CN108315052A - 一种fcc油浆高效脱固工艺、设备和应用 - Google Patents

一种fcc油浆高效脱固工艺、设备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高效高收率脱除FCC油浆中固体颗粒的方法，包括以下步骤：A、进行FCC油浆加氢小试实验，选定缓和加氢过程的最佳实验温度、实验压力、反应时间、催化剂种类及其用量，并保证芳烃含量没有明显减少；B、在对FCC油浆进行加氢预处理之后，接着对其采用常见的石油常减压蒸馏条件进行常减压蒸馏。此FCC油浆脱固方法不仅可以极大地脱除油样中的固体颗粒使其满足高附加值利用的要求，而且可以保证FCC油浆蒸馏过程中不生焦，使得FCC油浆的蒸馏操作可以长周期平稳运行，脱固油浆收率高。

Description

一种FCC油浆高效脱固工艺、设备和应用
技术领域
本发明涉及高效高收率脱除油品中固体颗粒的方法，尤其是一种高效高收率脱除FCC油浆中固体颗粒的方法。
背景技术
在当今重油轻质化的众多炼制方法中催化裂化(FCC)最为普遍。对催化裂化的工艺和催化剂的探索虽然在近年来取得了很大的进展，但是作为催化裂化装置的副产物，催化裂化油浆的产量也随之上升，每年全国的油浆产量约为400～500万吨。原料的变重给催化裂化装置带来了许多不利的因素，一方面由于结焦以及结垢导致装置无法正常工作，另一方面装置的产物分布以及质量会受到影响，油浆的产量也会随之增加。目前主要采取两种不同的方法来处理催化裂化油浆，其一是部分或者全部回炼，其二是外甩油浆，外甩量占总量的5％～10％，如专利CN1221774A把催化裂化油浆,经温度调节,流量控制,进入高温离心分离机分离净化,得到固含量小于0.02％,脱固率92—98％以上的澄清油。FCC油浆中因含有超过2000μg/g的催化剂粉末和大量的稠环芳烃，将其循环回炼就会不可避免的导致生焦并污染催化剂，所以许多炼厂使用外甩油浆法来处理催化裂化油浆。在保证转化率不下降的前提下，增大外甩油浆的量，会使装置回炼油的循环量下降，装置的处理能力增强，气体和焦炭的产率会降低，装置能耗指标也会随之降低。然而，有些油浆作为废油直接低价卖掉，有些则调和进燃料油中燃烧使用，这些处理方式都没有充分发挥油浆的潜在价值。
催化裂化(FCC)油浆中含有的大量芳香烃组分，尤其是短侧链稠环芳烃，是生产针状焦、炭黑和碳纤维等高附加值产品的优质原料。但是FCC油浆中通常含有一定量的固体颗粒，严重限制了油浆的高附加值利用，因此，脱除油浆中的固体颗粒具有很大的经济效益。
目前国内对FCC油浆的脱固方法主要有沉淀法、过滤法等，如专利CN103265969A公开了一种新型的催化油浆脱固组合物，是在含催化剂粉末杂质的FCC油浆中加入组合物进行脱固，使除FCC油浆外的催化剂粉末沉淀出或富集在另一液相中，从而达到脱固的目的；专利CN106318440A公开了一种催化裂化油浆沉降剂，降低催化裂化油浆与催化剂固体粉末之间的吸引力，提高催化剂粉末的沉降速度和脱除率；但是这些方法均耗时较长，脱除效果一般，无法满足工业化及高附加值利用的要求。另外一种重要的脱固方法是采用蒸馏法对催化油浆进行预处理，使FCC油浆中的固体颗粒大部分残留在蒸余油中，而得到的蒸出油固含量足以达到优质炭材料的制备对固含量方面的要求。例如专利CN105802657A公开了一种催化裂化油浆固含物的脱除方法，包括如下步骤：(1)对催化裂化油浆进行热预处理；(2)对热预处理后的催化裂化油浆进行减压蒸馏，得到脱固油浆馏分油。其热预处理温度为370-500℃。而蒸馏过程在蒸至270-280℃以上时，FCC油浆出现生焦现象，使蒸馏塔底和管道堵塞，造成安全问题和经济损失，这在工业化过程中是不愿看到的。FCC油浆受热易生焦的特点使得蒸馏过程难以采用常见的石油常减压蒸馏条件进行操作，至多采用FCC油浆不生焦的较低温度进行工业蒸馏，导致蒸馏脱固过程产品蒸出油(即脱固油浆)产率过低，仅有50％～60％左右，进而影响FCC油浆高附加利用的经济效益，因此迫切需要一种高效高收率脱除油品中固体颗粒的方法，尤其是一种高效高收率脱除FCC油浆中固体颗粒的方法。
发明内容
为解决现有技术存在的不足，本发明公开了一种FCC油浆高效脱固方法，采用本发明所述的脱固方法，不仅可以高效得脱除FCC油浆中的固体颗粒，而且可以保证FCC油浆在采用常见的石油常减压蒸馏条件下的蒸馏过程中不生焦，消除蒸馏塔底和管道的堵塞现象，使得FCC油浆的蒸馏操作可以长周期平稳运行，脱固油浆收率高，最终保证工业蒸馏安全高效地进行。
为实现上述目的，本发明的具体方案如下：
取一定量的FCC油浆置于高压釜中进行浆态床缓和加氢小试实验，测定实验前后油样的烯烃含量、芳烃含量、2-5环的短侧链稠环芳烃含量、沥青质含量、受热生焦率等变化，进而选定加氢过程的最佳实验温度、实验压力、反应时间、以及催化剂种类及其用量。
在对FCC油浆进行加氢预处理之后，接着对其进行蒸馏高效脱固过程，蒸馏时的蒸出油就是脱固油浆，固含物残留在少量的蒸余残渣当中；收集脱固油浆并进行固含量分析、计算得到脱固油浆的收率。这里的蒸馏操作是在常见的石油常减压蒸馏条件下完成的。
接下来在工业生产上应用该方法和工艺对FCC油浆进行高效脱固时，首先采用静态混合器将催化剂前体充分分散到FCC油浆中，得到原料油浆和催化剂前体的混合料；进而将该混合料泵送到浆态床反应器中按照上述小试确定的反应条件进行缓和加氢反应；然后将加氢产物物流按照常见的石油常减压蒸馏条件进行蒸馏，得到工业规模的高效脱固油浆。
进一步，本发明具体的技术方案如下：
一种脱除FCC油浆中固体颗粒的方法，包括以下步骤：
A、进行FCC油浆加氢实验，选定缓和加氢过程的最佳实验温度、实验压力、反应时间、催化剂种类及其用量，并保证芳烃含量没有明显减少；
B、接着对其进行蒸馏脱固过程。
所述步骤A中进行FCC油浆加氢实验是浆态床缓和加氢预处理过程；所述步骤B中蒸馏脱固过程采用石油常减压蒸馏条件进行操作。
加氢实验条件如下：反应温度为260～480℃、反应压力为3～20MPa、反应停留时间为1～240min、催化剂活性组分为Fe、Co、Ni、V、Cr、Mn、W、Mo等过渡金属中的一种金属硫化物的超细粉末或多种金属硫化物的超细粉末混合物、以金属计的催化剂用量为10～20000μg/g；进一步，优化的加氢实验条件如下：反应温度为400℃、反应压力为12MPa、反应停留时间为90min、催化剂活性组分为WS2超细粉末、以金属计的催化剂用量为50μg/g。
常减压蒸馏过程为：取原料油样FCC油浆进行常压蒸馏，蒸至液相300～400℃，然后使其降温至150℃以下后，再在0.1～100mmHg的压力下加热并进行减压蒸馏，蒸至液相300～400℃后停止蒸馏；进一步，优化的常减压蒸馏过程为：取原料油样FCC油浆进行常压蒸馏，蒸至液相350℃，然后使其降温至100℃以下后，再在10mmHg的压力下加热并进行减压蒸馏，蒸至液相350℃后停止蒸馏。
所述步骤A中通过测定实验前后油样的烯烃含量、芳烃含量、2-5环的短侧链稠环芳烃含量、沥青质含量、受热生焦率等变化，进而选定加氢过程的最佳实验温度、实验压力、反应时间、以及催化剂种类及其用量。
在工业生产上应用该方法和工艺对FCC油浆进行高效脱固时，首先采用静态混合器将催化剂前体充分分散到FCC油浆中，得到原料油浆和催化剂前体的混合料；进而将该混合料泵送到浆态床反应器中按照上述小试确定的反应条件进行缓和加氢反应；然后将加氢产物物流按照常见的石油常减压蒸馏条件(如控制蒸馏塔底液相温度不高于350℃，控制减压蒸馏的压力为10mmHg)进行蒸馏，得到工业规模的高效脱固油浆。这里的浆态床反应器是一种空筒反应器，其中没有复杂的内构件。
脱固油浆收率提高到70％以上，而优化的脱固油浆收率提高到80％以上；脱固油浆中的固含量降至0.015％以下，而优化的脱固油浆中的固含量降至0.0080％以下；芳烃含量下降幅度低于5％、2-5环的短侧链稠环芳烃含量增加1～20％，而优化的芳烃含量下降幅度低于1.5％、2-5环的短侧链稠环芳烃含量增加6％。。
一种FCC油浆，采用上述的脱除FCC油浆中固体颗粒的方法得到的FCC油浆，油浆中的固含量为0.0080％以下。本发明的优点如下：通过本发明技术进行油浆脱固，既可以获得高收率的脱固油浆、脱固油浆的芳烃含量高，又避免了FCC油浆在整体脱固过程中生焦而使过程长周期运行，可以实现FCC油浆的高效脱固以及工业生产过程的平稳运行。所得到的脱固油浆无论是从固含量还是从芳烃含量的角度来看，都符合作为催化油浆高附加值利用的原料标准。所使用的关键设备包括分散设备、浆态床加氢反应器、以及蒸馏设备，其中分散设备和蒸馏设备都是常规的通用设备，成熟度高，而所使用的浆态床反应器是空筒反应器，没有复杂的内构件，加之反应条件缓和，因而设备和操作的成本均相对低廉。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
选用某炼油厂的FCC油浆进行实验，使用该发明方法对其进行高效脱固操作，得到的脱固油浆收率由未处理油浆的53.31％提高到85.39％，提高了32.08％。其固含量由原料油浆的0.2813％下降到脱固油浆的0.0080％，下降至原料油将固含量的2.84％；芳烃含量则由原料油浆的54.82％变为脱固油浆的53.97％，下降幅度低于1.5％，因而芳烃含量是基本稳定不变的。经过上述一系列的处理之后，所得到的脱固油浆无论是从固含量还是从芳烃含量的角度来看，都符合作为催化油浆高附加值利用的原料标准。
实验采用的原料油样FCC油浆中，芳烃含量为48.36％，固含量为0.2813％。采用该原料进行蒸馏脱固实验。一方面，进行空白实验。
空白实验1：取原料油样FCC油浆200mL进行常压蒸馏，蒸至液相350℃，然后使其降温至100℃以下后，再在10mmHg的压力下加热并进行减压蒸馏，蒸至液相300℃后停止蒸馏，收集蒸出油作为脱固油浆。结果，脱固油浆收率为52％，脱固油浆中的固含量降至0.0051％，减压蒸馏残渣中的生焦率低于0.05％；显然，尽管蒸馏过程没有明显生成焦炭，但是脱固油浆收率较低，残渣油收率较高，换言之，还有高达48％的油浆没有脱固，因此需要进一步提高蒸馏深度。
空白实验2：与空白实验一样进行常压蒸馏，再进行减压蒸馏，只是减压蒸馏时蒸至液相350℃后再停止蒸馏，收集蒸出油作为脱固油浆。结果，脱固油浆收率为81％，脱固油浆中的固含量降至0.0093％，减压蒸馏残渣中的生焦率高达0.92％(以原料油浆为计算基准，且不计原料油浆中起始的固含量)。众所周知，在350℃这种典型的蒸馏条件下，原油蒸馏过程可以长周期运转，其中基本不生焦，相比之下，这里对FCC油浆蒸馏时却出现大量生焦的现象，工业上难以实现长周期连续运转。
由上述两个空白实验可见，通过蒸馏手段对FCC油浆进行脱固在工业上是不现实的，存在不是脱固油浆收率偏低就是蒸馏装置因大量生焦结垢而难以连续运转的严峻挑战。
另一方面，开展对照实验。取原料油样FCC油浆200mL于500mL的高压釜中进行浆态床缓和加氢预处理实验，这里加氢实验条件如下：反应温度为400℃、反应压力为12MPa、反应时间为90min、催化剂为MoS2超细粉末、催化剂用量为50μg/g。然后在加氢预处理反应完成后，将得到的反应产物油浆按照空白实验2的蒸馏条件进行常减压蒸馏，并收集蒸出油作为脱固油浆。结果，减压蒸馏残渣中的生焦率及催化剂MoS2含量合计低于0.05％(以原料油浆为计算基准，且不计原料油浆中起始的固含量)，脱固油浆收率为89％，脱固油浆中的固含量降至0.0063％，脱固油浆中的芳烃含量为48.17％。显然，通过本发明技术进行油浆脱固，既可以获得高收率的脱固油浆、脱固油浆的芳烃含量高，又避免了FCC油浆在整体脱固过程中生焦而使过程长周期运行，可以实现FCC油浆的高效脱固。所得到的脱固油浆无论是从固含量还是从芳烃含量的角度来看，都符合作为催化油浆高附加值利用的原料标准。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种脱除FCC油浆中固体颗粒的方法，包括以下步骤：
A、进行FCC油浆加氢实验，选定缓和加氢过程的最佳实验温度、实验压力、反应时间、催化剂种类及其用量，并保证芳烃含量没有明显减少；
B、接着对其进行蒸馏脱固过程。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A中进行FCC油浆加氢实验是浆态床缓和加氢预处理过程；其中采用静态混合器将催化剂分散到FCC油浆中；然后在浆态床反应器中进行缓和加氢反应。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤B中蒸馏脱固过程采用石油常减压蒸馏条件进行操作。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：加氢实验条件如下：反应温度为260～480℃、反应压力为3～20MPa、反应停留时间为1～240min、催化剂活性组分为Fe、Co、Ni、V、Cr、Mn、W、Mo等过渡金属中的一种金属硫化物的超细粉末或多种金属硫化物的超细粉末混合物、以金属计的催化剂用量为10～20000μg/g；进一步，优化的加氢实验条件如下：反应温度为400℃、反应压力为12MPa、反应停留时间为90min、催化剂活性组分为WS2超细粉末、以金属计的催化剂用量为50μg/g。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：常减压蒸馏过程为：取原料油样FCC油浆进行常压蒸馏，蒸至液相300～400℃，然后使其降温至150℃以下后，再在0.1～100mmHg的压力下加热并进行减压蒸馏，蒸至液相300～400℃后停止蒸馏；进一步，优化的常减压蒸馏过程为：取原料油样FCC油浆进行常压蒸馏，蒸至液相350℃，然后使其降温至100℃以下后，再在10mmHg的压力下加热并进行减压蒸馏，蒸至液相350℃后停止蒸馏。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A中通过测定实验前后油样的烯烃含量、芳烃含量、2-5环的短侧链稠环芳烃含量、沥青质含量、受热生焦率等变化，进而选定加氢过程的最佳实验温度、实验压力、反应时间、以及催化剂种类及其用量。
7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：脱固油浆收率提高到70％以上，而优化的脱固油浆收率提高到80％以上。
8.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：脱固油浆中的固含量降至0.015％以下，而优化的脱固油浆中的固含量降至0.0080％以下。
9.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于：芳烃含量下降幅度低于5％、2-5环的短侧链稠环芳烃含量增加1～20％，而优化的芳烃含量下降幅度低于1.5％、2-5环的短侧链稠环芳烃含量增加6％。
10.一种FCC油浆，其特征在于：采用权利要求1-9任一项所述的脱除FCC油浆中固体颗粒的方法得到的FCC油浆，油浆中的固含量为0.015％以下，优化的结果为0.0080％以下。
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