CN106833716A - 以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法 - Google Patents

Abstract

一种以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法。其包括原料配制、催化加氢脱氧、加氢异构化和粗品精馏等步骤。本发明提供的以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法具有如下优点：相较于传统航煤，生物航煤可实现减排二氧化碳55％‑92％，不仅可以再生，具有可持续性，而且无需对发动机进行改装，具有很高的环保优势。本方法生产一吨生物航油的蓖麻油消耗量在1.40—1.55吨，比其他生物燃料加氢生产一吨生物航油需要原料3—4吨低很多，大大降低了生产成本。另外，两步加氢催化反应的压力和温度比起其他生物燃料的催化加氢反应压力要低很多，从而降低了操作风险和投资成本。

Description

以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法

技术领域

本发明属于化工产品制备方法技术领域，特别是涉及一种以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法。

背景技术

生物航煤是以可再生资源为原料生产的航空煤油，原料主要包括蓖麻油、椰子油、棕榈油、麻风子油、亚麻油、海藻油、餐饮废油、动物脂肪等。与传统石油基航空煤油相比，生物航煤可实现减排二氧化碳55％-92％，不仅可以再生，具有可持续性，而且无需对发动机进行改装，具有很高的环保优势。另外，其在全生命周期中具有很好的降低二氧化碳和颗粒污染物排放的作用，因此欧美主要国家从2008年起就陆续开展了生物航煤的研发和试验飞行，并且2011年起已开始进行商业飞行。

中国石化行业正在积极拓展生物航油原料来源，开发餐饮废油和海藻加工生产生物航油的技术。2013年4月24日已成功转化为生物航煤的原料有废弃动植物油脂(地沟油)、农林废弃物、油藻等，从产品的前景说，未来可能还有很大的空间，主要原因是，比如欧洲要实行航空碳税，实行这种碳税以后，欧洲的飞机必须使用低碳燃料，而生物燃油是中低碳的燃料。

生物航煤的研发在全球尚属刚刚起步阶段，具有植物油黏度大、沸点高、杂质含量高、含氧高，在加氢精制过程中强放热、易结胶，加工难度大等特点，因此需要依靠全新的转化技术，所以处理成本较高。

高企的原料成本是生物航煤商业化应用的另一大阻碍。与传统石化产品的价值链构成相似，生物航煤的原料成本占到总成本的85％，其他炼制过程只消耗15％的成本。由于原料来源不丰富，因此抬高了成本。比如，中石化研制的生物航煤中，小桐子精炼出的植物油是重要原料之一，其每吨采购价最少为8500元，高于当前市场上的航油价格。而正处于实验室阶段的微藻生物燃料技术，转化为生物航煤的成本则为石油价格的十几倍。此外，利用地沟油做原料也非易事。地沟油分布过于分散，收购渠道不畅，其集中收集难度很大。中国科学院和中国工程院院士、石油化工科学研究院高级顾问闵恩泽指出，发展生物航煤，原料成本的控制是关键。但高于传统燃油两三倍的原料成本，使生物航煤的价格远高于传统航煤，这无疑削弱了生物航煤的市场竞争力。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法。

为了达到上述目的。本发明提供的以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)原料配制：将原料蓖麻油和稀释剂环己烷以5.5—6.5:3.5—4.5的比例混合均匀而制成混合液；

2)催化加氢脱氧：将上述蓖麻油和环己烷或C5—C8混合溶剂的混合液与氢气一起进行加热，之后进行加氢脱氧反应，经过冷凝后进行气液分离，分离出的气相为包括氢气和一氧化碳、甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷在内的不凝气，将氢气与其它气体进行分离，回收氢气循环使用，其它气体经加热炉燃烧后尾气排空；分离出的液相进行油水分离，分离出的油待下一步进行处理，分离出的水进入废水处理设施进行处理，达标排放；

3)加氢异构化：将上述步骤2)分离出的油与氢气一起进行加热，然后进行加氢异构化反应，经过冷凝后进行气液分离，分离出的气相为包括氢气和甲烷、乙烷、丙烷在内的不凝气，将氢气与其它气体进行分离，回收氢气循环使用，其它气体经加热炉燃烧后尾气排空；分离出的液相待下一步进行处理；

4)粗品精馏：将上述步骤3)分离出的液相送入轻油精馏塔中进行分离，塔顶分离出的轻油冷凝后进入轻油接收罐，塔底的油送入航油精馏塔中进行精馏分离，塔顶分离出的生物航油冷凝后收集馏程150—280℃的馏分即为成品生物航油，塔底重油进入重油收集罐。

在步骤1)中，所述的原料蓖麻油和稀释剂环己烷或C5—C8混合溶剂的比例为6:4。

在步骤2)中，所述的蓖麻油和环己烷或C5—C8混合溶剂的混合液与氢气在加热炉中进行加热，氢气的压力为3.0—3.2MPa，加热温度为320—360℃；加氢脱氧反应是在加氢脱氧反应器中进行，反应温度为320—360℃，压力为3.0—3.2MPa。

在步骤3)中，所述的步骤2)分离出的油与氢气在加热炉中进行加热，氢气的压力为3.0—3.2MPa，加热温度为320—350℃；加氢异构化反应是在加氢异构化反应器中进行，反应温度为320—350℃，压力2.8—3.2MPa。

在步骤4)中，所述的轻油精馏塔的塔釜温度为150—160℃，塔顶温度<145℃；航油精馏塔釜的温度为300℃。

本发明提供的以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法具有如下优点：

相较于传统航煤，生物航煤可实现减排二氧化碳55％-92％，不仅可以再生，具有可持续性，而且无需对发动机进行改装，具有很高的环保优势。本方法生产一吨生物航油的蓖麻油消耗量在1.40—1.55吨，比其他生物燃料加氢生产一吨生物航油需要原料3—4吨低很多，大大降低了生产成本。另外，两步加氢催化反应的压力和温度比起其他生物燃料的催化加氢反应压力要低很多，从而降低了操作风险和投资成本。

附图说明

图1为本发明提供的以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法中催化加氢脱氧过程中所采用的装置示意图。

图2为本发明提供的以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法中加氢异构化过程中所采用的装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法进行详细说明。

本发明提供的以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法包括按顺序进行的下列步骤：

1、原料配制

如图1所示，将原料蓖麻油由罐区齿轮油泵输送到蓖麻油换热器换热，温度升高到50—70℃，然后进入脱氧罐，除去溶解在蓖麻油中的单质氧，然后由蓖麻油输送泵通过质量流量计，控制好额定流量，抽至静态混合器，同时启动稀释剂环己烷或C5—C8混合溶剂输送泵，通过质量流量计，按蓖麻油和环己烷或C5—C8混合溶剂6:4的比例，控制环己烷或C5—C8混合溶剂的流量，将环己烷或C5—C8混合溶剂也进入到静态混合器，与蓖麻油一起混合后，进入到混合液中间罐，启动搅拌，使混合液混合均匀。

2、催化加氢脱氧

开启高压泵，将混合液中间罐中的蓖麻油与环己烷或C5—C8混合溶剂的混合液，加压到3.0—3.2MPa，与氢压机输送过来的3.0—3.2MPa氢气一起进入到原料加热炉中进行加热，加热到320—360℃，然后进入到加氢脱氧反应器中进行加氢脱氧反应，控制好加氢反应器的反应温度320—360℃和压力3.0—3.2MPa。反应后的物料与混合液在原料换热器中进行换热，反应物温度降到200℃，进入到热高压分离器进行气液分离(200℃,2.26MPa)，热高压分离器上部出来的气体经氢气换热器和空冷器后，进入到冷高压分离器(35℃,1.2MPa)进行气液分离，气相进入氢气提纯装置，将氢气提纯到99.9％，进入到循环氢压缩机循环使用，多余的氢气和不凝气进入到燃料气管网去加热炉。冷高压分离器出来的液相进入到冷低压分离器进行分离。

热高压分离器下面的液相进入到热低压分离器(200℃,0.8MPa)进行分离，气相进入热低分气空冷器，温度降到50℃，经过空冷器冷凝后，进入到冷低压分离器(50℃,0.1MPa)进行分离，少量气体进入到燃料气管网，冷低压分离器出来的液相与物料进入气液分离器进行气液分进入到沉降分离器分离出水和轻油、环己烷或C5—C8混合溶剂，轻油和环己烷或C5—C8混合溶剂进入到贮罐，水则去废水处理。

热低分分离器下面的液相进入中间产品贮罐，然后由泵送入到下一步工序——加氢异构化。

3、加氢异构化

如图2所示，将加氢脱氧过来的中间产品经过高压输送泵加压至3.0—3.2MPa与氢压机输送过来的3.0—3.2MPa氢气一起进入到原料加热炉中进行加热，加热到320—360℃，然后进入到加氢异构化反应器中进行加氢异构化反应，控制好加氢异构化反应器的反应温度320—360℃和压力3.0—3.2MPa。加氢异构化反应后的物料与高压输送泵输送过来中间产品进行换热，反应物料温度降到200℃，进入到热高压分离器进行分离(200℃,2.26MPa)，热高压分离器上部出来的气体经氢气换热器和空冷器后，进入到冷高压分离器(35℃,1.2MPa)进行分离，气相进入氢气提纯装置，将氢气提纯到99.9％，进入到循环氢压缩机循环使用，多余的氢气和不凝气进入到燃料气管网去加热炉。冷高压分离器出来的液相进入到冷低压分离器进行分离。

热高压分离器下面的液相进入到热低压分离器(200℃,0.5MPa)进行分离，气相进入热低分气空冷器，温度降到50℃，经过空冷器冷凝后，进入到冷低压分离器(50℃,0.5MPa)进行分离，少量气体进入到燃料气管网，冷低压分离器出来的液相进入到轻油中间罐，少量气体进入到燃料气管网。热低压分离器出来的液相进入粗品贮罐，以备下一步精馏。

4、粗品精馏

用泵将粗品贮罐中的油加入到轻油精馏塔中进行分离，塔釜温度控制在150—160℃，塔顶温度控制<145℃，塔顶分离出的轻油进入轻油冷凝器冷凝后，轻油进入轻油接收罐，塔底的油用泵抽至航油精馏塔中进行精馏分离，航油精馏塔釜温度控制在300℃，塔顶分离出的生物航油进入生物航油冷凝器冷凝，收集馏程150—280℃的馏分即为产品生物航油并保存在生物航油成品罐中，塔底重油进入重油收集罐。

Claims (4)

1.一种以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法，其特征在于：所述的方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)原料配制：将原料蓖麻油和稀释剂环己烷或C5—C8混合溶剂以5.5—6.5:3.5—4.5的比例混合均匀而制成混合液；

2)催化加氢脱氧：将上述蓖麻油和环己烷或C5—C8混合溶剂的混合液与氢气一起进行加热，之后进行加氢脱氧反应，经过冷凝后进行气液分离，分离出的气相为包括氢气和一氧化碳、甲烷、乙烷、二氧化碳、丙烷在内的不凝气，将氢气与其它气体进行分离，回收氢气循环使用，其它气体燃烧后尾气排空；分离出的液相进行油水分离，分离出的油待下一步进行处理，分离出的水进入废水处理设施进行处理；

3)加氢异构化：将上述步骤2)分离出的油与氢气一起进行加热，然后进行加氢异构化反应，经过冷凝后进行气液分离，分离出的气相为包括氢气和甲烷、乙烷、丙烷在内的不凝气，将氢气与其它气体进行分离，回收氢气循环使用，其它气体燃烧后尾气排空；分离出的液相待下一步进行处理；

4)粗品精馏：将上述步骤3)分离出的液相送入轻油精馏塔中进行分离，塔顶分离出的轻油冷凝后进入轻油接收罐，塔底的油送入航油精馏塔中进行精馏分离，塔顶分离出的生物航油冷凝后收集馏程150—280℃的馏分即为成品生物航油，塔底重油进入重油收集罐。

2.根据权利要求1所述的以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法，其特征在于：在步骤1)中，所述的原料蓖麻油和稀释剂环己烷的比例为6:4，环己烷的标号为120#。

3.根据权利要求1所述的以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的蓖麻油和环己烷或C5—C8混合溶剂的混合液与氢气在加热炉中进行加热，氢气的压力为3.0—3.2MPa，加热温度为320—360℃；加氢脱氧反应是在加氢脱氧反应器中进行，反应温度为320—360℃，压力为3.0—3.2MPa。

在步骤3)中，所述的步骤2)分离出的油与氢气在加热炉中进行加热，氢气的压力为3.0—3.2MPa，加热温度为320—350℃；加氢异构化反应是在加氢异构化反应器中进行，反应温度为320—350℃，压力2.8—3.2MPa。

4.根据权利要求1所述的以蓖麻油为原料催化加氢脱氧及异构化生产生物航煤方法，其特征在于：在步骤4)中，所述的轻油精馏塔的塔釜温度为150—160℃，塔顶温度<145℃；航油精馏塔釜的温度为300℃。