CN107057780B - 一种超国ⅵ标准柴油 - Google Patents

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Abstract

一种超国Ⅵ标准柴油，由F‑T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分按70∶47﹣60∶11的质量比调和而成，高密度燃料调和组分为以劣质重油为原料、经过加氢精制得到的馏程为180﹣360℃的环烷烃和芳烃及尾油部分，其密度为980﹣1030 kg/m3，运动粘度为10.0﹣11.0mm2/S，十六烷值指数为20﹣25，校正磨痕直径为250﹣200μm，与F‑T合成煤制油的柴油组分能形成极佳的互补，能有效提高F‑T合成煤制油的柴油组分的密度和运动粘度、降低其十六烷值指数、改善其润滑性能，使调配得到的柴油达到超Ⅵ标准，可作为成品油在柴油车辆上直接使用。

Description

一种超国Ⅵ标准柴油
技术领域
本发明属于煤炭的转化利用领域，具体涉及一种以F-T合成煤制油的柴油组分作为主要原料的超国Ⅵ标准柴油。
背景技术
煤制油是以煤炭为原料，通过费托合成加工过程生产油品和石油化工产品的一项技术，其包括煤直接液化和简接液化两种技术路线。其中，煤的间接液化首先是把煤气化，再通过费托(F-T)合成转化为烃类燃料。F-T合成工艺是以合成气为原料制备烃类化合物的过程。合成气可由天然气、煤炭、轻烃、重质油、生物质等原料制备。根据合成气的原料不同，F-T合成油可分为煤制油CTL、生物质制油和天然气制油。利用该合成工艺生产的油品具有H/C含量高、低硫和低芳烃以及能和普通柴油以任意比例互溶等特性，但是，目前F-T合成煤制油的柴油组分存在密度过低(仅746kg/m3左右)、运动粘度偏小(2.0mm2/S以内)、十六烷值指数过高(80以上)、润滑性极差(磨痕直径在1000μm以上)等缺陷，当其单独作为成品柴油使用时，由于上述缺陷，除造成滞燃期过早和提前(滞前)使燃油燃烧不尽，油耗大、热效率低、动力不足之外，还会使原本超低硫环保清洁的F-T合成煤制油柴油组分，相反造成更大的污染(冒黑烟)，同时，由于没有润滑性，使得发动机供油系统尤其是供油泵的磨损大，极易造成燃油泄露和供油系统损坏，严重影响发动机的使用寿命等。因此其无法作为正式的成品油在柴油车辆上直接使用，只能作为国标柴油的调和组分少量掺兑使用。
发明内容
本发明的目的是克服F-T合成煤制油柴油组分现有的技术缺陷和无法作为成品油在柴油车辆上直接使用的问题，提供一种以F-T合成煤制油柴油组分为主要原料的超国Ⅵ标准柴油。
为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种超国Ⅵ标准柴油，由F-T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分按70∶47﹣60∶11的质量比调和而成，其中，所述高密度燃料调和组分为以劣质重油为原料、经过加氢精制得到的馏程为180﹣360℃的环烷烃和芳烃及尾油部分，该高密度燃料调和组分的密度为980﹣1030kg/m3，运动粘度为10.0﹣11.0mm2/S，十六烷值指数为20﹣25，校正磨痕直径为250﹣200μm。
所述高密度燃料调和组分依次采用以下工艺制备而成：
一、先将劣质重油放入一号常压分馏塔中以得到轻馏分和常压渣油，再将所述常压渣油与催化剂混合得到混合料；
二、先将所述混合料与氢气混合，再将其加热后置于临氢催化裂解反应器中反应，随后将临氢催化裂解反应器中的顶部产物置于一号热高压分离罐中进行热高压分离，接着将临氢催化裂解反应器中的底部产物与一号热高压分离罐中的底部产物一起放入一号热低压分离罐中进行热低压分离；
三、热低压分离完成后，先将一号热低压分离罐中的底部产物置于减压分馏塔进行减压分馏，再将减压分馏塔侧线得到的馏分油、一号常压分馏塔顶部及侧线产物置于固定床精制反应器中进行反应，反应完成后，将固定床精制反应器中的底部产物放入二号热高压分离罐中进行分离；
四、分离完成后，先将二号热高压分离罐顶部排出的气体通入冷高压分离罐进行分离，并将二号热高压分离罐中的底部产物放入二号热低压分离罐中，随后将冷高压分离罐的底部冷凝油产物置于冷低压分离器中分离，再将冷低压分离器的底部冷凝油产物置于汽提塔；
五、将汽提塔中的底部产物与二号热低压分离罐中的底部产物放入二号常压分馏塔进行常压分馏，该二号常压分馏塔的侧线下部产物即为高密度燃料调和组分。
所述劣质重油为煤焦油、乙烯焦油、催化油浆中的至少一种。
工艺一中，所述催化剂为钼镍质量比是1∶4﹣4∶1的钼镍油溶剂催化剂，该钼镍油溶剂催化剂的用量为氢气的0.01％﹣0.05％。
所述临氢裂解反应器的反应条件为：
反应压力10﹣23MPa，反应温度430﹣470℃，总进料体积空速0.3﹣1.5h-1，氢油体积比800﹣1200；
所述固定床精制反应器的反应条件为：
反应压力10﹣20MPa，反应温度为280﹣400℃，总进料体积空速为0.6﹣2.0h-1，氢油体积比500﹣1200。
所述固定床精制反应器中含有加氢改质催化器，该加氢改质催化器为由Co、Mo、Ni、W金属中的2种或3种金属负载在Al2O3上的专有催化剂，其金属总质量为加氢改质催化剂总质量的20％﹣40％。
所述减压分馏塔中的底部物料为外甩尾油固体燃料，所述汽提塔中的顶部产物气态和液态烃，所述二号常压分馏塔中的顶部产物作为重整原料，侧线上部产物为航空煤油，底部产物为催化裂化原料。
工艺四中，由所述冷高压分离罐顶部排出的气体依次经脱硫处理、循环氢压缩后与氢气混合，随后与混合料混合。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种超国Ⅵ标准柴油的原料由F-T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分按70∶47﹣60∶11的质量比调和而成，且高密度燃料调和组分为以劣质重油为原料、经过加氢精制得到的馏程为180﹣360℃的环烷烃和芳烃及尾油部分，一方面，该高密度燃料调和组分与F-T合成煤制油的柴油组分能形成极佳的互补，两者按比例调和之后，得到的柴油密度可由原746kg/m3升至790﹣840kg/m3之间，运动粘度可由原2.0mm2/S提高到3.0﹣4.5mm2/S、十六烷值指数由原80降至50﹣56、校正磨痕直径由原1000μm以上调至370﹣280μm，硫含量能控制在3ppm左右，达到超Ⅵ标准，可作为成品油在柴油车辆上直接使用，另一方面，该超Ⅵ标准柴油的生产成本低于现行的煤制油生产成本。因此，本发明不仅彻底解决了F-T合成煤制油柴油组分的技术难题，同时也彻底摘掉了F-T合成煤制油柴油组分不是成品油的帽子，实现了更清洁、更环保的F-T合成煤制油的柴油组分和国标成品油一样进入市场和在柴油车辆上直接使用的目的，而且生产成本更低，为国家的能源安全和煤制油的发展作出贡献。
2、本发明一种超国Ⅵ标准柴油中高密度燃料调和组分的制备工艺通过控制临氢催化裂解的反应条件，使得整个制备工艺具有较高的转化率，通过限定临氢催化裂解反应的催化剂可抑制原料油在反应过程中生焦，保证装置的长周期运转，该方法的原料适应性强，副产品均经过加氢精制，表现出优良的性质，具有较高的使用价值。因此，本发明制备工艺不仅收率高、生产成本低，而且使得装置的使用周期长。
附图说明
图1为本发明中高密度燃料调和组分的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。
一种超国Ⅵ标准柴油，由F-T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分按70∶47﹣60∶11的质量比调和而成，其中，所述高密度燃料调和组分为以劣质重油为原料、经过加氢精制得到的馏程为180﹣360℃的环烷烃和芳烃及尾油部分，该高密度燃料调和组分的密度为980﹣1030kg/m3，运动粘度为10.0﹣11.0mm2/S，十六烷值指数为20﹣25，校正磨痕直径为250﹣200μm。
参见图1，所述高密度燃料调和组分依次采用以下工艺制备而成：
一、先将劣质重油放入一号常压分馏塔中以得到轻馏分和常压渣油，再将所述常压渣油与催化剂混合得到混合料；
二、先将所述混合料与氢气混合，再将其加热后置于临氢催化裂解反应器中反应，随后将临氢催化裂解反应器中的顶部产物置于一号热高压分离罐中进行热高压分离，接着将临氢催化裂解反应器中的底部产物与一号热高压分离罐中的底部产物一起放入一号热低压分离罐中进行热低压分离；
三、热低压分离完成后，先将一号热低压分离罐中的底部产物置于减压分馏塔进行减压分馏，再将减压分馏塔侧线得到的馏分油、一号常压分馏塔顶部及侧线产物置于固定床精制反应器中进行反应，反应完成后，将固定床精制反应器中的底部产物放入二号热高压分离罐中进行分离；
四、分离完成后，先将二号热高压分离罐顶部排出的气体通入冷高压分离罐进行分离，并将二号热高压分离罐中的底部产物放入二号热低压分离罐中，随后将冷高压分离罐的底部冷凝油产物置于冷低压分离器中分离，再将冷低压分离器的底部冷凝油产物置于汽提塔；
五、将汽提塔中的底部产物与二号热低压分离罐中的底部产物放入二号常压分馏塔进行常压分馏，该二号常压分馏塔的侧线下部产物即为高密度燃料调和组分。
所述劣质重油为煤焦油、乙烯焦油、催化油浆中的至少一种。
工艺一中，所述催化剂为钼镍质量比是1∶4﹣4∶1的钼镍油溶剂催化剂，该钼镍油溶剂催化剂的用量为氢气的0.01％﹣0.05％。
所述临氢裂解反应器的反应条件为：
反应压力10﹣23MPa，反应温度430﹣470℃，总进料体积空速0.3﹣1.5h-1，氢油体积比800﹣1200；
所述固定床精制反应器的反应条件为：
反应压力10﹣20MPa，反应温度为280﹣400℃，总进料体积空速为0.6﹣2.0h-1，氢油体积比500﹣1200。
所述固定床精制反应器中含有加氢改质催化器，该加氢改质催化器为由Co、Mo、Ni、W金属中的2种或3种金属负载在Al2O3上的专有催化剂，其金属总质量为加氢改质催化剂总质量的20％﹣40％。
所述减压分馏塔中的底部物料为外甩尾油固体燃料，所述汽提塔中的顶部产物气态和液态烃，所述二号常压分馏塔中的顶部产物作为重整原料，侧线上部产物为航空煤油，底部产物为催化裂化原料。
工艺四中，由所述冷高压分离罐顶部排出的气体依次经脱硫处理、循环氢压缩后与氢气混合，随后与混合料混合。
本发明的原理说明如下：
针对F-T合成煤制油的柴油组分因密度过低、粘度过小、十六烷值过高、没有润滑性等先天性质量缺陷而导致其不能作为成品柴油进入市场直接使用的技术问题，本发明提供了一种高密度燃料调和组分，该燃料调和组分与F-T合成煤制油的柴油组分具有优良的互补性，能有效地提高F-T合成煤制油的柴油组分的密度和运动粘度、降低十六烷值指数、改善其润滑性能，使其满足国Ⅵ柴油的质量和技术要求。同时，由于高密度燃料调和组分的生产成本在煤制油的生产成本之下，因此，本发明超国VI标准柴油的生产成本低于煤制油的生产成本。
另外，本发明超国Ⅵ柴油的调和工艺简单、方便，只需根据F-T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分的配比，采用计量控制和循环法直接掺兑即可。
所述高密度燃料调和组分以及本发明柴油的各项技术指标见表1：
表1高密度燃料调和组分、本发明柴油的检测指标
本发明所述制备工艺中，固定床精制反应器内含有加氢改质催化剂，该加氢改质催化剂能够促进不小于370℃的馏分发生裂化反应，减少小于370℃的馏分发生裂化反应。
本发明所述劣质重油产自内蒙古，其相关理化性质见表2：
表2劣质重油的理化性质
项目 煤焦油 乙烯焦油 催化油装
密度(20℃)，g·cm-3 1.2150 1.0500 1.0800
运动粘度(40℃)，mm2.s-1 115.0 44.2 127.0
S含量，w％ 0.33 0.40 0.70
N含量，w％ 0.93 0.07 1.20
C含量，w％ 88.36 91.64 91.20
H含量，w％ 5.92 7.47 6.90
残炭，w％ 20.50 12.00 9.60
灰分，w％ 0.12 0.0005 0.21
＜350℃ 42.01 66.50 10.20
＞350℃ 57.99 33.50 89.80
饱和分 25.03 17.24 27.60
芳香分 28.42 53.25 66.20
胶质 18.01 10.82 5.60
沥青质 28.54 18.69 0.60
实施例1：
参见图1，一种超国VI标准柴油，由F-T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分按60∶11的质量比调和而成，其中，所述高密度燃料调和组分为以劣质重油为原料、经过加氢精制得到的馏程为180-360℃的环烷烃和芳烃及尾油部分，依次采用以下工艺制备而成：
一、先将劣质重油放入一号常压分馏塔中以得到轻馏分和常压渣油，再将所述常压渣油与催化剂混合得到混合料，其中，所述劣质重油为煤焦油，所述催化剂为钼镍质量比是1∶4的钼镍油溶剂催化剂，该钼镍油溶剂催化剂的用量为氢气的0.015％；
二、先将所述混合料与氢气混合，再将其加热后置于临氢催化裂解反应器中反应，随后将临氢催化裂解反应器中的顶部产物置于一号热高压分离罐中进行热高压分离，接着将临氢催化裂解反应器中的底部产物与一号热高压分离罐中的底部产物一起放入一号热低压分离罐中进行热低压分离，其中，所述临氢裂解反应器的反应条件为：
反应压力10MPa，反应温度430℃，总进料体积空速0.3h，氢油体积比1000；
三、热低压分离完成后，先将一号热低压分离罐中的底部产物置于减压分馏塔进行减压分馏，再将减压分馏塔侧线得到的馏分油、一号常压分馏塔顶部及侧线产物置于固定床精制反应器中进行反应，反应完成后，将固定床精制反应器中的底部产物放入二号热高压分离罐中进行分离，其中，所述减压分馏塔中的底部物料为外甩尾油固体燃料，所述固定床精制反应器中含有加氢改质催化器，该加氢改质催化器为Mo-Ni/Al2O3加氢改质催化剂，其活性金属质量为加氢改质催化剂总质量的25％，且固定床精制反应器的反应条件为：
反应压力10MPa，反应温度为280℃，总进料体积空速为1.0h-1，氢油体积比500；
四、分离完成后，先将二号热高压分离罐顶部排出的气体通入冷高压分离罐进行分离，并将二号热高压分离罐中的底部产物放入二号热低压分离罐中，随后将冷高压分离罐的底部冷凝油产物置于冷低压分离器中分离，再将冷低压分离器的底部冷凝油产物置于汽提塔，其中，由所述冷高压分离罐顶部排出的气体依次经脱硫处理、循环氢压缩后与氢气混合，随后与混合料混合；
五、将汽提塔中的底部产物与二号热低压分离罐中的底部产物放入二号常压分馏塔进行常压分馏，该二号常压分馏塔的侧线下部产物即为高密度燃料调和组分，其中，所述汽提塔中的顶部产物气态和液态烃，所述二号常压分馏塔中的顶部产物作为重整原料，侧线上部产物为航空煤油，底部产物为催化裂化原料。
实施例2：
步骤同实施例1，不同之处在于：
所述柴油由F-T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分按4∶1的质量比调和而成；
所述工艺一中，劣质重油为乙烯焦油，催化剂为钼镍质量比是1∶1的钼镍油溶剂催化剂，该钼镍油溶剂催化剂的用量为氢气的0.02％；
所述工艺二中，临氢裂解反应器的反应条件为：
反应压力16MPa，反应温度445℃，总进料体积空速1.0h-1，氢油体积比800；
所述工艺三中，加氢改质催化器为Co-Ni/Al2O3加氢改质催化剂，其活性金属质量为加氢改质催化剂总质量的30％，固定床精制反应器的反应条件为：
反应压力15MPa，反应温度为330℃，总进料体积空速为0.6h-1，氢油体积比800。
实施例3：
步骤同实施例1，不同之处在于：
所述柴油由F-T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分按7∶3的质量比调和而成；
所述工艺一中，劣质重油为催化油浆，催化剂为钼镍质量比是4∶1的钼镍油溶剂催化剂，该钼镍油溶剂催化剂的用量为氢气的0.04％；
所述工艺二中，临氢裂解反应器的反应条件为：
反应压力23MPa，反应温度470℃，总进料体积空速1.5h-1，氢油体积比1200；
所述工艺三中，加氢改质催化器为Co-W/Al2O3加氢改质催化剂，其活性金属质量为加氢改质催化剂总质量的40％，固定床精制反应器的反应条件为：
反应压力20MPa，反应温度为400℃，总进料体积空速为2.0h-1，氢油体积比800。
实施例4：
步骤同实施例1，不同之处在于：
所述柴油由F-T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分按2∶1的质量比调和而成；
所述工艺一中，劣质重油为催化油浆，催化剂为钼镍质量比是2∶1的钼镍油溶剂催化剂，该钼镍油溶剂催化剂的用量为氢气的0.035％；
所述工艺二中，临氢裂解反应器的反应条件为：
反应压力14MPa，反应温度440℃，总进料体积空速0.6h-1，氢油体积比1100；
所述工艺三中，加氢改质催化器为Co-Ni-W/Al2O3加氢改质催化剂，其活性金属质量为加氢改质催化剂总质量的23％，固定床精制反应器的反应条件为：
反应压力13MPa，反应温度为300℃，总进料体积空速为0.8h-1，氢油体积比1000。
实施例5：
步骤同实施例1，不同之处在于：
所述柴油由F-T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分按70∶47的质量比调和而成；
所述工艺一中，劣质重油为乙烯焦油，催化剂为钼镍质量比是1∶2的钼镍油溶剂催化剂，该钼镍油溶剂催化剂的用量为氢气的0.05％；
所述工艺二中，临氢裂解反应器的反应条件为：
反应压力20MPa，反应温度460℃，总进料体积空速1.2h-1，氢油体积比900；
所述工艺三中，加氢改质催化器为Mo-Ni-W/Al2O3加氢改质催化剂，其活性金属质量为加氢改质催化剂总质量的20％，固定床精制反应器的反应条件为：
反应压力17MPa，反应温度为360℃，总进料体积空速为1.5h-1，氢油体积比700。
采用上述实施例得到的高密度燃料调和组分的密度、运动粘度等指标参见表3：
表3高密度燃料调和组分的密度、运动粘度、十六烷值指数以及校正磨痕直径
项目 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
密度kg/m3 1010 987 996 980 1030
运动粘度mm2/S 10.8 10.2 10.0 11.0 10.1
十六烷值指数 23 20 21 25 23
校正磨痕直径μm 220 231 213 250 200

Claims (7)

1.一种超国Ⅵ标准柴油，其特征在于：
所述柴油由F-T合成煤制油的柴油组分与高密度燃料调和组分按70∶47﹣60∶11的质量比调和而成，其中，所述高密度燃料调和组分为以劣质重油为原料、经过加氢精制得到的馏程为180﹣360℃的环烷烃和芳烃及尾油部分，该高密度燃料调和组分的密度为980﹣1030kg/m3，运动粘度为10.0﹣11.0mm2/S，十六烷值指数为20﹣25，校正磨痕直径为250﹣200μm；
所述高密度燃料调和组分依次采用以下工艺制备而成：
一、先将劣质重油放入一号常压分馏塔中以得到轻馏分和常压渣油，再将所述常压渣油与催化剂混合得到混合料；
二、先将所述混合料与氢气混合，再将其加热后置于临氢催化裂解反应器中反应，随后将临氢催化裂解反应器中的顶部产物置于一号热高压分离罐中进行热高压分离，接着将临氢催化裂解反应器中的底部产物与一号热高压分离罐中的底部产物一起放入一号热低压分离罐中进行热低压分离；
三、热低压分离完成后，先将一号热低压分离罐中的底部产物置于减压分馏塔进行减压分馏，再将减压分馏塔侧线得到的馏分油、一号常压分馏塔顶部及侧线产物置于固定床精制反应器中进行反应，反应完成后，将固定床精制反应器中的底部产物放入二号热高压分离罐中进行分离；
四、分离完成后，先将二号热高压分离罐顶部排出的气体通入冷高压分离罐进行分离，并将二号热高压分离罐中的底部产物放入二号热低压分离罐中，随后将冷高压分离罐的底部冷凝油产物置于冷低压分离器中分离，再将冷低压分离器的底部冷凝油产物置于汽提塔；
五、将汽提塔中的底部产物与二号热低压分离罐中的底部产物放入二号常压分馏塔进行常压分馏，该二号常压分馏塔的下部侧线产物即为高密度燃料调和组分。
2.根据权利要求1所述的一种超国Ⅵ标准柴油，其特征在于：所述劣质重油为煤焦油、乙烯焦油、催化油浆中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一种超国Ⅵ标准柴油，其特征在于：工艺一中，所述催化剂为钼镍质量比是1∶4﹣4∶1的钼镍油溶剂催化剂，该钼镍油溶剂催化剂的用量为氢气的0.01%﹣0.05%。
4.根据权利要求1或2所述的一种超国Ⅵ标准柴油，其特征在于：
所述临氢催化裂解反应器的反应条件为：
反应压力10﹣23MPa，反应温度430﹣470℃，总进料体积空速0.3﹣1.5h-1，氢油体积比800﹣1200；
所述固定床精制反应器的反应条件为：
反应压力10﹣20MPa，反应温度为280﹣400℃，总进料体积空速为0.6﹣2.0h-1，氢油体积比500﹣1200。
5.根据权利要求1或2所述的一种超国Ⅵ标准柴油，其特征在于：所述固定床精制反应器中含有加氢改质催化剂，该加氢改质催化剂为由Co、Mo、Ni、W金属中的2种或3种金属负载在Al2O3上的催化剂，其金属总质量为加氢改质催化剂总质量的20%﹣40%。
6.根据权利要求1或2所述的一种超国Ⅵ标准柴油，其特征在于：所述减压分馏塔中的底部物料为外甩尾油固体燃料，所述汽提塔中的顶部产物为气态和液态烃，所述二号常压分馏塔中的顶部产物作为重整原料，上部侧线产物为航空煤油，底部产物为催化裂化原料。
7.根据权利要求1或2所述的一种超国Ⅵ标准柴油，其特征在于：工艺四中，由所述冷高压分离罐顶部排出的气体依次经脱硫处理、循环氢压缩后与氢气混合，随后与混合料混合。
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