CN109679691A - 一种由石脑油生产高辛烷值汽油的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种由石脑油生产高辛烷值汽油的方法,该方法包括将石脑油原料进行加氢精制、第一分馏和第二分馏,将石脑油中的甲基环戊烷、环己烷和多支链烷烃直接分离出来作为汽油组分,再将第一分馏所得的第一重质馏分进行催化重整,第二分馏所得的第二轻质馏分进行异构化反应得到汽油组分,石脑油中的苯还可进一步加氢成环己烷后再进行异构化。本发明方法能够提高汽油收率,优化汽油组成,提高汽油中异构烷烃和环烷烃的含量,降低芳烃和正构烷烃的含量。
Description
技术领域
本发明涉及一种由石脑油生产高辛烷值汽油的方法。
背景技术
现代汽车发动机要求汽油具有较高的辛烷值。芳烃、烯烃均是重要的高辛烷值汽油调和组分,但芳烃和烯烃不易燃烧完全,会随着汽车尾气进入大气,是造成大气污染的重要因素之一。由于环保问题,高辛烷值汽油中对烯烃和芳烃的限制也越来越严格。多支链的异构烷烃和某些环烷烃如甲基环戊烷不仅具有较高的辛烷值,且燃烧比较完全,作为未来汽油升级的“终极调和组分”,其作用日益凸显。
石脑油是由正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳烃等多种烃组成的混合物。石脑油通过催化重整过程可转化为富含芳烃的重整生成油,通过烷烃异构化反应可生成富含高辛烷值异构烷烃的异构化油,因此是生产高辛烷值汽油调和组分的重要原料。随着石油资源的枯竭和原油的劣质化和重质化,石脑油资源变得日益宝贵。因此,如何将宝贵的石脑油资源转化为高辛烷值汽油调和组分,实现石脑油的优化利用,是人们极为关心和亟待解决的问题。
中国专利CN101570698A公开了一种沸程为40~260℃的石脑油的催化转化方法,包括如下步骤:(1)将石脑油在加氢精制催化剂存在下进行加氢精制,再将加氢精制后的石脑油分馏切割成轻质馏份、中间馏份和重质馏份, (2)将轻质馏份排出装置或与轻烃异构化催化剂接触进行轻烃异构化反应,(3) 将中间馏份分离成一至多股馏份进行分段重整反应,(4)重质馏份与轻质化催化剂接触进行轻质化反应。
中国专利CN101759513A公开了一种石脑油的利用方法,所述方法包括如下步骤:(1)将石脑油分离成富含正构烷烃的组分和富含非正构烷烃的组分;(2)将步骤(1)得到的富含正构烷烃的组分切割成C5/C6馏分和≥C7馏分; (3)将步骤(2)得到的C5/C6馏分进行异构化,得到C5/C6异构烷烃;(4)将步骤 (2)得到的≥C7馏分进行催化裂解,得到乙烯和丙烯;(5)将步骤(1)得到的富含非正构烷烃的组分进行重整,得到芳烃或高辛烷值调合组分。
中国专利CN103717713A公开了一种通过链烷烃异构化单元与重整装置的并行操作以精炼石脑油的方法,具体实施方案包括:将石脑油原料分离为轻质石油脑和重质石油脑;将重质石脑油分离为链烷烃料流和非链烷烃料流;将轻质石油脑引入第一异构化单元,将链烷烃流体引入第二异构化单元;将非链烷烃流体引入重整装置,并将所得流出物合并以形成汽油共混物。
中国专利CN103396833A公开了一种合成石脑油生产车用汽油的方法,包括如下步骤:将煤间接液化工艺合成石脑油送入分馏塔分馏,塔一线分馏出的C5-C6送入正构烷烃临氢异构化工艺进行处理;塔底得到的≥80℃馏分送入固定床催化重整工艺进行处理;最后将正构烷烃临氢异构化工艺及固定床催化重整工艺得到的生成油混合后送入脱气塔脱气,在塔底得到车用汽油组分。
中国专利CN104711017A公开了一种包含链烷和环烷的石脑油馏分生产具有高于95的辛烷值的汽油的方法,所述方法包括下列步骤:a)将石脑油馏分送往第一催化重整单元,将至少一部分链烷和/或环烷转化成芳族化合物并产生氢气;b)从第一催化重整单元中取出第一流出物和氢气流;c)将第一流出物送往分离单元以分离含有直链烷烃的轻质烃馏分和含有未转化的链烷和/或环烷的重质烃馏分;d)将轻质烃馏分送往异构化单元以产生异构油; e)将重质烃馏分送往第二催化重整单元;f)从第二催化重整单元中取出含有芳族化合物的重整油。
上述方法通常将石脑油分成2~3股馏分,分别作为烷烃异构化和重整进料,部分馏分还作为催化裂解制乙烯和丙烯的原料。但上述方法均未涉及石脑油原料中原有的甲基环戊烷(RON=91.3)、2,2-二甲基戊烷(RON=92.8)、 2,4-二甲基戊烷(RON=83.1)、2,2,3-三甲基丁烷(RON=100.0)、环己烷(RON=83.0)等高辛烷值组分的优化利用问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种由石脑油生产高辛烷值汽油的方法,本发明方法能够提高汽油收率,优化汽油组成,提高汽油中异构烷烃和环烷烃的含量,降低芳烃和正构烷烃的含量。
为了实现上述目的,本发明提供一种由石脑油生产高辛烷值汽油的方法,该方法包括:
(1)将石脑油原料与加氢精制催化剂接触并进行加氢精制,得到加氢精制石脑油;
(2)将步骤(1)中所得加氢精制石脑油以环己烷的沸点为切割点进行第一分馏,得到第一轻质馏分和第一重质馏分,其中,所述第一轻质馏分的终馏点不高于环己烷的沸点,所述第一重质馏分的初馏点高于环己烷的沸点;
(3)将步骤(2)中所得第一重质馏分与催化重整催化剂接触并进行催化重整,得到重整生成油;
(4)将步骤(2)中所得第一轻质馏分以甲基环戊烷的沸点为切割点进行第二分馏,得到第二轻质馏分、甲基环戊烷馏分和第二重质馏分,其中,所述第二轻质馏分的终馏点低于甲基环戊烷馏分的初馏点,所述第二重质馏分的初馏点高于甲基环戊烷馏分的终馏点;
(5)将步骤(4)中所得第二轻质馏分与轻质馏分异构化催化剂接触并进行第一异构化,得到第一异构化油;
(6)将步骤(4)中所得第二重质馏分进行芳烃抽提,得到苯和脱苯后的第三重质馏分;
(7)将步骤(6)中所得苯与苯加氢催化剂接触并进行苯加氢,得到环己烷;
(8)将步骤(7)中所得环己烷与环己烷异构化催化剂接触并进行第二异构化,得到第二异构化油。
本发明将石脑油原料中的甲基环戊烷、环己烷、多支链异构烷烃等高辛烷值组分通过两次分馏及芳烃抽提分离出来,直接作为汽油组分,再将第一分馏所得的第一重质馏分进行重整生产高辛烷值汽油,第二轻质馏分进行异构化,芳烃抽提所得的苯通过加氢和异构化转化为富含甲基环戊烷的第二异构化油,可提高石脑油的汽油收率,并优化汽油组成,使汽油中异构烷烃和环烷烃等高辛烷值组分的含量增加,芳烃和正构烷烃的含量下降。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与下面的具体实施方式一起用于解释本发明,但并不构成对本发明的限制。在附图中:
图1是本发明方法一种具体实施方式的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明以环己烷的沸点作为切割点将加氢精制石脑油分离成第一轻质馏分和第一重质馏分,并将第一轻质馏分进行第二次分馏,将其中的甲基环戊烷分离出来直接作为汽油组分,同时得到含环己烷、多支链异构烷烃(例如2,2-二甲基戊烷、2,4-二甲基戊烷、2,2,3-三甲基丁烷)等高辛烷值组分的第二重质馏分,将第二重质馏分进行芳烃抽提脱除苯后直接作为汽油组分,再将第一重质馏分进行催化重整生产高辛烷值汽油,可避免石脑油中的甲基环戊烷和环己烷转化为苯,增加汽油苯含量,同时还可避免上述C7异构烷烃在重整的高温反应条件下转化为芳烃或裂解为小分子,降低汽油收率;将脱除了高辛烷值组分的第二轻质馏分进行C5/C6异构化,一方面可避免这些高辛烷值组分裂解为小分子,降低汽油收率,另一方面可避免其对异构化催化剂造成的危害,延长轻质馏分异构化催化剂的寿命。此外,将芳烃抽提所得苯通过加氢和异构化转化为富含甲基环戊烷的第二异构化油,还可进一步增加汽油收率。
本发明中,步骤(1)中所述石脑油原料为C5-C11的烃类,例如可以为选自直馏石脑油、加氢裂化石脑油、焦化石脑油、催化裂化石脑油和油田凝析油中的至少一种。
本发明中,步骤(1)中所述加氢精制用于使石脑油原料中烯烃饱和并脱除氮、氧、硫等杂质,并优选使所得加氢精制石脑油中,硫含量小于0.5μg/g,氮含量小于0.5μg/g,砷含量小于1.0ng/g,铅含量小于10ng/g。所述加氢精制的条件可以包括:温度为260-460℃,优选为280-440℃,压力为1-8MPa,优选为1.6-4.0MPa,进料体积空速为1-20h-1,优选为2-10h-1,氢/烃体积比为(10-1000):1,优选为(50-600):1。加氢精制催化剂优选具有加氢饱和烯烃,同时还具有加氢脱硫、脱氮和脱氧能力的催化剂,例如,以干基计,所述加氢精制催化剂可以包括5-49质量%的加氢活性组分氧化物、0.1-1.0 质量%的卤素和50.4-94.9质量%的无机氧化物载体,所述加氢活性组分氧化物可以包括选自Co、Ni、Fe、W、Mo、Cr、Bi、Sb、Zn、Cd、Cu、In和稀土中的至少一种金属的氧化物,所述无机氧化物载体优选为氧化铝载体,所述卤素优选为氯。
本发明中,步骤(2)是将加氢精制石脑油以环己烷的沸点为切割点进行第一分馏,即将环己烷切割入第一轻质馏分中,将沸点高于环己烷沸点的重组分切入第一重质馏分。
本发明中,步骤(3)中所述催化重整用于对第一重质馏分中的烃类分子进行重整,以生产高辛烷值汽油组分,需要说明的是,催化重整反应产物中会包括部分C4以下的气体产物,可以采用分馏等方式去除后,得到所述重整生成油。催化重整的条件可以包括:温度为300-600℃,优选为350-530℃,更优选为400-520℃,压力为0.1-3.0MPa,优选为0.2-2.0MPa,氢/烃摩尔比为(0.5-30):1,优选为(1-8):1,体积(第一重质馏分的体积) 空速为0.1-50h-1,优选为1-30h-1,更优选为2-25h-1。以干基计,所述催化重整催化剂可以包括无机氧化物载体和以载体为基准计算的含量为0.01-5.0 质量%的VIII族金属、0.01-5.0质量%的卤素,其中,VIII族金属作为第一金属组元,优选为铂,无机氧化物载体优选为氧化铝载体。
本发明中催化重整可以采用连续(移动床)重整技术、半再生(固定床) 重整技术或循环再生重整技术。若采用连续(移动床)重整技术,则催化重整催化剂优选包括无机氧化物载体和以载体为基准计算的含量为0.01-3.0质量%的VIII族金属、0.01-5.0质量%的Sn、0.01-5.0质量%的卤素;若采用半再生(固定床)重整技术,则催化重整催化剂优选包括无机氧化物载体和以载体为基准计算的含量为0.01-3.0质量%的VIII族金属、0.01-5.0质量%的 Re、0.01-5.0质量%的卤素。其中,Sn或Re为第二金属组元,进一步优选地,若采用连续(移动床)重整技术或半再生(固定床)重整技术,所述催化重整催化剂还可以含有一种或多种第三金属组元,该第三金属组元为选自碱金属、碱土金属、稀土元素、In、Co、Ni、Fe、W、Mo、Cr、Bi、Sb、 Zn、Cd和Cu中的至少一种。
一种实施方式,所述催化重整催化剂采用常规方法制备,具体地,可以先制备成型的无机氧化物载体,例如为球型或条型,然后再浸渍引入第一金属组元和卤素,若催化剂中含有第二金属组元和/或第三金属组元,优选先在载体中引入第二金属组元和/或第三金属组元,最后再引入第一金属组元和卤素,引入所有金属组元后的载体经干燥、450-650℃焙烧即可得氧化态的催化重整催化剂。氧化态的催化重整催化剂在使用之前需在315-650℃含氢气气氛中还原,得到还原态催化重整催化剂。
本发明中,步骤(4)中的第二分馏用于得到第二轻质馏分、甲基环戊烷馏分和第二重质馏分。步骤(4)进行第二分馏时,可以在0.05-0.2MPa 压力下,分离甲基环戊烷馏分的馏程为70-75℃。分馏所得的第二轻质馏分中C5-C6烷烃的含量优选高于95质量%,更优选高于98质量%;甲基环戊烷馏分中甲基环戊烷的含量优选高于95质量%,更优选高于98质量%;第二重质馏分主要含有环己烷、2,2,3-三甲基丁烷、2,4-二甲基戊烷、苯和2,2- 二甲基戊烷,上述烃类在第二重质馏分中的含量优选高于95质量%,更优选高于98质量%。
本发明中,步骤(5)中第一异构化反应用于将第二轻质馏分进行异构化,提高其辛烷值,其条件可以包括:温度为50-350℃,优选为80-300℃,压力为0.1-5.0MPa,优选为0.5-4MPa,氢/烃摩尔比为(0.01-10):1,优选为(0.02-8):1,体积空速为0.1-20h-1,优选为1-5h-1。所述轻质馏分异构化催化剂可以为固体超强酸催化剂、含沸石的催化剂或氯化氧化铝催化剂。
一种实施方式,所述固体超强酸催化剂包括0.05-2.0质量%的VIII族金属和98.0-99.95质量%的负载硫酸根的混合氧化物载体,所述的混合氧化物载体包括30-90质量%的氧化锆、1-30质量%的氧化硅和9-40质量%的氧化铝,催化剂中的硫含量为0.5-3.5质量%。优选地,所述混合氧化物载体包括 40-80质量%的氧化锆、4-24质量%的氧化硅和16-36质量%的氧化铝,所述 VIII族金属为Pt或Pd,催化剂中硫含量为1.0-2.5质量%。固体超强酸催化剂可以采用常规方法制备,具体步骤可以如下:(1)将可溶性锆盐与碱溶液接触,形成氢氧化锆沉淀,然后水热处理,过滤,将固体产物干燥,制备水合氧化锆;(2)将氢氧化铝和硅溶胶混匀、干燥后,加入氯化铵溶液,洗涤、过滤、干燥,制备氧化硅和氧化铝的混合物;(3)将前两步的产物混匀后,用硫酸、硫酸铵或硫酸氢铵的水溶液浸渍,固体经干燥、成型、焙烧,制成催化剂载体;(4)用浸渍法将活性金属组分引入载体,干燥、焙烧制得催化剂,焙烧温度可以为400-650℃,优选450-600℃。
一种实施方式,所述含沸石的催化剂包括载体和以载体为基准计算的含量为0.01-2.0质量%的VIII族金属(优选Pt或Pd),所述的载体包括10-90 质量%的氧化铝和10-90质量%的沸石,所述的沸石选自丝光沸石、Beta沸石或二者的混合物,所述载体优选包括10-80质量%的丝光沸石、10-80质量%的Beta沸石和10-50质量%的氧化铝。含沸石的催化剂可以采用常规方法制备,具体步骤可以包括:将氢型丝光沸石,或氢型丝光沸石和氢型Beta沸石与氢氧化铝粉或拟薄水铝石按所需比例混合,成型、干燥、焙烧制得载体,再用浸渍法引入VIII族金属组分,然后干燥、焙烧,焙烧温度可以为 400-650℃,优选450-600℃。
一种实施方式,所述氯化氧化铝催化剂包括氧化铝载体和以载体为基准计算的含量为0.01-5.0质量%的VIII族金属(作为第一金属组元,优选Pt 或Pd)和3.0-15.0质量%的氯。氯化氧化铝催化剂可采用常规方法制备,具体步骤可以包括:先制备成型氧化铝载体,然后浸渍引入金属组元,引入金属组元后的氧化铝载体经干燥、450-650℃焙烧即可得氧化态催化剂。在引入氯之前,优选将氧化态催化剂在315-650℃含氢气气氛中还原,得到还原态催化剂。最后将还原态催化剂与含氯有机物或高温升华的氯化铝气体接触,从而引入氯。
第一异构化可以采用一次通过流程或循环流程。一次通过流程是将反应原料通过异构化反应区,在反应前后不设正构烷烃和异构烷烃分离塔。循环流程是在异构化反应前、反应后或反应前后进行正构烷烃和异构烷烃的分离,将分离出的低辛烷值组分再送入反应器进行异构化反应。因此,循环流程得到的异构化油中异构烷烃的含量以及异构化油的辛烷值通常高于一次通过流程。
本发明中,步骤(6)中所述芳烃抽提优选为萃取精馏,具体步骤可以为:将上述第二重质馏分送入萃取精馏塔与萃取溶剂接触,第二重质馏分中的非芳馏分作为第三重质馏分直接由萃取精馏塔塔顶排出,富含苯的富溶剂通过塔底排出进入溶剂分离塔,将苯与萃取溶剂分离,得到的贫溶剂再返回萃取精馏塔循环使用。萃取精馏塔中,所述萃取溶剂与第二重质馏分的体积比为(2-8):1,优选为(3-6):1,控制塔顶温度为60-120℃,优选为65-110℃,塔底温度为120-170℃,优选为125-165℃,操作压力为0.1-0.3MPa,优选为 0.1-0.2MPa,所述的萃取溶剂为选自环丁砜、2-甲基环丁砜和2,4-二甲基环丁砜中的至少一种,优选为环丁砜。
根据本发明,步骤(7)中所述的苯加氢用于将苯加氢饱和为环己烷,可以采用气相法工艺或液相法工艺进行,其条件可以包括:温度为50-300℃,优选为100-280℃,压力为0.5-5.0MPa,氢/烃摩尔比为(1-10):1,体积空速为0.1-10h-1,优选为0.5-5h-1。以干基计所述苯加氢催化剂可以包括0.1-10 质量%的VIII族金属、0-5质量%的改性组元和85-99.9质量%的无机氧化物载体,VIII族金属优选为Ni、Pt或Ru,无机氧化物载体优选氧化铝或氧化铝与分子筛的复合载体,苯加氢催化剂含有的改性组元选自B、P、W、La、 Cr、Zr、Ti、Zn、Ba和Ga中的至少一种。苯加氢催化剂可以采用常规方法制备,具体步骤可以包括:先制备成型无机氧化物载体,然后浸渍引入VIII 族金属组元,引入VIII族金属组元后的载体经干燥、450-650℃焙烧即可得氧化态催化剂,将氧化态催化剂在315-650℃含氢气气氛中还原,得到还原态催化剂。引入VIII族金属组元并干燥后的载体也可用硼氢化钠、硼氢化钾等还原剂进行还原,得到还原态催化剂,并同时向催化剂中引入上述改性组元。
本发明中,步骤(8)中所述第二异构化用于将环己烷异构为甲基环戊烷,其条件可以包括:温度为150-260℃,优选为180-240℃,压力为 0.5-3.0MPa,优选为1.0-2.6MPa,氢/烃摩尔比为(0.1-10):1,优选为(1-5);1, 体积空速为0.5-5h-1,优选为1-4h-1。所述环己烷异构化催化剂为含沸石的催化剂。所述含沸石的催化剂与轻质馏分异构化催化剂中的含沸石的催化剂可以为相同催化剂,本发明不再赘述。
下面通过具体实施方式来进一步说明书本发明,但是本发明并不因此而受到任何限制。
如图1所示,石脑油原料首先经加氢精制,使石脑油原料中的烯烃饱和,同时除去含硫、含氮和含氧杂质,得到加氢精制石脑油。
加氢精制石脑油通过第一分馏,得到第一轻质馏分和第一重质馏分,切割点为环己烷的沸点,使终馏点不超过环己烷的馏分切入第一轻质馏分,初馏点超过环己烷的馏分切入第一重质馏分。
将第一重质馏分送入催化重整装置进行催化重整,得到富含芳烃的重整生成油,由于重整原料第一重质馏分中的苯含量以及环己烷、甲基环戊烷等生成苯的前驱体的含量极低,得到的重整生成油中苯含量也很低,无需进行芳烃抽提,可作为高辛烷值汽油产物组分直接送入汽油池。
第一轻质馏分进一步进行第二分馏切割为三个馏分,分别为第二轻质馏分、甲基环戊烷馏分和第二重质馏分。第二分馏以甲基环戊烷馏分为分割点,将终馏点低于甲基环戊烷馏分初馏点的组分切入第二轻质馏分,将初馏点高于甲基环戊烷馏分终馏点的组分切入第二重质馏分。
第二轻质馏分中富含C5和C6链烷烃,是优质的异构化原料,将其送入烷烃异构化单元进行第一异构化,得到具有较高辛烷值的第一异构化油,第一异构化油是优质的汽油调和组分,可直接送入汽油池。
第二分馏得到的甲基环戊烷馏分中以甲基环戊烷为主,甲基环戊烷的研究法辛烷值(RON)高达91.3,是理想的高辛烷值汽油调和组分,可直接送入汽油池。
第二分馏出的第二重质馏分中含有苯,将该第二重质馏分送入芳烃抽提装置,通过萃取精馏,得到苯和脱除苯的第三重质馏分。脱苯后的第三重质馏分以环己烷以及二甲基碳七烷烃和三甲基碳七烷烃为主,RON超过88,也是理想的高辛烷值汽油调和组分,可直接送入汽油池。
将芳烃抽提得到的苯送入苯加氢装置进行苯加氢得到环己烷,环己烷的 RON为83,将环己烷进行异构化,即本发明所述的第二异构化,可以得到甲基环戊烷含量超过50质量%的第二异构化油,具有更高的辛烷值,可直接送入汽油池。
下面通过实例来进一步说明本发明,但是本发明并不因此而受到任何限制。
本发明实例和对比例中:
汽油研究法辛烷值(RON)采用GB/T 5487-2015方法进行测定;
烃类(油品)的组成采用气相色谱分析方法(国外等效标准号:ASTM D6733-01)进行测定。
Cn +馏分(简写为Cn +)是指含碳数在n及其以上的烃类馏分,n为大于 1的自然数。
实例
(1)、石脑油原料的加氢精制。
在20毫升固定床连续流动反应器中,装填20毫升加氢精制催化剂A,以干基计,加氢精制催化剂A中含0.03质量%的CoO、2.0质量%的NiO、 18.5质量%的WO3、0.5质量%的Cl和78.97质量%的Al2O3。
将组成和性质如表1所示的石脑油原料在290℃、压力2.0MPa、氢/烃体积比为200:1、进料体积空速为8.0h-1的条件下通入上述装填催化剂A的反应器中进行加氢精制。将反应产物送入水冷却器,分离为气液两相,分别计量并进行组成分析,加氢精制后所得加氢精制石脑油的组成和性质如表2 所示。
(2)、加氢精制石脑油的第一分馏。
将步骤(1)中加氢精制石脑油送入分馏塔进行第一分馏,控制分馏塔压力为0.15MPa,得到馏程为31-85℃的第一轻质馏分和馏程为85-161℃的第一重质馏分,所得的第一轻质馏分和第一重质馏分的收率和组成见表3。
(3)、第一重质馏分的催化重整。
在100毫升固定床连续流动反应器中,装填50毫升催化重整催化剂B,在反应物料入口温度为520℃、压力为0.34MPa、氢/烃摩尔比为2.5:1、进料体积空速为2.0h-1的条件下进行催化重整,将催化重整产物精馏得到C5 +重整生成油,反应结果见表4。催化重整催化剂B的载体为γ-Al2O3,以载体为基准计算的Pt含量为0.36质量%、Sn含量为0.30质量%、Cl含量为1.02 质量%。
(4)、第一轻质馏分的第二分馏。
将步骤(2)得到的第一轻质馏分作为进一步分馏切割的原料,送入分馏塔进行第二分馏,控制分馏塔压力为0.12MPa,得到馏程为31-70℃的第二轻质馏分、馏程为70-75℃的甲基环戊烷馏分和馏程为75-85℃的第二重质馏分,三个馏分的收率分别为59.36质量%、23.38质量%和17.26质量%,各馏分的组成如表5所示。
从表5中可以看到,通过进一步的分馏切割,得到的第二轻质馏分以 C5-C6链烷烃为主,其中辛烷值较高的异戊烷和二甲基丁烷的含量较低,因此是优质的烷烃异构化原料。甲基环戊烷馏分的纯度达到97.37质量%,该馏分的研究法辛烷值(RON)高达91,可作为调和组分直接送入汽油池。第二重质馏分中除苯以外,其它物种均是较为理想的高辛烷值汽油调和组分。
(5)、第二轻质馏分的第一异构化。
将第二轻质馏分在温度170℃、压力1.6MPa、体积空速为1.2h-1、氢/ 烃摩尔比2:1的条件下,在固体超强酸催化剂C的作用下进行第一异构化,得到第一异构化油,反应结果见表6。催化剂C由0.3质量%的Pt和99.7质量%的负载硫酸根的混合氧化物组成,所述混合氧化物由氧化锆、氧化铝和氧化硅按60:24:16的质量比混合而成,催化剂中硫含量为1.95质量%。
(6)、第二重质馏分的芳烃抽提。
以环丁砜为萃取溶剂,将组成如表5的第二重质馏分送入萃取精馏塔与环丁砜接触进行萃取精馏,萃取溶剂与第二重质馏分的质量比为5:1,控制萃取精馏塔塔顶温度为100℃,塔底温度为140℃,萃取塔操作压力为 0.15MPa。从萃取塔底得到富含苯的富溶剂,塔顶得到不含苯的抽余液。含苯的富溶剂经过蒸馏分离环丁砜和苯,分离所得的环丁砜循环利用。抽余液经过水洗除去残留的微量溶剂,得到不含苯的第三重质馏分,第三重质馏分的RON为88.3,其组成如表7所示。
(7)将步骤(6)进行萃取精馏得到的苯在温度210℃、压力2.5MPa、苯体积空速1.5h-1、氢/烃摩尔比为5:1的条件下与苯加氢催化剂D接触进行苯加氢,分析结果表明苯完全加氢饱和转化为环己烷,环己烷收率为 100%。催化剂D含5.0质量%的Ni、3.1质量%的B、以及余量的γ-Al2O3。
(8)、将按步骤(7)进行苯加氢得到的环己烷在温度220℃、压力 1.6MPa、环己烷体积空速2.0h-1、氢/烃摩尔比为2.3:1的条件下与环己烷异构化催化剂E接触进行第二异构化反应,得到第二异构化油,第二异构化油组成如表8所示。催化剂E由0.32质量%的Pt和99.68质量%的复合载体组成,所述复合载体由30.5质量%的Beta沸石、45.5质量%的丝光沸石以及余量的γ-Al2O3组成。
从表8中可以看到,环己烷进行第二异构化的单程转化率为61.10质量%,甲基环戊烷是主要产物,其选择性为96.4质量%。
将步骤(5)中所得第一异构化油、步骤(4)中所得甲基环戊烷馏分、
步骤(6)中所得第三重质馏分、步骤(8)中所得第二异构化油和步骤(3) 中所得重整生成油送入汽油池中混合得到汽油组分。石脑油经过(1)-(8) 步操作所得汽油收率、组成和RON列于表9。
对比例1
将实例1中步骤(1)所得加氢精制后的石脑油送入分馏塔,得到馏程为31-70℃的轻质馏分和馏程为70-161℃的重质馏分。获得的轻质馏分和重质馏分的收率和组成见表3。
将得到的重质馏分作为催化重整原料,按实例1步骤(3)的方法进行催化重整,将重整反应产物精馏得到C5 +重整生成油,反应结果见表4。
将得到的轻质馏分作为异构化原料,按实例1步骤(5)的方法进行异构化反应。
将石脑油通过上述反应和分离得到的汽油收率、组成和RON列于表9。
对比例2
将实例1步骤(1)所得加氢精制石脑油按实例1中步骤(2)的方法进行分馏切割,得到终馏点不高于环己烷沸点的轻质馏分和初馏点高于环己烷沸点的重质馏分(C7 +);
将得到的轻质馏分作为异构化原料,按实例1中步骤(5)的方法进行异构化,将异构化产物精馏得到C5 +异构化油,反应结果见表6。
将得到的重质馏分(C7 +)作为重整原料,按实例1步骤(3)的方法进行催化重整,得到重整生成油。
将石脑油通过上述反应和分离得到的汽油收率、组成和RON列于表9。
从表4中可以看到,较之对比例1,将按本发明方法分馏切割后得到的重质馏分进行催化重整,汽油(C5 +)收率基本相当,但汽油中苯含量大幅度下降、C7 +芳烃含量大幅度提高,汽油的辛烷值也有所提高。
从表6中可以看到,较之对比例2,将按本发明方法进行第二分馏后的第二轻质馏分进行第一异构化,汽油收率更高,且汽油中苯含量更低、异构烷烃含量大幅度提高,汽油辛烷值也更高。
由表9可知,本发明实例与对比例1相比,汽油收率提高0.94质量%,汽油中异构烷烃和环烷烃的含量分别提高1.99质量%和1.51质量%,正构烷烃和C7 +芳烃含量分别下降2.62质量%和0.88质量%,汽油RON提高1个单位;本发明方法与对比例2相比,汽油收率提高0.58质量%,汽油中异构烷烃和环烷烃的含量分别提高1.67质量%和6.77质量%,正构烷烃和C7 +芳烃含量分别下降3.11质量%和5.33质量%,尤其是苯含量下降最为明显,达到7.06质量%,汽油RON提高1个单位。
通过以上对比可知,通过本发明方法将石脑油原料转化为汽油组分,不仅提高了汽油收率,还优化了汽油组成,使汽油中异构烷烃和环烷烃等清洁组分的含量提高,使芳烃和正构烷烃的含量下降,是一种优化的石脑油利用方法。
表1
表2
表3
表4
表5
表6
表7
第三重质馏分的组分 | 含量,质量% |
甲基环戊烷 | 2.23 |
二甲基戊烷 | 18.27 |
三甲基丁烷 | 0.70 |
环己烷 | 78.80 |
表8
第二异构化油组分 | 含量,质量% |
异戊烷+正戊烷 | 0.30 |
正己烷+异己烷 | 1.40 |
甲基环戊烷 | 58.88 |
苯 | 0.00 |
环己烷 | 38.90 |
C<sub>7</sub><sup>+</sup> | 0.52 |
表9
。
Claims (15)
1.一种由石脑油生产高辛烷值汽油的方法,该方法包括:
(1)将石脑油原料与加氢精制催化剂接触并进行加氢精制,得到加氢精制石脑油;
(2)将步骤(1)中所得加氢精制石脑油以环己烷的沸点为切割点进行第一分馏,得到第一轻质馏分和第一重质馏分,其中,所述第一轻质馏分的终馏点不高于环己烷的沸点,所述第一重质馏分的初馏点高于环己烷的沸点;
(3)将步骤(2)中所得第一重质馏分与催化重整催化剂接触并进行催化重整,得到重整生成油;
(4)将步骤(2)中所得第一轻质馏分以甲基环戊烷的沸点为切割点进行第二分馏,得到第二轻质馏分、甲基环戊烷馏分和第二重质馏分,其中,所述第二轻质馏分的终馏点低于甲基环戊烷馏分的初馏点,所述第二重质馏分的初馏点高于甲基环戊烷馏分的终馏点;
(5)将步骤(4)中所得第二轻质馏分与轻质馏分异构化催化剂接触并进行第一异构化,得到第一异构化油;
(6)将步骤(4)中所得第二重质馏分进行芳烃抽提,得到苯和脱苯后的第三重质馏分;
(7)将步骤(6)中所得苯与苯加氢催化剂接触并进行苯加氢,得到环己烷;
(8)将步骤(7)中所得环己烷与环己烷异构化催化剂接触并进行第二异构化,得到第二异构化油。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(1)中所述石脑油原料为选自直馏石脑油、加氢裂化石脑油、焦化石脑油、催化裂化石脑油和油田凝析油中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(1)中所述加氢精制的条件包括:温度为260-460℃,压力为1-8MPa,进料体积空速为1-20h-1,氢/烃体积比为(10-1000):1。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,以干基计,所述加氢精制催化剂包括5-49质量%的加氢活性组分氧化物、0.1-1.0质量%的卤素和50.4-94.9质量%的无机氧化物载体,所述加氢活性组分氧化物包括选自Co、Ni、Fe、W、Mo、Cr、Bi、Sb、Zn、Cd、Cu、In和稀土中的至少一种金属的氧化物。
5.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(1)中所得加氢精制石脑油中,硫含量小于0.5μg/g,氮含量小于0.5μg/g,砷含量小于1.0ng/g,铅含量小于10ng/g。
6.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(3)中所述催化重整的条件包括:温度为300-600℃,压力为0.1-3.0MPa,氢/烃摩尔比为(0.5-30):1,体积空速为0.1-50h-1。
7.根据权利要求1所述的方法,其中,以干基计,所述催化重整催化剂包括无机氧化物载体和以载体为基准计算的含量为0.01-5.0质量%的VIII族金属、0.01-5.0质量%的卤素。
8.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(4)进行第二分馏时,在0.05-0.2MPa压力下,分离甲基环戊烷馏分的馏程为70-75℃。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(5)所述第一异构化的条件包括:温度为50-350℃,压力为0.1-5.0MPa,氢/烃摩尔比为(0.01-10):1,体积空速为0.1-20h-1。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,所述轻质馏分异构化催化剂选自固体超强酸催化剂、含沸石的催化剂或氯化氧化铝催化剂。
11.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(6)中所述芳烃抽提为萃取精馏,将萃取溶剂与第二重质馏分按体积比为(2-8):1的比例送入萃取精馏塔中,控制塔顶温度为60-120℃,塔底温度为120-170℃,操作压力为0.1-0.3MPa,所述的萃取溶剂选自环丁砜、2-甲基环丁砜和2,4-二甲基环丁砜中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(7)中所述苯加氢的条件包括:温度为50-300℃,压力为0.5-5.0MPa,氢/烃摩尔比为(1-10):1,体积空速为0.1-10h-1。
13.根据权利要求1所述的方法,其中,以干基计所述苯加氢催化剂包括0.1-10质量%的VIII族金属、0-5质量%的改性组元和85-99.9质量%的无机氧化物载体,所述的改性组元选自B、P、W、La、Cr、Zr、Ti、Zn、Ba和Ga中的至少一种。
14.根据权利要求1所述的方法,其中,步骤(8)中所述第二异构化的条件包括:温度为150-260℃,压力为0.5-3.0MPa,氢/烃摩尔比为(0.1-10):1,体积空速为0.5-5h-1。
15.根据权利要求1所述的方法,其中,以干基计,所述环己烷异构化催化剂为含沸石的催化剂。
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