CN104774648A - 一种重苯加氢精制清洁燃料油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种重苯加氢精制清洁燃料油的方法,属于环境保护和能源技术领域。将重苯注入装有加氢催化剂的低温液相加氢塔,进行低温液相加氢,低温液相加氢所使用的催化剂为低金属担载量的硫化物催化剂,作用是去除重苯中碳氮三键和碳碳双键;加氢后重苯进入脱苯塔,脱出苯、甲苯和二甲苯后,剩余组分进入加氢精制塔,进行加氢提质,加氢精制所使用的催化剂为硫化物催化剂,通过单烯烃加氢饱和反应脱除单烯化合物,并脱硫、脱氮、脱氧、除胶质生产得无异味、高品质的汽柴油。本发明提高了重苯利用率、汽柴油品质高、降耗节能、延长了催化剂寿命,增加装置运行安全系数。且工艺简单,且具有良好的经济效益及工业应用前景。
Description
技术领域
本发明属于环境保护和能源技术领域,涉及到一种重苯加氢精制清洁燃料油的方法。
背景技术
随着石油资源的逐步衰竭以及日益严重的重质化和劣质化趋势,和日趋严格的环境保护法规,开发其它替代石油资源及其精制技术显示出极其重要的现实意义和经济价值。因此以煤化工副产品为原料生产清洁燃料油成为研究的热点。重苯是煤化工行业粗苯加氢精制工艺过程中产生的副产物,在粗苯加氢工艺过程中,原料粗苯在多段蒸发器内进行分离,高沸点组分如三甲苯、萘、茚满、古马隆等作为残油从多段蒸发器底部排出,这部分残油即为重苯。目前国内大多数厂家都将重苯作为粗燃料油或溶剂油处理,只有极少数企业用于生产古马隆-茚树脂,因为石油树脂在价格和性能等方面比古马隆树脂更具竞争力,且古马隆树脂有毒,已逐步被石油树脂取代。另外,由于重苯中含有一定量的O、S、N等杂环化合物,作为溶剂油除安定性差外还具有刺激性气味,直接作为燃料油时不但品质不高且污染环境,即目前这些用途均存在产品质量差、缺乏竞争力或污染环境的问题。
针对丰富的重苯资源化利用问题,根据重苯的化学组成和性质,我们成功开发了重苯低温液相加氢-脱苯-加氢精制-常压蒸馏生产清洁燃料油的新技术。重苯注入装有加氢催化剂的低温液相加氢塔,进行低温液相加氢,低温液相加氢所使用的催化剂为硫化物催化剂去除重苯中碳氮三键和碳碳双键;加氢后重苯进入脱苯塔,脱苯塔操作温度150℃,脱出苯、甲苯和二甲苯后,剩余组分进入加氢精制塔,进行加氢提质,加氢精制所使用的催化剂为硫化物催化剂,通 过单烯烃加氢饱和反应脱除单烯化合物,并脱硫、氮脱、氮氧、除胶质生产得无异味、品质高的汽柴油混合油,再经蒸馏得到汽油和柴油馏分油。汽油馏分油与脱苯塔脱出苯、甲苯和二甲苯混合作为汽油产品出售。在低温液相加氢-脱苯-加氢精制-常压蒸馏中无三废产生,是一个绿色的、资源化利用的过程。下述的已知技术,都存在一些不足:
中国专利,公开号:CN101712888A,介绍了一种重苯加氢精制工艺,采用固定床预加氢精制反应区和固定床主加氢反应器进行选择性加氢精制,所得的加氢生成油经冷却、气提、蒸馏和精馏等过程得到溶剂油和工业萘。该方法改善了产品质量,在一定程度上提高了原料的附加值,但是其提供的加氢精制工艺条件不能使重苯转化为清洁燃料油产品。
中国专利,公开号:CN102344338A,介绍了一种重苯加氢提质工艺,采用明首先分离苯、甲苯、二甲苯和萘,再加氢精制。防止将萘转化成四氢化萘及将苯、甲苯、二甲苯加氢饱和,对两个以上环的芳烃加氢效果好,重苯轻质化明显,且加氢过程结焦少,装置运行周期长。该方法改善了产品质量,在一定程度上提高了原料的附加值,但是其提供的加氢精制工艺条件不能使重苯转化为清洁燃料油产品。
中国专利,公开号:CN103789031A,介绍了一种重苯加氢精制方法,采用固定床预加氢精制反应区和固定床主加氢反应器进行选择性加氢精制,预加氢精制液相产物部分循环回预加氢精制反应区。该方法大幅度降低预加氢精制反应区的温升,在一定程度上提高了原料的附加值,产品氢耗大,汽油产品辛烷值低。
中国专利,公开号:CN 103789025A,介绍了一种重苯加氢改质方法,采用固定床预加氢精制反应区和固定床主加氢反应器进行选择性加氢精制,预加氢 精制液相产物部分循环回预加氢精制反应区。该方法可使重苯中不饱和化合物先加氢饱和,避免因温度较高在换热器或主加氢反应区上部发生聚合反应生成高聚物大幅度降低预加氢精制反应区的温升,在一定程度上提高了原料的附加值,但产品品质低。
发明内容
本发明提供了一种重苯加氢精制清洁燃料油的方法,针对重苯转化过程附加值低、氢耗高和二次污染等问题,以高品质汽柴油为目标产品,实现重苯资源化利用,使生产过程节能和环保,避免了二次污染。具体地讲,本发明将重苯注入装有加氢催化剂的低温液相加氢塔,进行液相加氢,低温液相加氢所使用的催化剂为低金属担载量的硫化物催化剂,作用是去除重苯中碳氮三键和碳碳双键;加氢后重苯进入脱苯塔,脱出苯、甲苯和二甲苯后,剩余组分进入加氢精制塔,进行加氢提质,加氢精制所使用的催化剂为硫化物催化剂,通过单烯烃加氢饱和反应脱除单烯化合物,并脱硫、脱氮、脱氧、除胶质生产得无异味、制高品质的汽柴油。本发明提高重苯利用率、汽柴油品质高、降耗节能、延长了催化剂寿命,流程简单且节省投资,增加装置运行安全系数。
本发明的技术方案如下:
将重苯注入装有加氢催化剂的液相加氢塔,进行低温液相加氢去除重苯中碳氮三键和碳碳双键,进料温度120-180℃、氢气分压4-8MPa、体积空速1-5.0h-1、氢油体积比200-600:1;加氢催化剂为低金属担载量的负载型金属硫化物催化剂;加氢后重苯进入脱苯塔,脱出苯、甲苯和二甲苯后,剩余组分进入加氢精制塔,进行加氢提质,加氢精制所使用的催化剂为硫化物催化剂,进料温度340-380℃、氢气分压6-8MPa、体积空速0.3-0.8h-1、氢油体积比400-1000:1;加氢精制后的馏分油经常压蒸馏,根据馏出温度切割成汽油(<180℃)和柴油 (>180℃)馏分油。汽油馏分油与脱苯塔脱出苯、甲苯和二甲苯混合作为汽油出售。上述技术方案可以连续化操作。
本发明中的低温液相加氢塔使用的加氢催化剂为低金属担载量的负载型NiMo或NiMoW硫化物催化剂,金属Ni担载量为1%-3%,Mo担载量为2%-6%,W担载量为0.5%-2%,载体是具有中孔结构的SiO2-Al2O3或Al2O3-TiO2。低金属担载量,高空速降低了高压液相加氢塔温升,在低氢油比和高空速下,低温液相加氢去除重油中碳氮三键和碳碳双键,防止其在加氢精制塔中聚合,增加加氢精制催化剂寿命。加氢精制塔使用的催化剂为负载型NiMo、NiW、CoMo、CoW、NiMoW或CoMoW硫化物催化剂,金属Ni担载量为4%-8%,Mo担载量为12%-20%,W担载量为3%-7%,Co担载量为4%-8%,催化剂的主要作用是单烯烃加氢饱和反应脱除单烯化合物,并脱硫、脱氮、脱氧和除胶质。载体是具有双中孔复合结构的氧化物载体或炭材料,氧化物载体是SiO2、Al2O3、TiO2、SiO2-Al2O3或Al2O3-TiO2。
通过本发明的方法生产得到汽油馏分(<180℃)的收率在85-90%,辛烷值为90-97,密度0.71-0.76g/cm3,可以作为汽油的调和组分。柴油馏分(>180℃)的收率在10-15%,十六烷值为45,密度0.83-0.86g/cm3,可以作为柴油。
本发明的低温液相加氢、脱苯、加氢精制、常压蒸馏采用连续操作的方式,操作灵活、简便。采用在低氢油比和高空速下,高压低温液相加氢去除重苯中碳氮三键和碳碳双键,防止其在加氢精制塔中聚合,增加加氢精制催化剂寿命。先脱苯再加氢精制,降低氢耗,增加产品汽油的辛烷值。本发明可以得到的高品质清洁燃料油,从而实现重苯的资源化利用。
附图说明
附图为本发明的工艺流程示意图。
图中:1低温液相加氢塔;2脱苯塔;3加氢精制塔;4蒸馏塔。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1
加氢催化剂为负载型NiMo或NiMoW硫化物催化剂。载体采用SiO2-Al2O3,比表面积在400-600m2/g,孔容在4-8cm3/g,孔径分布6-10nm。对于NiMo硫化物催化剂金属前体为硝酸镍、钼酸铵,Ni和Mo的担载量分别为2%和6%。下表1见反应工艺条件及产品性质。对于NiMoW硫化物催化剂金属前体为硝酸镍、钼酸铵和钨酸铵,Ni、Mo和W的担载量分别为2%,6%和1%。下表1见反应工艺条件及产品性质。
由表1可知,重油经高压低温加氢脱双烯,所有金属催化剂脱双烯效果明显,氮、硫和氧含量基本没变,选取活性最好的NiMoW硫化物作为催化剂。
实施例2
以NiMoW硫化物催化剂为例考察温度及空速对脱三建和双烯效果的影响。Ni、Mo和W的担载量分别为2%,6%和1%。下表2见反应工艺条件及产品性质。
由表2可知,反应温度对双烯加氢效果影响较大,而空速对双烯加氢效果影响较小,而反应条件对产物氮、硫和氧含量没有影响。因此,选择反应条件为:反应温度160℃,反应压力8MPa,体积空速1h-1,氢油体积比600。
实施例3
以NiMoW硫化物催化剂为例,在实施例2的基础上在8MPa和160℃进行双烯及碳氮三键加氢稳定性实验,下表3见500小时运行的反应工艺条件及最后得到的产品性质。
由表3可知500小时的实验结果,NiMoW硫化物催化剂上于160℃,8MPa双烯及碳氮三键加氢,根据反应前后数据可知,双烯及碳氮三键含量与开始试验相比基本不变,表明催化剂具有高的活性和稳定性。
实施例4
加氢后重苯进入脱苯塔,脱出苯、甲苯和二甲苯。脱苯塔操作温度为150℃,脱出苯、甲苯和二甲苯占原料的4.5%-6%。
实施例5
加氢精制催化剂采用负载型NiMo、NiW、CoMo、CoW、NiMoW和CoMoW硫催化剂。载体采用SiO2-Al2O3,比表面积在200-400m2/g,孔容在0.5-2.0cm3/g,最可几孔径分布在2-4nm和10-15nm。催化剂采用等体积浸渍法经浸渍-干燥-焙烧-硫化等步骤制备得到负载型硫化物催化剂。金属Ni担载量为6%,Mo担载量为18%,W担载量为4%,Co担载量为6%。下表4见反应工艺条件及产品组成。
由表4可知,脱苯剩余组分油在负载型NiMo、NiW、CoMo、CoW、NiMoW和CoMoW硫催化剂上于360℃加氢精制,得到的产品中没有检测到二烯烃,硫、氮和氧的含量大大降低,表明负载型钴钼硫化物催化剂具有良好的脱硫、脱氮、脱氧和脱烯烃效率。得到的产品水白,无异味,品质高的汽柴油混合物。
实施例5
加氢精制后的产品进入常压蒸馏塔根据馏出温度切割成汽油(<180℃)和柴油(>180℃)馏分油。脱苯塔,脱出苯、甲苯和二甲苯与汽油馏分油混合作为汽油产品。下5表见汽、柴油性质。
由表5可知,脱苯剩余组分油在负载型镍钼硫化物催化剂上于360℃加氢精制,得到的产品中没有检测到二烯烃,硫和氮的含量大大降低,表明负载型镍钼硫化物催化剂具有良好的脱硫、脱氮、脱氧和脱烯烃效率。得到的产品水白,无异味,品质高的汽油和柴油。
实施例6
以脱苯剩余组分油为原料,在实施例4和5的基础上在8MPa和360℃进行稳定性实验,下表6见1000小时运行的反应工艺条件及最后得到的产品性质。
由表6可知1000小时的实验结果,在负载型镍钼硫化物催化剂上于360℃加氢精制,在常压蒸馏得到的汽柴油产品中没有检测到二烯烃,对于汽油胶质含量达到2mg·100mL-1,对于柴油胶质含量也降低到12mg·100mL-1,硫、氮和氧的含量与开始试验相比基本不变,符合国家汽柴油标准,表明此技术得到的产品无异味,稳定性良好,品质高的汽、柴油。上述结果表明本发明的技术具有良好的稳定性。
Claims (2)
1.一种重苯加氢精制清洁燃料油的方法,其特征在于:
将重苯注入装有加氢催化剂的液相加氢塔,低温液相加氢去除重苯中碳氮三键和碳碳双键,进料温度120-180℃、氢气分压4-8MPa、体积空速1-5.0h-1、氢油体积比200-600:1,加氢催化剂为低金属担载量的负载型金属硫化物催化剂;加氢后重苯进入脱苯塔,脱出苯、甲苯和二甲苯后,剩余组分进入加氢精制塔,进行加氢提质,加氢精制所使用的催化剂为硫化物催化剂,进料温度340-380℃、氢气分压6-8MPa、体积空速0.3-0.8h-1、氢油体积比400-1000:1;加氢精制后的馏分油经常压蒸馏,根据馏出温度切割成汽油和柴油馏分油;汽油馏分油与脱苯塔脱出苯、甲苯和二甲苯混合作为汽油产品;
所述的加氢催化剂为负载型NiMo或NiMoW硫化物催化剂,金属Ni担载量为1%-3%,Mo担载量为2%-6%,W担载量为0.5%-2%;载体是具有中孔结构的SiO2-Al2O3或Al2O3-TiO2;
所述的加氢精制所使用的催化剂为负载型NiMo、NiW、CoMo、CoW、NiMoW或CoMoW硫化物催化剂,金属Ni担载量为4%-8%,Mo担载量为12%-20%,W担载量为3%-7%,Co担载量为4%-8%。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于:温液相加氢、脱苯、加氢精制和常压蒸馏连续操作。
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