航煤馏分和任选的剩余部分的重质航煤馏分作为航煤产品出装置。该方法需要新增煤油分馏塔至原料罐和/或加氢精制反应器的工艺流程,对于运行中的装置安全风险较大;而且,煤油循环后,会降低煤油的产量。
[0012]针对现有技术提供的方法获得的航煤的质量,若要超过国标的要求几乎是不可能的。
发明内容
[0013]本发明的目的是为了克服现有技术的航煤存在的由于其中的烟点低,作为航空燃料应用受限的缺陷。
[0014]为了实现上述目的,本发明提供一种生产航煤的加氢裂化方法,该方法包括:
[0015]1)在氢气存在下,将原料油依次流经含有加氢精制催化剂的加氢精制反应区、依次含有加氢裂化催化剂和后精制催化剂的加氢裂化反应区中进行接触反应,并将所述加氢裂化反应区得到的液相产物进行分馏,得到石脑油馏分、煤油馏分、柴油馏分和尾油馏分;
[0016]2)将步骤1)得到的所述煤油馏分进行气液分离,分别得到能够循环回步骤1)中以进行所述分馏的气相和作为航煤产品出装置的液相;
[0017]其中,将步骤1)中得到的至少部分所述尾油馏分循环以与所述原料油一起再次流经所述加氢精制反应区和所述加氢裂化反应区进行接触反应。
[0018]本发明提供的方法能够有效提高加氢裂化装置的航煤质量,生产一种高烟点低密度的航煤。
[0019]本发明的方法提供的航煤具有烟点高、密度低的特点。
[0020]与其它提高加氢裂化装置航煤质量的方法相比,本发明的方法能够采用现有加氢裂化装置进行,仅需增加尾油循环管线,节省成本。另一方面,该方式操作费用较低,抽出量还可以根据航煤质量进行调整,相对更加灵活。
[0021]本发明的方法能够采用双剂串联、一次通过的加氢裂化工艺进行,根据产品性能指标调整尾油馏分循环比例,工艺简单,操作灵活。
[0022]本发明的方法得到的高烟点、低密度航煤能够适用于作为有更高性能要求的航空燃料。
[0023]本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
[0024]附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。图中省略了许多设备,如泵、换热器、压缩机等,但这对本领域普通技术人员是公知的。在附图中:
[0025]图1是根据本发明的方法的一种优选的具体实施方式的工艺流程示意图。
[0026]附图标记说明
[0027]1、原料油 2、氢气
[0028]3、加氢精制反应区 4、加氢裂化反应区
[0029]5、高压分离器 6、低压分离器
[0030]7、硫化氢汽提塔 8、分馏塔
[0031]9、石脑油馏分 10、煤油馏分
[0032]11、柴油馏分 12、尾油馏分
[0033]13、航煤汽提塔 14、航煤产品
[0034]15、尾油产品 16、循环尾油馏分
具体实施方式
[0035]以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
[0036]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0037]如前所述,本发明提供了一种生产航煤的加氢裂化方法,该方法包括:
[0038]1)在氢气存在下,将原料油依次流经含有加氢精制催化剂的加氢精制反应区、依次含有加氢裂化催化剂和后精制催化剂的加氢裂化反应区中进行接触反应,并将所述加氢裂化反应区得到的液相产物进行分馏,得到石脑油馏分、煤油馏分、柴油馏分和尾油馏分;
[0039]2)将步骤1)得到的所述煤油馏分进行气液分离,分别得到能够循环回步骤1)中以进行所述分馏的气相和作为航煤产品出装置的液相;
[0040]其中,将步骤1)中得到的至少部分所述尾油馏分循环以与所述原料油一起再次流经所述加氢精制反应区和所述加氢裂化反应区进行接触反应。
[0041]采用本发明提供的方法,能够在仅增加尾油循环管线的基础上,生产满足具有如下特定指标要求的航煤,特征指标如下:终馏点不大于275℃,密度不大于810kg/m
3,烟点不小于25mm,冰点不大于-50℃,其他指标满足GB 6537-2018的标准。
[0042]在本发明中,所述加氢精制反应区是指原料油能够在此进行加氢精制反应的区域,在该区域中原料油与氢气发生选自加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧、加氢脱金属中的至少一种反应,以及能够发生不饱和烃的加氢饱和反应。
[0043]在本发明中,所述加氢裂化反应区是指原料油能够在此进行加氢裂化反应的区域,在该区域中原料油能够与氢气发生加氢饱和、脱杂质以及裂化反应中的至少一种反应。
[0044]优选情况下,所述尾油馏分中循环尾油馏分占总尾油馏分的15重量%-100重量%,更优选地,所述尾油馏分中循环尾油馏分占总尾油馏分的30重量%-100重量%。
[0045]优选情况下,本发明的发明人发现采用以下加氢精制催化剂、加氢裂化催化剂和后精制催化剂时,获得的航煤的烟点更高。
[0046]优选地,所述加氢精制反应区中的所述加氢精制催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性金属元素,所述载体包括无定形氧化铝和/或无定形硅铝;所述活性金属元素包括第VIB族非贵金属元素和第VIII族非贵金属元素中的至少一种。
[0047]优选地,在所述加氢裂化反应区中,所述加氢裂化催化剂中含有选自氧化铝、无定形硅铝和沸石中的至少一种的载体以及负载在所述载体上的活性组分元素;所述活性组分元素为贵金属元素和/或非贵金属元素;所述非贵金属元素为VIB族金属元素和/或VIII族金属元素;优选地,在所述加氢裂化催化剂中,所述VIB族金属元素为Mo和/或W,所述VIII族金属元素为Co和/或Ni;所述贵金属元素为Pt元素和/或Pd元素;所述无定形硅铝包括氧化硅和/或氧化铝。
[0048]优选地,所述加氢裂化反应区中的所述后精制催化剂包括载体和负载在所述载体上的活性金属元素,所述载体包括无定形氧化铝和/或无定形硅铝,常用的载体也可以为γ-Al
2O
3;所述活性金属元素包括第VIB族非贵金属元素和第VIII族非贵金属元素中的至少一种,常用的活性金属包括Mo、W、Co和Ni中的至少一种。更加优选情况下,在本发明所述的后精制催化剂中,所述VIB族金属元素为Mo和/或W,所述VIII族金属元素为Co和/或Ni。
[0049]优选情况下,本发明的发明人发现,本发明的方法结合采用以下加氢精制催化剂、加氢裂化催化剂和后精制催化剂时,获得的航煤的烟点更高。所述加氢精制催化剂为RN-32V和RN-410;所述加氢裂化催化剂为RHC-3、RHC-133和RHC-131,所述后精制催化剂为RN-410,以上催化剂均由中国石化股份有限公司催化剂长岭分公司生产;且所述加氢裂化催化剂和所述后精制催化剂的装填体积比为(10-13):1。
[0050]优选地,所述RN-32V和所述RN-410的装填体积比为(1-2):1。
[0051]优选地,所述RHC-3、所述RHC-133和所述RHC-131的装填体积比为(0.2-0.8):(0.2-0.8):1。采用这种装填体积比,能够进一步提高本发明的航煤产品的烟点和降低密度。
[0052]本领域技术人员应理解,以上催化剂的列举不应视为对本发明的限制,仅是本发明的优选的示例。
[0053]优选情况下,在步骤1)中,所述加氢精制反应区的反应条件包括:反应温度为360-400℃,反应压力为10-18MPa,氢油体积比为(700-1400):1,体积空速为0.7-1.2h
-1;更优选地,反应温度为370-385℃,反应压力为12-15MPa,氢油体积比为(900-1300):1,体积空速为0.7-1h
-1。
[0054]优选情况下,在步骤1)中,所述加氢裂化反应区的反应条件包括:反应温度为370-420℃,反应压力为10-18MPa,氢油体积比为(700-1400):1,体积空速为0.9-1.5h
-1;更优选地,反应温度为375-390℃,反应压力为12-15MPa,氢油体积比为(900-1300):1,体积空速为1-1.4h
-1。
[0055]在本发明中,所述“将步骤1)中得到的至少部分所述尾油馏分循环以与所述原料油一起再次流经所述加氢精制反应区和所述加氢裂化反应区进行接触反应”是指,将所述尾油馏分部分或全部循环以与所述原料油一起再次流经所述加氢精制反应区和所述加氢裂化反应区进行接触反应。
[0056]优选情况下,在步骤1)中,所述分馏在分馏塔中进行,该方法还包括:按照反应物流的流动方向,在所述加氢裂化反应区和所述分馏塔之间依次设置高压分离器和低压分离器以进行第一气液分离;然后将由所述低压分离器底部获得的液相产物引入至硫化氢汽提塔中以脱除其中的硫化氢。
[0057]优选情况下,在步骤1)中,所述煤油馏分的气液分离在航煤汽提塔中进行。
[0058]在本发明中,对所述高压分离器、低压分离器、硫化氢汽提塔、分馏塔和航煤汽提塔中的操作条件没有特别的限定,本领域技术人员在了解了本发明的技术方案后能够根据本领域内的常规技术手段选择合适的操作条件以进行分离和分馏。本发明在此不再详述。
[0059]在本发明中,优选所述石脑油馏分和所述煤油馏分的切割点为150-165℃;所述煤油馏分和所述柴油馏分的切割点为220-298℃;所述柴油馏分和所述尾油馏分的切割点为303-350℃。示例性地,在本发明中,优选所述石脑油馏分和所述煤油馏分的切割点为155℃;所述煤油馏分和所述柴油馏分的切割点为260℃;所述柴油馏分和所述尾油馏分的切割点为340℃。更加优选情况下,在本发明中,所述石脑油馏分和所述煤油馏分的切割点为150℃;所述煤油馏分和所述柴油馏分的切割点为250℃;所述柴油馏分和所述尾油馏分的切割点为320℃。
[0060]在本发明中,所采用的原料油选自常压蜡油、减压蜡油、焦化柴油、FCC轻循环油(简称催化柴油)和焦化蜡油中的至少一种。所述原料油的馏程范围在230℃至500℃之间,这表示所述原料油的初馏点和终馏点落在230℃至500℃范围内。
[0061]根据本发明的一种优选的具体实施方式,本发明的方法采用如
图1所示的工艺流程进行,具体地如下:
[0062]原料油1与氢气2混合后,进入加氢精制反应区3和加氢裂化反应区4,在加氢精制催化剂、加氢裂化催化剂和后精制催化剂的作用下进行反应,其反应流出物进入高压分离器5进行气液分离,高压分离器5底部的液相物流进入低压分离器6,在此进行进一步的气液分离;然后将由低压分离器6底部的液相产物进入硫化氢汽提塔7,硫化氢汽提塔脱除液相产物中的硫化氢,塔底液相进入分馏塔8。进入分馏塔8的液相产物经分馏后,切割成石脑油馏分9、煤油馏分10、柴油馏分11和尾油馏分12,依次经管线抽出。煤油馏分10再进入航煤汽提塔13中进行气液分离,气相返回分馏塔8,塔底液相作为航煤产品14出装置。尾油馏分12中至少一部分作为循环尾油馏分16与新鲜原料油混合后,依次经过加氢精制反应区和加氢裂化反应区,剩余尾油馏分作为尾油产品15出装置。
[0063]具体地,本发明的所述方法还包括如下具体的优点:
[0064](1)采用本发明提供的方法,通过调节原料比例和工艺参数,能够在仅增加尾油循环管线的基础上生产不同指标要求的航煤;
[0065](2)同时满足航煤烟点高、密度低和终馏点低的性能指标要求,并且本发明的方法操作简单、成本低;
[0066](3)本发明的方法能够得到比国标质量更高的航煤。
[0067]以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
[0068]以下实施例和对比例中,在没有特别说明的情况下,所使用的各种原料均来自商购。所使用的原料油性质如表1所示。
[0069]在以下实施例和对比例中,采用中国石油化工科学研究院(RIPP)开发的加氢精制催化剂、加氢裂化催化剂和后精制催化剂。所使用的加氢精制催化剂为RN-32V和RN-410,装填体积比为1.6:1,化学组成主要包括MoO
3和NiO;所使用的加氢裂化催化剂为RHC-3、RHC-133和RHC-131,装填体积比为0.5:0.5:1,化学组成主要包括WO
3和NiO;所使用的后精制催化剂为RN-410,以上催化剂均由中国石化股份有限公司催化剂长岭分公司生产;且所述加氢裂化催化剂和所述后精制催化剂的装填体积比为11.4:1。
[0070]表1:原料油性质
[0071]
[0072]
[0073]实施例1
[0074]将表1所示的原料油A与氢气引入含有加氢精制催化剂的加氢精制反应区、加氢裂化催化剂和后精制催化剂的加氢裂化反应区中进行反应,反应条件如表2所示;然后将该加氢裂化反应区的反应流出物依次引入高压分离器和低压分离器进行气液分离,得到液相产物,并且将该液相产物依次引入硫化氢汽提塔和分馏塔中,在分馏塔中进行分馏,得到石脑油馏分、煤油馏分、柴油馏分和尾油馏分(所述石脑油馏分和所述煤油馏分的切割点为150℃;所述煤油馏分和所述柴油馏分的切割点为250℃;所述柴油馏分和所述尾油馏分的切割点为320℃,下同)。分馏塔底得到尾油馏分,尾油馏分部分循环与新鲜原料油混合,引入加氢精制和加氢裂化反应区;将获得的煤油馏分引入航煤汽提塔中进行进一步分馏,塔底得到航煤产品。其中,循环尾油馏分占总尾油馏分(以下简称尾油循环比例)的33.3重量%。产品石脑油馏分、产品柴油馏分和尾油产品的收率分别如表3所示,且航煤产品的性质如表4所示。
[0075]实施例2
[0076]采用表1所示的原料油A,采用表2所示的工艺条件,采用与实施例1相同的流程进行,不同之处在于,尾油循环比例为64.3重量%。产品石脑油馏分、产品柴油馏分和尾油产品的收率分别如表3所示,且航煤产品的性质如表4所示。
[0077]实施例3
[0078]采用表1所示的原料油B,采用与实施例1相同的流程进行,不同之处在于,工艺条件变化如表2所示,并且尾油循环比例为32.4重量%。产品石脑油馏分、产品柴油馏分和尾油产品的收率分别如表3所示,且航煤产品的性质如表4所示。
[0079]实施例4
[0080]采用表1所示的原料油B,采用表2所示的工艺条件,采用与实施例3相同的流程进行,不同之处在于,尾油循环比例为57.9重量%。产品石脑油馏分、产品柴油馏分和尾油产品的收率分别如表3所示,且航煤产品的性质如表4所示。
[0081]实施例5
[0082]采用表1所示的原料油C,采用与实施例1相同的流程进行,不同之处在于,工艺条件变化如表2所示,并且尾油循环比例为50.0重量%。产品石脑油馏分、产品柴油馏分和尾油产品的收率分别如表3所示,且航煤产品的性质如表4所示。
[0083]实施例6
[0084]采用表1所示的原料油A,采用与实施例1相同的流程进行,不同之处在于,尾油循环比例为15重量%。尾油循环比例及产品石脑油馏分、产品柴油馏分和尾油产品的收率及航煤产品的性质分别如表5所示。
[0085]实施例7
[0086]采用表1所示的原料油A,采用与实施例1相同的流程进行,不同之处在于,尾油循环比例为95重量%。尾油循环比例及产品石脑油馏分、产品柴油馏分和尾油产品的收率及航煤产品的性质分别如表5所示。
[0087]对比例1
[0088]采用表1所示的原料油A,采用与实施例1相同的流程进行,不同之处在于,工艺条件变化如表2所示,尾油馏分不循环,即,尾油循环比例为0重量%。尾油循环比例及产品石脑油馏分、产品柴油馏分和尾油产品的收率及航煤产品的性质分别如表5所示。
[0089]表2
[0090]
[0091]表3
[0092]
[0093]表4
[0094]
[0095]表5
[0096]
[0097]
[0098]由表4和表5的实验结果可以看出,本发明的生产航煤的加氢裂化方法得到的航煤产品同时满足烟点高、密度低和终馏点低的性能指标要求,并且能够得到比国标质量更高的航煤。
[0099]由实施例1-5的结果可知,采用不同的原料油和相同的催化剂,在相近的反应条件下,可以得到相似性质的产品。
[0100]由实施例1与实施例6和7的结果可知,采用相同的原料油、相同的催化剂及相同的反应条件,控制尾油循环比例分别为33.3%重量%、15重量%和95重量%,尾油循环循环比越高,得到的航煤产品的烟点越高,且密度越低。
[0101]由实施例1和对比例1的结果可知,在采用相同原料、相同催化剂及相同反应条件下,通过使尾油馏分部分循环与新鲜原料油混合,继续引入加氢精制和加氢裂化反应区,所得航煤产品烟点提高了2.4mm,密度下降8.0kg/m
3。
[0102]以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
[0103]另外需要说明的是,在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征,在不矛盾的情况下,可以通过任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0104]此外,本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合,只要其不违背本发明的思想,其同样应当视为本发明所公开的内容。