CN101962572A - 煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤化工领域。煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的方法，将原料煤焦油重馏分与氢气混合，从沸腾床反应器底部进入沸腾床反应器，负载型催化剂从沸腾床反应器上部进入，在负载型催化剂的作用下，煤焦油重馏分和氢气在沸腾床反应器中进行加氢裂解反应；反应产物由沸腾床反应器顶部送出后进行气-液分离，分离出的氢返回沸腾床反应器循环利用，分离出的液相产物进行蒸馏分离，得到气态烃、汽油馏分、柴油馏分、尾油。本发明使煤焦油重组分轻质化，提高煤焦油加氢生成燃料油品的产率。工艺简单合理，直接进行沸腾床加氢裂化，有效解决催化剂床层阻塞现象，可以长周期运转，催化剂用量小，成本低，产物生成油收率高，质量佳。
Description
技术领域
本发明属煤化工技术领域，具体涉及煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的方法及系统。
背景技术
在石油加工过程中，沸腾床加氢裂化是各种劣质重油和渣油轻质化的主要方法之一。为了满足市场对轻质燃料油需求的快速增长，目前世界各国已有20余套重油和渣油沸腾床加氢裂化装置投入工业化生产。沸腾床加氢裂化技术具有对高黏度、高残炭、高沥青、高金属渣油适应性广、反应器内温度均匀，催化剂利用率高，运转周期长，装置操作灵活的显著特点。沸腾床加氢裂化技术，已成为今后重油和渣油加氢裂化的主要发展方向之一。
在煤焦油加工过程中，一般将煤焦油中≥350℃以上馏分称为重馏分。煤焦油重馏分主要由芳香烃、胶质、沥青质和杂质等组成，多为三环和四环以上的芳烃化合物，密度大于1.0g/cm3，其中氮含量、氧含量和杂质含量均较高。由于煤焦油重馏分原料与重油和渣油的性质及组成具有相似性，因此采用沸腾床加氢裂化技术，以煤焦油重馏分为原料，进行加氢裂化生产轻质燃料油，对促进以煤焦油替代石油发展我国的燃料工业具有一定的现实意义。在专利ZL02122573.7(2008-08-20)中，是将煤焦油全馏分先经闪蒸脱除小于C5轻烃后，再由4台切换保护反应器进行预加氢精制，然后进入沸腾床加氢反应器，在MoO3- WO3- NiO-P-TiO2催化剂作用下， 加氢反应器入口压力不大于15.0MPa（氢分压），初始反应温度为300～390℃（催化剂床层平均温度），体积空速0.4～4.0h-1，氢油比500～3000Nm3/m3。该生产方法实际是固定床与沸腾床联合工艺过程，但由于焦油中杂质含量高，并且在高温条件下反应易结焦，导致催化剂床层阻塞现象严重，要保持长周期运转，需经常更换催化剂，催化剂用量大，增加了成本，使工艺复杂。加之切换反应器出来的产物含有相当量的水，未经处理直接进入加氢反应器，对催化剂（尤其是含有分子筛的催化剂）活性影响很大，会导致催化剂活性大大降低。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的方法，具有工艺流程简单、转化率高、操作灵活、易控制、催化剂利用率高、运转周期长、安全稳定等特点。另外本发明还提供了一种煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的系统，设备布置合理，占地面积小，工艺控制方便。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的方法，将原料煤焦油重馏分与氢气混合，从沸腾床反应器底部进入沸腾床反应器，负载型催化剂从沸腾床反应器上部进入，在负载型催化剂的作用下，煤焦油重馏分和氢气在沸腾床反应器中进行加氢裂解反应；反应产物由沸腾床反应器顶部送出后进行气-液分离，分离出的氢返回沸腾床反应器循环利用，分离出的液相产物进行蒸馏分离，得到气态烃（C1～C4）、汽油馏分（C5～170℃馏分）、柴油馏分（170～350℃馏分）、尾油（大于350℃）。
所述尾油一部分作为循环尾油返回沸腾床反应器进行循环利用，另一部分作为输出尾油送出。
所述的煤焦油重馏分为：低温煤焦油重馏分、中温煤焦油重馏分、中低温煤焦油重馏分或高温煤焦油重馏分。
所述负载型催化剂为渣油加氢领域常规的加氢裂化催化剂，其中催化剂的活性金属可以为镍，钴，钼或钨中的一种或几种。如催化剂组成以质量百分比计可以包括：镍或钴为0.4%～10%（按其氧化物来计算），钼或钨为0.9%～18%（按其氧化物来计算），载体采用氧化铝，氧化硅，氧化铝-氧化硅，氧化钛等中的一种或几种。催化剂为挤出物或球形。负载型催化剂的堆密度为0.6～0.9g/cm3，催化剂颗粒直径（球形直径或条形直径）为0.06～1.0mm，比表面积为100～300m2/g。孔体积为0.3～0.6mL/g，催化剂加入量为100～800μg·g-1,优选为200～600μg·g-1(以煤焦油重馏分质量为计算基准)。
所述加氢裂解反应条件为：反应压力8～15MPa，温度380～450℃，液时空速0.2～2.5 h-1，氢油体积比为800～1600。
本发明所述煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化系统，包括沸腾床反应器、高压分离器及分馏塔，沸腾床反应器底部设有物料入口，顶部设有催化剂入口和反应产物出口，反应产物出口与高压分离器入口连通，高压分离器设有气相出口和液相出口，气相出口连通物料入口，液相出口连通分馏塔进口，分馏塔分馏的馏分接各收集器。
所述高压分离器气相出口分离出来的循环氢6经安装有循环氢压缩机7的管路连通沸腾床反应器的物料入口。
所述收集器是指气态烃收集器、汽油馏分收集器、柴油馏分收集器和尾油收集器。
所述尾油出口管路一部分连通尾油收集器，一部分通过安装有尾油循环泵的管路连通沸腾床反应器物料入口。
本发明煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化方法及系统，可使煤焦油重组分轻质化，有效的提高煤焦油加氢生成燃料油品的产率。工艺简单合理，直接进行沸腾床加氢裂化，有效解决催化剂床层阻塞现象，可以长周期运转，催化剂用量小，成本低，工艺流程中产物循环利用，进一步降低生产成本及后处理成本，更重要的是产物生成油收率高，质量佳。本发明提供的系统，流程设计紧凑，占地面积小，易于操作控制，投资成本小。
附图说明：
图1为本发明煤焦油重馏分直接进行沸腾床加氢裂化方法及系统的工艺流程方案图。
图中：1是高压氢，2是煤焦油重馏分，3是沸腾床反应器，4是催化剂，5是高压分离器，6是循环氢，7是循环氢压缩机，8是气态烃，9是汽油馏分，10是柴油馏分，11是分馏塔，12是尾油，13是尾油循环泵，14是循环尾油，15是输出尾油。
具体实施方式：
如图1所示的煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化系统，沸腾床反应器3底部设有物料入口，沸腾床反应器3顶部带有催化剂入口和反应物出口，反应物出口与高压分离器5入口连通，高压分离器设有气相出口和液相出口，气相出口将分离出来的循环氢6经安装有循环氢压缩机7的管路连通沸腾床反应器的物料入口，液相出口连通分馏塔进口，分馏塔分馏的馏分接各收集器，收集器是指气态烃收集器、汽油馏分收集器、柴油馏分收集器和尾油收集器，其中尾油出口管路一部分作为输出尾油连通尾油收集器，一部分通过安装有尾油循环泵13的管路连通沸腾床反应器3物料入口。
为了进一步说明本发明煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化方法及系统，结合以下具体实施例进行举例说明，但本发明不限于这些实施例。
以下实施例中涉及的百分比均为质量百分比（m%）。实验使用的煤焦油重馏分（≥350℃馏分）的性质如表1所示。
表1 煤焦油重馏分（≥350℃馏分）性质
实施例1～4：
采用上述煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化系统，将高压氢1和循环氢6混合，煤焦油重馏分2和循环尾油14混合，混合后的氢气与混合后的油由沸腾床反应器3底部进入，催化剂4由沸腾床反应器3顶部进入，由沸腾床反应器3的顶部输出的反应产物进入高压分离器5，由高压分离器5分离出来的循环氢6经循环氢压缩机7返回沸腾床反应器3循环利用。分离出的液相产物油送入分馏塔11进行分离，其产物为气态烃8（C1～C4），汽油馏分9（C5～170℃馏分）、柴油馏分10（170～350℃馏分）、尾油12（大于350℃）。尾油中的一部分作为循环尾油14由尾油循环泵13返回沸腾床反应器3循环利用。另一部分为输出尾油15。
试验中4种煤焦油重馏分加入量均为10kg/h，使用的负载型催化剂为球形的以氧化铝为载体的钨-镍催化剂，其中催化剂中含钨为14%（按WO3计算），含镍为7%（按NiO计算），催化剂的堆密度为0.82g/cm3，比表面积为250m2/g，孔体积为0.60mL/g，催化剂颗粒直径为0.16mm。沸腾床加氢裂化试验反应条件和结果见表2所示。
表2 沸腾床加氢裂化试验反应条件和结果
实施例5～8：
采用上述煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化方法及系统，试验方法和过程与上述实施例1～4相同。
试验中4种煤焦油重馏分加入量均为15kg/h，使用的负载型催化剂为条形的以氧化硅为载体的钼-镍催化剂，其中催化剂中含钼为10%（按MoO3计算），含镍为6%（按NiO计算），催化剂的堆密度为0.7g/cm3，比表面积为200m2/g，孔体积为0.50mL/g，催化剂颗粒直径为0.20mm。沸腾床加氢裂化试验反应条件和结果见表3所示。
表3 沸腾床加氢裂化试验反应条件和结果
Claims (10)
1.煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的方法，其特征是：将原料煤焦油重馏分与氢气混合，从沸腾床反应器底部进入沸腾床反应器，负载型催化剂从沸腾床反应器上部进入，在负载型催化剂的作用下，煤焦油重馏分和氢气在沸腾床反应器中进行加氢裂解反应；反应产物由沸腾床反应器顶部送出后进行气-液分离，分离出的氢返回沸腾床反应器循环利用，分离出的液相产物进行蒸馏分离，得到气态烃、汽油馏分、柴油馏分、尾油。
2.根据权利要求1所述的煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的方法，其特征是：尾油一部分作为循环尾油返回沸腾床反应器进行循环利用，另一部分作为输出尾油送出。
3.根据权利要求1所述的煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的方法，其特征是：煤焦油重馏分为：低温煤焦油重馏分、中温煤焦油重馏分、中低温煤焦油重馏分或高温煤焦油重馏分。
4.根据权利要求1所述的煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的方法，其特征是：负载型催化剂的活性金属采用镍，钴，钼或钨中的一种或几种，如催化剂组成以质量百分比计可以包括：镍或钴为0.4%～10%（按其氧化物来计算），钼或钨为0.9%～18%（按其氧化物来计算），载体采用氧化铝，氧化硅，氧化铝-氧化硅，氧化钛等中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的方法，其特征是：负载型催化剂为挤出物或球形，负载型催化剂的堆密度为0.6～0.9g/cm3，催化剂颗粒直径（球形直径或条形直径）为0.06～1.0mm，比表面积为100～300m2/g；
孔体积为0.3～0.6mL/g，催化剂加入量为100～800μg·g-1,优选为200～600μg·g-1(以煤焦油重馏分质量为计算基准)。
6.根据权利要求1所述的煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化的方法，其特征是：加氢裂解反应条件为：反应压力8～15MPa，温度380～450℃，液时空速0.2～2.5 h-1，氢油体积比为800～1600。
7.煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化系统，其特征是：系统包括沸腾床反应器、高压分离器及分馏塔，沸腾床反应器底部设有物料入口，顶部设有催化剂入口和反应物出口，反应物出口与高压分离器入口连通，高压分离器设有气相出口和液相出口，气相出口连通物料入口，液相出口连通分馏塔进口，分馏塔分馏的馏分接各收集器。
8.根据权利要求7所述的煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化系统，其特征是：高压分离器气相出口分离出来的循环氢6经安装有循环氢压缩机7的管路连通沸腾床反应器的物料入口。
9.根据权利要求7所述的煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化系统，其特征是：收集器是指气态烃收集器、汽油馏分收集器、柴油馏分收集器和尾油收集器。
10.根据权利要求7所述的煤焦油重馏分沸腾床加氢裂化系统，其特征是：尾油出口管路一部分连通尾油收集器，一部分通过安装有尾油循环泵的管路连通沸腾床反应器物料入口。
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