CN102041082B

CN102041082B - 一种重油原料加氢转化的工艺方法

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Publication number: CN102041082B
Application number: CN 200910187931
Authority: CN
Inventors: 贾丽; 胡长禄; 贾永忠; 李鹤鸣
Original assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Current assignee: China Petroleum and Chemical Corp; Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2009-10-16
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-10-16
Also published as: CN102041082A

Abstract

本发明公开了一种重油原料加氢转化的工艺方法，尤其是采用沸腾床与固定床组合工艺进行重油加氢转化的方法。该方法包括重油原料与固定床加氢反应后物流混合进入沸腾床加氢反应器，沸腾床加氢反应后物流经分离得到富氢气体和液体，富氢气体循环使用，液体进入分馏塔分馏得到轻质产品和尾油，尾油与氢气混合进入固定床加氢反应器，固定床加氢反应后的全部物流进入沸腾床加氢反应器。与现有技术相比，本发明方法将沸腾床和固定床加氢技术特点有效结合，使固定床加氢反应后物流直接进入沸腾床反应器，可以改善沸腾床进料流动状态，增强气液固之间的传质传热效果，同时沸腾床加氢尾油经固定床加氢后可以显著改善产品性质，采用该操作模式进行重油加氢转化，可以明显提高产品质量和轻油收率。

Description

一种重油原料加氢转化的工艺方法

技术领域

本发明涉及一种重油原料加氢转化的工艺方法，特别是金属、残炭和沥青质含量高的劣质重、渣油原料经沸腾床和固定床加氢处理生产轻质燃料的组合工艺方法。

背景技术

随着重质原油的大力开发和世界范围内石油产品需求结构的变化，市场对轻质燃料油的需求持续快速增长，对重质燃料油的需求迅速减少，重油的深加工技术已经成为炼油工业开发的重点。加氢技术是重油轻质化的重要手段，它可以在实现较高轻质油收率的同时脱除大部分硫、氮和金属等杂原子，满足日益严格的环保要求。根据使用的催化剂床层不同，重油加氢技术可以分为固定床加氢、悬浮床加氢、移动床加氢和沸腾床加氢技术等。其中，固定床重油加氢技术最成熟，发展得最快，但该技术受到原料性质制约，并且操作周期短；沸腾床加氢技术使用催化剂在线加排技术，具有原料适应性广，操作周期长，操作灵活等特点，因此该技术发展迅速，但该工艺由于采用全返混的操作模式，反应器中催化剂处于沸腾状态，原料与催化剂接触不紧密，气液固之间传质效果不理想，所以，与固定床加氢技术相比，该技术加氢脱杂质效果较差。将沸腾床与固定床加氢技术相结合，发挥各自的技术优势可以使得组合工艺既具有原料适应性广，运转周期长，又能提高产品质量。

现有的沸腾床与固定床重油加氢的组合工艺领域中，通常的组合工艺过程为：重油原料与新氢混合进入沸腾床反应器进行加氢反应，反应后的全部物流经过滤脱除杂质或经蒸馏得到馏分油与新氢混合进入下游的固定床加氢装置进行加氢反应，该组合工艺只根据装置对液相进料要求设计工艺组合方案，没有将不同工艺特征、反应状态下的物流特性和传质传热效果及最终的产品质量有机结合在一起，所以未能充分发挥组合工艺的最大优势。沸腾床反应器的工艺特点为：原料油和氢气从反应器底部进入，反应器内的固体催化剂靠具有一定流速向上流动的气液混合物的提升来维持其处于随机的沸腾状态。在沸腾床反应器中，操作温度较高，液相物流为连续相且催化剂处于沸腾状态，所以要想提高加氢反应性能必须保证气液固充分接触，增强气液固之间的传质和传热效果。重烃原料尤其是减压渣油原料的稠环芳烃、胶质和沥青质含量较高，粘度大，这制约气液固之间的传质和传热反应。解决上述问题可以通过降低进料粘度和增加反应器中的气体流速来实现。如何根据原料性质进行工艺流程合理设计及在节能、高效的条件下生产优质液体燃料或为下游装置提供进料，并能充分发挥沸腾床与固定床装置灵活操作的特性是本领域重要的发展方向。

US6277270介绍了一种使用固定床加氢、沸腾床加氢和催化裂化组合工艺处理重质石油烃原料的工艺过程。流程简述：渣油原料经减压蒸馏得到减压蜡油和减压渣油，其中减压蜡油全部或部分进入固定床加氢处理装置进行反应，加氢蜡油经常压蒸馏得到馏分油和加氢尾油(a)；其中减压渣油直接或与部分减压蜡油混合进入沸腾床装置进行加氢裂化反应，生成油经过常压蒸馏得到常压馏分油和常压渣油(b)，其中常压馏分油进入固定床加氢反应器进行加氢反应，常压渣油(b)或者循环进入沸腾床加氢装置，或者作为燃料油排除装置，或者与加氢尾油(a)混合进入重油催化裂化装置。重油催化裂化出来浆液组分可以排出装置，或者循环回沸腾床加氢转化装置。该组合工艺只是根据不同装置的液体进料要求进行装置的联合使用，没有具体结合各种工艺的特征，尽量发挥各工艺的最大优势。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种重油原料的加氢转化方法。本方法采用沸腾床与固定床组合工艺加氢转化重油生产轻质馏分油，可以充分发挥两种工艺技术特点，形成优势互补，即能提高组合工艺的操作弹性和加氢效果，又能保证产品质量和装置平稳运转。

本发明重油原料加氢转化的工艺方法，包括：

(1)重油原料与固定床加氢反应流出物共同进入沸腾床反应器进行加氢反应，反应流出物经分离后得到富氢气体和液相产物；

(2)步骤(1)得到的液相产物在分馏塔中分馏得到气体、轻质燃料和加氢尾油；

(3)步骤(2)得到的全部或部分加氢尾油与氢气混合进入固定床加氢反应器，固定床加氢反应器反应流出物进入沸腾床加氢反应器。

本发明方法中，步骤(1)所述的重油原料包括常压渣油、减压渣油、脱沥青油、油砂沥青、稠原油、煤焦油及煤液化重油等劣质原料中的一种或几种。其中沸腾床加氢反应器为本领域专业人员所熟知的常规沸腾床反应器，反应后生成的气相和液相可以分别或同时从反应器排出，气相和液相分别排出反应器时需设置不同的出口。沸腾床加氢催化剂为本领域常规的加氢处理催化剂，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。如催化剂组成以重量百分比计可以包括：镍或钴为0.5％～15％(按其氧化物来计算)，钼或钨为1％～30％(按其氧化物来计算)，载体可以为氧化铝、氧化硅、氧化铝-氧化硅或氧化钛中的一种或几种。催化剂的形状呈挤出物或球形，堆密度为0.3～1.0g/cm³，颗粒直径(球形直径或条形直径)为0.1～1.0mm，比表面积为80～300m²/g。沸腾床加氢的反应条件为：反应压力6～30MPa，反应温度为350～500℃，空速为0.1～5h^-1，气油体积比为400～3000。步骤(1)得到的富氢气体经过脱硫化氢等处理后循环用于固定床加氢反应器。补充新氢也可以进入固定床加氢反应器。

步骤(2)所述的轻质燃料和加氢尾油的切割点在260～450℃范围内，优选在330～390℃范围内。加氢尾油可以全部进入固定床反应器，也可以部分进入固定床加氢反应器，部分用于其它工艺过程的原料，如催化裂化装置的进料。

步骤(3)所述的固定床加氢反应器为本领域专业人员所熟知的固定床渣油加氢反应器，使用的催化剂可以为单一类型的加氢脱硫或加氢脱氮催化剂，或为多种类型催化剂级配装填，如使用抚顺石油化工研究院开发的FZC-101、FZC-34、FZC-41或FZC-42等，其装填比为：FZC-101∶FZC-34∶FZC-41(或FZC-42)＝1～15∶20～70∶20～70。固定床加氢的反应条件为：反应压力6～30MPa，反应温度为350～420℃，空速为0.1～5h^-1，氢油体积比为400～2000。

与现有技术相比较，本发明重油加氢转化方法的优点在于：

1、采用沸腾床与固定床加氢组合工艺加工劣质重油原料，可以充分发挥各自的工艺特点，优势互补，取得较好的加氢效果和产品质量，进入固定床的尾油由于经过了沸腾床的处理过程，可以实现长周期平稳运转。

2、将固定床加氢后全部反应流出物与重油原料混合进入沸腾床反应器，可以有效降低沸腾床液相进料的粘度，显著改善沸腾床反应器中气液固三相的接触情况，提高加氢反应性能。

3、固定床加氢反应后流出物全部进入沸腾床加氢反应器，有利于加氢产物进一步补充精制，提高产品质量。

4、沸腾床和固定床加氢产物在一个分馏区中分馏并一同出系统，可以减少设备投资，并简化工艺流程。

5、沸腾床与固定床采用不同的操作条件，可以实现灵活的操作方式，实现不同的加工目的。

附图说明

图1是本发明的一种工艺流程示意图。

具体实施方式

为进一步阐述本发明的具体特征，将结合附图加以说明。

结合附图1，本发明的一种具体工艺过程为：

重油原料1、固定床加氢后流出物和循环氢混合进入沸腾床反应器2进行加氢反应，得到的加氢生成物经高压分离器3得到富氢气体4和液体产物12。富氢气体4经过脱硫或者直接经压缩机增压作为循环氢使用；液体产物12在分馏塔7中分馏得到气体8、汽油9、柴油10和加氢尾油11，全部或部分加氢尾油11与新氢5和循环氢混合进入固定床加氢反应器6中，得到的固定床加氢流出物直接与重油原料1混合进入沸腾床加氢反应器。

为进一步说明本发明的方案和效果，列举以下实施例。其中涉及的百分比均为重量百分比。

试验使用的渣油原料性质列于表1。由表1可知该渣油原料残炭值为14.3％，金属含量为218.9μg.g^-1，沥青质为7.6％，S含量为2.5％，N含量为0.8％，是用常规方法难以加工的劣质原料。

实施例1～2和比较例

实施例1～2为本发明沸腾床加氢与固定床加氢组合工艺的一种实施方案，操作流程示意图参照图1。

比较例为重油原料首先进入沸腾床反应器，反应后流出物经分离和分馏装置后得到汽油、柴油和加氢尾油，其中加氢尾油进入固定床加氢反应器，反应后物流经分离和蒸馏装置得到汽油、柴油和固定床加氢尾油，固定床加氢尾油循环回沸腾床反应器，固定床和沸腾床得到的相应轻质馏分油混合作为产品从系统排出。

试验过程使用的沸腾床加氢催化剂为微球形的以氧化铝为载体的钨-镍催化剂，其中催化剂中含WO₃为8wt％，含NiO为3wt％。催化剂的堆密度为0.60g/cm³，表面积为150m²/g，催化剂颗粒平均直径为0.63mm。

试验过程使用的固定床加氢催化剂为抚顺石油化工研究院开发的FZC系列催化剂，其中体积比FZC-101∶FZC-34∶FZC-41＝5∶45∶50。

反应条件和结果列于见表2和表3。

表1试验用渣油原料性质

项目	数据
		密度(20℃)，kg.m^-3	1003.2
残炭值，wt％	14.3
		粘度(100℃)，mm²/s	543.3
凝点，℃	42
		元素分析，wt％
C/H	85.3/11.2
		S/N	2.5/0.8
金属元素，μg.g^-1
		Fe/Ni/V	2.9/38.6/177.4
四组分分析，wt％
		饱和烃	29.4
芳香烃	33.1
		胶质	29.9
沥青质	7.6

表2反应条件

编号	实施例1	实施例2	比较例
				沸腾床加氢反应条件：
反应温度，℃	420	415	440
				反应压力，MPa	15	15	18
反应空速，h^-1	2.4	2.0	2.2
				气油体积比	约1300(气油体积比^*)	约1200(气油体积比^*)	约1000(气油体积比^*)
固定床加氢反应条件：
				平均反应温度，℃	375	385	380
反应压力，MPa	15	15	18
				氢油体积比	700	800	600
反应空速，h^-1	1.5	1.0	0.5

^*气油体积比为气相与原料油的体积比，气相中除氢气外含有大量轻质烃类。

表3反应结果

编号	实施例1	实施例2	比较例1
				汽油
S/μg.g^-1	150	133	220
				N/μg.g^-1	4.1	2.3	19.7
收率，wt％	19.7	21.7	31.6
				柴油
S/μg.g^-1	260	180	305
				N/μg.g^-1	11.7	9.7	18.6
收率，wt％	74.1	73.8	57.6
				总液收，％	93.8	95.5	89.2

由实施例和比较例的数据可以看出，通过本发明的加氢组合工艺，在降低装置的操作苛刻度的条件下，提高了轻质燃料产品的质量，并且总液收较高。

Claims

1.一种重油原料加氢转化的工艺方法，其特征在于包括：

(2)步骤(1)得到的液相产物在分馏塔中分馏得到气体、轻质燃料和加氢尾油；所述的轻质燃料和加氢尾油的切割点在260～450℃范围内；

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的重油原料包括常压渣油、减压渣油、脱沥青油、油砂沥青、稠原油、煤焦油及煤液化重油中的一种或几种。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中的沸腾床加氢反应后生成的气相和液相分别或同时从反应器排出。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：沸腾床加氢催化剂的组成以重量百分比计包括：按镍或钴氧化物计的镍或钴为0.5％～15％，按钼或钨氧化物计的钼或钨为1％～30％。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：沸腾床加氢的反应条件为：反应压力6～30MPa，反应温度为350～500℃，空速为0.1～5h^-1，气油体积比为400～3000。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)得到的富氢气体经过脱硫化氢处理后循环用于固定床加氢反应器。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述的轻质燃料和加氢尾油的切割点在330～390℃范围内。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)所述的固定床加氢反应器使用的催化剂为单一类型的加氢脱硫或加氢脱氮催化剂，或者为多种类型催化剂级配装填。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(3)固定床加氢反应条件为：反应压力6～30MPa，反应温度为350～420℃，空速为0.1～5h^-1，氢油体积比为400～2000。