CN101812321A - 一种费-托合成液体燃料的提质加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种费-托合成液体燃料的提质加工方法，包括如下步骤：1)在加氢催化剂的作用下，使轻馏分和中馏分与氢进行加氢脱酸反应，得到加氢脱酸反应物和气相产物；2)在异构裂化反应催化剂的条件下，使重馏分和重油与氢进行加氢异构裂化反应，气液分离后，得到气相产物和液相产物；3)将步骤1)得到的加氢脱酸反应物和步骤2)得到的液相产物在分馏设备中进行分馏，得到汽油、柴油和重油。

Description

一种费-托合成液体燃料的提质加工方法

技术领域

本发明属于煤间接液化合成燃料油的领域，具体地说是一种费-托合成产物加入重油提质加工的方法。

背景技术

中国是石油资源相对缺乏的国家，人均储量仅为世界平均水平的11％，石油资源对外依赖度越来越大，解决石油资源的短缺，已是刻不容缓。另一方面，中国天然气资源也不丰富，人均储量仅为世界平均水平的4.5％。但是，中国煤的储量相对而言较为丰富一些，人均储量为世界平均水平的79％，因此，以煤而不是天然气为原料生产替代石油产品在今后一段时间内将是不得不为之的事情。

同时，除了石油资源的短缺外，石油的质量也越来越差，其衍生物组成中稠环芳烃、硫、氮等非理想组分含量日益增加，造成了原油加工工艺日趋复杂，重油、渣油增加，生产成本大幅增加。

以煤为原料生产燃料油及化学品，有2条路线，一是煤直接液化，二是煤间接液化。

煤间接液化是煤经气化生成粗煤气并经变换，粗煤气净化精制得到一定H₂/CO比的合成气，合成气经费-托合成反应转化为液体燃料，液体燃料再经提质加工生产出燃料油。由于费-托合成用的是精制过的合成气，合成气中已很少硫、氮及氯，因此费-托合成产物中硫、氮及氯极少，但含有一定量的氧，以醇、酸、水等形式存在；汽油馏分基本不含硫和氮，但组成中的烯烃和烷烃大部分是直链烃，故其辛烷值较低，需要进一步异构化才能提高辛烷值，这将大大增加合成汽油产品的加工费用；柴油馏分中几乎无硫、氮和芳烃，十六烷值很高，但凝点较高，燃烧性能差，低温流动性很差，需进一步降凝和添加助剂方可使用，但作为提高石油柴油产品的十六烷值添加组分最为理想，对解决炼油厂重油催化裂化柴油或煤直接液化的柴油因密度大、芳烃高、十六烷值低难以满足清洁燃料质量的难题十分有利。

费-托合成的产品除了汽油辛烷值低、柴油凝点高和燃烧性能差以外，最重要的制约因素是液体燃料产物分布很宽，包括了C₁～C₃₀的各种组分，提质加工必须进行加氢预精制、加氢精制及加氢裂化反应，再经分馏生产出石脑油(或汽油)、柴油等产品，使工艺过程变得非常庞大复杂，大大提高了成品油的生产成本，成为制约煤间接液化合成燃料油的瓶颈。

为了解决费-托合成产物分布宽的问题，出现了许多改进型的费-托合成，一类是通过一段合成就得到以柴油为主的中馏分，另一类是通过一段合成得到以合成蜡为主的重馏分，加氢催化异构裂化后得到凝点低、燃烧性能好的柴油和辛烷值高的汽油。但又出现了新问题，前者得到的柴油凝点高，燃烧性能差，后者在费-托合成反应器中过多的合成蜡造成积碳严重，损害了催化剂的活性，并缩短了催化剂的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是在现有技术基础上提供一种费-托合成液体燃料提质加工的方法。

本发明提供的方法为在费-托合成液体燃料提质加工的过程中加入重油，提高提质加工后所得汽油馏分的辛烷值和降低柴油馏分的凝点，改善低温流动性，提高燃烧性能。

在费-托合成工艺过程中，合成气在一定的温度、压力和催化剂作用下进行反应，最终得到液体燃料。这种液体燃料成分因不同的合成反应器、不同的催化剂和不同的冷凝方式而有不同，对于采用固定床、流化床和浆态床反应器的费托合成产物，通常可分为三类：

(1)从冷阱得到的是低温冷凝物，其馏程最轻，一般为20～320℃，烯烃含量和氧含量最高；

(2)从热阱得到的是高温冷凝物，其馏程居中，一般为180～450℃，烯烃含量和氧含量也居中；

(3)合成蜡，其馏程最重，一般为300～700℃，烯烃含量和氧含量较少。对于浆态床来说，合成蜡很少。

为了减少能耗，提质加工前先将轻馏分和中馏分趁热升压后与从循环氢压缩机来的循环氢和与新氢压缩机来的新氢混合后，进入脱酸原料/精制反应产物换热器与精制反应生成物换热，进入加氢脱酸反应器进行加氢脱酸反应。

重馏分与预热的外加重油经升压后，与从循环氢压缩机来的循环氢和与新氢压缩机来的新氢混合后进入裂化反应进料加热炉加热后直接进入加氢裂化反应器进行加氢裂化反应。

加氢裂化产物换热后进入裂化反应产物热高压分离器中进行气、液两相分离。

所得气相经裂化反应产物空冷器及裂化反应产物水冷器冷却，然后进入裂化反应产物冷高压分离器，进行气、油、水三相分离。冷高压分离器分离出来的气体经循环氢压缩机入口分液罐进一步分离，所得氢气经循环氢压缩机升压后作为循环氢循环使用。剩余尾气至燃料气管网作燃料气使用。

裂化反应产物热高压分离器分离所得液相经减压后，直接进入热低压分离器，分离所得油相与冷高压分离器分离所得油相，以及上述轻馏分和中馏分加氢脱酸精制的生成油在混合加热器7中混合后换热，并进入分馏系统，分馏出汽油、柴油、重油，重油馏分循环回加氢脱酸反应器进一步加氢裂化，以此提高中间馏分的收率。

具体地，本发明提供一种费-托合成液体燃料的提质加工方法，包括如下步骤：

1)在加氢催化剂的作用下，使轻馏分和中馏分与氢进行加氢脱酸反应，得到加氢脱酸反应物和气相产物；

2)在异构裂化反应催化剂的条件下，使重馏分和重油与氢进行加氢异构裂化反应，气液分离后，得到气相产物和液相产物；

3)将步骤1)得到的加氢脱酸反应物和步骤2)得到的液相产物在分馏设备中进行分馏，得到汽油、柴油和重油，

优选地，步骤1)的气相产物经处理后作为氢源循环使用；步骤2)得到的气相产物经处理后作为氢源循环使用。

优选地，步骤3)得到的重油作为步骤2)的重油原料循环使用。

加氢催化剂和异构裂化反应催化剂均为本领域普通技术人员熟知的常用催化剂，本领域普通技术人员可以根据反应原料，反应条件的不同进行适当的选择和调整。这样的选择和调整对于本领域普通技术人员来说是显而易见的，无需做出创造性劳动。

优选地，其中加氢催化剂为：由无定形氧化铝为载体负载VIB族金属或VIII非金属的金属负载型催化剂；异构裂化反应催化剂为：无定形硅铝负载的非金属催化剂或含分子筛的贵金属催化剂，所述非金属组分为VIB金属，非金属组分为VIII族非金属。

优选地，VIB族金属为Mo或W，VIII族非金属为Co或Ni，所述贵金属催化剂的贵金属组分中含有Pt或Pd，所述的分子筛选自八面沸石、Beta沸石、ZSM-5沸石、丝光沸石、镁碱沸石和SAPO分子筛中的一种或几种。

无论是加氢脱酸反应，还是加氢异构裂化反应，本领域普通技术人员均可以根据具体情况进行适当的选择和调整。作出所述选择和调整对于本领域普通技术人员来说是显而易见的，无需做出创造性劳动。

优选地，加氢脱酸反应条件为：反应压力为1.0～15.0MPa，反应温度为200～350℃，氢/油体积比为100～1000Nm³/m³，体积空速为0.5～10.0h^-1。

优选地，加氢异构裂化反应的条件为：反应压力为2.0～15.0MPa，反应温度为250～400℃，氢/油体积比为100～1500Nm³/m³，体积空速为0.5～5.0h^-1。

优选地，重油的添加量为重馏分的70％～100％重量。

本发明中将轻馏分和中馏分加氢脱酸精制的生成物不经加氢异构化直接进入分馏，减少了加氢异构裂化反应器的体积和催化剂用量，这节省的加氢异构裂化反应器的体积和催化剂用量正好用于增加外加重油，从而既提高了中间馏分的收率，又提高了汽油馏分的辛烷值和降低柴油馏分的凝点、改善低温流动性、提高燃烧性能的目的。

本发明中重油的添加量更优选为重馏分的85％～95％。一般控制加氢异构裂化转化率在35％～85％之间，优选40％～60％，能最大量地生产柴油馏分，本发明的柴油馏分选择性可达80％以上，凝点低于-2℃，十六烷值≥80。

本发明的有益效果是：

(1)本发明将轻馏分和中馏分不经加氢异构裂化，直接与重馏分加氢异构裂化生成物一道进行分馏，将节省的加氢异构裂化能耗和异构裂化反应器体积用于外加重油和重油馏分循环回加氢异构裂化，不增加能耗而增加了柴油的收率，等于是降低了柴油的生产成本；

 

(2)外加重油，解决了费-托合成生产的柴油馏分凝点低、低温流动性差和燃烧性能差以及汽油馏分辛烷值低的弊病。

附图说明

图1是本发明一种费-托合成液体燃料的提质加工方法的流程图

图中

1是加氢精制反应器；2是循环氢压缩机；3是新氢压缩机；

4是高压分离器；5是分馏塔；6是加氢裂化反应器；

7是混合加热器

①是轻馏分；②是中馏分；③是重馏分；④是循环氢；

⑤是新氢；⑥是外加重油；⑦是汽油；⑧是柴油；⑨是重油。

具体实施方式

下面结合流程图对本发明所述的方法作进一步的说明。

来自费托合成冷凝的轻馏分①和中馏分②趁热升压后进入加氢精制反应器1并混合，同时从循环氢压缩机2来的循环氢④和与新氢压缩机3来的新氢⑤都进入加氢精制反应器1并混合，在氢气气氛和加氢催化剂作用下进行烯烃饱和反应和加氢脱酸反应，同时脱去硫、氮和金属等杂质。加氢精制反应器1出口的物流经换热降温后到高压分离器4中进行气液分离，分离出的富氢气体进入循环氢压缩机2，经升压后循环回加氢精制反应器1；高压分离器4中分离出的液相物流进入混合加热器7。

重馏分③和预热的外加重油⑥经升压后，与从循环氢压缩机2来的循环氢④和与新氢压缩机3来的新氢⑤混合后经裂化原料/裂化反应产物换热器与裂化反应生成物换热，然后入裂化反应进料加热炉加热后进入加氢裂化反应器6进行加氢异构裂化反应。

加氢裂化产物换热后进入裂化反应产物热高压分离器中进行气、液两相分离。

所得气相经裂化反应产物空冷器及裂化反应产物水冷器冷却，然后进入裂化反应产物冷高压分离器，进行气、油、水三相分离。冷高压分离器分离出来的气体经循环氢压缩机入口分液罐进一步分离，所得氢气经循环氢压缩机升压后作为循环氢循环使用。剩余尾气至燃料气管网作燃料气使用。

裂化反应产物热高压分离器分离所得液相经减压后，直接进入热低压分离器，分离所得油相与冷高压分离器分离所得油相，以及上述轻馏分和中馏分加氢脱酸精制的生成油在混合加热器7中混合后换热，并进入分馏塔5，分馏出汽油⑦、柴油⑧、重油⑨，重油馏分⑨循环回加氢脱酸反应器1进一步加氢裂化，以此提高中间馏分的收率。

实施例1

来自费托合成冷凝的轻馏分和中馏分以及氢气进入加氢精制反应器，于300℃和氢分压6MPa在无定形氧化铝负载的Co催化剂(商品牌号RTF-1)作用下进行烯烃饱和与加氢脱氧脱酸，体积空速3.0h^-1，氢油体积比400Nm³/m³；来自费托合成的重馏分与重馏分等重的外加重油及分馏塔来的重油馏分进入加氢裂化反应器，循环氢气和新氢气同时进入加氢裂化反应器，于365℃和氢分压6.2MPa在无定形硅铝负载的Co催化剂(商品牌号RCF-1)作用下进行裂化异构化和脱除杂质，体积空速2.0h^-1，氢油体积比400Nm³/m³。加氢催化精制得到的液体部分与加氢异构裂化得到的液体部分进入分馏塔分馏，汽油收率11％，柴油收率88％，凝点-4℃，十六烷值84，重油被循环回加氢异构裂化反应器。

实施例2

来自费托合成冷凝的轻馏分和中馏分以及氢气进入加氢精制反应器，于300℃和氢分压6MPa在无定形氧化铝负载的Co催化剂(商品牌号RTF-1)作用下进行烯烃饱和与加氢脱氧脱酸，体积空速3.0h^-1，氢油体积比400Nm³/m³；来自费托合成的重馏分与重馏分80％重的外加重油及分馏塔来的重油馏分进入加氢裂化反应器，循环氢气和新氢气同时进入加氢裂化反应器，于365℃和氢分压6.2MPa在无定形硅铝负载的Co催化剂(商品牌号RCF-1)作用下进行裂化异构化和脱除杂质，体积空速2.0h^-1，氢油体积比400Nm³/m³。加氢催化精制得到的液体部分与加氢异构裂化得到的液体部分进入分馏塔分馏，汽油收率17％、柴油收率82％，凝点-3℃，十六烷值83，重油被循环回加氢异构裂化反应

Claims (8)

1.一种费-托合成液体燃料的提质加工方法，包括如下步骤：

1)在加氢催化剂的作用下，使轻馏分和中馏分与氢进行加氢脱酸反应，得到加氢脱酸反应物和气相产物；

2)在异构裂化反应催化剂的条件下，使重馏分和重油与氢进行加氢异构裂化反应，气液分离后，得到气相产物和液相产物；

3)将步骤1)得到的加氢脱酸反应物和步骤2)得到的液相产物在分馏设备中进行分馏，得到汽油、柴油和重油，

2.如权利要求1所述的方法，其中，步骤1)的气相产物经处理后作为氢源循环使用；步骤2)得到的气相产物经处理后作为氢源循环使用。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中，步骤3)得到的重油作为步骤2)的重油原料循环使用。

4.如权利要求3所述的方法，其中加氢催化剂为：由无定形氧化铝为载体负载VIB族金属或VIII非金属的金属负载型催化剂；异构裂化反应催化剂为：无定形硅铝负载的非金属催化剂或含分子筛的贵金属催化剂，所述非金属组分为VIB金属，非金属组分为VIII族非金属。

5.如权利要求4所述的方法，其中，VIB族金属为Mo或W，VIII族非金属为Co或Ni，所述贵金属催化剂的贵金属组分中含有Pt或Pd，所述的分子筛选自八面沸石、Beta沸石、ZSM-5沸石、丝光沸石、镁碱沸石和SAPO分子筛中的一种或几种。

6.如权利要求1-5所述的方法，其中，加氢脱酸反应条件为：反应压力为1.0～15.0MPa，反应温度为200～350℃，氢/油体积比为100～1000Nm³/m³，体积空速为0.5～10.0h^-1。

7.如权利要求1-5所述的方法，加氢异构裂化反应的条件为：反应压力为2.0～15.0MPa，反应温度为250～400℃，氢/油体积比为100～1500Nm³/m³，体积空速为0.5～5.0h^-1。

8.如权利要求6或7所述的方法，其中，重油的添加量为重馏分的70％～100％重量。