CN102344828B

CN102344828B - 一种劣质渣油的加工方法

Info

Publication number: CN102344828B
Application number: CN201010245832.1A
Authority: CN
Inventors: 刘涛; 戴立顺; 许友好; 牛传峰; 杨清河; 邵志才; 刘学芬
Original assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Current assignee: Sinopec Research Institute of Petroleum Processing; China Petroleum and Chemical Corp
Priority date: 2010-08-05
Filing date: 2010-08-05
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-08-05
Also published as: CN102344828A

Abstract

一种劣质渣油的加工方法。本发明是渣油加氢、催化裂化重油加氢和催化裂化的组合方法，加氢渣油作为催化裂化装置的原料，将催化裂化所得催化裂化重油分为两部分，一部分作为渣油原料的稀释油进入渣油加氢反应器，另一部分进行单独加氢，进入催化裂化重油加氢反应器。本发明既达到了降低渣油原料粘度，促进渣油加氢脱杂质反应的目的，同时也实现了催化裂化重油单独的加氢精制，避免了渣油中Ni、V等重金属，残炭值和沥青质的影响，可以使催化裂化重油中的多环芳烃大部分饱和，改善其裂解性能，显著提高了催化裂化装置液体收率。

Description

一种劣质渣油的加工方法

技术领域

本发明属于一种烃油的加工方法，具体地说是一种在存在氢的情况下精制烃油的方法与一种在不存在氢的情况下裂解烃油的方法的组合。

背景技术

石油是不可再生能源，我国进口原油正呈现迅猛增长趋势，而近几年来原油价格不断上升，因此开发更有效的渣油深度转化工艺，最大限度地利用宝贵的石油资源，不仅具有更高的经济效益，对我国能源安全也有重要意义。

渣油加氢和催化裂化技术的联合是能将渣油深度转化并做到清洁生产的渣油深加工技术。但传统的渣油加氢-催化裂化组合技术是单向组合，即渣油加氢后作为催化裂化原料，催化裂化重油在催化裂化装置中自身循环。该工艺的不足是：(1)对催化裂化，由于催化裂化重油含有大量多环芳烃，在催化裂化装置中自身循环导致轻油收率低，生焦量大，降低了RFCC装置的处理量及经济效益；(2)对渣油加氢装置，渣油加氢是扩散控制的反应，高粘度的渣油将降低扩散和反应性能，增加催化剂结焦失活倾向；但如果采用大量直馏蜡油来作为稀释油，则面临和生产乙烯原料的加氢裂化装置争原料的问题。

CN1382776A公开了一种渣油加氢处理与重油催化裂化联合方法。该方法将渣油、油浆蒸出物、催化裂化重循环油、任选的馏分油一起进入加氢处理装置，在氢气和加氢催化剂的存在下进行加氢反应；反应所得的生成油蒸出汽柴油后，加氢渣油与任选的减压瓦斯油一起进入催化裂化装置，在裂化催化剂存在下进行裂化反应；反应所得重循环油进入渣油加氢装置。该方法在渣油加氢原料中掺入催化裂化重循环油，可以降低渣油的粘度，提高渣油体系的相溶性，因此能够促进渣油的加氢脱除杂质反应。对催化裂化，富含大量多环芳烃的催化裂化重循环油在渣油加氢装置中和渣油一起加氢后，可以提高其氢含量和饱和度，再回催化裂化装置进行裂化，轻质油收率提高，焦炭产率降低。

发明内容

本发明的目的是在现有技术的基础上提供一种劣质渣油的加工方法，通过渣油加氢处理、催化裂化重油加氢和催化裂化相结合的方法，以使劣质渣油最大限度转化为轻油。

现有技术中，已有将催化裂化重油循环至渣油加氢装置的技术方案。但是，本发明人通过研究发现，在渣油进料中掺入少量催化裂化重油可以降低渣油进料的粘度，促进渣油的杂质脱除反应。但随着催化裂化重油掺入比例的提高，当渣油加氢装置进料的粘度降低到一定程度之后，继续增加催化裂化重油的掺入比例，对渣油加氢脱杂质反应的促进作用将不再增加。同时由于渣油中含有大量的Ni、V等重金属，残炭值高、沥青质高，会严重影响催化裂化重油的加氢效果。因此本发明将将催化裂化重油分为两部分，一部分作为渣油原料的稀释油，另一部分进行单独加氢处理。这样既可以达到降低渣油原料粘度，促进渣油加氢脱杂质反应的目的，同时也可以实现催化裂化重油单独的加氢精制，避免渣油中Ni、V等重金属，残炭和沥青质的影响，改善催化裂化重油加氢的效果。

本发明的所提供的方法，包括：

(1)、渣油原料、来自步骤(2)的部分催化裂化重油和氢气一起进入渣油加氢反应器，在渣油加氢催化剂的作用下进行反应，反应物流进入高压分离器分离为气相物流和液相物流，其中气相物流经净化、升压后循环使用，液相物流经分馏得到气体、加氢汽油、加氢柴油和加氢渣油；

(2)、步骤(1)所得加氢渣油进入催化裂化装置，在催化转化催化剂存在下进行反应，分离反应产物得到干气、液化气、催化裂化汽油、催化裂化柴油和催化裂化重油；

(3)、步骤(2)所得催化裂化重油分为两部分，一部分返回步骤(1)与渣油原料混合后进入渣油加氢反应器，剩余部分与氢气混合后进入催化裂化重油加氢反应器，在催化裂化重油加氢催化剂的作用下进行反应，反应物流进入步骤(1)所述的高压分离器中进行气液分离。

步骤(1)中所述的渣油原料是常压渣油和/或减压渣油，粘度在500mm²/s-3000mm²/s之间，所述的粘度是指运动粘度(100℃)。

渣油加氢反应器的反应条件为：氢分压5.0MPa-22.0MPa、反应温度330℃-450℃、体积空速0.1h^-1-3.0h^-1、氢气与原料油的体积比(氢油体积比)350-2000。所述的催化剂可以是各种现有的渣油加氢催化剂，其活性金属组分为镍-钨、镍-钨-钴、镍-钼或钴-钼，载体为氧化铝、二氧化硅或无定形硅铝，其中氧化铝为最常用载体。渣油加氢反应器类型可以是固定床、移动床或沸腾床，渣油加氢装置至少包括一个反应器和一个分馏塔。

步骤(2)中预热的加氢渣油在水蒸汽的提升作用下进入催化转化反应器的第一反应区与热的再生催化转化催化剂接触，在反应温度为510℃-650℃、反应时间为0.05秒-1.0秒、催化剂与原料油的重量比(以下简称剂油比)为3-15∶1、水蒸汽与原料油的重量比(以下简称水油比)为0.03-0.3∶1、压力为130kPa-450kPa的条件下发生大分子裂化反应，脱除劣质原料油中金属、硫、氮中至少一种杂质；生成的油气和第一反应区用过的催化剂进入催化转化反应器的第二反应区，在反应温度为420℃-550℃、反应时间为1.5秒-20秒的条件下进行裂化反应、氢转移反应和异构化反应；分离反应产物得到干气、丙烯、丙烷、C4烃、催化裂化汽油、催化裂化柴油和催化裂化重油。

步骤(2)中所述的催化裂化汽油或催化裂化柴油馏程按实际需要进行调整，不仅限于全馏程汽油或柴油。

步骤(2)中所述的催化转化催化剂包括沸石、无机氧化物和任选的粘土，各组分分别占催化剂总重量：沸石1重％-50重％、无机氧化物5重％-99重％、粘土0重％-70重％。其中沸石作为活性组分，选自中孔沸石和/或任选的大孔沸石，中孔沸石占沸石总重量的0重％-100重％，优选20重％-80重％，大孔沸石占沸石总重量的0重％-100重％，优选20重％-80重％。中孔沸石选自ZSM系列沸石和/或ZRP沸石，也可对上述中孔沸石用磷等非金属元素和/或铁、钴、镍等过渡金属元素进行改性。ZSM系列沸石选自ZSM-5、ZSM-11、ZSM-12、ZSM-23、ZSM-35、ZSM-38、ZSM-48和其它类似结构的沸石之中的一种或一种以上的混合物，有关ZSM-5更为详尽的描述参见US3,702,886。大孔沸石选自由稀土Y(REY)、稀土氢Y(REHY)、不同方法得到的超稳Y、高硅Y构成的这组沸石中的一种或一种以上的混合物。

所述步骤(2)所得催化裂化重油的馏程为260℃-550℃，以催化裂化新鲜原料为基准，催化裂化重油所占的重量百分比为12％-60％。优选15％-40％。

在步骤(1)中，以渣油原料为基准，催化裂化重油作为渣油原料的稀释油，掺入比例为5重％-20重％，具体比例由渣油原料的粘度确定。控制掺入催化裂化重油后渣油原料的粘度为50mm²/s-300mm²/s，优选100mm²/s-200mm²/s，所述的粘度是指运动粘度(100℃)。余下部分的催化裂化重油与氢气混合后进入催化裂化重油加氢反应器。

步骤(3)所述催化裂化重油加氢催化剂，按照反应物流的流向依次包括加氢保护剂、加氢脱沥青质剂和加氢精制剂，以整体催化裂化重油加氢催化剂体积为基准，所述的加氢保护剂、加氢脱沥青质剂和加氢精制剂的装填体积百分数分别为2％-30％，5％-50％和5％-93％。

步骤(3)中所述的加氢保护剂为拉西环状，含有一种氧化铝载体和负载在该氧化铝载体上的钼和/或钨，以及镍和/或钴，以催化剂的总重量为基准，并以氧化物计，钼和/或钨的含量为1-10重量％，镍和/或钴的含量为0.5-3重量％。所述的氧化铝为γ-氧化铝。该加氢保护剂孔容不小于0.50ml/g，优选不小于0.60ml/g。该加氢保护剂具有低的积炭量、低的孔容下降率、好的活性稳定性和高的强度。本发明在反应器的上部装填空隙率较大的加氢保护剂，可以进一步脱除原料中夹带的细小的催化裂化催化剂粉末，同时能有效脱除原料中易生焦的结垢物，达到保护主催化剂的目的，保证加氢处理装置长期运行。

步骤(3)中所述的加氢脱沥青质剂为蝶型，含有一种载体和负载在该载体上的钼和/或钨，以及镍和/或钴，以催化剂的总重量为基准，并以氧化物计，钼和/或钨的含量为0.5-18重量％，镍和/或钴的含量为0.3-10重量％，载体为氧化铝和任选的氧化硅。该加氢脱沥青质剂孔容不小于0.60ml/g，优选不小于0.70ml/g。常规蜡油加氢精制装置设计进料的沥青质含量一般应小于500μg/g，而催化裂化重油中的沥青质含量在3000μg/g左右，远高于常规蜡油加氢装置设计进料的要求。但是，沥青质是催化裂化重油中最重的组分，是催化裂化重油中主要的生焦前驱物，分子尺寸往往达到十几个纳米以上，容易造成常规加氢精制催化剂结焦失活，影响加氢精制催化剂活性稳定性和缩短加氢精制催化剂的使用寿命。因此在加氢保护剂后面要装填大孔容的加氢脱沥青质剂，使催化裂化重油中的沥青质可以得到部分脱除，以达到保护后部加氢精制剂的目的。

步骤(3)中所述的加氢精制剂为蝶型，含有一种载体和负载在该载体上的钼和/或钨，以及镍和/或钴，以催化剂的总重量为基准，并以氧化物计，钼和/或钨的含量为10-40重量％，镍和/或钴的含量为0.3-7重量％，载体为氧化铝和任选的氧化硅。该加氢精制剂孔容不小于0.25ml/g，优选不小于0.30ml/g。在加氢脱沥青质催化剂后面装填加氢精制催化剂，该催化剂具有高的多环芳烃饱和活性，同时具有高的脱硫和脱氮活性。

本发明的优点在于：

1、本发明将渣油加氢、催化裂化重油加氢和催化裂化装置有机地联合起来，能将劣质渣油最大限度地转化为轻质油品，提高了汽油和柴油的收率。

2、本发明将催化裂化重油分为两部分，一部分作为渣油原料的稀释油，另一部分进行单独加氢。既达到了降低渣油原料粘度，促进渣油加氢脱杂质反应的目的，同时也实现了催化裂化重油单独的加氢精制，避免了渣油中Ni、V等重金属，残炭值和沥青质的影响，可以使催化裂化重油中的多环芳烃大部分饱和，改善其裂解性能，显著提高了催化裂化装置液体收率，实现石油资源的高效利用。

3、本发明充分利用了现有渣油加氢装置的氢气系统和高压分离系统，由于催化裂化重油加氢无需单独的氢源、循环氢压缩机和高压分离器，因此无论投资还是操作费用都远小于单独新建一套催化裂化重油加氢装置。

附图说明

附图是本发明所提供的劣质渣油加工方法的工艺流程示意图。

具体实施方式

下面通过附图对本发明的方法予以进一步说明，但并不因此而限制本发明。如图所示，本发明所提供的劣质渣油加工方法的工艺流程：

来自管线1的渣油原料、来自管线23的催化裂化重油混合后经管线2与来自管线9的氢气混合一起进入渣油加氢反应器3，在渣油加氢催化剂的作用下进行反应，反应产物经管线4进入高压分离器5，分离得到液相物流和气相物流。其中气相物流(富氢气体)经管线6进入压缩机7，升压后与来自管线8的新氢混合后，分别经管线9和管线10进入渣油加氢反应器3和催化裂化重油加氢反应器25。高压分离器5所得的液相物流经管线11进入常压塔12，分离得到气体，加氢汽油和加氢柴油分别经管线13、14和15出装置，分离得到的加氢渣油经管线16进入催化裂化装置17，在催化转化催化剂的存在下进行反应，分离反应产物得到的干气、液化气、催化裂化汽油和催化裂化柴油，分别经管线18、19、20和21出装置。分离所得催化裂化重油分两部分，一部分经管线22和23作为稀释油与来自管线1的渣油原料混合后进入渣油加氢反应器3，另一部分经管线22和24进入催化裂化重油加氢反应器25，在催化裂化重油加氢催化剂的作用下进行反应，反应产物经管线26和管线4进入高压分离器5进行气液分离。

下面的实施例将对本发明予以进一步的说明，但并不因此限制本发明。

实施例和对比例中采用的渣油原料A和B，性质见表1。渣油加氢试验在双管反应器中进行，在第一反应器(简称一反)中装填加氢保护剂和加氢脱金属催化剂，在第二反应器(简称二反)中装填加氢脱硫催化剂，三者比例为5∶45∶50，其中加氢保护剂、加氢脱金属催化剂、加氢脱硫催化剂的商品牌号分别为RG-10A、RDM-2B、RMS-1B，均由中国石化催化剂分公司长岭催化剂厂生产。催化裂化试验所使用的催化转化催化剂由中石化催化剂分公司齐鲁催化剂厂生产，商品牌号为MLC-500。催化裂化重油加氢试验所采用的加氢保护剂、加氢脱沥青质剂和加氢精制剂比例为5∶15∶80，其中加氢保护剂的商品牌号分别为RG-10B，由中国石化催化剂分公司长岭催化剂厂生产。加氢脱沥青质剂和加氢精制剂由实验室制备，物化性质见表2。

实施例1

加热后的渣油原料A和催化裂化重油与氢气混合后进入渣油加氢反应器，在渣油加氢催化剂的作用下进行反应，渣油加氢单元的试验条件见表3。反应物流进入高压分离器分离为气相物流和液相物流，其中气相物流经净化、升压后循环使用。液相物流经常压分馏得到气体、加氢汽油、加氢柴油和加氢渣油。加氢渣油作为催化裂化单元的原料，在催化转化催化剂存在下进行裂化反应，分离反应产物得到干气、液化气、催化汽油、催化柴油和催化裂化重油，催化裂化的操作条件见表3。催化裂化重油(占催化裂化进料的35％)分为两部分，其中一部分(占催化裂化进料的14％)作为稀释油与渣油进料混合后进入渣油加氢反应器，掺入催化裂化重油后渣油原料的粘度为100mm²/s。余下部分(占催化裂化进料的21％)与氢气混合后进入催化裂化重油加氢反应器，在催化剂的作用下进行反应，反应物流进入高压分离器气液分离。总产品分布(两个装置产品之和)见表3。

实施例2

实施例2采用渣油原料B。工艺流程与实施例1相同。与实施例1不同的是，实施例2中催化裂化重油占催化裂化进料的比例为22％，其中作为稀释油部分占催化裂化进料的6％，掺入催化裂化重油后渣油原料的粘度为110mm²/s。余下部分(占催化裂化进料的16％)进入催化裂化重油加氢反应器。组总产品分布(两个装置产品之和)见表3。

由表3可见，实施例1和实施例2均达到了较高的液体(液化气+汽油+柴油)收率，分别为81.86％和86.43％。说明采用本发明的方法，既可以达到降低原料渣油粘度，促进渣油加氢杂质的脱除反应的目的，同时通过催化裂化重油单独的加氢精制，避免了渣油中杂质的影响，改善了催化裂化重油加氢的效果，提高了催化裂化装置液体收率。

表1

原料油编号	A	B
			密度(20℃)，千克/米³	1023.8	970.0
运动粘度(100℃)，毫米²/秒	1570	281.3
			残炭，重％	20.2	13.95
氮，重％	0.33	0.26
			硫，重％	5.1	3.1
四组分，重％
			饱和烃	11.6	20.5
芳烃	53.4	51.1
			胶质	26.4	21.6
沥青质(C₇不溶物)	8.6	6.8
			金属含量，ppm
镍	41	64.0
			钒	118	5.3

表2

催化剂	加氢脱沥青质剂	加氢精制剂
			化学组成，重量％
氧化镍	1.1	2.8
			氧化钼	6.2
氧化钨		26.2
			物理性质：
比表面积，m²/g	120	170
			孔容，ml/g	0.71	0.33
压碎强度，N/mm	11	18
			形状	蝶型	蝶型

表3

Claims

1.一种劣质渣油的加工方法，包括：

(3)、步骤(2)所得催化裂化重油分为两部分，一部分返回步骤(1)与渣油原料混合后进入渣油加氢反应器，剩余部分与氢气混合后进入催化裂化重油加氢反应器，在催化裂化重油加氢催化剂的作用下进行反应，反应物流进入步骤(1)所述的高压分离器中进行气液分离；

所述步骤(2)所得催化裂化重油的馏程为260℃-550℃，以催化裂化新鲜原料为基准，催化裂化重油所占的重量百分比为12％-60％；

所述步骤(3)中催化裂化重油加氢催化剂，按照反应物流的流向依次包括加氢保护剂、加氢脱沥青质剂和加氢精制剂；以整体催化裂化重油加氢催化剂体积为基准，所述的加氢保护剂、加氢脱沥青质剂和加氢精制剂的装填体积百分数分别为2％-30％，5％-50％和5％-93％；

所述步骤(2)催化裂化装置中：预热的加氢渣油在水蒸汽的提升作用下进入催化转化反应器的第一反应区与热的再生催化转化催化剂接触，在反应温度为510℃-650℃、反应时间为0.05秒-1.0秒、催化剂与原料油的重量比为3-15∶1、水蒸汽与原料油的重量比为0.03-0.3∶1、压力为130kPa-450kPa的条件下发生大分子裂化反应；生成的油气和第一反应区用过的催化转化催化剂进入催化转化反应器的第二反应区，在反应温度为420℃-550℃、反应时间为1.5秒-20秒的条件下进行裂化反应、氢转移反应和异构化反应。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)渣油加氢反应器的反应条件为：氢分压5.0MPa-22.0MPa、反应温度330℃-450℃、体积空速0.1h^-1-3.0h^-1、氢油体积比350-2000。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)催化转化催化剂包括沸石、无机氧化物和任选的粘土，各组分分别占催化剂总重量：沸石1重％-50重％、无机氧化物5重％-99重％、粘土0重％-70重％。

4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的加氢保护剂为拉西环状，含有一种氧化铝载体和负载在该氧化铝载体上的钼和／或钨，以及镍和／或钴，以加氢保护剂的总重量为基准，并以氧化物计，钼和／或钨的含量为1-10重量％，镍和／或钴的含量为0.5-3重量％；所述的氧化铝为γ-氧化铝；所述加氢保护剂孔容不小于0.50ml／g。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的加氢脱沥青质剂为蝶型，含有一种载体和负载在该载体上的钼和／或钨，以及镍和／或钴，以加氢脱沥青质剂的总重量为基准，并以氧化物计，钼和／或钨的含量为0.5-18重量％，镍和／或钴的含量为0.3-10重量％，载体为氧化铝和任选的氧化硅；所述加氢脱沥青质剂孔容不小于0.60ml／g。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的加氢精制剂为蝶型，含有一种载体和负载在该载体上的钼和／或钨，以及镍和／或钴，以加氢精制剂的总重量为基准，并以氧化物计，钼和／或钨的含量为10-40重量％，镍和／或钴的含量为0.3-7重量％，载体为氧化铝和任选的氧化硅；所述加氢精制剂孔容不小于0.25ml／g。

7.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)催化裂化重油加氢反应器反应条件：反应温度330℃-410℃，氢分压5.0MPa-22.0MPa，体积空速0.3h^-1-2.0h^-1，氢油比体积比350-2000。

8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，渣油原料为常压渣油和／或减压渣油，粘度为500mm²／s-3000mm²／s，所述的粘度是指100℃的运动粘度。

9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，以渣油原料为基准，催化裂化重油作为渣油原料的稀释油，掺入比例为5重％-20重％，掺入催化裂化重油后渣油原料的粘度为50mm²／s-300mm²／s，所述的粘度是指100℃的运动粘度。

10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于，所述掺入催化裂化重油后渣油原料的粘度为100mm²／s-200mm²／s，所述的粘度是指100℃的运动粘度。