CN103102984B

CN103102984B - 一种劣质重油加氢组合工艺方法

Info

Publication number: CN103102984B
Application number: CN201110353522.6A
Authority: CN
Inventors: 王喜彬; 曹春清; 曲涛; 刘雪玲; 郭蓉; 刘建宇; 曾榕辉
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2011-11-10
Publication date: 2015-04-01
Anticipated expiration: 2031-11-10
Also published as: CN103102984A

Abstract

本发明提供一种劣质重油加氢组合工艺方法，本发明方法将劣质重油进入减粘裂化装置进行适度减粘，控制生成油中产生微量的甲苯不溶物，然后采用重力离心分离方法将生成油分离成溢流组分和底流组分，使减粘劣质重油中的甲苯不溶物、金属、硫、氮等杂质富集到少量的底流组分中。溢流组分达到固定床加氢工艺的进料要求，底流组分可以进入延迟焦化、溶脱沥青或气化装置。本发明方法具有设备投资低，操作费用低等优点，可以有效加工劣质的重质烃类原料。

Description

一种劣质重油加氢组合工艺方法

技术领域

本发明涉及一种劣质重油加氢组合工艺方法，特别是劣质重油、渣油等重油原料进行加氢的组合工艺方法。

背景技术

随着市场对轻质燃料油需求的持续快速增长，重油的深加工技术已经成为炼油工业发展的重点。根据工艺过程的不同，目前世界上已有的重质油加工工艺可以归纳成三类：（1）以焦化过程为先导的流程；（2）以溶脱沥青为先导的流程；（3）以加氢处理为先导的流程。

焦化过程是最彻底的脱碳过程，也是目前能够直接加工所有劣质重油的技术，但是焦化过程会产生30%左右的低价值焦炭，即将油部分转化为焦炭，焦化的轻质燃料也必须经过进一步精制才能成为合格的产品。不仅影响炼厂的经济效益，而且浪费了大量宝贵的石油资源。溶脱沥青工艺属于物理过程，主要为催化裂化和加氢裂化等工艺提供原料，或者作为润滑油加工的一个必要环节。因其不直接产生轻质燃料，而且工艺操作复杂、能耗较高，所以没有作为重油加工手段得到大规模发展，主要应用领域限制在生产润滑油原料。重油加氢处理是重油改质和轻质化的重要手段。具有产品质量好、轻油收率较高等优点，与催化裂化工艺组合可以将重油深度裂化成轻质燃料。近年来该技术发展很快，成为与催化裂化并驾齐驱的重质油深度加工方法。

不论采用何种技术，我们都希望将重质油最大量的轻质化，技术成熟的固定床加氢技术不失为现阶段最佳的选择。但该技术的应用受到原料油性质的制约，不能加工金属、残炭含量较高的重质原料。以固定床重油加氢技术为例，只能加工金属含量低于150μg/g、残炭低于15%的重质油。事实上当金属含量高于100μg/g时，就已严重影响催化剂的使用寿命。要想让固定床加氢技术可以加工更多的劣质重油，只有两条途径，一是开发出全新的催化剂，大幅度提高催化剂的容金属能力，延长催化剂的使用寿命。二是对劣质重油进行预处理，改善劣质重油的性质，使之符合固定床加氢技术的进料要求。

全新的催化剂开发需要较为漫长的时间，因此欲采用现有手段解决劣质重油固定床加氢的问题，需要从工艺方面入手。随着对劣质重油研究的不断深入，人们逐渐发现，严重影响劣质重油质量的金属、硫、氮、氧等杂原子的分布具有一定的规律。即大约70%以上的金属、50%以上的残炭以及90%以上的沥青质都分布在少量（约20%）的重馏分中。所以采用适当的手段，可以将劣质渣油分离成符合固定床加氢技术的原料，溶剂脱沥青就是利用此原理的技术手段之一。

CN200610017653.6公开了一种重油加工的组合工艺。采用溶脱沥青、延迟焦化及重油加氢技术的组合工艺，目的是改善重油加氢处理装置进料的性质，缓和重油加氢处理装置的操作条件，延长重油加氢处理装置的操作周期，但是溶脱沥青工艺复杂，能耗高，实现困难。

US6447671、US6620311采用沸腾床工艺，分别与催化裂化及固定床加氢组合，可以实现重质油的深度裂化。但是沸腾床的技术难度高，工艺复杂，投资及操作成本高昂。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种劣质重油加氢组合工艺方法，本发明方法具有设备投资低，操作费用低等优点，可以有效加工劣质的重质烃类原料。

本发明劣质重油加氢组合工艺方法，包括如下过程：

a) 劣质重油原料进入减粘裂化装置进行适度减粘，控制生成油中含有微量的甲苯不溶物；

b) 步骤a)产生的减粘生成油进入离心分离装置，依靠离心力将减粘生成油分离为溢流组分和底流组分；

c) 步骤b)分离出的溢流组分进入固定床加氢装置进行改质，底流组分进入延迟焦化装置、溶脱沥青装置或气化装置。

步骤a) 所述的重油原料包括常压渣油、减压渣油、脱沥青油、油砂沥青、稠原油、煤焦油及煤液化重油等劣质原料中的一种或几种。

步骤a) 所述的减粘裂化为减粘热裂化，工艺操作条件一般为：反应温度350～450℃，优选370～420℃，反应压力0.1～1.5 MPa，优选0.2～1.0 MPa，减粘裂化的重量转化率1%～40%，优选5%～20%，控制生成油中甲苯不溶物的重量含量小于1%。转化率按减粘裂化得到的轻组分重量占原料重量的百分比计。

步骤b)中所述的离心分离装置为采用离心分离原理，可以采用本领域常规的旋液分离器（又称旋流分离器），或碟形离心分离器等，离心分离装置按液液离心分离的条件操作。离心分离装置得到的溢流组分即离心分离装置轻组分出口排出的物料，离心分离装置得到的底流组分即离心分离装置重组分出口排出的物料。为实现较好分离效果，可以根据具体情况采用一级离心分离或2～6级离心分离串联方式操作。其操作温度为50～450℃，优选250～350℃。离心分离得到的溢流组分中金属杂质等明显降低，可以作为固定床加氢装置的进料，离心分离得到的底流组分中甲苯不溶物、沥青质等密度较大的重组分富集了劣质重油中大部分金属等杂质。

步骤b)中所述将减粘生成油离心分离成溢流组分和底流组分，溢流组分体积收率一般不少于50%（以进料体积为基准），优选50%～95%，更优选为70%～90%。

步骤c)中所述的固定床加氢工艺，使用的催化剂为本领域常规的渣油固定床加氢技术，可以使用商品加氢催化剂，如抚顺使用化工研究院研制开发的FZC等系列催化剂。反应条件为：反应压力6~30MPa，反应温度为350~500℃，液时体积空速为0.1~5h^-1，氢油体积比为400~2000。

与现有技术相比，本发明劣质重油加氢组合工艺方法的优点为：

（1）采用减粘裂化和离心分离组合工艺，将劣质重油分离富集。可以将劣质重油中的金属等杂质富集到少量的底流组分中，使溢流组分杂质含量达到固定床加氢工艺的要求，或进一步提高固定床加氢工艺的运转周期。

（2）离心分离工艺技术简单，能耗及操作费用低，设备投资少。实验表明，在离心分离工艺条件下，虽然减粘裂化后的劣质重油中不含有明显的固体物质或类似固体的中间相物质等，但采用离心分离方式分离为溢流组分和底流组分时，仍可以将原料中金属等杂质分离富集到底流组分中，而溢流组分中金属杂质明显降低，适宜作为固定床加氢处理装置的进料。

（3）整个工艺过程加工劣质重油原料，拓宽了固定床加氢工艺原料范围，提高了劣质重油原料的轻质燃料收率。

附图说明

图1为本发明劣质重油加氢组合工艺的一种流程示意图。

图中：1-劣质重油原料，2-减粘裂化装置，3-离心分离器，4-固定床加氢装置，5-延迟焦化装置或溶脱沥青装置，6-固定床加氢生成油。

具体实施方式

本发明方法将劣质重油进入减粘裂化装置进行适度减粘，控制生成油中产生微量的甲苯不溶物，然后采用离心分离方法将生成油分离为溢流组分和底流组分，使减粘劣质重油中的甲苯不溶物、金属、硫、氮等杂质富集到少量的底流组分中。溢流组分达到固定床加氢工艺的要求，底流组分可以进入延迟焦化装置、溶脱沥青装置或气化装置等进行处理。

为进一步阐述本发明的具体特征，将结合附图加以说明。

如图1所示，本发明的一种工艺过程为：劣质重油原料1进入减粘裂化装置2进行适度减粘裂化。减粘生成油进入离心分离器3，分离成溢流组分和底流组分。控制适宜的溢流组分收率，底流组分中富集了更多的金属等杂质。溢流组分符合固定床加氢装置4的进料要求，进行固定床加氢处理。收率低的底流组分则进入延迟焦化装置5进行焦化反应。

为进一步说明本发明的方案和效果，列举以下实施例。

实施例

本实施例为劣质重油加氢组合工艺的一种实施方案，操作流程按照图1所示。劣质重油经过适度减粘裂化后，采用旋液分离器进行分离，分离出的溢流组分进行固定床加氢处理，底流组分进行延迟焦化反应。固定床加氢试验使用催化剂为抚顺使用化工研究院研制开发的FZC系列催化剂，具体为FZC-13、FZC-20、FZC-30、FZC-40按从反应物料流动方向体积比为15：25：30：30使用。

试验使用的渣油原料性质列于表1。由表1可知该渣油原料残炭、金属含量非常高，是用常规方法难以加工的劣质原料。减粘裂化反应条件及结果见表2。

减粘生成油离心分离采用旋液分离器，操作条件为：旋液分离器外筒内径为100mm，入口流量10.0 m³/h，分离温度为280℃，实验1的溢流组分收率为85%（体积），分离结果见表3；实验2的分离温度为320℃，溢流组分收率为75%（体积），分离结果见表3。

旋液分离后溢流组分收率为75%的溢流组分进行固定床加氢处理，操作条件及结果见表4。旋液分离后溢流组分收率为85%的溢流组分进行固定床加氢处理，操作条件及结果见表5。

旋液分离后底流组分收率分别为15%、25%（体积）的底流组分进延迟焦化处理，操作条件及结果见表6。

表1 试验用渣油原料性质。

项目	数据
		密度(20℃)，kg.m^-3	1001.8
残炭值，wt%	14.5
		粘度(100℃)，mm²/s	578.7
金属元素（Ni+V），μg.g^-1	198.0
		四组分分析，质量%
饱和烃	30.0
		芳香烃	33.1
胶质	23.5
		沥青质	13.4

表2 减粘裂化试验结果。

项目	数据
		试验条件：
反应温度，℃	390
		反应压力，MPa	0.6
转化率，质量%	8
		减粘生成油性质：
液体收率，质量%	99.6
		甲苯不溶物，质量%	0.23

表3 旋液分离试验结果。

项目	实验1溢流组分	实验1底流组分	实验2溢流组分	实验2底流组分
					甲苯不溶物，质量%	0.08	0.72	0.06	0.89
残炭值，质量%	7.8	25.6	7.22	27.2
					金属元素（Ni+V），μg.g^-1	96.4	504.8	74.2	524.4

表4 溢流组分收率75%的溢流组分进行固定床加氢试验结果。

条件及结果	数据
		氢分压，MPa	15.0
床层温度，℃	385
		空速，h^-1	0.25
氢油体积比	700:1
		加氢生成油残炭值，质量%	3.37
加氢生成油（Ni+V），μg.g^-1	10.93

表5溢流组分收率85%的溢流组分固定床加氢试验结果。

条件及结果	数据
		氢分压，MPa	15.0
床层温度，℃	385
		空速，h^-1	0.25
氢油体积比	700:1
		加氢生成油残炭值，质量%	4.12
加氢生成油（Ni+V），μg.g^-1	11.87

表6操作条件及试验结果。

操作条件	底流组分收率15%的底流组分	底流组分收率25%的底流组分
			加热炉出口温度/℃	500	500
操作压力/MPa	0.17	0.17
			循环比/（质量/质量）	0.2	0.2
液体产品收率，质量%
			焦化汽油	12.8	12.2
焦化柴油	24.9	23.3
			焦化蜡油	26.4	25.2
焦炭	30.1	32.2

试验结果可知，固定床加氢无法处理的高残炭、高金属含量劣质重油原料，经过减粘和离心分离后，不但固定床加氢工艺可以加工，而且总的轻质燃料油收率也得到较大的提高。

Claims

1.一种劣质重油加氢组合工艺方法，其特征在于包括如下过程：

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)的重油原料包括常压渣油、减压渣油、脱沥青油、油砂沥青、稠原油、煤焦油及煤液化重油中的一种或几种。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤a)的减粘裂化为减粘热裂化，工艺操作条件为：反应温度为350～450℃，反应压力为0.1～1.5 MPa，减粘裂化的重量转化率为1%～40%。

4.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于：步骤a)的减粘裂化反应温度为370～420℃，反应压力为0.2～1.0 MPa，减粘裂化的重量转化率为5%～20%。

5.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于：步骤a)减粘裂化生成油中含有甲苯不溶物的重量含量小于1%。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤b)中的离心分离装置为采用离心分离原理的装置，采用旋液分离器，或者采用碟形离心分离器；离心分离装置得到的溢流组分即离心分离装置轻组分出口排出的物料，离心分离装置得到的底流组分即离心分离装置重组分出口排出的物料。

7.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于：步骤b)中的离心分离采用一级离心分离或2～6级离心分离串联方式操作。

8.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于：步骤b)的离心分离操作温度为50～450℃，以进料体积为基准溢流组分体积收率不少于50%。

9.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于：步骤b)的离心分离操作温度为250～350℃，以进料体积为基准溢流组分体积收率为70%～90%。

10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤c)中的固定床加氢工艺反应条件为：反应压力为6~30MPa，反应温度为350~500℃，液时体积空速为0.1~5h^-1，氢油体积比为400~2000。