CN103805261B - 一种劣质汽油加氢脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种劣质汽油加氢脱硫方法。该方法包括：（1）劣质汽油先与加氢脱硫反应流出物进行换热，再与热载油混合进入沸腾床反应器进行预处理反应；（2）所得预处理流出物进入汽油加氢脱硫反应器；（3）加氢脱硫反应流出物进入热低分进行分离；（4）热低分气体进入冷低分进行分离，得到汽油产品或汽油调和组分；（5）热低分得到液体作为热载油返回步骤（1）。本发明方法能够大幅度延长劣质汽油装置的运转周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种劣质汽油加氢脱硫方法，特别是对于炼油企业劣质汽油加氢处理装置，由于结焦导致装置非正常停工检修，使其能减少非正常检修延长生产周期的方法。
技术背景
近些年，我国汽柴油产品升级较快，特别是对于汽油产品质量要求更加苛刻。目前我国汽油组分中二次加工油比例偏高，例如催化裂化汽油，焦化汽油和热裂解汽油等。在上述汽油产品性质具有，不饱和烃含量较高，安定性较差，硫和氮难以满足目前我国的汽油标准。因此大多数炼油企业对此类汽油进行加氢处理。本文将上述催化裂化汽油，焦化汽油和热裂解汽油等汽油馏分质量较差的，本专利统称为劣质汽油。
在劣质汽油进行加氢处理过程中，炼油企业发现由于劣质汽油中的不饱和烃相对较多，特别是烯烃、二烯烃等物质在高温下，易发生Diels-Alder环化反应和聚合反应形成大分子有机化合物，并进一步缩合生焦。这些生焦反应主要集中在高温换热器和加热炉，并形成积垢，再经过物流带到反应器顶部等部位，造成生产设备需频繁停工处理，给正常生产造成严重影响。
US4,113,603报道使用两段的加氢精制方法处理裂解汽油中的二烯烃及硫化物，第一段使用含镍－钨的催化剂除去硫醇，第二段使用贵金属钯催化剂除去二烯烃，工艺较为复杂。
CN101368111A提供一种催化裂化汽油加氢改质的方法，将汽油全馏份切割为轻馏分、重馏份；轻汽油馏份经碱洗脱硫醇脱除其中的硫醇；重汽油馏份与氢气催化加氢脱硫、脱氮、烯烃饱和反应，反应流出物或反应流出物脱除硫化氢后与辛烷值恢复催化剂接触，进行异构化、芳构化及叠合反应，分离加氢生成油得到轻烃和汽油馏分，将高分罐顶的富氢气体经硫化氢脱除罐循环使用，稳定塔顶的轻烃打回分馏罐重新分馏。
CN102041086A提供了一种高硫、高烯烃催化裂化汽油清洁化生产的方法，它是将全馏分催化裂化汽油进入选择性加氢，采用汽油加氢预处理催化剂进行加氢，再将选择性加氢汽油经分馏分割成轻、重汽油馏分，然后将重馏分汽油与氢气混合后，进入深度加氢脱硫单元，采用汽油加氢精制催化剂得到硫含量低的重馏分加氢汽油，最后将轻馏分汽油与重馏分加氢汽油调和后得到国Ⅳ清洁汽油。重汽油馏份加氢存在易积垢和结焦的问题。
目前劣质汽油加氢处理技术，能够满足汽油产品标准，但是没有很好的解决积垢和结焦问题严重，导致炼油企业生产几个月就要停工撇头；如果处理不当，甚至一两个月就要再次撇头检修装置。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种劣质汽油加氢脱硫方法，特别是对于炼油企业劣质汽油加氢处理装置，解决由于积垢和结焦的原因，造成装置不能长周期运转的问题。
本发明的一种劣质汽油加氢脱硫方法，包括如下内容：
（1）劣质汽油原料与氢气混合后，经过换热器换热后与循环的热载油混合，再经过加热炉加热后，从反应器下部进入沸腾床反应器，进行加氢预处理反应；
（2）步骤（1）所得反应流出物进入汽油加氢脱硫反应器，在加氢脱硫反应条件下进行选择性加氢脱硫反应；
（3）步骤（2）所得反应流出物经过换热器后进入高温低压分离器，进行气液分离；
（4）步骤（3）所得气体进入低温低压分离器，进行气液分离，所得富氢气体经净化处理后循环使用，得到液体经气提后作为汽油产品或汽油调和组分；
（5）步骤（3）所得液体作为热载油返回步骤（1）循环使用。
本发明方法中，步骤（1）所述的劣质汽油原料一般是指炼油企业产生的劣质二次加工汽油或石脑油。所述劣质汽油原料可以为各种催化裂化装置产出的汽油馏分、或催化裂化汽油经切割后需进行选择性加氢脱硫的组分、或焦化过程得到的劣质汽油馏分、或者热裂解过程得到的劣质汽油馏分或蒸气裂解制乙烯过程得到的副产物裂解汽油等。劣质汽油原料的共同特点是其中含有一定量的二烯烃，二烯烃是一种非常不稳定的化合物，其对于劣质汽油的加工过程有着明显的不利影响。
本发明方法中，所述的劣质汽油原料与氢气混合后，可以先经过换热器与加氢脱硫反应流出物进行换热后，再经加热炉加热后，进入沸腾床预处理反应器进行加氢预处理反应。
本发明方法中，步骤（1）所述的热载油可以为直馏馏分油或加氢处理后的馏分油。热载油的初馏点应高于劣质汽油的终馏点（或干点），优选热载油的初馏点比劣质汽油的干点高50～100℃。热载油的终馏点一般为300～600℃，优选350～550℃。所述的热载油具体可以选择常三线柴油、加氢重柴油、加氢裂化中间馏分或加氢裂化尾油等。循环热载油的用量，一般为劣质汽油馏分原料重量的20%～150%，优选为50%～100%。
本发明方法中，步骤（1）所述的预处理反应器的预处理条件一般为：反应压力一般为1～6MPa；预处理温度为180℃～350℃，优选为230℃～300℃；氢油体积比（氢气/劣质汽油原料）一般为50～500，优选50～200；体积空速一般为0.5～10h-1，优选为2～6h-1。
本发明方法中，步骤（1）中沸腾床反应器中装填有沸腾床催化剂。所述的沸腾床催化剂为具有积垢结焦功能的催化剂。所述沸腾床催化剂形状为球形或条形，球形直径为0.04～10mm，优选为0.04～5mm；条形为长度2～10mm，优选为3～6mm，直径为1～6mm，优选为1.5～3.5mm。所述沸腾床催化剂可以为无酸性或弱酸性的多孔氧化物材料，如氧化铝、氧化硅、无定型硅铝、氧化钛和分子筛中的一种或几种等。也可以为以无酸性或弱酸性的多孔氧化物材料为载体的新鲜或再生催化剂、保护剂或废加氢催化剂等。催化剂的加氢活性组分通常为W、Mo、Ni和Co中的一种或几种，以氧化物计加氢活性组分含量一般为3wt%～50wt%。沸腾床催化剂可以按工艺流程的需要选择适宜的商品催化剂，也可以按现有方法制备，也可以是失活催化剂经过再生后的再生催化剂。
本发明方法中，步骤（1）中，劣质汽油原料、氢气以及热载油混合后的物料从反应器底部进入预处理反应器，从反应器的顶部流出，反应器内装填积垢结焦保护剂。根据本发明所述的方法，所述的预处理反应器还可以通过在反应器顶部加入新鲜的沸腾床催化剂，并从反应器排出部分积垢结焦较严重的沸腾床催化剂，实现催化剂的在线置换，以维持沸腾床预处理反应器能够长周期运转。所述的催化剂在线置换为本领域技术人员熟知的过程。
本发明方法中，步骤（2）所述的汽油加氢脱硫反应器为固定床反应器。反应器装填的选择性加氢脱硫催化剂一般以无酸性或弱酸性的多孔氧化物材料，如氧化铝、氧化硅、无定型硅铝、氧化钛和分子筛中的一种或几种等为载体，载体中同时可以含有适宜的助剂，如P、B等。选择性加氢脱硫催化剂的加氢活性组分通常为W、Mo、Ni和Co中的一种或几种，以氧化物计加氢活性组分含量一般为3wt%～50wt%。选择性加氢脱硫催化剂可以按工艺流程的需要选择适宜的商品催化剂，也可以按现有方法制备，也可以是失活催化剂经过再生后的再生催化剂。
本发明方法中，步骤（2）所述的选择性加氢脱硫反应的工艺条件为：反应压力1～6MPa，体积空速）1～10h-1，反应温度230～360℃，氢油体积比（氢气/劣质汽油原料100～1000。
本发明方法中，步骤（3）所述的高温低压分离器（热低分）为本领域所熟知的气液分离器。热低分的温度控制在高于劣质汽油的终馏点10～50℃，优选为20～40℃。
本发明方法中，步骤（4）所述的低温低压分离器（冷低分）为本领域所熟知的气液分离器，其操作条件亦为本领域技术人员熟知的条件。
本发明方法将劣质汽油加氢脱硫装置反应器前增加一个预处理反应器，并用热载油作为载热和使预处理反应器中积垢结焦保护剂沸腾的介质，具有如下优点：
1、本发明提供的原料与氢气先经过换热后，和热载油直接混合依次通过预处理反应器和选择性加氢脱硫反应器，避免了劣质汽油在换热和加热过程中由于局部过热，使不饱和烃聚合结焦沉积在设备中，再带入反应器顶部的问题。本发明方法中，少量不饱和烃聚合结焦，由液相物流热载油带入预处理反应器进行积垢和结焦；即便经过预处理反应器后，原料里仍有少量不饱和烃在选择性加氢脱硫反应器内聚合，同样也可以溶解在热载油中，带出反应***，减少选择性加氢脱硫反应器内的结焦因素。同时由于热载油的存在，反应物料为气液两相，能更有效的利用热能，并保证装置的长周期运转。
2、本发明提供的方法，只要对现有装置设备进行简单的改造，就可以达到要求，预处理反应器在线置换积垢结焦催化剂，能避免加氢反应器的顶部积垢和结焦，避免由于压力降产生装置停工撇头的影响，保证装置的长周期运转，操作简便，有着可观的经济效益。
3、本发明方法中，由于有热载油不但避免了原料在直接换热和加热过程中的局部过热问题，还能解决加氢反应过程少量产生的胶质和沥青质沉积在催化剂表面的问题，使得胶质和沥青质溶解在载热油中，也更有利于物料分布。
4、由于该方法中，热载油和原料在经过预处理反应后，进入选择性加氢脱硫反应器，更有利于物料分布，能保证原料更好的进行选择性加氢脱硫反应。
5、由于该方法中，热载油和原料经过选择性加氢脱硫反应后，经过换热器，进入高温低压分离器，利用热载油和原料的馏程差别进行分离，分离出的热载油在一定温度下，返回到预处理反应器前与原料混合，进行循环利用，使得热能得以充分利用，可以降低装置能耗。
附图说明
图1为本发明方法的一种原则流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明披露的方法作更详细的描述。
如图1所示，本发明的一种劣质汽油加氢脱硫方法的工艺流程为：劣质汽油原料经管线1、与经过管线2的氢气混合，进入换热器3，与选择性加氢脱硫反应流出物进行换热。经过换热后的混合进料和经管线16的热载油混合后，进入加热炉17进行加热，再经过管线4进入沸腾床预处理反应器5，进行加氢预处理反应。加氢预处理所得反应流出物不经分离直接经过管线6进入选择性加氢脱硫反应器7，进行选择性加氢脱硫反应。选择性加氢脱硫所得反应流出物经管线8进入换热器3进行热交换，再经过管线9进入高温低压分离器10进行气液分离。高温低压分离器10分离出的气相流出物经管线11进入低温低压分离器12进行气液分离，所得液体经管线13排出，经进一步处理后得到汽油产品或汽油调和组分。所得气体经管线14离开，经进一步净化处理后，与管线15引入的新氢混合后，经管线2与管线1中的原料混合循环利用。高温低压分离器10分离出液相流出物经过管线16，返回沸腾床加氢预处理反应器。
以下结合优选实施例对本发明进行进一步说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
同时本发明实施例中所用的热载油性质见表1。
表1热载油性质。
| 循环油名称 | 加氢裂化柴油 |
| 馏程范围/℃ | 260～369 |
| 硫含量/μg·g-1 | <5 |
| 氮含量/μg·g-1 | <1 |
实施例1
采用图1所示的工艺流程。所用原料油的性质分别列于表2，催化剂性质列于表3，工艺条件和试验结果分别列于表4和表12。
表2原料油性质。
| 油品名称 | FCC汽油 |
| 密度，g/cm3 | 0.7310 |
| 馏程范围/℃ | 36～206 |
| 硫含量/μg·g-1 | 576 |
| 氮含量/μg·g-1 | 38 |
| 硫醇硫/μg·g-1 | 35.4 |
| RON | 93.5 |
表3催化剂的主要组成和性质。
| 催化剂 | 预处理催化剂 | 加氢催化剂 |
| 催化剂组成 | ||
| MoO3+CoO/wt% | 3% | 20% |
| 载体 | 氧化铝 | 氧化铝 |
| 催化剂的主要性质 | ||
| 粒径，mm | 0.2 | — |
| 比表面/m2·g-1 | 180 | 226 |
| 孔容/ml·g-1 | 0.68 | 0.51 |
表4实施例1工艺条件.
| 工艺条件 | 数 据 |
| 沸腾床预处理反应器 | |
| 体积空速，h-1 | 4 |
| 热载油/原料重量比 | 0.55 |
| 氢气/FCC汽油体积比 | 400 |
| 平均反应温度/℃ | 230 |
| 反应压力/MPa | 2.5 |
| 加氢脱硫反应器 | |
| 反应压力/MPa | 2.5 |
| 平均反应温度/℃ | 280 |
| 氢气/FCC汽油体积比/v/v | 400 |
| 体积空速/h-1 | 4.0 |
实施例2
采用图1所示的工艺流程。原料油性质列于表5，催化剂性质列于表6，工艺条件和试验结果分别列于表7和表12。
表5原料油性质。
| 油品名称 | 焦化汽油原料 |
| 密度，g/cm3 | 0.7413 |
| 馏程范围/℃ | 57～206 |
| 硫含量，μg/g | 5656 |
| 氮含量，μg/g | 236 |
表6催化剂的主要组成和性质。
| 催化剂 | 预处理催化剂 | 加氢催化剂 |
| 催化剂组成 | ||
| MoO3+CoO/wt% | 0 | 25% |
| 载体 | 氧化铝 | 氧化铝 |
| 催化剂的主要性质 | ||
| 粒径，mm | 0.3 | — |
| 比表面/m2·g-1 | 180 | 226 |
| 孔容/ml·g-1 | 0.68 | 0.51 |
表7实施例2工艺条件。
| 工艺条件 | 数 据 |
| 预处理反应器 | |
| 体积空速，h-1 | 4 |
| 热载油/原料重量比 | 0.60 |
| 氢气/焦化汽油体积比 | 400 |
| 反应压力/MPa | 2.5 |
| 平均反应温度/℃ | 230 |
| 加氢脱硫反应器 | |
| 体积空速，h-1 | 4 |
| 氢气/焦化汽油体积比 | 400 |
| 平均反应温度，/℃ | 290 |
| 反应压力/MPa | 2.5 |
比较例1
采用现有技术中将焦化汽油和载油混合，先进入预保护反应器，再进入加氢反应器的生产工艺。混合物料进入均从预保护反应器和加氢反应器顶部进入，底部流出。所用原料油、热载油和催化剂同实施例2，工艺条件和试验结果分别列于表8和表12。
表8比较例1工艺条件。
| 工艺条件 | 数 据 |
| 体积空速，h-1 | 4 |
| 热载油/原料重量比 | 0.60 |
| 氢气/焦化汽油体积比 | 400 |
| 预处理平均反应温度/℃ | 230 |
| 加氢处理平均反应温度/℃ | 290 |
| 反应压力/MPa | 2.5 |
比较例2
采用现有技术CN201010615240.4中公开的方法中的工艺流程。将劣质汽油原料与热循环油混合进入加氢预处理反应器，再经过与加氢处理后的原料换热进入加氢处理反应器，经过加氢处理后混合物料进入加热炉加热，再与预处理后的原料换热，最后再进行产品和热循环油的分离，产出合格产品。
原料油同实施例2，热载油性列于表9，催化剂性质列于表10，工艺条件和试验结果分别列于表11和表12。
表9热载油性质。
| 循环油名称 | 加氢精制减压馏分油 |
| 馏程范围/℃ | 390～550 |
| 硫含量/μg·g-1 | <5 |
| 氮含量/μg·g-1 | <1 |
表10催化剂的主要组成和性质。
| 催化剂 | 预处理催化剂 | 加氢催化剂 |
| 催化剂组成 | ||
| MoO3+CoO/wt% | 12 | 20% |
| 载体 | 氧化铝 | 氧化铝 |
| 催化剂的主要性质 | ||
| 粒径，mm | 0.3 | — |
| 比表面/m2·g-1 | 180 | 226 |
| 孔容/ml·g-1 | 0.68 | 0.51 |
表11比较例2工艺条件。
| 工艺条件 | 数 据 |
| 体积空速，h-1 | 4 |
| 循环油用量/原料重量比 | 0.25 |
| 氢气/焦化汽油体积比 | 400 |
| 预处理反应器平均反应温度/℃ | 170 |
| 加氢处理反应器平均反应温度，/℃ | 290 |
| 反应压力/MPa | 2.5 |
表12产品性质和3500小时压降比较。
| 结 果 | 实施例1 | 实施例2 | 比较例1 | 比较例2 |
| 300小时硫含量/μg·g-1 | 35 | 46 | 56 | 59 |
| 300小时氮含量/μg·g-1 | — | 5 | 6 | 6 |
| 3000小时硫含量/μg·g-1 | 36 | 47 | 66 | 71 |
| 3000小时氮含量/μg·g-1 | — | 5 | 8 | 9 |
| 3000小时压力降(两个反应器压力降之和)/MPa | 0.05 | 0.05 | 0.13 | 0.13 |
由表12的结果可以看出，经过3000小时的运转后，采用本发明提供方法的处理工艺流程，产品质量更好，装置压降更低，同时由于本发明方法中预处理反应器为沸腾床反应器，可以实现沸腾床催化剂结焦后的在线置换，能够保证装置压降在较低的范围，更好的解决装置压降问题。
Claims (11)
1.一种劣质汽油加氢脱硫方法，包括如下内容：
（1）劣质汽油原料与氢气混合后，经过换热器换热后与循环的热载油混合，再经过加热炉加热后，从反应器下部进入沸腾床反应器，进行加氢预处理反应；所述热载油的初馏点比劣质汽油的干点高50～100℃；
（2）步骤（1）所得反应流出物进入汽油加氢脱硫反应器，在加氢脱硫反应条件下进行选择性加氢脱硫反应；
（3）步骤（2）所得反应流出物经过换热器后进入高温低压分离器，进行气液分离；
（4）步骤（3）所得气体进入低温低压分离器，进行气液分离，所得富氢气体经净化处理后循环使用，得到液体经气提后作为汽油产品或汽油调和组分；
（5）步骤（3）所得液体作为热载油返回步骤（1）循环使用。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述的劣质汽油原料与氢气混合后，先经过换热器与加氢脱硫反应流出物进行换热后，再与循环的热载油混合。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的热载油的终馏点为300～600℃。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的循环的热载油的用量为劣质汽油原料重量的20%～150%。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述的预处理反应器的条件为：反应压力为1～6MPa；预处理温度为180℃～350℃；氢气/劣质汽油原料体积比为50～500，体积空速为0.5～10h-1；步骤（2）所述的选择性加氢脱硫反应的工艺条件为：反应压力1～6MPa，体积空速1～10h-1，反应温度230～360℃，氢气/劣质汽油体积比为100～1000。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中沸腾床反应器中装填有沸腾床催化剂，所述的沸腾床催化剂为球形或条形，球形直径为0.04～10mm；条形为长度2～10mm，直径为1～6mm。
7.按照权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述的沸腾床催化剂为无酸性或弱酸性的氧化铝、氧化硅、无定型硅铝、氧化钛和分子筛中的一种或几种。
8.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的沸腾床催化剂为以无酸性或弱酸性的多孔氧化物材料为载体的新鲜或再生催化剂、保护剂或废加氢催化剂，催化剂的加氢活性组分为W、Mo、Ni和Co中的一种或几种，以氧化物计加氢活性组分含量为3wt%～50wt%。
9.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的预处理反应器通过在反应器顶部加入新鲜的沸腾床催化剂，并从反应器排出部分积垢结焦较严重的沸腾床催化剂，实现催化剂的在线置换。
10.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，本发明方法中，步骤（2）所述的汽油加氢脱硫反应器装填的选择性加氢脱硫催化剂以无酸性或弱酸性的氧化铝、氧化硅、无定型硅铝、氧化钛和分子筛中的一种或几种为载体，以W、Mo、Ni和Co中的一种或几种为加氢活性组分，以氧化物计加氢活性组分含量为3wt%～50wt%。
11.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述的高温低压分离器的温度控制在高于劣质汽油的终馏点10～50℃。
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| CN103805261A (zh) | 2014-05-21 |
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