TW202311511A - 一種氫化裂解的方法和系統 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種氫化裂解方法和系統,蠟油原料油和氫氣混合物料先經過氫化處理單元接觸反應後,反應流出物進入第一氫化裂解單元與氫化裂解催化劑I進行反應,得到富含鏈烷烴的輕餾份I和富含環狀烴的重餾份I,重餾份I與氫氣混合後進入第二氫化裂解反應單元進行反應,從而富含環狀烴的重餾份II。本發明從整體上實現了蠟油原料油按照鏈結構和環結構的定向高選擇性轉化,可得到富含鏈烷烴化工原料產品和富含環狀烴的環烷基特種油品。

Description

一種氫化裂解的方法和系統
本發明涉及烴類原料處理技術領域,具體涉及一種蠟油原料的氫化裂解的方法和系統。
在原油二次加工技術中,氫化裂解技術具有原料適應性強、生產操作和產品方案靈活、產品品質優等優點,能將原料油轉化為清潔燃料和化工原料,為煉化企業產品分佈和產品品質調整及油化結合的重要加工工藝之一。
氫化裂解的原料油通常為蠟油,蠟油原料由鏈烷烴、環烷烴和芳烴分子組成,碳數範圍約為20-40。現有技術中,傳統的氫化裂解催化劑主要以Y型或β型分子篩為催化材料,利用其催化材料的酸性功能進行斷鏈反應,因此,傳統氫化裂解技術轉化蠟油原料過程中,除發生環烷烴的開環裂解反應外,鏈烷烴、芳烴或環烷烴分子的長側鏈上也會發生斷鏈反應,使得各產品餾份中同時存在鏈烷烴、有側鏈的環烷烴和有側鏈的芳烴,導致氫化裂解產品中蒸汽裂解製乙烯原料(尾油、輕石腦油)難以實現鏈烷烴的高效富集,同時其產品中重組料(重石腦油)難以實現環烷烴和芳烴的高效富集。
CN87105808A公開了一種氫化裂解潤滑油基礎油料氫化脫蠟改進方法,該方法將氫化裂解或溶劑脫蠟潤滑油基礎油依次通過具有脫蠟活性的催化劑床層和氫化補充精製催化劑床層,從而生產得到濁點降低的潤滑油基礎油產品。
CN102959054A公開了一種烴的聯合氫化裂解和脫蠟方法,該方法將原料油依次經過氫化處理和第一氫化裂解反應區反應,得到第一氫化裂解反應流出物進入第一催化脫蠟反應區進行反應,反應流出物經分離和分餾得到石腦油餾份、第一柴油餾份和底部產物餾份,其中底部產物餾份在第二氫化裂解或第二催化脫蠟反應區進行反應,反應流出物經分離和分餾形成第二柴油餾份和潤滑油產物餾份。
CN102311785A公開了環烷基餾份油氫化生產潤滑油基礎油的方法,該方法以環烷基原料油為原料,採用含β型分子篩氫化處理催化劑、和含ZSM-5型分子篩的氫化降凝催化劑和氫化補充精製的方法生產傾點降低的橡膠填充油產品。
CN102971401B公開了一種烴類的聯合氫化裂解和脫蠟方法,該方法先將原料油進行氫化處理,氫化處理產物分離得到液相殘留物進行催化脫蠟和氫化裂解反應,反應流出物經過分離分餾後得到柴油產品餾份和潤滑油基礎油產品餾份。
CN106609803A公開了一種生產高黏度指數氫化裂解尾油的催化劑及其製備方法,該方法通過將大孔氧化鋁、改性USY分子和改性ZSM-48分子篩混合製備得到催化劑,並採用該催化劑使原料發生氫化開環和氫化異構反應生產品質烷烴含量低、異構烴類含量高及黏度指數高的潤滑油基礎油產品。
從上述列舉的現有技術可知,傳統的氫化裂解技術主要問題為:其一,傳統氫化裂解技術,主要採用含有Y型分子篩的氫化裂解催化劑,將蠟油原料油轉化為餾程降低的產品餾份,但是不能按照分子結構組成發生相應的裂解反應,未能實現蠟油原料烴分子的按照烴分子結構類型的高效轉化,產品品質和附加值較低。其二,現有氫化裂解技術在生產高附加值的環烷基特種產品時,或受限於僅能採用環烷基蠟油原料,或通過將正構鏈烷烴轉化為含支鏈的異構烷的催化脫蠟反應單元來實現產品低溫流動性的改善,其工藝流程複雜,裝置投資和操作費用高。
因此,開發出可滿足蠟油原料分子按照鏈結構和環結構分別轉化的碳鏈梯級轉化氫化裂解技術,對實現蠟油原料“宜芳則芳、宜烯則烯”的高效利用有重要現實意義。
本發明是為了解決現有氫化裂解技術中所存在的蠟油原料分子結構無差別轉化所帶來的產品附加值低和蠟油原料分子利用效益低的問題。
本發明的第一方面提供一種氫化裂解的方法,包括:
(1)氫化處理單元,蠟油原料油與氫氣的混合物料在氫化處理單元依次與氫化保護劑、任選的氫化脫金屬催化劑、氫化精製催化劑接觸進行反應,得到反應流出物;
(2)第一氫化裂解單元,步驟(1)所得反應流出物進入第一氫化裂解單元,在氫氣的存在下與氫化裂解催化劑I接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,至少得到輕餾份I和重餾份I;所述輕餾份I中富含鏈烷烴,在輕餾份I中鏈烷烴的質量分數至少為82%,所述重餾份I中富含環烷烴和芳烴,在重餾份I中>350℃餾份的烴類組成中,環烷烴和芳烴的質量分數之和大於82%;
(3)第二氫化裂解單元,步驟(2)所得重餾份I進入第二氫化裂解單元,在氫氣的存在下與氫化裂解催化劑II和/或氫化處理催化劑接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,至少得到輕餾份II和重餾份II。
在本發明中,蠟油原料油的初餾點為300-350℃,選自常壓蠟油、減壓蠟油、氫化蠟油、焦化蠟油、催化裂解重循環油、脫瀝青油中的一種或幾種。
本發明為了提高蠟油原料油中烴分子的利用價值,提供了一種可實現基於烴分子結構特徵的氫化裂解方法,在本發明中蠟油原料油和氫氣混合物料先經過氫化處理單元接觸反應後,反應流出物進入第一氫化裂解單元與氫化裂解催化劑I進行反應,實現蠟油原料油中鏈結構的選擇性轉化得到富含鏈烷烴的輕餾份I和富含環狀烴(環烷烴和芳烴)的重餾份I,重餾份I與氫氣混合後進入第二氫化裂解反應單元與氫化裂解催化劑II和/或氫化處理催化劑進行反應,從而得到富含環烷烴和芳烴的輕餾份II及低溫流動性好的富含環狀烴的重餾份II。本發明從整體上實現了蠟油原料油按照烴分子鏈結構和環結構類型進行選擇性高效轉化,分別得到富含鏈烷烴和富含環狀烴的產品餾份。
根據分離方式不同,反應流出物有不同的切割方案,在本發明的其中一種實施方式中,第一氫化裂解單元所得反應流出物經分離後得到輕餾份I和重餾份I,輕餾份I的初餾點為20℃-30℃,輕餾份I和重餾份I的切割點為65℃-120℃,優選為65-105℃;所述輕餾份I中富含鏈烷烴,優選在輕餾份I中鏈烷烴的質量分數至少為85%。富含鏈烷烴的輕餾份I可作為優質蒸汽裂解製乙烯裝置原料。所得重餾份I中富含環烷烴和芳烴,在重餾份I中>350℃餾份的烴類組成中,環烷烴和芳烴的質量分數之和大於82%。
在本發明的另一種實施方式中,第一氫化裂解單元所得反應流出物經分離後得到輕餾份I、中餾份I和重餾份I,輕餾份I的初餾點為20℃-30℃,輕餾份I和中餾份I的切割點為65℃-120℃,優選為65-105℃,中餾份I和重餾份I的切割點為160-180℃。所述輕餾份I中富含鏈烷烴,優選在輕餾份I中鏈烷烴的質量分數至少為85%。所述中餾份I即可單獨作為產品,也可送至第二氫化裂解單元的分餾塔,進行再次切割後,得到部分輕餾份II組份和重餾份II組份。所得重餾份I中富含環烷烴和/或芳烴,在重餾份I中>350℃餾份的烴類組成中,環烷烴和芳烴的質量分數之和大於82%。
為了進一步提高重餾份I中烴分子的利用價值,本發明將重餾份I送至第二氫化裂解單元進行選擇性裂解反應,所得反應流出物經分離後得到輕餾份II和重餾份II。在本發明其中一種實施方式中,所得輕餾份II的初餾點為65℃-100℃,輕餾份II和重餾份II的切割點為155-180℃,優選為160-175℃。在輕餾份II中環烷烴和芳烴的質量分數之和至少為58%,是優質的重組料。根據不同的產品方案,所得重餾份II具有不同的切割方案,在不同的切割方案中,重餾份II可以切割為大比重航煤餾份、變壓器油基礎油和冷凍機油等多種環烷基特種油品。在本發明其中一種實施方式中,所得重餾份II中>350℃餾份環烷烴質量分數至少為50%。富含環烷烴的重餾份II低溫流動性好,重餾份II可作為各種高附加值的環烷基特種油品。
在本發明的一種實施方式中,在氫化處理單元中,以氫化處理單元整體催化劑為基準,氫化保護劑、任選的氫化脫金屬催化劑、氫化精製催化劑的裝填體積分數分別為:3%-10%;0%-20%;70%-90%。
所述氫化保護劑為本領域傳統的重質烴類油品加工的氫化保護劑,不限於蠟油氫化保護劑、渣油氫化保護劑或其級配組合。
在優選的情況下,所述的氫化保護劑含有載體和負載在載體上的活性金屬組份,載體選自氧化鋁、氧化矽和氧化鈦中的一種或幾種,活性金屬組份選自第VIB族金屬、第VIII族非貴金屬中的一種或幾種,以氫化保護劑的重量為基準,以氧化物計,活性金屬組份為0.1-15重量%,氫化保護劑的粒徑為0.5-50.0 mm,堆密度為0.3-1.2 g/cm 3,比表面積為50-300 m 2/g。
所述氫化脫金屬催化劑為本領域傳統的重質烴類油品加工的氫化脫金屬催化劑,不限於蠟油氫化脫金屬催化劑、渣油氫化脫金屬催化劑或其級配組合。
在優選的情況下,所述的氫化脫金屬催化劑含有載體和負載在載體上的活性金屬組份,載體選自氧化鋁、氧化矽和氧化鈦中的一種或幾種,活性金屬組份選自第VIB族金屬、第VIII族非貴金屬中的一種或幾種,以氫化脫金屬催化劑的重量為基準,以氧化物計,活性金屬組份為3-30重量%,氫化脫金屬催化劑的粒徑為0.2-2.0 mm,堆密度為0.3-0.8 g/cm 3,比表面積為100-250 m 2/g。
在本發明中,“任選”的意思是指相應的步驟、催化劑或者成分是可選擇的,而非必需的,亦即該步驟、催化劑或者成分可存在也可以不存在。
在本發明的一種實施方式中,所述氫化精製催化劑是負載型催化劑,載體為氧化鋁和/或氧化矽-氧化鋁,活性金屬組份為至少一種選自第VIB族金屬和/或至少一種選自第VIII族金屬;所述第VIII族金屬選自鎳和/或鈷,所述第VIB族金屬選自鉬/或鎢,以氫化精製催化劑的總重量為基準,以氧化物計,第VIII族金屬的含量為1-15重量%,第VIB族金屬的含量為5-40重量%,
在優選的情況下,所述氫化精製催化劑的活性金屬組份選自鎳、鉬和鎢金屬中的兩種或三種。
在本發明的一種實施方式中,氫化處理單元的反應條件為:氫分壓為3.0 MPa-20.0 MPa,反應溫度為280℃-400℃,液時體積空速為0.5 h -1-6 h -1,氫油體積比為300-2000。
在優選的情況下,在氫化處理單元,控制原料油的芳烴飽和率小於等於58%。本發明的發明人深入研究發現,如果芳烴飽和率過高,當氫化處理單元的反應流出物進入第一氫化裂解單元後,會導致第一氫化裂解反應單元中環烷烴開環裂解反應增加,對蠟油原料油按照鏈結構和環結構定向轉化反應效果產生不利影響。
原料芳烴飽和率=100%*(原料芳烴含量-氫化處理反應單元流出物芳烴含量)/原料芳烴含量。
在本文中,如果沒有特別指出的話,含量是基於重量的含量。
在本發明的一種實施方式中,第一氫化裂解單元的反應條件為:氫分壓為3.0 MPa-20.0 MPa,反應溫度為280℃-400℃,液時體積空速為0.5 h -1-6 h -1,氫油體積比為300-2000。
為了更好地實現蠟油原料油按照烴分子鏈結構和環結構類型進行選擇性高效轉化,在本發明的一種實施方式中,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率控制範圍為:
由100*(A重量%/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數)至100*(B重量%/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數),
其中,A為蠟油原料油中鏈烷烴質量分數,B為蠟油原料油中鏈烷烴、一環烷烴、單環芳烴的質量分數總和,
其中,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率=100%*(蠟油原料油中>350℃餾份質量分數—第一氫化裂解反應單元反應產物中>350℃餾份質量分數)/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數。
同樣,為了更好地實現蠟油原料油按照烴分子鏈結構和環結構類型進行選擇性高效轉化,在本發明的一種實施方式中,在第一氫化裂解反應單元中,通過調整第一氫化裂解反應單元的反應溫度、體積空速、氫油比和反應壓力中的一個或多個工藝條件參數使得原料油的鏈烷烴轉化率為56%-95%,環烷烴和芳烴之和的轉化率為10%-65%,優選通過反應溫度和體積空速調控鏈烷烴轉化率,以及環烷烴和芳烴的轉化率,
其中
所述的鏈烷烴轉化率為=(原料中鏈烷烴含量-第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份鏈烷烴含量*第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份質量分數)/原料中鏈烷烴含量;
所述的環烷烴和芳烴之和的轉化率為=(原料中環烷烴和芳烴的含量之和-第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份環烷烴和芳烴的含量之和*第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份質量分數)/原料中環烷烴和芳烴的含量之和。
對於原料芳烴飽和率、對於第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率、鏈烷烴轉化率、環烷烴和芳烴轉化率,本領域技術人員知曉如何通過合理設置操作參數如氫分壓或反應壓力、反應溫度、(液時)體積空速、氫油體積比來進行控制。例如,反應溫度和液時體積空速對飽和率/轉化率的影響最顯著,特別是反應溫度。
對於原料芳烴飽和率、對於第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率、鏈烷烴轉化率、環烷烴和芳烴轉化率,通過下述方式確定操作參數來控制飽和率和/或轉化率:
(1) 設定實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的目標差值,如20%,
(2) 預定一組操作參數,包括氫分壓或反應壓力、反應溫度、液時體積空速、和氫油體積比,確定該預定操作參數下的實際飽和率/轉化率,
(3) 當該實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值大於目標差值時,以一定的步長作為初始步長增加或降低操作溫度,直至到達實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值小於目標差值;
如果以該步長增加或降低操作溫度,在操作溫度範圍內始終無法實現實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值小於目標差值,則減小步長,從預定溫度開始,增加或降低操作溫度,直至到達實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值小於目標差值;
(4) 以步驟(3)確定的溫度作為步驟(4)的預定溫度,以比步驟(3)的初始步長小的步長作為步驟(4)的初始步長,以比步驟(3)小的目標差值作為步驟(4)的目標差值,重複步驟(3)的過程;
(5) 進行步驟(3)或(4),或重複步驟(4),直至達到期望的實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值,從而確定操作溫度和實現對飽和率/轉化率的控制。
如果始終無法達到實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值小於目標差值,或者如果始終無法達到期望的實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值,重新預定步驟(2)的操作參數,例如增加或減少氫分壓或反應壓力、液時體積空速、和氫油體積比中的一個或多個達10%,9%,8%,7%,6%,5%,4%,3%,2%,1%或更大或更小的值,並重複步驟(2)。
舉例來說,本領域技術人員可以首先預定一組操作參數,確定該預定操作參數下的實際飽和率/轉化率,如果該實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率相差達20%以上,以16℃的步長增加或降低操作溫度,直至到達實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率相差達小於20%;如果以16℃的步長增加或降低操作溫度,始終無法實現實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率相差達小於20%,則改變步長為8℃、4℃、2℃和1℃。當實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率相差達小於20%,先後根據需要以8℃、4℃、2℃和1℃的步長改變溫度直至實現期望的飽和率/轉化率。如果始終不能實現期望的飽和率/轉化率,則重新預定一組操作參數並重複上述過程。
本領域技術人員知曉如何在給定操作條件的範圍內選擇特定的操作條件來實現期望的飽和率/轉化率。例如,在反應溫度、空速、氫油比和氫分壓中,對於本技術方案而言,採用固定床氫化裂解工藝,通常在確定的原料處理量下,空速、氫油比和氫分壓的調整幅度較小,本領域技術人員主要通過裂解反應溫度的調整影響第一氫化裂解反應單元>350℃餾份轉化率、鏈烷烴轉化率、環烷烴和芳烴轉化率。因此,還可以通過下述方式確定操作參數來控制轉化率:
確定第一氫化裂解反應單元的反應溫度和第一氫化裂解反應單元>350℃餾份轉化率、鏈烷烴轉化率、環烷烴和芳烴轉化率的線性關係,其滿足:
y 轉化率=a*反應溫度數值-B,
其中a範圍為0.10-4.0,B的範圍為30-300;
對於第一氫化裂解反應單元>350℃餾份轉化率,線性關係公式參數a範圍為0.3-3.0,參數B範圍為100-300;
對於鏈烷烴轉化率,線性關係公式參數a範圍為0.2-2.0,參數B範圍為40-150;
對於環烷烴和芳烴轉化率,線性關係公式參數a範圍為0.25-2.5,參數B範圍為60-250;
通過上述轉化率的線性關係式,確定操作溫度。
在本發明中,所述蠟油原料油中“一環烷烴”主要是指帶有長側鏈的單環環烷烴,所述蠟油原料油中“單環芳烴”主要是指帶有長側鏈的單環芳香烴,所述長側鏈烴的碳數為大於20。
在本發明的一種實施方式中,所述的氫化裂解催化劑I包括載體和活性金屬組份,所述載體包括耐熱無機氧化物和分子篩,所述耐熱無機氧化物選自氧化矽或氧化鋁的一種或幾種,所述活性金屬組份選自第VIB族金屬和第VIII族金屬中至少兩種金屬組份;以氫化裂解催化劑I整體為基準,以氧化物計,第VIB族金屬為10重量%-35重量%,第VIII族金屬為2重量%-8重量%;
以載體為基準,分子篩為10重量%-75重量%,優選地,20重量%-60重量%,例如35重量%-45重量%,餘量為耐熱無機氧化物,所述分子篩的矽鋁莫耳比為20-50,孔徑為0.4 nm-0.58 nm。
優選所述分子篩選自ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-48、ZSM-50、IM-5、MCM-22、EU-1分子篩的一種或幾種,進一步優選為ZSM-5分子篩。
在本發明的一種實施方式中,第二氫化裂解單元的反應條件為:氫分壓為3.0 MPa-20.0 MPa,反應溫度為280℃-400℃,液時體積空速為0.5 h -1-6 h -1,氫油體積比為300-2000。
在本發明的一種實施方式中,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率控制範圍為5%-80%;在本發明其中一種實施方式中,為了獲得冷凍機油產品,優選第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率控制範圍為5%-20%;在本發明其中一種實施方式中,為了獲得變壓器油產品,優選第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率控制範圍為21%-40%,繼續提高>350℃餾份轉化率,則可得到產率增加的高芳潛重組料。
如果第二氫化裂解反應單元控制過高的>350℃轉化率,不僅會降低輕餾份II環烷烴和芳烴含量,而且會導致產品重餾份II餾份品質指標無法滿足環烷基特種油品品質要求。
其中,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率=100%*(重餾份I中>350℃餾份的質量分數—重餾份II中>350℃餾份的質量分數)/重餾份I中>350℃餾份的質量分數。
在本發明的一種實施方式中,所述的氫化裂解催化劑II包括載體和活性金屬組份,所述載體包括耐熱無機氧化物和Y型分子篩,所述耐熱無機氧化物選自氧化矽、氧化鋁、氧化鈦的一種或幾種,所述活性金屬組份選自第VIB族金屬和第VIII族金屬中至少兩種金屬組份;以氫化裂解催化劑II整體為基準,以氧化物計,第VIB族金屬為10重量%-35重量%,第VIII族金屬為2重量%-8重量%;
以載體為基準,Y型分子篩為5重量%-55重量%,餘量為耐熱無機氧化物。
在本發明的一種實施方式中,所述氫化處理催化劑是負載型催化劑,載體為氧化鋁和氧化矽-氧化鋁,活性金屬組份為至少一種選自第VIB族金屬和/或至少一種選自第VIII族金屬,所述第VIII族金屬選自鎳和/或鈷,所述第VIB族金屬選自鉬/或鎢,以氫化處理催化劑的總重量為基準,以氧化物計,第VIII族金屬的含量為1-15重量%,第VIB族金屬的含量為5-40重量%。
本發明的第二方面提供一種氫化裂解的系統,包括:氫化處理單元、第一氫化裂解單元、第二氫化裂解單元;
所述氫化處理單元設置蠟油原料油入口、氫氣入口、反應流出物出口,在氫化處理單元內依次裝填氫化保護劑、任選的氫化脫金屬催化劑、氫化精製催化劑;
所述第一氫化裂解單元設置第一氫化裂解反應系統和第一分離系統,在第一氫化裂解反應系統內裝填氫化裂解催化劑I,第一氫化裂解反應系統設置氫化處理單元的反應流出物入口並與氫化處理單元的反應流出物出口連通,第一氫化裂解反應系統的反應流出物出口與第一分離系統的入口連通,第一分離系統至少設置第一富氫氣體出口、輕餾份I出口和重餾份I出口;
所述第二氫化裂解單元設置第二氫化裂解反應系統和第二分離系統,在第二氫化裂解反應系統內裝填氫化裂解催化劑II和/或氫化處理催化劑,第二氫化裂解反應系統設置重餾份I入口並與第一分離系統的重餾份I出口連通,第二氫化裂解反應系統的反應流出物出口與第二分離系統的入口連通,第二分離系統至少設置第二富氫氣體出口、輕餾份II出口和重餾份II出口。
在本發明的一種實施方式中,第一分離系統、第二分離系統分別設置各自的氣液分離器和分餾塔,並且不限於熱高壓分離器、冷高壓分離器、熱低壓分離器、冷低壓分離器與分餾塔的各種組合,只要滿足本發明的分離需求即可。
本發明為了提高蠟油原料油中烴分子的利用價值,公開了一種可實現基於烴分子結構特徵的氫化裂解方法和系統,本發明的特點在於可實現蠟油原料油按照烴分子鏈結構和環結構類型進行選擇性高效轉化,從而分別得到富含鏈烷烴產品餾份和富含環狀烴的產品餾份,其中富含鏈烷烴的輕餾份I中鏈烷烴含量可滿足≮82重量%,可作為優質蒸汽裂解製乙烯裝置原料;富含環狀烴的輕餾份II滿足環烷烴和芳烴質量分數之和≮58重量%,可作為優質重組料;此外、富含環烷烴的產品重餾份II的低溫流動性好,可作為高附加值的環烷基特種油品。
本發明能夠從整體上實現蠟油原料油中鏈狀烴和環狀烴(環烷烴和芳烴)的分別轉化,並分別富集在各產品餾份中,從而不需要額外加工過程,就能夠直接得到可作為化工原料的富含鏈烷烴的輕石腦油,以及具有高附加值的富含環烷烴特種油品,對煉化企業低成本實現蠟油原料油的高價值利用具有重要意義。
下面結合附圖對本發明進行進一步的說明,但並不因此而限制本發明。
圖1是本發明提供的氫化裂解方法其中一個實施方式示意圖。由圖1所示,蠟油原料油1與氫氣2一起在氫化處理單元依次與氫化保護劑、任選的氫化脫金屬催化劑、氫化精製催化劑接觸進行反應,所得反應流出物3進入第一氫化裂解單元,在氫氣的存在下與氫化裂解催化劑I接觸進行反應,所得反應流出物4進入分離器I進行分離,分離得到富氫氣體5、第一液相物流6和重餾份I 10。所得第一液相物流6進入分餾單元I進行分餾,得到低碳輕烴7、輕餾份I 8、塔底油9(中餾份I),所得塔底油9可進入分餾單元II進行進一步分餾。所得重餾份I 10與氫氣11一起在第二氫化裂解單元與氫化裂解催化劑II和/或氫化處理催化劑接觸進行反應,所得反應流出物12進入分離器II進行分離,分離得到富氫氣體13和第二液相物流14,所得第二液相物流14進入分餾單元II進行分餾,得到塔頂油15、輕餾份II 16和重餾份II 17,所得塔頂油15可進入分餾單元I進行進一步分餾。
本發明提供了下述技術方案以及其任何組合:
1.  一種氫化裂解的方法,包括:
(1)氫化處理單元,蠟油原料油與氫氣的混合物料在氫化處理單元依次與氫化保護劑、任選的氫化脫金屬催化劑、氫化精製催化劑接觸進行反應,得到反應流出物;
(2)第一氫化裂解單元,步驟(1)所得反應流出物進入第一氫化裂解單元,在氫氣的存在下與氫化裂解催化劑I接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,至少得到輕餾份I和重餾份I;所述輕餾份I中富含鏈烷烴,在輕餾份I中鏈烷烴的質量分數至少為82%,所述重餾份I中富含環烷烴和芳烴,在重餾份I中>350℃餾份的烴類組成中,環烷烴和芳烴的質量分數之和大於82 %;
(3)第二氫化裂解單元,步驟(2)所得重餾份I進入第二氫化裂解單元,在氫氣的存在下與氫化裂解催化劑II和/或氫化處理催化劑接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,至少得到輕餾份II和重餾份II。
2.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,蠟油原料油的初餾點為300-350℃,選自常壓蠟油、減壓蠟油、氫化蠟油、焦化蠟油、催化裂解重循環油、脫瀝青油中的一種或幾種。
3.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,氫化處理單元中,以氫化處理單元整體催化劑為基準,氫化保護劑、任選的氫化脫金屬催化劑、氫化精製催化劑的裝填體積分數分別為:3%-10%;0%-20%;70%-90%。
4.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,氫化處理單元的反應條件為:氫分壓為3.0 MPa-20.0 MPa,例如8.0 MPa-17.0 MPa,反應溫度為280℃-400℃,例如340-430℃,液時體積空速(以氫化精製催化劑計)為0.5 h -1-6 h -1,例如0.5 h -1-2.0 h -1,氫油體積比為300-2000,例如600-1000。
5.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,所述的氫化保護劑含有載體和負載在載體上的活性金屬組份,載體選自氧化鋁、氧化矽和氧化鈦中的一種或幾種,活性金屬組份選自第VIB族金屬、第VIII族非貴金屬中的一種或幾種,以氫化保護劑的重量為基準,以氧化物計,活性金屬組份為0.1-15重量%,氫化保護劑的粒徑為0.5-50.0 mm,堆密度為0.3-1.2 g/cm 3,比表面積為50-300 m 2/g。
6.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,所述的氫化脫金屬催化劑含有載體和負載在載體上的活性金屬組份,載體選自氧化鋁、氧化矽和氧化鈦中的一種或幾種,活性金屬組份選自第VIB族金屬、第VIII族非貴金屬中的一種或幾種,以氫化脫金屬催化劑的重量為基準,以氧化物計,活性金屬組份為3-30重量%,氫化脫金屬催化劑的粒徑為0.2-2.0 mm,堆密度為0.3-0.8 g/cm 3,比表面積為100-250 m 2/g。
7.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,所述氫化精製催化劑是負載型催化劑,載體為氧化鋁和/或氧化矽-氧化鋁,活性金屬組份為至少一種選自第VIB族金屬和/或至少一種選自第VIII族金屬;所述第VIII族金屬選自鎳和/或鈷,所述第VIB族金屬選自鉬/或鎢,以氫化精製催化劑的總重量為基準,以氧化物計,第VIII族金屬的含量為1 -15重量%,第VIB族金屬的含量為5 -40重量%。
8.  根據技術方案7所述的方法,其中,氫化精製催化劑的活性金屬組份選自鎳、鉬和鎢金屬中的兩種或三種。
9.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,在氫化處理單元,控制原料油的芳烴飽和率小於等於58%;任選地,所述原料油的芳烴飽和率=100%*(原料油中芳烴含量-氫化處理單元反應流出物芳烴含量)/原料油芳烴含量。
10.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,第一氫化裂解單元的反應條件為:氫分壓為3.0 MPa-20.0 MPa,例如8.0 MPa-17.0 MPa,反應溫度為280℃-430℃,例如280℃-400℃,或340-430℃,液時體積空速為0.5 h -1-6 h -1,例如0.7 h -1-3.0 h -1,氫油體積比為300-2000,例如800-1500。
11.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率控制範圍為:
由100*(A重量%/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數)至100*(B重量%/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數),
其中,A為蠟油原料油中鏈烷烴質量分數,B為蠟油原料油中鏈烷烴、一環烷烴、單環芳烴的質量分數總和,
其中,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率=100%*(蠟油原料油中>350℃餾份質量分數—第一氫化裂解反應單元反應產物中>350℃餾份質量分數)/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數。
12.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,所述的氫化裂解催化劑I包括載體和活性金屬組份,所述載體包括耐熱無機氧化物和分子篩,所述耐熱無機氧化物選自氧化矽或氧化鋁的一種或幾種,所述活性金屬組份選自第VIB族金屬和第VIII族金屬中至少兩種金屬組份;以氫化裂解催化劑I整體為基準,以氧化物計,第VIB族金屬為10重量%-35重量%,第VIII族金屬為2重量%-8重量%;
以載體為基準,分子篩為10重量%-75重量%,優選地,20重量%-60重量%,例如35重量%-45重量%,餘量為耐熱無機氧化物;
所述分子篩的矽鋁莫耳比為20-50,孔徑為0.4 nm-0.58 nm,優選地,比表面積為200 m 2/g-400 m 2/g。
13.  根據技術方案12所述的方法,其中,所述分子篩選自ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-48、ZSM-50、IM-5、MCM-22、EU-1分子篩的一種或幾種,優選為ZSM-5分子篩。
14.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,第二氫化裂解單元的反應條件為:氫分壓為3.0 MPa-20.0 MPa,例如8.0 MPa-17.0 MPa,反應溫度為280℃-430℃,例如,280-400℃,液時體積空速為0.5 h -1-6 h -1,例如0.7 h -1-3.0 h -1,氫油體積比為300-2000,例如800-1800。
15.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率控制範圍為5%-80%,
其中,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率=100%*(重餾份I中>350℃餾份的質量分數—重餾份II中>350℃餾份的質量分數)/重餾份I中>350℃餾份的質量分數。
16.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,所述的氫化裂解催化劑II包括載體和活性金屬組份,所述載體包括耐熱無機氧化物和Y型分子篩,所述耐熱無機氧化物選自氧化矽、氧化鋁、氧化鈦的一種或幾種,所述活性金屬組份選自第VIB族金屬和第VIII族金屬中至少兩種金屬組份;以氫化裂解催化劑II整體為基準,以氧化物計,第VIB族金屬為10重量%-35重量%,第VIII族金屬為2重量%-8重量%;
以載體為基準,Y型分子篩為5重量%-55重量%,餘量為耐熱無機氧化物;
任選地,所述的第二氫化裂解反應單元裝填氫化裂解催化劑時,第二氫化裂解反應單元反應溫度較第一氫化裂解反應單元溫度高0-30℃。
17.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,所述氫化處理催化劑是負載型催化劑,載體為氧化鋁和氧化矽-氧化鋁,活性金屬組份為至少一種選自第VIB族金屬和/或至少一種選自第VIII族金屬,所述第VIII族金屬選自鎳和/或鈷,所述第VIB族金屬選自鉬/或鎢,以氫化處理催化劑的總重量為基準,以氧化物計,第VIII族金屬的含量為1-15重量%,第VIB族金屬的含量為5 -40重量%;
任選地,所述的第二氫化裂解反應單元裝填氫化處理催化劑時,第二氫化裂解反應單元反應溫度較第一氫化裂解反應單元溫度低0-35℃。
18.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,第一氫化裂解單元所得反應流出物經分離後得到輕餾份I和重餾份I,輕餾份I的初餾點為20℃-30℃,輕餾份I和重餾份I的切割點為65℃-120℃,優選為65-105℃;在輕餾份I中鏈烷烴的質量分數至少為85%。
19.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,第一氫化裂解單元所得反應流出物經分離後得到輕餾份I和重餾份I,輕餾份I的初餾點為20℃-30℃,輕餾份I和中餾份I的切割點為65℃-120℃,優選為65-105℃,中餾份I和重餾份I的切割點為160-180℃。所述輕餾份I中富含鏈烷烴,優選在輕餾份I中鏈烷烴的質量分數至少為85%。
20.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,輕餾份II的初餾點為65℃-100℃,輕餾份II和重餾份II的切割點為155-180℃;
在輕餾份II中環烷烴和芳烴的質量分數之和至少為58%,重餾份II>350℃餾份中環烷烴質量分數至少為50%。
21.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,蠟油原料油的烴類組成中芳烴+環烷烴質量含量為大於70%,例如70%-90%,75%-90%,80%-90%,85-90%,75%-85%,80%-85%。
22.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,
通過調整第一氫化裂解反應單元的反應溫度、體積空速、氫油比和反應壓力工藝條件參數控制使得原料油中鏈烷烴的轉化率為56%-95%,環烷烴和芳烴之和的轉化率為10%-65%。
23.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,被輸入第一氫化裂解單元進行處理的物流,其芳烴質量含量為10 wt%-40 wt%,並且以芳烴含量為100 wt%計,單環芳烴含量為60 wt%-85 wt%。
24.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,被輸入第二氫化裂解單元進行處理的物流,其環烷烴和芳烴的質量含量之和為75 wt%-90 wt%。
25.   根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,在第一氫化裂解單元中,所述的氫化裂解催化劑I包括載體和活性金屬組份,所述載體包括耐熱無機氧化物和分子篩,以載體為基準,分子篩為10重量%-75重量%,優選地,20重量%-60重量%,例如35重量%-45重量%,餘量為耐熱無機氧化物;所述分子篩的矽鋁莫耳比為20-50,孔徑為0.4 nm-0.58 nm,優選地,比表面積為200 m 2/g-400 m 2/g。
26.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,在第一氫化裂解單元中,在65℃-120℃,優選為65-105℃進行餾份切割,並且任選地在160-180℃進行餾份切割。
27.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,蠟油原料油的初餾點為300-350℃,終餾點為520-650℃,20℃密度為0.890 g/cm 3-0.940 g/cm 3,蠟油原料油的烴類組成中芳烴+環烷烴質量含量為大於70%,例如70%-90%,75%-90%,80%-90%,85-90%,75%-85%,80%-85%,選自常壓蠟油、減壓蠟油、氫化蠟油、焦化蠟油、催化裂解重循環油、脫瀝青油中的一種或幾種。
28.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,
在第一氫化裂解反應單元中,通過調整第一氫化裂解反應單元的反應溫度、體積空速、氫油比和反應壓力中的一個或多個工藝條件參數使得原料油的鏈烷烴轉化率為56%-95%,環烷烴和芳烴之和的轉化率為10%-65%,優選通過反應溫度和體積空速調控鏈烷烴轉化率,以及環烷烴和芳烴的轉化率,
其中
所述的鏈烷烴轉化率為=(原料中鏈烷烴含量-第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份鏈烷烴含量*第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份質量分數)/原料中鏈烷烴含量;
所述的環烷烴和芳烴之和的轉化率為=(原料中環烷烴和芳烴的含量之和-第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份環烷烴和芳烴的含量之和*第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份質量分數)/原料中環烷烴和芳烴的含量之和。
29.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,對於原料油的芳烴飽和率,和對於第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率、鏈烷烴轉化率、環烷烴和芳烴轉化率,通過下述方式確定操作參數來控制飽和率/轉化率:
(1) 設定實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的目標差值,如20%,
(2) 預定一組操作參數,包括氫分壓或反應壓力、反應溫度、液時體積空速、和氫油體積比,確定該預定操作參數下的實際飽和率/轉化率,
(3) 當該實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值大於目標差值時,以一定的步長作為初始步長增加或降低操作溫度,直至到達實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值小於目標差值;
如果以該步長增加或降低操作溫度,在操作溫度範圍內始終無法實現實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值小於目標差值,則減小步長,從預定溫度開始,增加或降低操作溫度,直至到達實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值小於目標差值;
(4) 以步驟(3)確定的溫度作為步驟(4)的預定溫度,以比步驟(3)的初始步長小的步長作為步驟(4)的初始步長,以比步驟(3)小的目標差值作為步驟(4)的目標差值,重複步驟(3)的過程;
(5) 進行步驟(3)或(4),或重複步驟(4),直至達到期望的實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值,從而確定操作溫度和實現對飽和率/轉化率的控制。
如果始終無法達到實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值小於目標差值,或者如果始終無法達到期望的實際飽和率/轉化率與目標飽和率/轉化率的差值絕對值,重新預定步驟(2)的操作參數,例如增加或減少氫分壓或反應壓力、液時體積空速、和氫油體積比中的一個或多個達10%,9%,8%,7%,6%,5%,4%,3%,2%,1%或更大或更小的值,並重複步驟(2)。
30.  根據前述技術方案中任一項所述的方法,其中,對於第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率、鏈烷烴轉化率、環烷烴和芳烴轉化率,通過下述方式確定操作參數來控制轉化率:
確定第一氫化裂解反應單元的反應溫度和第一氫化裂解反應單元>350℃餾份轉化率、鏈烷烴轉化率、環烷烴和芳烴轉化率的線性關係,其滿足:
y 轉化率=a*反應溫度數值-B,
其中a範圍為0.10-4.0,B的範圍為30-300;
對於第一氫化裂解反應單元>350℃餾份轉化率,線性關係公式參數a範圍為0.3-3.0,參數B範圍為100-300;
對於鏈烷烴轉化率,線性關係公式參數a範圍為0.2-2.0,參數B範圍為40-150;
對於環烷烴和芳烴轉化率,線性關係公式參數a範圍為0.25-2.5,參數B範圍為60-250;
通過上述轉化率的線性關係式,確定操作溫度。
31.  用於前述技術方案中任一方法的系統,包括氫化處理單元、第一氫化裂解單元、第二氫化裂解單元;
所述氫化處理單元設置蠟油原料油入口、氫氣入口、反應流出物出口,在氫化處理單元內依次裝填氫化保護劑、任選的氫化脫金屬催化劑、氫化精製催化劑;
所述第一氫化裂解單元設置第一氫化裂解反應系統和第一分離系統,在第一氫化裂解反應系統內裝填氫化裂解催化劑I,第一氫化裂解反應系統設置氫化處理單元的反應流出物入口並與氫化處理單元的反應流出物出口連通,第一氫化裂解反應系統的反應流出物出口與第一分離系統的入口連通,第一分離系統至少設置第一富氫氣體出口、輕餾份I出口和重餾份I出口;
所述第二氫化裂解單元設置第二氫化裂解反應系統和第二分離系統,在第二氫化裂解反應系統內裝填氫化裂解催化劑II和/或氫化處理催化劑,第二氫化裂解反應系統設置重餾份I入口並與第一分離系統的重餾份I出口連通,第二氫化裂解反應系統的反應流出物出口與第二分離系統的入口連通,第二分離系統至少設置第二富氫氣體出口、輕餾份II出口和重餾份II出口。
32.  前述技術方案中任一項的系統,其中
在第一氫化裂解單元中,所述的氫化裂解催化劑I包括載體和活性金屬組份,所述載體包括耐熱無機氧化物和分子篩,以載體為基準,分子篩為10重量%-75重量%,優選地,20重量%-60重量%,例如35重量%-45重量%,餘量為耐熱無機氧化物;所述分子篩的矽鋁莫耳比為20-50,孔徑為0.4 nm-0.58 nm;
在第一氫化裂解單元中,設置有用於控制在65℃-120℃,優選為65-105℃進行餾份切割的控制裝置,並且任選地設置有用於控制在160-180℃進行餾份切割的控制裝置。
下面結合實施例對本發明作進一步的說明,但並不因此而使本發明受到任何限制。
在實施例和對照例中,蠟油原料油的烴類組成資料通過SH/T 0659 《瓦斯油中飽和烴餾份的烴類測定方法(質譜法)》得到。
輕餾份I、輕餾份II的烴類組成資料通過SH/T 0714《石腦油中單體烴組成測定法(毛細管氣相層析法)》得到。
重餾份I >350℃餾份、重餾份II>350℃餾份的烴類組成資料通過SH/T 0659《瓦斯油中飽和烴餾份的烴類測定方法(質譜法)》得到。
表1中列出了本發明所採取的蠟油原料油的性質。
表2、表3中列出了本發明中實施例和對照例所採用各催化劑的理化性質,具有商品代號的催化劑均為中國石化催化劑分公司生產,無商品代號的催化劑均為採用傳統固定床負載型氫化催化劑製備方法所得。
從表1可以看出,本發明所用蠟油原料油中鏈烷烴質量分數(A)為20.4,蠟油原料油中鏈烷烴、一環烷烴、單環芳烴的質量分數總和(B)為49.3。
根據本發明第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率控制範圍為:
由100*(A重量%/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數)至100*(B重量%/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數),
其中,A為蠟油原料油中鏈烷烴質量分數,B為蠟油原料油中鏈烷烴、一環烷烴、單環芳烴的質量分數總和。
那麼,所述第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率控制範圍為22.7-54.7%。
在本發明實施例和對照例中,所述低碳輕烴產率、輕餾份I產率、輕餾份II產率、重餾份II產率均是以蠟油原料油為基準計算的。
在本發明實施例和對照例中,所述重餾份I>350℃餾份質量分數,是以重餾份I的質量為基準;重餾份II(280-370℃)餾份質量分數,是以重餾份II的質量為基準;所述重餾份II>350℃餾份質量分數,是以重餾份II的質量為基準。
實施例1
蠟油原料油在氫化處理單元依次與氫化保護劑(保護劑)、氫化脫金屬催化劑(脫金屬劑)、氫化精製催化劑(精製劑)接觸進行反應,所得反應流出物進入第一氫化裂解單元,與含有ZSM-5分子篩的氫化裂解催化劑I(裂解劑1)接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,得到輕餾份I和重餾份I;所得重餾份I進入第二氫化裂解單元,與氫化處理催化劑(處理劑)接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,得到輕餾份II和重餾份II。具體反應條件和產品性質如表4所示。
在本實施例的反應過程中,控制氫化處理反應單元的芳烴飽和率為50%,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率為49.4%,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率為20%。
由表4 可以看出,所得輕餾份I的鏈烷烴含量為92.7重量%,可作為優質蒸汽裂解製乙烯裝置原料;所得輕餾份II的環烷烴+芳烴含量為62.0重量%,可作為優質重組料;所得重餾份I>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為82.8重量%;所得重餾份II(280-370℃)餾份的凝點為<-50℃,40℃運動黏度為6.944 mm 2/s,稠環芳烴(PCA)含量小於3.0%,可作為變壓器油;所得重餾份II>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為77.8重量%,凝點為-38℃,可作為優質環烷烴特種油品,如冷凍機油。
對照例1和對照例2
對照例1和對照例2採用與實施例1相同的工藝流程,與實施例1不同的是,對照例1中在第一氫化裂解反應單元裝填含有Y型分子篩的氫化裂解催化劑(裂解劑2);對照例2在第一氫化裂解反應單元裝填含有β型分子篩的氫化裂解催化劑(裂解劑3)。控制氫化處理單元芳烴飽和率、第一氫化裂解單元>350℃餾份轉化率和第二氫化裂解單元>350℃餾份轉化率相近條件下,進行反應。具體反應條件和產品性質如表4所示。
由表4 可以看出,對照例1和對照例2產品輕餾份I鏈烷烴含量分別為54.9重量%和47.9重量%;產品輕餾份II環烷烴和芳烴含量分別為60.1重量%和58.6重量%,產品重餾份I>350℃餾份中環烷烴+芳烴含量分別為59.0重量%和72.4重量%,產品重餾份II>350℃餾份中環烷烴+芳烴含量分別為54.0重量%和68.2重量%,凝點分別為+28℃和+8℃。
以上結果表明,採用傳統Y型或β型分子篩催化劑的氫化裂解實施方案,難以實現原料鏈烷烴和環烷烴的高效選擇性轉化,而採用本發明的方法可實現蠟油原料按照鏈結構和環結構的定向轉化,從而實現生產優質化工原料和高附加值環烷烴特種油品。
實施例2
蠟油原料油在氫化處理單元依次與氫化保護劑(保護劑)、氫化脫金屬催化劑(脫金屬劑)、氫化精製催化劑(精製劑)接觸進行反應,所得反應流出物進入第一氫化裂解單元,與含有ZSM-5分子篩的氫化裂解催化劑I(裂解劑1)接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,得到輕餾份I、中餾份I和重餾份I;所得中餾份I進入第二氫化裂解單元的分餾塔進行分餾;所得重餾份I進入第二氫化裂解單元,與氫化處理催化劑(處理劑)接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,得到輕餾份II和重餾份II。具體反應條件和產品性質如表5所示。
在本實施例的反應過程中,控制氫化處理反應單元的芳烴飽和率為38.6%,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率為47.1%,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率為5%。
由表5可以看出,所得輕餾份I的鏈烷烴含量為91.74重量%,可作為優質蒸汽裂解製乙烯裝置原料;所得輕餾份II的環烷烴+芳烴含量為61.55重量%,可作為優質重組料;所得重餾份I>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為84.7重量%;所得重餾份II(280-370℃)餾份的凝點為<-50℃,40℃運動黏度為7.790 mm 2/s,稠環芳烴(PCA)含量小於3.0%,可作為變壓器油;所得重餾份II>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為81.7重量%,凝點為-38℃,可作為優質環烷烴特種油品,如冷凍機油。
實施例3
採用與實施例2相同的工藝流程,具體反應條件和產品性質如表5所示。
在本實施例的反應過程中,控制氫化處理反應單元的芳烴飽和率為54.6%,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率為44.4%,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率為5%。
由表5可以看出,所得輕餾份I的鏈烷烴含量為90.18重量%,可作為優質蒸汽裂解製乙烯裝置原料;所得輕餾份II的環烷烴+芳烴含量為60.82重量%,可作為優質重組料;所得重餾份I>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為83.5重量%;所得重餾份II(280-370℃)餾份的凝點為<-50℃,40℃運動黏度為7.065 mm 2/s,稠環芳烴(PCA)含量小於3.0%,可作為變壓器油;所得重餾份II>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為80.5重量%,凝點為-38℃,可作為優質環烷烴特種油品,如冷凍機油。
對照例3
採用與實施例2相同的工藝流程,與實施例2不同的是,控制氫化處理反應單元的芳烴飽和率為59.2%。具體反應條件和產品性質如表5所示。
由表5可以看出,所得輕餾份I的鏈烷烴含量為86.08重量%,所得輕餾份II的環烷烴+芳烴含量為56.42重量%;所得重餾份I>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為81.3重量%,所得重餾份II>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為79.8重量%,凝點為-38℃。以上結果表明,本對照例沒有採用本發明優選的範圍,將氫化處理反應單元的芳烴飽和率提高,會導致第一氫化裂解反應單元中環烷烴開環裂解反應增加,對蠟油原料油按照鏈結構和環結構定向轉化反應效果產生不利影響。
實施例4
蠟油原料油在氫化處理單元依次與氫化保護劑(保護劑)、氫化脫金屬催化劑(脫金屬劑)、氫化精製催化劑(精製劑)接觸進行反應,所得反應流出物進入第一氫化裂解單元,與含有ZSM-5分子篩的氫化裂解催化劑I(裂解劑1)接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,得到輕餾份I和重餾份I;所得重餾份I進入第二氫化裂解單元,與氫化裂解催化劑II(裂解劑4)接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,得到輕餾份II和重餾份II。具體反應條件和產品性質如表6所示。
在本實施例的反應過程中,控制氫化處理反應單元的芳烴飽和率為38.6%,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率為47.1%,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率為56.25%。
由表6 可以看出,所得輕餾份I的鏈烷烴含量為91.74重量%,可作為優質蒸汽裂解製乙烯裝置原料;所得輕餾份II的環烷烴+芳烴含量為64.37重量%,可作為優質重組料;所得重餾份I>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為84.7重量%;所得重餾份II(280-370℃)餾份的凝點為<-50℃,40℃運動黏度為7.801 mm 2/s,稠環芳烴(PCA)含量小於3.0%,可作為變壓器油;所得重餾份II>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為65.1重量%,凝點為-38℃,可作為優質環烷烴特種油品,如冷凍機油。
實施例5
採用與實施例4相同的工藝流程,具體反應條件和產品性質如表6所示。
在本實施例的反應過程中,控制氫化處理反應單元的芳烴飽和率為38.6%,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率為47.1%,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率為72.4%。
由表6 可以看出,所得輕餾份I的鏈烷烴含量為91.74重量%,可作為優質蒸汽裂解製乙烯裝置原料;所得輕餾份II的環烷烴+芳烴含量為59.64重量%,可作為優質重組料;所得重餾份I>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為84.7重量%;所得重餾份II(280-370℃)餾份的凝點為<-50℃,40℃運動黏度為6.725 mm 2/s,稠環芳烴(PCA)含量小於3.0%,可作為變壓器油;所得重餾份II>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為63.0重量%,凝點為-35℃,可作為優質環烷烴特種油品,如冷凍機油。
對照例4
採用與實施例4相同的工藝流程,與實施例4不同的是,第二氫化裂解反應單元採用較高的>350℃餾份轉化率,所述>350℃餾份轉化率為88.5%。具體反應條件和產品性質如表6所示。
由表6可知,採用對照例的方法,產品輕餾份I鏈烷烴含量也為91.74重量%;但產品輕餾份II環烷烴+芳烴含量僅為55.9重量%,且產品重餾份II>350℃餾份中環烷烴+芳烴含量為43.9重量%,凝點為-30.0℃,產品性質無法滿足優質環烷基特種油品品質要求。
以上結果表明,第二氫化裂解反應單元控制過高的>350℃轉化率,不僅會降低輕餾份II環烷烴和芳烴含量,而且會導致產品重餾份II品質指標無法滿足環烷基特種油品品質要求。
對照例5
採用與實施例4相同的工藝流程,與實施例4不同的是,第一氫化裂解反應單元採用較高的>350℃餾份轉化率,所述>350℃餾份轉化率為65%。具體反應條件和產品性質如表6所示。
由表6可知,採用對照例5的方法,產品輕餾份I鏈烷烴含量為88.25重量%;產品輕餾份II環烷烴+芳烴含量為61.36重量%,所得重餾份I>350℃餾份中的環烷烴+芳烴含量為80.4重量%,所得重餾份II>350℃餾份中環烷烴+芳烴含量為59.9重量%,凝點為-45℃,需要說明的是,儘管控制較高的第一氫化裂解轉化率也能得到性質合格的產品,但第一氫化裂解單元轉化率過高下,產品低碳輕烴(C3+C4)質量分數高達18.5重量%,反應化學氫耗過高,且目標產品分佈不合理。
以上結果表明,第一氫化裂解反應單元控制過高的>350℃轉化率存在反應過程不經濟的問題。
實施例6、對照例6和7
蠟油原料油在氫化處理單元依次與氫化保護劑(保護劑)、氫化脫金屬催化劑(脫金屬劑)、氫化精製催化劑(精製劑)接觸進行反應,所得反應流出物進入第一氫化裂解單元,與含有ZSM-5分子篩的氫化裂解催化劑I(裂解劑5-7)接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,得到輕餾份I和重餾份I;所得重餾份I進入第二氫化裂解單元,與氫化處理催化劑(處理劑)接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,得到輕餾份II和重餾份II。具體反應條件和產品性質如表7所示。
分子篩含量過低,會帶來鏈烷烴轉化率不足,但過低和過高情況下都存在環烷烴和芳烴開環率高的問題,對於分子篩含量過高情況下,還存在副產物輕烴含量高的問題。
實施例7
採用與實施例6相同的工藝流程,與實施例6不同的是,使用其它的分子篩如IM-5和ZSM-48代替ZSM-5,得到性質合格的產品。
表8中列出了變壓器油和冷凍機油的產品品質指標。
表1
項目 中間基VGO原料
密度(20℃)/(g/cm 3) 0.9091
硫/重量% 2.19
氮/μg·g -1 703
餾程/℃   
IBP/50%/95% 305/415/482
>350℃餾份質量分數,% 90.0
烴類組成/質量%   
鏈烷烴 20.4
一環烷烴 7.0
二環烷烴 10.3
三環烷烴 7
四環烷烴 3.9
五環烷烴 1.3
六環烷烴 0.1
總環烷烴 29.6
單環芳烴 21.9
雙環芳烴 11.5
三環芳烴 3.9
四環芳烴 1.8
五環芳烴 0.5
總噻吩+未鑒定芳烴 9.4
總芳烴 50.0
總重量 100.0
A(蠟油原料油中鏈烷烴質量分數) 20.4
B(蠟油原料油中鏈烷烴、一環烷烴和單環芳烴質量分數之和) 49.3
表2
項目 保護劑 脫金屬劑 精製劑 處理劑
商品代號 RG-30A/B RAM-100 RJW-3 RN-32V
金屬 Ni/Mo Ni/Mo Ni/Mo/W Ni/Mo/W
NiO,重量% 0.5-1.5 ≮1 ≮3 ≮2.4
MoO3,重量% 2-6 ≮6 ≮1 ≮2.3
WO3,重量% / / ≮26 ≮23.0
載體 氧化鋁 氧化鋁 氧化鋁 氧化鋁和氧化矽-氧化鋁
表3
項目 裂解劑1 裂解劑2 裂解劑3 裂解劑4 裂解劑5 裂解劑6 裂解劑7
金屬 NiW NiW NiW NiMo NiW NiW NiW
NiO,重量% ≮4 ≮3 ≮2.5 ≮4.5 ≮4 ≮4 ≮4
MoO3,重量% / / / ≮15.5 / / /
WO3,重量% ≮18 ≮23 ≮25 / ≮18 ≮18 ≮18
分子篩類型 ZSM-5 Y β Y ZSM-5 ZSM-5 ZSM-5
分子篩含量,重量% 35 15 15 30 45 5 80
孔徑/nm 0.5 0.7 0.8 0.7 0.5 0.5 0.5
表4
項目 實施例1 對照例1 對照例2
原料油 中間基VGO原料
催化劑   
氫化處理單元(催化劑裝填體積比) VRG-30A/VRG-30B/VRAM-10/VRJW-3 =5:8:8:77
第一氫化裂解單元 裂解劑1 裂解劑2 裂解劑3
第二氫化裂解單元 處理劑 處理劑 處理劑
工藝條件參數         
氫化處理單元氫分壓/MPa 14.0 14.0 14.0
第一氫化裂解單元氫分壓/MPa 14.0 14.0 14.0
第二氫化裂解單元氫分壓/MPa 14.0 14.0 14.0
氫化處理單元反應溫度/℃ 365 365 365
第一氫化裂解單元反應溫度/℃ 375 370 370
第二氫化裂解單元反應溫度/℃ 375 375 375
保護劑體積空速/h -1 12.7 12.7 12.7
脫金屬劑體積空速/h -1 22.3 22.3 22.3
精製劑體積空速/h -1 1.0 1.0 1.0
第一氫化裂解單元體積空速/h -1 1.4 1.4 1.4
第二氫化裂解單元體積空速/h -1 3.0 3.0 3.0
氫化處理單元氫油體積比 800 800 800
第一氫化裂解單元氫油體積比 1200 1200 1200
第二氫化裂解單元氫油體積比 1200 1200 1200
氫化處理單元液相產品氮含量/(μ g/g) 7.2 10.0 9.0
氫化處理單元原料芳烴飽和率/% 50 50 50
被輸入第一氫化裂解單元進行處理的物流         
  芳烴質量含量(wt%) 25.0 25.0 25.0
  單環芳烴含量(wt%),基於100 wt%的芳烴含量 19.38 19.38 19.38
被輸入第二氫化裂解單元進行處理的物流         
  環烷烴和芳烴含量之和(wt%) 81.03 69.61 72.52
第一氫化裂解單元>350℃餾份轉化率/% 49.4 51.8 50.7
第一氫化裂解單元鏈烷烴轉化率/% 66.76 10.95 40.05
第一氫化裂解單元環烷烴和芳烴轉化率/% 52.8 68.6 61.2
第二氫化裂解單元>350℃餾份轉化率/% 20 21 22
產品產率及性質         
低碳輕烴產率/重量%(C3+C4) 10.7 0.8 1.4
輕餾份I         
 產率/重量% 8.62 3.66 3.9
 餾程範圍(IBP-FBP)/℃ 30-100 30-100 30-100
 烴組成(PONA)/%         
  鏈烷烴(正+異構烷烴) 92.7 54.9 47.9
  環烷烴+芳烴 7.3 45.1 52.1
重餾份I         
 產率/重量% 80.68 95.54 94.70
 重餾份I >350℃餾份質量分數/% 56.43 45.36 46.82
 重餾份I >350℃餾份烴組成/%         
  鏈烷烴 17.2 41.0 27.6
  環烷烴+芳烴 82.8 59.0 72.4
輕餾份II         
 產率/重量% 4.0 13.40 11.80
 餾程範圍(IBP-FBP)/℃ 65-175 65-175 65-175
 烴組成(PONA)/%         
  鏈烷烴(正+異構烷烴) 38.1 39.9 41.4
  環烷烴+芳烴 62.0 60.1 58.6
重餾份II         
 產率/重量% 76.68 82.14 82.90
重餾份II(280-370℃)餾份質量分數/% 33.92 31.45 34.27
 凝點/℃ <-50 -18 -36
 40℃運動黏度/(mm 2/s) 6.944 5.116 5.512
 稠環芳烴(PCA)含量/% <3.0 <3.0 <3.0
重餾份II >350℃餾份質量分數/% 47.60 41.64 41.62
 重餾份II >350℃餾份凝點/℃ -38 +28 +8
 重餾份II >350℃餾份100℃運動黏度/(mm 2/s) 5.216 4.167 4.139
 重餾份II>350℃餾份烴組成/%         
  鏈烷烴 22.2 46.0 31.8
  環烷烴 77.5 53.8 67.8
  芳烴 0.3 0.2 0.4
  稠環芳烴含量(PCA)含量,% <3.0 <3.0 <3.0
表5
項目 實施例2 實施例3 對照例3
原料油 中間基VGO原料
催化劑   
氫化處理單元(催化劑裝填體積比) VRG-30A/VRG-30B/VRAM-10/VRJW-3 =5:8:8:77
第一氫化裂解單元 裂解劑1 裂解劑1 裂解劑1
第二氫化裂解單元 處理劑 處理劑 處理劑
工藝條件參數         
氫化處理單元氫分壓/MPa 11.0 14.0 14.0
第一氫化裂解單元氫分壓/MPa 11.0 14.0 14.0
第二氫化裂解單元氫分壓/MPa 11.0 14.0 14.0
氫化處理單元反應溫度/℃ 365 365 365
第一氫化裂解單元反應溫度/℃ 375 365 355
第二氫化裂解單元反應溫度/℃ 375 365 355
保護劑體積空速/h -1 12.7 12.7 12.7
脫金屬劑體積空速/h -1 22.3 22.3 22.3
精製劑體積空速/h -1 1.0 1.0 1.0
第一氫化裂解單元體積空速/h -1 1.4 1.4 1.4
第二氫化裂解單元體積空速/h -1 3.0 3.0 3.0
氫化處理 氫油體積比 800 800 800
第一氫化裂解單元氫油體積比 1200 1200 1200
第二氫化裂解單元氫油體積比 1200 1200 1200
氫化處理單元液相產品氮含量/(μ g/g) 16.92 7.2 9.0
氫化處理單元原料芳烴飽和率/% 38.6 56.4 59.2
被輸入第一氫化裂解單元進行處理的物流         
  芳烴質量含量(wt%) 30.7 21.8 20.4
  單環芳烴含量(wt%),基於100 wt%的芳烴含量 23.3 16.9 15.6
被輸入第二氫化裂解單元進行處理的物流         
  環烷烴和芳烴含量之和(wt%) 84.47 80.03 77.72
第一氫化裂解單元>350℃餾份轉化率/% 47.1 44.4 39.8
第一氫化裂解單元鏈烷烴轉化率/% 66.8 60.97 54.7
第一氫化裂解單元環烷烴和芳烴轉化率/% 52.85 49.38 49.53
第二氫化裂解單元>350℃餾份轉化率/% 5 5 5
產品產率及性質         
低碳輕烴產率/重量%(C3+C4) 13.26 7.26 7.24
輕餾份I         
 產率/重量% 6.41 5.25 3.61
 餾程範圍(IBP-FBP)/℃ 30-100 30-100 30-100
 烴組成(PONA)/%         
  鏈烷烴(正+異構烷烴) 91.74 90.18 86.08
  環烷烴+芳烴 8.26 9.82 13.92
重餾份I         
 產率/重量% 80.33 87.49 89.15
 重餾份I >350℃餾份質量分數/% 59.29 57.21 60.79
 重餾份I >350℃餾份烴組成/%         
  鏈烷烴 15.3 16.5 18.7
  環烷烴+芳烴 84.7 83.5 81.3
輕餾份II         
 產率/重量% 2.61 3.63 3.06
 餾程範圍(IBP-FBP)/℃ 65-175 65-175 65-175
 烴組成(PONA)/%         
  鏈烷烴(正+異構烷烴) 38.45 39.18 43.58
  環烷烴+芳烴 61.55 60.82 56.42
重餾份II         
 產率/重量% 77.72 83.86 86.09
重餾份II(280-370℃)餾份質量分數/% 33.35 32.1 33.25
 凝點/℃ <-50 <-50 <-50
 40℃運動黏度/(mm 2/s) 7.790 7.065 6.254
 稠環芳烴(PCA)含量/% <3.0 <3.0 <3.0
重餾份II >350℃餾份質量分數/% 58.22 56.70 59.80
 重餾份II >350℃餾份凝點/℃ -38 -38 -38
 重餾份II >350℃餾份100℃運動黏度/(mm 2/s) 5.558 5.370 5.630
 重餾份II>350℃餾份烴組成/%         
  鏈烷烴 18.3 19.5 20.2
  環烷烴 76.4 79.1 75.4
  芳烴 5.3 1.4 4.4
  稠環芳烴含量(PCA)含量,% <3.0 <3.0 <3.0
表6
項目 實施例4 實施例5 對照例4 對照例5
原料油 中間基VGO原料
催化劑   
氫化處理單元(催化劑裝填體積比) VRG-30A/VRG-30B/VRAM-10/VRJW-3 =5:8:8:77
第一氫化裂解單元 裂解劑1 裂解劑1 裂解劑1 裂解劑1
第二氫化裂解單元 裂解劑4 裂解劑4 裂解劑4 裂解劑4
工藝條件參數            
氫化處理單元氫分壓/MPa 11.0 11.0 11.0 11.0
第一氫化裂解單元氫分壓/MPa 11.0 11.0 11.0 11.0
第二氫化裂解單元氫分壓/MPa 11.0 11.0 11.0 11.0
氫化處理單元反應溫度/℃ 365 365 365 365
第一氫化裂解單元反應溫度/℃ 375 375 375 400
第二氫化裂解單元反應溫度/℃ 353 380 380 353
保護劑體積空速/h -1 12.7 12.7 12.7 12.7
脫金屬劑體積空速/h -1 22.3 22.3 22.3 22.3
精製劑體積空速/h -1 1.0 1.0 1.0 1.0
第一氫化裂解單元體積空速/h -1 1.4 1.4 1.4 1.4
第二氫化裂解單元體積空速/h -1 2.0 3.0 2.5 2.0
氫化處理氫油體積比 800 800 800 800
第一氫化裂解單元氫油體積比 1200 1200 1200 1200
第二氫化裂解單元氫油體積比 1200 1200 1200 1200
氫化處理單元液相產品氮含量/(μ g/g) 16.92 16.92 16.92 16.92
氫化處理單元原料芳烴飽和率/% 38.6 38.6 38.6 38.6
被輸入第一氫化裂解單元進行處理的物流            
  芳烴質量含量(wt%) 30.7 30.7 30.7 30.7
  單環芳烴含量(wt%),基於100 wt%的芳烴含量 23.3 23.3 23.3 23.3
被輸入第二氫化裂解單元進行處理的物流            
  環烷烴和芳烴含量之和(wt%) 84.47 84.47 84.47 76.57
第一氫化裂解單元>350℃餾份轉化率/% 47.1 47.1 47.1 65
第一氫化裂解單元鏈烷烴轉化率/% 66.8 66.8 66.8 68.3
第一氫化裂解單元環烷烴和芳烴轉化率/% 52.85 52.85 52.85 70.5
第二氫化裂解單元>350℃餾份轉化率/% 56.25 72.40 88.50 56.25
產品產率及性質            
低碳輕烴產率/重量%(C3+C4) 13.26 13.26 13.26 18.5
輕餾份I            
 產率/重量% 6.41 6.41 6.41 11.0
 餾程範圍(IBP-FBP)/℃ 30-100 30-100 30-100 30-100
 烴組成(PONA)/%            
  鏈烷烴(正+異構烷烴) 91.74 91.74 91.74 88.25
  環烷烴+芳烴 8.26 8.26 8.26 11.75
重餾份I            
 產率/重量% 80.33 80.33 80.33 70.50
 重餾份I >350℃餾份質量分數/% 59.29 59.29 59.29 44.68
 重餾份I >350℃餾份烴組成/%            
  鏈烷烴 15.3 15.3 15.3 19.6
  環烷烴+芳烴 84.7 84.7 84.7 80.4
輕餾份II            
 產率/重量% 9.74 17.66 22.55 5.8
 餾程範圍(IBP-FBP)/℃ 65-175 65-175 65-175 65-175
 烴組成(PONA)/%            
  鏈烷烴(正+異構烷烴) 35.63 40.36 43.33 39.64
  環烷烴+芳烴 64.37 59.64 55.9 61.36
重餾份II            
 產率/重量% 70.59 62.67 57.78 64.70
重餾份II(280-370℃)餾份質量分數/% 32.24 35.25 37.11 33.24
 凝點/℃ <-50 <-50 <-50 <-50
 40℃運動黏度/(mm 2/s) 7.801 6.725 6.023 7.814
 稠環芳烴(PCA)含量/% <3.0 <3.0 <3.0 <3.0
重餾份II >350℃餾份質量分數/% 29.52 20.97 9.48 21.33
 重餾份II >350℃餾份凝點/℃ -38 -35 -30 -45
 重餾份II >350℃餾份100℃運動黏度/(mm 2/s) 5.561 4.721 4.326 5.732
 重餾份II>350℃餾份烴組成/%            
  鏈烷烴 34.9 37.0 56.1 40.1
  環烷烴 63.4 60.6 41.8 57.5
  芳烴 1.7 2.4 2.1 2.4
  稠環芳烴含量(PCA)含量,% <3.0 <3.0 <3.0 <3.0
表7
項目 實施例6 對照例6 對照例7
原料油 中間基VGO原料
催化劑   
氫化處理單元(催化劑裝填體積比) VRG-30A/VRG-30B/VRAM-10/VRJW-3 =5:8:8:77
第一氫化裂解單元 裂解劑5 裂解劑6 裂解劑7
第二氫化裂解單元 處理劑 處理劑 處理劑
工藝條件參數         
氫化處理單元氫分壓/MPa 14 14 14
第一氫化裂解單元氫分壓/MPa 14 14 14
第二氫化裂解單元氫分壓/MPa 14 14 14
氫化處理單元反應溫度/℃ 365 365 365
第一氫化裂解單元反應溫度/℃ 370 400 350
第二氫化裂解單元反應溫度/℃ 365 365 350
保護劑體積空速/h -1 12.7 12.7 12.7
脫金屬劑體積空速/h -1 22.3 22.3 22.3
精製劑體積空速/h -1 1.0 1.0 1.0
第一氫化裂解單元體積空速/h -1 1.4 1.4 1.4
第二氫化裂解單元體積空速/h -1 3.0 3.0 3.0
氫化處理氫油體積比 800 800 800
第一氫化裂解單元氫油體積比 1200 1200 1200
第二氫化裂解單元氫油體積比 1200 1200 1200
氫化處理單元液相產品氮含量/(μ g/g) 8.5 8.5 8.6
氫化處理單元原料芳烴飽和率/% 50 50 50
被輸入第一氫化裂解單元進行處理的物流         
  芳烴質量含量(wt%) 25.0 25.0 25.0
  單環芳烴含量(wt%),基於100 wt%的芳烴含量 19.38 19.38 19.38
被輸入第二氫化裂解單元進行處理的物流         
  環烷烴和芳烴含量之和( wt%) 81.53 73.81 71.7
第一氫化裂解單元>350℃餾份轉化率/% 49.4 48.5 50.5
第一氫化裂解單元鏈烷烴轉化率/% 66.76 52.4 66.76
第一氫化裂解單元環烷烴和芳烴轉化率/% 52.8 68.5 69.5
第二氫化裂解單元>350℃餾份轉化率/% 20 20 20
產品產率及性質         
低碳輕烴產率/重量%(C3+C4) 10.8 8.5 15.6
輕餾份I         
 產率/重量% 8.52 9.20 8.2
 餾程範圍(IBP-FBP)/℃ 30-100 30-100 30-100
 烴組成(PONA)/%         
  鏈烷烴(正+異構烷烴) 93.0 85.2 86.0
  環烷烴+芳烴 7.0 14.8 14.0
重餾份I         
 產率/重量% 80.68 82.30 76.2
 重餾份I >350℃餾份質量分數/% 56.43 56.31 58.46
 重餾份I >350℃餾份烴組成/%         
  鏈烷烴 17.0 24.0 26.0
  環烷烴+芳烴 83.0 76.0 74.0
輕餾份II         
 產率/重量% 4.2 3.85 4.6
 餾程範圍(IBP-FBP)/℃ 65-175 65-175 65-175
 烴組成(PONA)/%         
  鏈烷烴(正+異構烷烴) 37.1 42.0 40.0
  環烷烴+芳烴 63 58.0 60.0
重餾份II         
 產率/重量% 76.48 78.45 71.6
重餾份II(280-370℃)餾份質量分數/% 33.90 34.45 34.30
 凝點/℃ <-50 -35 -40
 40℃運動黏度/(mm 2/s) 6.964 6.716 6.810
 稠環芳烴(PCA)含量/% <3.0 <3.0 <3.0
重餾份II >350℃餾份質量分數/% 47.62 47.26 49.78
 重餾份II >350℃餾份凝點/℃ -40 -28 -38
 重餾份II >350℃餾份100℃運動黏度/(mm 2/s) 5.226 5.167 5.250
 重餾份II>350℃餾份烴組成/%         
  鏈烷烴 21.2 27.0 26.0
  環烷烴 78.5 72.8 73.7
  芳烴 0.3 0.2 0.3
  稠環芳烴含量(PCA)含量,% <3.0 <3.0 <3.0
表8
環烷基特種油品I 環烷基特種油品II
GB 2536-2011電工流體變壓器和 開關用的未使用過的礦物絕緣油 GB/T 16630冷凍機油
產品代號 -40℃變壓器油 產品代號   
運動黏度/(mm 2/s)    運動黏度/(mm 2/s)   
40℃ ≯12 40℃ 6.12-500
0℃ 100℃ 報告
閃點(閉口)/℃ ≮135 閃點(閉口)/℃ ≥130
傾點/℃ ≯-40℃ 傾點/℃ ≤-18/-15/-10℃
稠環芳烴(PCA)含量/% <3.0      
1:蠟油原料油 2、11:氫氣 3、4、12 反應流出物 5、13 富氫氣體 6:第一液相物流 7:低碳輕烴 8:輕餾份I 9、15:塔底油 10:重餾份I 14:第二液相物流 16:輕餾份II 17:重餾份II
圖1是本發明提供的氫化裂解方法的其中一個實施方式的示意圖。
1:蠟油原料油
2、11:氫氣
3、4、12:反應流出物
5、13:富氫氣體
6:第一液相物流
7:低碳輕烴
8:輕餾份I
9、15:塔底油
10:重餾份I
14:第二液相物流
16:輕餾份II
17:重餾份II

Claims (30)

  1. 一種氫化裂解的方法,包括: (1) 氫化處理單元,蠟油原料油與氫氣的混合物料在氫化處理單元依次與氫化保護劑、任選的氫化脫金屬催化劑、氫化精製催化劑接觸進行反應,得到反應流出物; (2) 第一氫化裂解單元,步驟(1)所得反應流出物進入第一氫化裂解單元,在氫氣的存在下與氫化裂解催化劑I接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,至少得到輕餾份I和重餾份I;所述輕餾份I中富含鏈烷烴,在輕餾份I中鏈烷烴的質量分數至少為82%,所述重餾份I中富含環烷烴和芳烴,在重餾份I中>350℃餾份的烴類組成中,環烷烴和芳烴的質量分數之和大於82 %; (3) 第二氫化裂解單元,步驟(2)所得重餾份I進入第二氫化裂解單元,在氫氣的存在下與氫化裂解催化劑II和/或氫化處理催化劑接觸進行反應,所得反應流出物經分離後,至少得到輕餾份II和重餾份II。
  2. 如請求項1所述的方法,其中,蠟油原料油的初餾點為300-350℃,選自常壓蠟油、減壓蠟油、氫化蠟油、焦化蠟油、催化裂解重循環油、脫瀝青油中的一種或幾種。
  3. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,氫化處理單元中,以氫化處理單元整體催化劑為基準,氫化保護劑、任選的氫化脫金屬催化劑、氫化精製催化劑的裝填體積分數分別為:3%-10%;0%-20%;70%-90%。
  4. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,氫化處理單元的反應條件為:氫分壓為3.0 MPa-20.0 MPa,例如8.0 MPa-17.0 MPa,反應溫度為280℃-400℃,例如340-430℃,液時體積空速(以氫化精製催化劑計)為0.5 h -1-6 h -1,例如0.5 h -1-2.0 h -1,氫油體積比為300-2000,例如600-1000。
  5. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,所述的氫化保護劑含有載體和負載在載體上的活性金屬組份,載體選自氧化鋁、氧化矽和氧化鈦中的一種或幾種,活性金屬組份選自第VIB族金屬、第VIII族非貴金屬中的一種或幾種,以氫化保護劑的重量為基準,以氧化物計,活性金屬組份為0.1-15重量%,氫化保護劑的粒徑為0.5-50.0 mm,堆密度為0.3-1.2 g/cm 3,比表面積為50-300 m 2/g。
  6. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,所述的氫化脫金屬催化劑含有載體和負載在載體上的活性金屬組份,載體選自氧化鋁、氧化矽和氧化鈦中的一種或幾種,活性金屬組份選自第VIB族金屬、第VIII族非貴金屬中的一種或幾種,以氫化脫金屬催化劑的重量為基準,以氧化物計,活性金屬組份為3-30重量%,氫化脫金屬催化劑的粒徑為0.2-2.0 mm,堆密度為0.3-0.8 g/cm 3,比表面積為100-250 m 2/g。
  7. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,所述氫化精製催化劑是負載型催化劑,載體為氧化鋁和/或氧化矽-氧化鋁,活性金屬組份為至少一種選自第VIB族金屬和/或至少一種選自第VIII族金屬;所述第VIII族金屬選自鎳和/或鈷,所述第VIB族金屬選自鉬/或鎢,以氫化精製催化劑的總重量為基準,以氧化物計,第VIII族金屬的含量為1 -15重量%,第VIB族金屬的含量為5 -40重量%。
  8. 如請求項7所述的方法,其中,氫化精製催化劑的活性金屬組份選自鎳、鉬和鎢金屬中的兩種或三種。
  9. 9.  如前述請求項中任一項所述的方法,其中,在氫化處理單元,控制原料油的芳烴飽和率小於等於58%;任選地,所述原料油的芳烴飽和率=100%*(原料油中芳烴含量-氫化處理單元反應流出物芳烴含量)/原料油芳烴含量。
  10. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,第一氫化裂解單元的反應條件為:氫分壓為3.0 MPa-20.0 MPa,例如8.0 MPa-17.0 MPa,反應溫度為280℃-430℃,例如280℃-400℃,或340-430℃,液時體積空速為0.5 h -1-6 h -1,例如0.7 h -1-3.0 h -1,氫油體積比為300-2000,例如800-1500。
  11. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率控制範圍為: 由100*(A重量%/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數) 至100*(B重量%/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數), 其中,A為蠟油原料油中鏈烷烴質量分數,B為蠟油原料油中鏈烷烴、一環烷烴、單環芳烴的質量分數總和, 其中,第一氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率=100%*(蠟油原料油中>350℃餾份質量分數—第一氫化裂解反應單元反應產物中>350℃餾份質量分數)/蠟油原料油中>350℃餾份質量分數。
  12. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,所述的氫化裂解催化劑I包括載體和活性金屬組份,所述載體包括耐熱無機氧化物和分子篩,所述耐熱無機氧化物選自氧化矽或氧化鋁的一種或幾種,所述活性金屬組份選自第VIB族金屬和第VIII族金屬中至少兩種金屬組份;以氫化裂解催化劑I整體為基準,以氧化物計,第VIB族金屬為10重量%-35重量%,第VIII族金屬為2重量%-8重量%; 以載體為基準,分子篩為10重量%-75重量%,優選地,20重量%-60重量%,例如35重量%-45重量%,餘量為耐熱無機氧化物; 所述分子篩的矽鋁莫耳比為20-50,孔徑為0.4 nm-0.58 nm,優選地,比表面積為200 m 2/g-400 m 2/g。
  13. 如請求項12所述的方法,其中,所述分子篩選自ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-22、ZSM-23、ZSM-48、ZSM-50、IM-5、MCM-22、EU-1分子篩的一種或幾種,優選為ZSM-5分子篩。
  14. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,第二氫化裂解單元的反應條件為:氫分壓為3.0 MPa-20.0 MPa,例如8.0 MPa-17.0 MPa,反應溫度為280℃-430℃,例如,280-400℃,液時體積空速為0.5 h -1-6 h -1,例如0.7 h -1-3.0 h -1,氫油體積比為300-2000,例如800-1800。
  15. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率控制範圍為5%-80%, 其中,第二氫化裂解反應單元的>350℃餾份轉化率=100%*(重餾份I中>350℃餾份的質量分數—重餾份II中>350℃餾份的質量分數)/重餾份I中>350℃餾份的質量分數。
  16. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,所述的氫化裂解催化劑II包括載體和活性金屬組份,所述載體包括耐熱無機氧化物和Y型分子篩,所述耐熱無機氧化物選自氧化矽、氧化鋁、氧化鈦的一種或幾種,所述活性金屬組份選自第VIB族金屬和第VIII族金屬中至少兩種金屬組份;以氫化裂解催化劑II整體為基準,以氧化物計,第VIB族金屬為10重量%-35重量%,第VIII族金屬為2重量%-8重量%; 以載體為基準,Y型分子篩為5重量%-55重量%,餘量為耐熱無機氧化物; 任選地,所述的第二氫化裂解反應單元裝填氫化裂解催化劑時,第二氫化裂解反應單元反應溫度較第一氫化裂解反應單元溫度高0-30℃。
  17. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,所述氫化處理催化劑是負載型催化劑,載體為氧化鋁和氧化矽-氧化鋁,活性金屬組份為至少一種選自第VIB族金屬和/或至少一種選自第VIII族金屬,所述第VIII族金屬選自鎳和/或鈷,所述第VIB族金屬選自鉬/或鎢,以氫化處理催化劑的總重量為基準,以氧化物計,第VIII族金屬的含量為1-15重量%,第VIB族金屬的含量為5 -40重量%; 任選地,所述的第二氫化裂解反應單元裝填氫化處理催化劑時,第二氫化裂解反應單元反應溫度較第一氫化裂解反應單元溫度低0-35℃。
  18. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,第一氫化裂解單元所得反應流出物經分離後得到輕餾份I和重餾份I,輕餾份I的初餾點為20℃-30℃,輕餾份I和重餾份I的切割點為65℃-120℃,優選為65-105℃;在輕餾份I中鏈烷烴的質量分數至少為85%。
  19. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,第一氫化裂解單元所得反應流出物經分離後得到輕餾份I和重餾份I,輕餾份I的初餾點為20℃-30℃,輕餾份I和中餾份I的切割點為65℃-120℃,優選為65-105℃,中餾份I和重餾份I的切割點為160-180℃。所述輕餾份I中富含鏈烷烴,優選在輕餾份I中鏈烷烴的質量分數至少為85%。
  20. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,輕餾份II的初餾點為65℃-100℃,輕餾份II和重餾份II的切割點為155-180℃; 在輕餾份II中環烷烴和芳烴的質量分數之和至少為58%,重餾份II>350℃餾份中環烷烴質量分數至少為50%。
  21. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,蠟油原料油的烴類組成中芳烴+環烷烴質量含量為大於70%,例如70%-90%,75%-90%,80%-90%,85-90%,75%-85%,80%-85%。
  22. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中, 通過調整第一氫化裂解反應單元的反應溫度、體積空速、氫油比和反應壓力工藝條件參數控制使得原料油中鏈烷烴的轉化率為56%-95%,環烷烴和芳烴之和的轉化率為10%-65%。
  23. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,被輸入第一氫化裂解單元進行處理的物流,其芳烴質量含量為10 wt%-40 wt%,並且以芳烴含量為100 wt%計,單環芳烴含量為60 wt%-85 wt%。
  24. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,被輸入第二氫化裂解單元進行處理的物流,其環烷烴和芳烴的質量含量之和為75 wt%-90 wt%。
  25. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,在第一氫化裂解單元中,所述的氫化裂解催化劑I包括載體和活性金屬組份,所述載體包括耐熱無機氧化物和分子篩,以載體為基準,分子篩為10重量%-75重量%,優選地,20重量%-60重量%,例如35重量%-45重量%,餘量為耐熱無機氧化物;所述分子篩的矽鋁莫耳比為20-50,孔徑為0.4 nm-0.58 nm,優選地,比表面積為200 m 2/g-400 m 2/g。
  26. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,在第一氫化裂解單元中,在65℃-120℃,優選為65-105℃進行餾份切割,並且任選地在160-180℃進行餾份切割。
  27. 如前述請求項中任一項所述的方法,其中,蠟油原料油的初餾點為300-350℃,終餾點為520-650℃,20℃密度為0.890 g/cm 3-0.940 g/cm 3,蠟油原料油的烴類組成中芳烴+環烷烴質量含量為大於70%,例如70%-90%,75%-90%,80%-90%,85-90%,75%-85%,80%-85%,選自常壓蠟油、減壓蠟油、氫化蠟油、焦化蠟油、催化裂解重循環油、脫瀝青油中的一種或幾種。
  28. 28.  如前述請求項中任一項所述的方法,其中,在第一氫化裂解反應單元中,通過調整第一氫化裂解反應單元的反應溫度、體積空速、氫油比和反應壓力中的一個或多個工藝條件參數使得原料油的鏈烷烴轉化率為56%-95%,環烷烴和芳烴之和的轉化率為10%-65%,優選通過反應溫度和體積空速調控鏈烷烴轉化率,以及環烷烴和芳烴的轉化率, 其中 所述的鏈烷烴轉化率為=(原料中鏈烷烴含量-第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份鏈烷烴含量*第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份質量分數)/原料中鏈烷烴含量; 所述的環烷烴和芳烴之和的轉化率為=(原料中環烷烴和芳烴的含量之和-第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份環烷烴和芳烴的含量之和*第一氫化裂解反應單元產物中>350℃餾份質量分數)/原料中環烷烴和芳烴的含量之和。
  29. 一種用於如前述請求項中任一項所述方法的系統,包括氫化處理單元、第一氫化裂解單元、第二氫化裂解單元; 所述氫化處理單元設置蠟油原料油入口、氫氣入口、反應流出物出口,在氫化處理單元內依次裝填氫化保護劑、任選的氫化脫金屬催化劑、氫化精製催化劑; 所述第一氫化裂解單元設置第一氫化裂解反應系統和第一分離系統,在第一氫化裂解反應系統內裝填氫化裂解催化劑I,第一氫化裂解反應系統設置氫化處理單元的反應流出物入口並與氫化處理單元的反應流出物出口連通,第一氫化裂解反應系統的反應流出物出口與第一分離系統的入口連通,第一分離系統至少設置第一富氫氣體出口、輕餾份I出口和重餾份I出口; 所述第二氫化裂解單元設置第二氫化裂解反應系統和第二分離系統,在第二氫化裂解反應系統內裝填氫化裂解催化劑II和/或氫化處理催化劑,第二氫化裂解反應系統設置重餾份I入口並與第一分離系統的重餾份I出口連通,第二氫化裂解反應系統的反應流出物出口與第二分離系統的入口連通,第二分離系統至少設置第二富氫氣體出口、輕餾份II出口和重餾份II出口。
  30. 如請求項29的系統,其中 在第一氫化裂解單元中,所述的氫化裂解催化劑I包括載體和活性金屬組份,所述載體包括耐熱無機氧化物和分子篩,以載體為基準,分子篩為10重量%-75重量%,優選地,20重量%-60重量%,例如35重量%-45重量%,餘量為耐熱無機氧化物;所述分子篩的矽鋁莫耳比為20-50,孔徑為0.4 nm-0.58 nm; 在第一氫化裂解單元中,設置有用於控制在65℃-120℃,優選為65-105℃進行餾份切割的控制裝置,並且任選地設置有用於控制在160-180℃進行餾份切割的控制裝置。
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