CN1162519C - 一种同时生产合格煤、柴油产品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种能够从含硫原油的煤柴油馏分同时生产合格喷气燃料和柴油产品的加氢精制工艺方法，可在现有的柴油加氢精制工艺流程的基础上，增加一个煤油加氢精制反应器及相应的高、低压分离器，共用一套新氢和循环氢系统，实现在一个装置内煤、柴油分别加氢同时生产合格喷气燃料和柴油产品的目的，大大地降低了装置的投资，明显减少了系统能耗。
Description
本发明涉及煤柴油馏分的处理方法，尤其是煤柴油的加氢处理方法。
随着我国国民经济的不断快速发展，各行各业对于石油产品的需求量越来越大，但由于国内原油产量远不能满足市场需要和国际原油市场可供选择购买的原油品种多是含硫原油，因此进口部分含硫原油就势在必行。这些原油的煤柴油馏分硫含量高，要生产合格的产品必须进行加氢精制。因此，我国炼油业面临的形势一方面是原油的煤、柴油馏分的硫含量较高需要进行精制，而另一方面加强环境保护又要求生产更为清洁的轻质燃料油品，这两方面的因素决定了煤、柴油加氢精制技术在国内有巨大的需求。
煤油及柴油馏分分别进行加氢精制的工艺技术已十分的成熟，可供选择使用的催化剂不断更新换代，水平不断提高，这些催化剂包括了以Mo-Co、Mo-Ni、Mo-Ni-Co、W-Mo-Ni等金属作为活性组分、球形或异形Al2O3做载体的各种加氢精制催化剂。以中东原油直馏煤、柴油加氢精制为例，煤油馏分加氢精制的反应条件通常为：压力1.0-4.0MPa、空速2.5-4.0h-1、气油体积比200-300∶1、反应温度150-300℃；柴油馏分加氢精制的反应条件为：压力3.0-6.0MPa、空速2.5-3.5h-1、气油体积比250-400∶1、反应温度300-370℃。因此，煤油与柴油加氢精制可以在基本相同的操作条件下操作，只是需要的反应温度不同。
目前较为成熟的煤、柴油加氢精制方案有以茂名石化公司应用的煤油、柴油分别在两套装置上进行加氢精制为代表和以大连西太平洋石化股份公司应用的煤、柴油分别在一套装置上切换操作进行加氢精制为代表的技术路线(参见石油炼制与化工1999年第1期第17页至22页)。前一方案中，两套较小的工业装置较一套大工业装置的总投资、操作费用及占地面积都多，经济性要差一些；而后一方案中，一套装置切换加工煤柴油不仅操作不稳定、煤油产品资源浪费，而且更为重要的是大大降低了装置的利用率。
为此，我们在实际工作中开展了煤柴油混合馏分加氢精制的研究，实践发现：进行煤、柴油混合馏分加氢精制时，由于要保证一定的脱硫深度，因此就需要较高的反应温度。在催化剂的作用下，原料中部分较重的馏分发生加氢裂化反应而生成了富含芳烃的较轻馏分以及由于热力学平衡限制较轻馏分在高温下烃类脱氢生成芳烃倾向的加强，结果产生了煤油馏分芳烃含量增加、烟点下降的问题。虽然加氢精制后达到了脱硫的目的，但却难以生产合格的喷气燃料。
本发明目的在于在以上两条途径的基础上，将煤油和柴油加氢装置进行有机、合理的组合，实现一套装置同时生产合格喷气燃料和柴油，而减少投资或能量、公用工程费用的浪费。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
将煤柴油馏分别加热到反应温度后，在氢气和加氢催化剂存在的条件下，分别在煤油加氢反应器和柴油加氢反应器中进行加氢反应，反应产物分别进入各自的分离系统分离后，燃料气和酸性水分别出装置，含氢气体与新氢一起经过循环系统返回反应系统，加氢后的煤柴油馏分分别进入各自的汽提塔进行汽提，合格煤、柴油产品分别由各自的汽提塔底出装置，加氢气体产物则由各自的汽提塔顶出装置；所述柴油馏分的反应温度是通过将柴油馏分与柴油加氢反应器出来的反应产物进行换热，然后再进入加热炉加热达到的，所述煤油馏分的反应温度是通过将部分或全部煤油馏分与柴油加氢反应器出来的反应产物换热达到的，所述煤油加氢反应器和柴油加氢反应器反应产物经过分离得到的含氢气体是经过同一循环系统返回反应系统的。
所述柴油馏分和煤油馏分可以是原油、页岩油、煤干馏、油砂等烃类蒸馏直接得到的直馏馏分，也可以是经过二次加工过程如加氢裂化、催化裂化、焦化等得到的相应馏分。
所述煤油的加氢反应条件一般为：
反应压力1.0-4.0MPa，液时体积空速1.0-4.0h-1，气油体积比200-300、反应温度150-300℃；优选条件是：反应压力3.0-4.0MPa，液时体积空速2.5-3.5h-1，气油体积比200-300∶1、反应温度150-250℃。
柴油馏分加氢的反应条件一般为反应压力3.0-6.0MPa，液时体积空速1.0-4.0h-1，气油体积比250-400∶1，反应温度300-370℃；优选条件是：反应压力3.0-4.0MPa，液时体积空速2.5-3.5h-1，气油体积比250-400∶1，反应温度320-370℃。
所述的加氢催化剂可以选自工业加氢精制催化剂或深度加氢饱和催化剂。如以Mo-Co、Mo-Ni、Mo-Ni-Co、W-Mo-Ni等金属作为活性组分、球形或异形Al2O3做载体的各种加氢精制催化剂或或深度加氢饱和催化剂，例如可以采用481-3(温州催化剂厂、沈阳催化剂厂生产)、FDS-4A(温州催化剂厂、沈阳催化剂厂生产)、FDS-4(抚顺石油三厂催化剂厂生产)、FH-5(温州催化剂厂、沈阳催化剂厂生产)、FH-5A(温州催化剂厂生产)、FH-98(温州催化剂厂生产)等各种工业催化剂。所述的煤油加氢和柴油加氢可以使用相同的加氢精制催化剂，也可使用不同的加氢精制催化剂。
为了较好地调整煤油馏分进入加氢精制反应器的入口温度，可以使煤油馏分进入一个控制阀后，分为二路，一路进入柴油加氢系统的换热系统，即与柴油加氢反应器出来的反应物换热，获得反应所需的热量后与未经换热的另一路原料混合进入煤油加氢精制反应器，通过调整两路物流的比例来调整煤油反应器的入口温度。当然也可以使煤油馏分进入一个控制阀后，分为三路，一路进入柴油加氢系统的换热系统，即与柴油加氢反应器出来的反应物换热，一路与煤油加氢反应器出来的反应物换热，这两路换热后的煤油馏分与另一路未经换热的煤油馏分原料混合后进入煤油加氢反应器，通过调整三路物流的比例来调整煤油反应器的入口温度；或者也可以使煤油馏分进入一个控制阀后，分为二路，一路进入柴油加氢系统的换热系统，即与柴油加氢反应器出来的反应物换热，一路与煤油加氢反应器出来的反应物换热，两路原料混合后，进入煤油加氢精制反应器，通过调整这两路物流的比例来调整煤油反应器的入口温度。
煤油和柴油馏分加氢反应系统中的氢气是由分离系统出来的循环氢及新氢组成。循环氢的组成一般为(氢气70-95v％，甲烷、乙烷及更重的烃类气体5-30v％)；新氢的组成一般为(氢气80-99v％，甲烷、乙烷及更重的烃类气体1-20v％)，可以是催化重整装置所产生的重整氢，也可是炼厂制氢装置的氢气、化工装置副产的氢气或电解氢等工业用氢。循环氢通过循氢压缩机和新氢混合后返回反应系统，它们一般是先与反应原料柴油或煤油馏分混合，然后一起进行加热达到反应温度后，最后进入加氢反应器的。
所述燃料气是部分煤油馏分、柴油馏分中的有机硫杂质经过加氢处理后转化为无机硫-硫化氢以及大部分的加氢反应生成的小分子气体烃，一部分经过分离系统随装置排放氢气体出装置，其组成情况与循环氢相同(氢气70-95v％，甲烷、乙烷及更重的烃类气体5-30v％)；而另一部分在分离系统的低压分离器分出进入炼厂的燃料气系统，其组成情况为：氢气15-35v％，甲烷、乙烷及更重的烃类气体65-85v％)。
所述的酸性水是原料中的有机硫、氮杂质经过加氢处理后转化成的硫化氢、氨被从反应器出口处注入的碱水所溶解成为酸性水，自分离装置排出，其组成主要为水、氨、硫化钠及硫化氢。
所述煤油馏分、柴油馏分原料经过加氢后，一般需要进入汽提塔，将反应生产的占原料总量1-2w％的C3-C6低碳烃类如戊烷等轻烃从塔顶分离出去，其组成情况为C2-C4气体30-40w％、C5以上汽油60-70w％。从塔底生产出合格的煤油、柴油产品。
当然，在上述流程中，煤油加氢和柴油加氢可以是只共用氢气循环系统，而不共用换热系统器，亦即煤油加氢反应器出来的反应产物不与柴油加氢反应器出来的反应产物换热，而通过其它常规的加热方法来达到反应温度(如再设一个煤油馏分加热炉，或采用炼厂管网蒸汽加热的方法，或煤油馏分与柴油馏分共用一个加热炉，也可以使所述煤油馏分与煤油加氢精制反应器出来的反应产物换热，然后再利用其它加热方法等)；也可以是煤油加氢和柴油加氢只共用一套换热系统，亦即煤油馏分的反应温度是通过使全部或部分煤油馏分与柴油加氢反应器所出来反应产物换热达到的，而煤油加氢反应器和柴油加氢反应物流经过分离所得到的含氢气体则是分别经过各自的氢气循环压缩机返回反应系统的，不共用一套氢气循环系统。但从经济性的角度综合考虑，本发明优先选择柴油加氢和煤油加氢共用一套换热系统和氢气循环系统的方案。
根据本发明以上所述的技术方案，可以在现有的柴油加氢精制工艺流程的基础上，增加一个煤油加氢精制反应器及相应的高、低压分离器，共用一套新氢和循环氢系统，实现在一个装置内煤、柴油分别加氢同时生产合格喷气燃料和柴油产品的目的。
与现有技术相比，本发明的突出特点如下：
1、在柴油加氢精制工艺流程中增加了煤油馏分加氢精制系统，使用一套新氢和循环氢系统，节省了在氢气压缩机方面的投资(在加氢装置的总投资中，氢气压缩机所占的比例为8-15％)；
2、煤油加氢精制系统的原料通过利用柴油加氢精制部分的高温热源由换热器换热提供反应所需的热量，省去了一台加热炉，也较好地回收了主流程的热量(在加氢装置的总投资中，加热炉所占的比例为6-10％)；
3、煤、柴油加氢精制为各自独立的系统，作为主流程的柴油加氢精制系统可以在煤油加氢精制系统停用的情况下，继续维持正常运转；
4、独立的煤、柴油加氢精制系统具有很好的灵活性，可以在各自适宜的反应条件下进行加氢精制，生产合格的产品；
5、与分别建设独立的煤、柴油加氢精制两套装置相比，可节约土地和投资；
图1是本发明优先推荐的柴油加氢和煤油加氢共用一套换热系统和氢气循环系统方案的流程图。
下面结合附图1和实施例对本发明的过程作进一步的说明。
在柴油加氢精制主流程中，直馏柴油原料1与来自氢气系统8的氢气在管线中混合后，经过换热系统4与柴油加氢精制反应器的反应物流换热，再经过加热炉2进入反应器3。反应产物经过换热和冷却，在分离系统5实现循环氢、酸性水17、加氢柴油的分离，加氢柴油经过汽提塔6汽提后，塔底合格柴油产品出装置，塔顶产物19(一般为C2-C4的气体和C5以上汽油)则出装置。在煤油加氢精制系统中，直馏煤油原料9经过控制阀15分为两路，一路进入柴油加氢精制系统的换热系统4，获得反应所需的热量后与未经换热的另一路原料混合进入煤油加氢精制反应器10，通过调节两路物流的比例来调整煤油反应器的入口温度。同样，反应产物经过分离系统11、汽提塔12汽提后，塔底合格的喷气燃料出装置，塔顶产物18(一般为C2-C4的气体和C5以上汽油)出装置，酸性水16自分离系统出装置。燃料气20可以从两套分离系统排放出装置。新氢14及来自两套分离系统5和11的循环氢均进入氢气系统进行处理后，作为两套加氢精制系统的循环氢和冷氢源，反应生成的H2S 21也在氢气系统使用溶剂(二乙醇胺)进行溶解吸附分出。
实施例1-5
实施例1-5是在100ml小型试验装置上进行的试验，所用流程为图1所示流程。煤油和柴油加氢精制所用的催化剂均为抚顺石油化工研究院开发、抚顺石油化工公司石油三厂催化剂厂生产的Co-Mo型FDS-4加氢精制催化剂，所用的原料油为沙特轻质原油的煤、柴油馏分，主要性质列于表1，试验条件和产品的主要性质分别列于表2、3中。
表1实施例使用的原料油性质
| 原料性质 | 煤油 | 柴油 |
| 密度(20℃)，g/cm3馏程，℃IBP/10％30％/50％70％/90％95％/EBP硫，w％硫醇硫，μg/g氮，μg/g芳烃含量，v％烟点，mm十六烷指数冰点/凝固点，℃ | 0.7823143/162174/187203/227240/2580.16563316.726--53/- | 0.8429237/261274/290311/338349/3540.99-90--55-11 |
表2柴油加氢精制系统的反应条件及产品主要性质
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | ||
| 反应条件氢分压，MPa空速，h-1氢油比，v反应温度，℃ | 3.42.5300∶1320 | 3.03.0300∶1330 | 3.03.0300∶1340 | 3.43.0300∶1350 | 3.43.5300∶1360 | 轻柴油规格 |
| 产品性质密度(20℃)，g/cm3馏程，℃IBP/10％30％/50％70％/90％95％/EBP硫，w％氮，μg/g十六烷指数凝点，℃ | 0.8302213/253269/285305/334345/3520.07544261-8 | 0.8331233/253270/285306/334345/3520.11545860-10 | 0.8326228/253270/285306/334345/3520.08834660-9 | 0.8314218/253269/285305/334345/3520.04273861-8 | 0.8305217/253269/285305/334345/3520.03872661-8 | ＜0.2(近期)＜0.05(未来)＞45 |
表3煤油加氢精制系统的反应条件及产品主要性质
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 实施例5 | ||
| 反应条件氢分压，MPa空速，h-1氢油比，v反应温度，℃ | 3.42.5300∶1160 | 3.03.0300∶1170 | 3.43.0300∶1179 | 3.43.0300∶1200 | 3.43.5300∶1230 | 3#喷气燃料规格 |
| 产品性质密度(20℃)，g/cm3馏程，℃IBP/10％30％/50％70％/90％95％/EBP硫，w％硫醇硫，μg/g芳烃含量，v％烟点，mm冰点，℃ | 0.7821150/161173/188203/228240/2560.1503115.426-52 | 0.7824150/161173/188203/228240/2560.1532915.426-52 | 0.7820150/161173/188203/228240/2560.1442015.027-52 | 0.7790150/161171/187202/226240/2560.102613.928-51 | 0.7795150/161171/187202/226240/2560.081214.028-51 | ＞0.775＜0.2＜20＜20＞25＜-47 |
Claims (12)
1.一种同时生产合格煤、柴油产品的方法，将煤、柴油馏分别加热到反应温度后，在氢气和加氢催化剂存在的条件下，分别在煤油加氢反应器和柴油加氢反应器中进行加氢反应，反应产物分别进入各自的分离系统分离后，燃料气、酸性水出装置，循环氢与新氢一起经过循环系统进入反应系统，加氢精制后的煤、柴油馏分别进入各自的汽提塔进行汽提，合格煤、柴油产品分别由各自的汽提塔底出装置，加氢气体产物则由各自的汽提塔顶出装置；其特征在于所述柴油馏分的反应温度是通过将柴油馏分与柴油加氢反应器出来的反应产物进入换热，然后再进入加热炉加热达到的，所述煤油馏分的反应温度是通过将部分或全部煤油馏分与柴油加氢反应器出来的反应产物换热达到的，所述煤油加氢反应器和柴油加氢反应器反应产物经过分离得到的含氢气体是经过同一个循环系统返回反应系统的；其中煤油加氢的反应条件为：反应压力1.0-4.0MPa，液时体积空速2.5-4.0h-1，气油体积比200-300∶1、反应温度150-300℃；其中柴油加氢的反应条件为：反应压力3.0-6.0MPa，液时体积空速2.5-3.5h-1，气油体积比250-400∶1，反应温度300-370℃。
2.按照权利要求1所述的同时生产合格煤、柴油产品的方法，其特征在于所述加氢催化剂是选自481-3、FDS-4A、FDS-4、FH-5、FH-5A或FH-98。
3.按照权利要求1所述的同时生产合格煤、柴油产品的方法，其特征在于所述煤油馏分的反应温度是使煤油馏分进入一个控制阀后，分为两路，一路进入柴油加氢系统的换热系统，获得反应所需的热量后与未经换热的另一路原料混合进入煤油加氢反应器，通过调整两路物流的比例来调整煤油反应器的入口温度。
4.一种同时生产合格煤、柴油产品的方法，将煤、柴油馏分别加热到反应温度后，在氢气和加氢催化剂存在的条件下，分别在煤油加氢反应器和柴油加氢反应器中进行加氢反应，反应产物分别进入各自的分离系统分离后，燃料气、酸性水分别出装置，含氢气体与新氢一起经过同一个循环系统返回反应系统，合格煤、柴油产品分别由各自的汽提塔底出装置，加氢气体产物由各自的塔顶出装置；其特征在于所述柴油馏分的反应温度是通过将柴油馏分与柴油加氢反应器出来的反应产物进入换热，然后再进入加热炉加热达到的，所述煤油馏分的反应温度是通过将部分或全部煤油馏分与柴油加氢反应器出来的反应产物换热达到的，所述煤油加氢反应器和柴油加氢反应器反应产物经过分离得到的含氢气体是分别经过各自的循环系统与新氢一起返回反应系统的；其中煤油加氢精制的反应条件为：反应压力1.0-4.0MPa，液时体积空速2.5-4.0h-1，气油体积比200-300∶1、反应温度150-300℃；其中柴油加氢精制的反应条件为：反应压力3.0-6.0MPa，液时体积空速2.5-3.5h-1，气油体积比250-400∶1，反应温度300-370℃。
5.按照权利要求4所述的同时生产合格煤、柴油产品的方法，其特征在于所述加氢精制催化剂选自481-3、FDS-4A、FDS-4、FH-5、FH-5A或FH-98。
6.按照权利要求4所述的同时生产合格煤、柴油产品的方法，其特征在于所述煤油馏分的反应温度是使煤油馏分进入一个控制阀后，分为两路，一路进入柴油加氢系统的换热系统，获得反应所需的热量后与未经换热的另一路原料混合进入煤油加氢反应器，通过调整两路物流的比例来调整煤油反应器的入口温度。
7.一种同时生产合格煤、柴油产品的方法，将煤、柴油馏分别加热到反应温度后，在氢气和加氢催化剂存在的条件下，分别在煤油加氢反应器和柴油加氢反应器中进行加氢反应，反应产物分别进入分离系统分离后，合格煤、柴油产品及燃料气、酸性水分别出装置，含氢气体循环回反应系统；其特征在于所述煤油加氢反应器和柴油加氢反应器反应产物经过分离得到的含氢气体是经过同一循环系统返回反应系统的；其中煤油加氢精制的反应条件为：反应压力1.0-4.0MPa，液时体积空速2.5-4.0h-1，气油体积比200-300∶1，反应温度150-300℃；其中柴油加氢精制的反应条件为：反应压力3.0-6.0MPa，液时体积空速2.5-3.5h-1，气油体积比250-400∶1，反应温度300-370℃。
8.按照权利要求7所述的同时生产合格煤、柴油产品的方法，其特征在于所述加氢精制催化剂选自481-3、FDS-4A、FDS-4、FH-5、FH-5A或FH-98。
9.按照权利要求7所述的同时生产合格煤、柴油产品的方法，其特征在于所述的煤油馏分反应温度是通过使煤油馏分进入单独的加热炉加热达到的。
10.按照权利要求7所述的同时生产合格煤、柴油产品的方法，其特征在于所述的煤油馏分反应温度是通过利用炼厂管网蒸汽加热煤油馏分达到的。
11.按照权利要求7所述的同时生产合格煤、柴油产品的方法，其特征在于所述的煤油馏分反应温度是使煤油馏分通过与柴油馏分一起进入加热炉达到的。
12.按照权利要求9或10或11所述的同时生产合格煤、柴油产品的方法，其特征在于所述的煤油馏分反应温度是通过先使所述煤油馏分与煤油加氢精制反应器出来的反应产物换热，然后再利用其它加热方法达到的。
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