CN103540353A - 一种处理煤焦油与渣油的加氢组合工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种处理煤焦油和渣油的加氢组合工艺方法；将脱除水和固体颗粒的煤焦油蒸馏分为小于等于350℃的轻质煤焦油馏分和大于350℃的重质煤焦油馏分；将大于350℃的重质煤焦油馏分与渣油、氢气和催化剂混合进入浆态床加氢反应器反应，将350-470℃加氢尾油送至固定床渣油加氢装置；小于等于350℃的轻质煤焦油馏分与渣油和氢气或加氢尾油进入固定床渣油加氢装置进行反应，反应产物分离得到干气、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油；本方法将浆态床加氢处理、固定床加氢处理工艺有机组合，对煤焦油全馏分进行加工，提高了煤焦油的利用率，拓宽渣油加氢原料来源，延长固定床渣油加氢装置操作周期，提高渣油加氢产品杂质脱除率。
Description
技术领域
本发明涉及用加氢处理工艺处理煤焦油和渣油的方法，更具体的说是一种将固定床加氢工艺与浆态床加氢工艺有机结合处理煤焦油和渣油的组合工艺。
背景技术
21世纪石油工业的特点是：油价较高，原油不断变重、质量变劣，非常规原油（如稠油、超稠油和油砂沥青等）的比例越来越高。因此，渣油深加工越来越得到重视。由于市场对中间馏分油需求量的增多以及环保法规的日益严格，使得渣油加氢技术获得较快发展。
在渣油的轻质化方法中，专利US4,713,221、CN1262306A、CN1119397C、CN101210200A报道的渣油加氢-催化裂化组合工艺，渣油中加入馏分油如催化裂化油浆的蒸出物、催化裂化重循环油进入渣油加氢装置，能提高渣油加氢处理的质量，延长渣油加氢处理的操作周期，还能增加催化裂化轻油的收率，并提高催化裂化装置的处理量。组合工艺可将将低价值副产物如催化裂化油浆等转化为高价值产品，显著提高石化企业的经济效益。
由于政治因素和石油储量以及开采量的限制，原油价格居高不下，这需要石化企业深度挖潜或寻找其它的廉价替代能源。煤焦油是炼焦技术的副产品，无论从馏程还是组成来看，煤焦油与石油的组成接近。煤焦油的组成以芳香烃为主，多环芳烃含量高，硫氮氧等杂质含量高。目前煤焦油加氢的方法，其中：
US4,855,037公开了一种煤焦油加氢处理的催化剂及方法。该方法是将加氢处理后的煤焦油用于延迟焦化，加氢工艺是作为煤焦油延迟焦化的预处理工艺出现的，并不直接生产轻质油品等目的产品。该方法主要处理重质煤焦油，操作压力高，投资较大。
CN1464031公开了一种煤焦油加氢工艺及催化剂。该专利使用专用催化剂，流程为普通的加工工艺流程。该方法只对原料进行改质，其专用催化剂中含有分子筛，对煤焦油加氢生成的水非常敏感，这样降低了催化剂的使用寿命，严重的破坏了催化剂而导致床层压降上升，造成了装置停工。
CN1351130A公开了一种煤焦油加氢生产柴油的方法。该方法主要是煤焦油首先经过分馏，得到的重馏分不作为加氢处理的原料，只是将煤焦油中的轻质馏分进行加氢处理，由于未使用加氢裂化催化剂，加工过程得到柴油馏分只能作为柴油产品的调和组分，而且也没有对煤焦油进行完全利用，导致轻质油品整体收率大大降低。
CN101962571A公开了一种煤焦油重馏分悬浮床加氢裂化方法及系统。该方法可使煤焦油重馏分轻质化，有效的提高煤焦油加氢生成燃料油品的产率。但只对煤焦油的重馏分进行加工，也没有对煤焦油进行完全利用。
CN101724461A公开了一种多产轻质清洁燃料油的煤焦油催化加氢处理方法。该方法将煤焦油经过预分馏，除去沥青等重组分以及重金属盐和固体杂质等，分别切取小于300℃和300-380℃的馏分作为加氢原料油，两种馏分进入不同反应器反应。此方法也没有对煤焦油进行完全利用。
因此，需要改进利用现有的加氢工艺，为煤焦油的全面合理利用提供一种可行的方案，提高煤焦油的利用率，拓宽渣油加氢工艺的原料来源，同时延长渣油加氢装置的使用周期，提高轻质油品的收率。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理煤焦油与渣油的加氢组合工艺方法，利用浆态床加氢与渣油固定床加氢组合工艺，提高固定床渣油加氢装置的轻质油收率，同时使煤焦油得到充分利用，生产更多高附加值产品。
本发明所述的处理煤焦油与渣油的加氢组合工艺方法，采用的处理煤焦油和渣油的加氢组合工艺的技术方案是：
将原料煤焦油经过滤、脱水和脱灰分脱除煤焦油中的水分和固体颗粒。将脱除水和固体颗粒的煤焦油蒸馏分为小于等于350℃的轻质煤焦油馏分和大于350℃的重质煤焦油馏分。将煤焦油重馏分（大于350℃）与渣油、催化剂和硫化剂混合均匀，在氢气的作用下进行催化剂硫化，硫化后的混合物料进行预热，然后进入浆态床反应器进行加氢裂化反应；由浆态床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢尾油。部分加氢尾油作为循环尾油返回到浆态床反应器，部分加氢尾油（350-470℃）采用过滤、蒸馏、旋转分离中的一种或多种方法脱除尾油中固体颗粒后输送至固定床渣油加氢装置。
煤焦油的轻馏分与渣油和由浆态床反应器来的加氢尾油在氢气存在的条件下进入固定床渣油加氢装置与渣油加氢催化剂接触进行加氢处理反应；渣油加氢催化剂为包括保护剂、脱金属剂、脱硫剂在内的三类或以上，不同催化剂分为不同床层装填，可以装填在一个反应器或多个反应器中，保护剂可以装在上流式反应器或固定床反应器中。由固定床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油。
本发明提供的方法具体说明如下：
（1）浆态床加氢部分
本发明中，浆态床加氢反应在相对缓和的条件下进行，控制浆态床加氢反应的转化率为20-80%，优选25-65%。反应条件为：反应氢分压为8-24MPa，优选8-20MPa；反应温度为320-450℃，优选320-400℃；液时空速为0.1-3h-1，优选0.3-2h-1；氢油体积比为300-3000，优选400-2500。催化剂可以是水溶性催化剂、油溶性催化剂、固体粉末催化剂等，催化剂中有Mo、Ni、Co、Fe或Ti等元素中的一种或几种，催化剂加入量（以金属计）为50-5000μg/g，优选100-500μg/g。所述硫化剂是各种含硫物质，如硫、二硫化碳、二甲基硫醚、二甲基二硫化物等中的一种或几种，硫化剂的加入量为0.1%-0.9%，优选为0.1-0.6%（以渣油和煤焦油重馏分（大于350℃）的质量为计算标准）。催化剂可以采用浆态床加氢工艺中任何种类催化剂。煤焦油重馏分（大于350℃）按质量百分比计，为原料渣油的10%-50%。将煤焦油重馏分与渣油、催化剂和硫化剂混合均匀，在氢气的作用下进行催化剂硫化，硫化后的混合物料进行预热，然后进入浆态床反应器进行加氢裂化反应；由浆态床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢尾油。部分加氢尾油作为循环尾油返回到浆态床反应器，部分尾油采用过滤、蒸馏、旋转分离等中的一种或多种方法脱除尾油中固体颗粒后输送至固定床渣油加氢装置。
（2）固定床加氢部分
装置所使用的渣油为常压渣油和减压渣油中的一种或一种以上的混合物、浆态床加氢尾油以及煤焦油轻馏分（小于等于350℃）。采用固定床渣油加氢装置的催化剂级配，同时装填包括保护剂、脱金属剂、脱硫剂在内的三类或三类以上催化剂。不同催化剂分床层装填，可以装在一个反应器中，也可以装在多个反应器中。催化剂一般是以多孔无机氧化物如氧化铝为载体，第ⅥB族和Ⅷ族金属氧化物如W、Mo、Co、Ni等的氧化物为活性组分。保护剂床层可以采用固定床反应器，也可以采用上流式反应器，其它催化剂床层采用固定床反应器。
操作条件为：氢气分压10-22MPa，优选14-20MPa；反应温度为300~435℃，优选360-420℃；体积空速0.1～6.5hr-1,优选0.5-5hr-1；氢油体积比为500～2000。以重量计，煤焦油轻馏分（小于350℃）按质量百分比计，为原料渣油的0.5%-30%。渣油和煤焦油轻馏分（小于350℃）从第一反应器进料口进入装置反应，反应产物可以分离为干气、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油。
在渣油中加入煤焦油轻馏分一方面可以降低原料油的粘度，提高反应分子在催化剂孔道内的扩散能力和杂质脱除速率，另一方面煤焦油轻馏分中富含多环芳烃增强沥青质的溶解同时可起到供氢剂的作用，减少生焦前驱物在催化剂上生焦，从而提高高附加值的轻质液体收率，延长装置的运转周期。
附图说明
图1本发明的处理煤焦油和渣油的加氢组合工艺流程示意图。
具体实施方式
将煤焦油蒸馏分为小于等于350℃的轻质煤焦油馏分和大于350℃的重质煤焦油馏分；将煤焦油重馏分（大于350℃）与渣油、催化剂和硫化剂混合均匀，在氢气的作用下进行催化剂硫化，硫化后的混合物料进行预热，然后进入浆态床反应器进行加氢裂化反应；由浆态床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢尾油。部分加氢尾油作为循环尾油返回浆态床反应器，部分尾油脱除固体颗粒后输送至固定床渣油加氢装置。煤焦油的轻馏分（小于等于350℃）与渣油和由浆态床反应器来的加氢尾油在氢气存在的条件下进入固定床渣油加氢装置与渣油加氢催化剂接触进行加氢处理反应，由固定床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油。
实施例1
本实施例采用本发明的加氢组合工艺，煤焦油、煤焦油轻重馏分及渣油的性质见表1。
表1原料性质
将煤焦油蒸馏分为小于等于350℃的轻质煤焦油馏分和大于350℃的重质煤焦油馏分；将煤焦油重馏分（大于350℃）与渣油质量比1:1、催化剂和硫化剂混合均匀，在氢气的作用下进行催化剂硫化，硫化后的混合物料进行预热，然后进入浆态床反应器进行加氢裂化反应；由浆态床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢尾油。煤焦油的轻馏分（小于等于350℃）与渣油质量比1:4在氢气存在的条件下进入固定床渣油加氢装置与渣油加氢催化剂接触进行加氢处理反应，由固定床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油。产品分布及反应条件见表2。
实施例2
将煤焦油蒸馏分为小于等于350℃的轻质煤焦油馏分和大于350℃的重质煤焦油馏分；将煤焦油重馏分（大于350℃）与渣油质量比1:1、催化剂和硫化剂混合均匀，在氢气的作用下进行催化剂硫化，硫化后的混合物料进行预热，然后进入浆态床反应器进行加氢裂化反应；由浆态床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢尾油；一部分加氢尾油作为循环尾油返回到预热设备中循环利用，另一部分输送至固定床渣油加氢装置。加氢尾油与煤焦油的轻馏分（小于等于350℃）和渣油质量比1:2:4在氢气存在的条件下进入固定床渣油加氢装置与渣油加氢催化剂接触进行加氢处理反应，由固定床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油。运行3000小时后产品分布及反应条件见表2。
对比例
将煤焦油蒸馏分为小于等于350℃的轻质煤焦油馏分和大于350℃的重质煤焦油馏分；将煤焦油重馏分（大于350℃）与渣油质量比1:1、催化剂和硫化剂混合均匀，在氢气的作用下进行催化剂硫化，硫化后的混合物料进行预热，然后进入浆态床反应器进行加氢裂化反应；由浆态床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢尾油。渣油在氢气存在的条件下进入固定床渣油加氢装置与渣油加氢催化剂接触进行加氢处理反应，由固定床反应器出来的产物经分馏得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油。运行3000小时后产品分布及反应条件见表2。
表2产品分布及反应条件
通过表2对比我们可以知道，运行3000小时后，实施例1、2中的脱硫剂HDS1、HDS2及脱残炭HDCCR上的积炭明显低于对比例，预计运转时间对比例高3个月和2个月；实施例中柴油收率比对比例分别高了1.1和0.7个百分点。
Claims (8)
1.一种处理煤焦油和渣油的加氢组合工艺方法，其特征在于：
（1）将原料煤焦油经过滤、脱水和脱灰分脱除煤焦油中的水分和固体颗粒；将脱除水和固体颗粒的煤焦油蒸馏分为小于等于350℃的轻质煤焦油馏分和大于350℃的重质煤焦油馏分；
（2）将步骤（1）中大于350℃的重质煤焦油馏分与渣油、氢气和催化剂混合进入浆态床加氢反应器反应，反应产物经分离得到干气、加氢石脑油、加氢柴油和加氢尾油，部分加氢尾油循环至浆态床反应器，350-470℃馏分的加氢尾油经过滤脱除固体颗粒后输送至固定床渣油加氢装置；浆态床反应条件为：反应氢分压为8-24MPa；反应温度为320-450℃；液时空速为0.1-3h-1；氢油体积比为300-3000；
（3）将步骤（1）中小于等于350℃的轻质煤焦油馏分与渣油和氢气或加氢尾油通过装置原料口进入固定床渣油加氢装置进行反应，反应产物分离得到干气、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油；固定床加氢条件为：氢分压10-22MPa，反应温度为340℃-435℃，体积空速为0.1-5.5hr-1，氢油体积比500-2000。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中所述的原料渣油为常压渣油或减压渣油或两者的混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的渣油为常压渣油或减压渣油或两者的混合物或步骤（2）中所述加氢尾油。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中所述的固定床渣油加氢装置是一个或多个反应器组合，采用催化剂级配装填技术，装填保护剂、脱金属剂、脱硫剂、脱残炭催化剂；不同催化剂分床层装填，装填在一个或多个反应器中，保护剂床层采用固定床反应器或上流式反应器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述的轻质煤焦油馏分以重量百分比计，为渣油的0.5%-30%。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述的重质煤焦油馏分为渣油的10%-50%。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述的浆态床用催化剂为油溶性催化剂或水溶性催化剂或固体粉末催化剂。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）所述的加氢尾油脱除固体颗粒采用过滤、蒸馏、旋转分离中的一种或多种方法。
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