CN105567316A - 劣质重油加工处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石油化工和煤化工工艺领域，具体涉及一种劣质重油加工处理方法。将劣质重油脱除固体残渣和脱水；同氢气混合，送到沸腾床加氢反应器进行加氢处理；反应产物直接进行闪蒸得到热高分气和热高分油；得到的热高分气换热冷却后，进行加氢精制反应，得到精制热高分气；得到的热高分油，通过降压后，进行过滤，然后将热高分油升压，与氢气混合，进行加氢精制和加氢裂化反应，得到裂化热高分油；将得到的精制热高分气和裂化热高分油进行分馏，得到干气、液化气、石脑油、柴油和尾油产品。本发明实现了采用劣质重油生产优质轻质油品，最大程度的利用劣质重油，提高产品液体收率；解决了劣质重油中的重组分加工问题。

Description

劣质重油加工处理方法
技术领域
本发明属于石油化工和煤化工工艺领域，具体涉及一种劣质重油加工处理方法。
背景技术
世界原油质量的总体变化趋势是：低硫、轻质等优质原油接续资源量正在衰减，而重质、劣质原油供应量正在增加。在未来，加工劣质原油既是炼化企业保证原料供应的无奈选择，也是降本增效、实现可持续发展的必由之路。而现有的四种重油加工工艺(延迟焦化、减黏裂化、重油催化裂化和重油加氢)中，只有重油加氢工艺既可处理高硫、高残碳、高金属含量渣油，也能提高液收和液体产品质量，还能方便地与其他工艺进行组合，产生显著的综合效益。
目前绝大多数重油加氢裂化装置都采用固定床加氢工艺。虽然固定床加氢工艺技术成熟、精制深度高、脱硫率高、工艺和设备结构简单易操作，但在处理高金属、高沥青质和高胶质原料时，存在催化剂失活快、易结焦、床层压力升降快、装置运行周期短、原料适应范围窄等弊端。
沸腾床加氢裂化工艺则不然，其最大优势是原料适应性广，既可加氢处理各种重质原油的渣油，也能处理最劣质的原油、煤焦油、页岩油甚至脱油沥青等。且渣油转化率高、轻油收率高，催化剂能够在线置换，整个装置连续运转周期超过2年，从而能最大限度地降低企业运营成本，提升经济效益。
采用沸腾床工艺后，然后再采用独立固定床工艺加氢，存在工艺流程长，能耗高等缺点，所以在沸腾床加氢反应器后，通过热高压分离器直接分出轻质组分和重质组分，轻质组分设置在线固定床加氢，重质组分送到加氢精制和裂化部分，使得流程缩短，产品质量优良，实现了沸腾床工艺与固定床工艺的有机组合。
CN101538482A提供了一种中低温煤焦油深加工方法。该工艺的主要特点是原料预处理，脱酚，焦化反应，然后焦化汽，柴油和焦化蜡油进行加氢精制和加氢裂化反应，得到汽油馏分和柴油馏分。该工艺通过预处理、焦化反应和加氢反应来完成。煤焦油在焦化阶段不可避免会生成固体焦炭，该焦炭同石油类焦炭比较，产品附件值低。
CN101633848A提供了一种中低温煤焦油加工方法，该工艺首先将煤焦油进行分馏，得到轻馏分，酚油，重馏分和沥青，将酚油进行脱酚处理，脱酚油和轻馏分、重馏分共同进行加氢精制和加氢裂化反应。这样一来，进加氢精制和裂化的油品仅仅为煤焦油中的一个馏分，大量的沥青没有很好的加工，轻油的收率低。
CN102899087A提供了一种中低温煤焦油深加工工艺方法。首先中低温煤焦油进行分馏，得到轻馏分，酚油，重馏分和重油，酚油进行脱酚处理，塔底重油和加氢裂化尾油混合进行焦化反应，焦化产物进行加氢精制和裂化反应。与CA101538482A不同，其焦化的进料补充了加氢裂化尾油，焦化条件缓和，生焦率降低，但依旧有焦炭生成。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种劣质重油加工处理方法，采用劣质重油生产优质油品，最大程度的利用劣质重油，提高产品液体收率；解决劣质重油中的重组分加工问题，最终改善了油品的性质。
本发明所述的劣质重油加工处理方法，包括以下步骤：
(1)将劣质重油脱除固体残渣和脱水；
(2)经步骤(1)处理后同氢气混合，送到沸腾床加氢反应器；
(3)将步骤(2)得到的反应产物直接进行闪蒸得到热高分气和热高分油；
(4)将步骤(3)中得到的热高分气换热冷却后，进行在线加氢精制反应，得到精制热高分气；
(5)将步骤(3)得到的热高分油，通过降压后，进行过滤，然后将热高分油升压，与氢气混合，进行加氢精制和加氢裂化反应，得到裂化热高分油；
(6)将步骤(4)和步骤(5)得到的精制热高分气和裂化热高分油进行分馏，得到干气、液化气、石脑油、柴油和尾油产品。
其中：
步骤(1)中的劣质重油包括煤焦油、蒽油、洗油、常压渣油、减压渣油、页岩油，脱油沥青等。这些油品可以单独加工，也可以混合加工。重油中或多或少含有一定的机械杂质，机械杂质的颗粒直径为1-400μm不等，大于25μm部分固体颗粒容易吸附在加氢催化剂表面，降低催化剂活性，导致催化剂失活，所以先将劣质重油的固体脱除到直径为1μm-100μm，再进行脱水处理。
步骤(1)中将劣质重油脱除固体残渣和水为：将劣质重油中大于25-100μm的固体脱除，优选将大于25μm的固体脱除；水脱除到小于300-500ppmwt。
步骤(1)的主要作用是脱除水分和机械杂质。步骤(1)中脱除固体残渣为过滤或者离心分离，脱水为聚结脱水、加热闪蒸脱水或加热分馏脱水；如果劣质重油的密度小于0.95g/cm3，采用电脱盐方法脱除部分盐类金属。
步骤(2)中所述的沸腾床加氢反应器进行加氢反应时催化剂为流动状态，通过外或内循环泵实现催化剂流动，不同于固定床反应器；由于固定床加氢的反应温升较大，使得反应本身容易飞温，操控性差，本发明采用沸腾床加氢反应器加氢，控制好沸腾床加氢反应器入口温度，反应器内氢油物料在内循环泵或外循环泵的搅动下，反应体系是恒温体系，内部催化剂没有局部热点，反应放热稳定和均匀，催化剂整体活性稳定，催化剂失活速率均匀。同时沸腾床加氢反应器不用打冷氢来降温，大大降低了循环氢压缩机的排量和负荷。
沸腾床加氢反应器具有以下优点：
(1)利用循环杯将反应器分成两部分，即循环杯外面的环隙部分，用来容纳催化剂和混氢油品，循环杯内为循环油，通过循环泵的升压，提高反应器内油品的湍动，使得反应温度均匀；
(2)循环杯顶部设计固液分离升气管，便于被携带上去的催化剂和油品有效分离；
(3)循环杯底部有循环油出口，循环油入口分布器和混氢油入口分布器；
(4)循环杯底部设有催化剂添加和卸出管线，用于催化剂在线添加和卸出。
步骤(2)中所述的沸腾床加氢反应器进行加氢反应时，催化剂采用在线卸出和添加。催化剂添加和卸出是在催化剂添加/卸出罐和反应器之间进行。当添加催化剂时，建立催化剂添加/卸出罐同反应器之间压力差在0.1～1.0MPa，利用油品携带和压力差将催化剂添加到反应器中。当催化剂卸出时，建立催化剂添加/卸出罐同反应器之间压力差在-1.0～(-0.1)MPa，利用油品携带和压力差将反应器中的催化剂卸出到催化剂添加/卸出罐。催化剂卸出和添加为间歇进行，卸出和添加的辅助介质是氢气、油品和氮气。沸腾床加氢工艺处理的是全馏分劣质重油，在高温下会生成部分焦炭吸附在催化剂表面。通过沸腾床加氢工艺，可以在线卸出部分失活催化剂，同时添加部分新鲜或再生好的催化剂来提高反应器内的催化剂的平均活性。
沸腾床加氢的催化剂的活性组分优选为Ni、Co或Mo金属，但是由于其在反应器中流动的特点，同普通催化剂不同，要求硬度在15N/mm2以上，防止催化剂形成粉末。
步骤(2)中所述的沸腾床加氢反应器为一台或多台串联，当原料的金属含量小于30-80ppm时，选用1台反应器；当原料的金属含量大于50-200ppm时，选用多台串联；前面的沸腾床加氢反应器功能主要为脱金属，后面的沸腾床加氢反应器功能主要为加氢精制。
步骤(2)中所述的沸腾床加氢反应器反应条件为：反应温度300℃～500℃，反应压力12MPa～18MPa，氢油体积比400:1～1000:1、液时体积空速0.4～2h-1。优选反应条件如下：反应温度350～440℃、压力13.0～16.0MPa、氢油体积比500:1～900:1和液时体积空速0.5～1.5h-1。
步骤(3)中闪蒸为在热高压分离器中闪蒸，热高压分离器直接和沸腾床加氢反应器相连，沸腾床反应产物出来直接进入热高压分离器进行闪蒸分离，得到热高分气和热高分油。
步骤(3)得到的热高分气为轻质组分，主要为汽油组分、柴油组分和部分轻质蜡油组分，将热高分气换热降温后送到在线固定床加氢精制反应器；通过在线固定床加氢精制后，进一步将热高分气的硫，氮脱除，同时芳烃进一步饱和，得到精制轻质油品送到分馏部分。
步骤(4)中的在线加氢精制反应采用在线加氢精制反应，采用本领域技术人员熟知的工艺过程即可。在线加氢精制的好处是不需要新建设独立加氢精制装置，同时针对热高压分离器出来的热高分气，主要组成为氢气、干气、汽油和柴油组分、轻质蜡油组分。该部分介质洁净，直接冷却后送到在线加氢精制反应器即可以完成进一步的加氢精制处理，大大利用了沸腾床出口产物中的氢气，不用为加氢精制部分单独设置循环氢***，流程简短，能耗降低。
步骤(4)中加氢反应为在在线固定床加氢精制反应器中进行，反应条件为：反应温度300℃～500℃，反应压力12MPa～18MPa，氢油体积比500:1～2000:1、液时体积空速0.2～2h-1。优选反应条件如下：反应温度340～430℃、压力13.0～16.0MPa、氢油体积比600:1～1000:1和液时体积空速0.3～1.5h-1。
步骤(5)中所述的加氢精制和加氢裂化反应为：加氢精制与加氢裂化反应器直接串联，可以采用一台反应器或多台反应器串联；精制反应在前，裂化反应在后；加氢精制和裂化反应的反应条件为：反应温度300℃～500℃，反应压力12MPa～18MPa，氢油体积比500:1～2000:1、液时体积空速0.2～2h-1。优选的反应条件如下：反应温度350～430℃、压力13.0～16.0MPa、氢油体积比600:1～1200:1和液时体积空速0.3～1h-1。
步骤(5)中所述的过滤的主要目的是过滤掉可能携带出来的沸腾床催化剂粉末。
步骤(5)通过对热高分油精制和裂化，热高分油中重组分加氢裂化后转化为轻质产品，同热高分气精制产物一同送到分馏部分，得到干气、液化气、石脑油、柴油产品和尾油产品。
步骤(6)中所述的分馏在分馏***中进行，所述的分馏为常规石油化工分馏，分馏塔底部得到尾油，尾油可以部分外送、可以部分循环到沸腾床加氢反应器，也可以部分循环到热高分油加氢精制反应器，具体方案要根据尾油的性质和组成确定。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)本发明采用劣质重油，加工产物中没有焦炭和沥青产品，轻油的收率高。
(2)沸腾床工艺解决了固定床反应器操作压力降增加过快，催化剂操作周期短等问题，通过沸腾床的催化剂在线添加和卸出工艺，解决了催化剂失活快和装置操作周期短的问题。
(3)本发明得到的石脑油馏分和柴油馏分是清洁的，性能稳定。同时尾油产品可以做催化裂化料、润滑油基础油原料或者船用燃料。
(4)由于劣质重油的芳烃含量大，重组分多，采用沸腾床加氢处理后，产品分为两部分，分别送到在线精制反应器和加氢精制-加氢裂化反应器进行处理，延缓了下游固定床反应器的催化剂寿命，同时解决了劣质重油中的重组分加工问题。沸腾床加氢反应器的操作温度容易控制，催化剂采用在线添加和卸出，大大提高了装置的操作周期。一般固定床加氢的操作周期为1-3年，沸腾床反应不受此限制。沸腾床加氢反应器避免了催化剂的局部热点，也降低了焦炭的生成率。
(6)将沸腾床加氢后的产物再经过分别加氢精制和加氢裂化后，可以大大改善油品的性质，最大量地生产高品质的汽柴油馏分，在原油供应日趋紧张，轻质油品需求上涨的情况下，提供了新的轻质油品的供应来源。
(7)本发明不但可以生产优质油品，而且最大程度的利用劣质重油，提高产品液体收率；本发明延缓了固定床反应器的催化剂寿命，同时解决了劣质重油中的重组分加工问题；将沸腾床加氢后的产品分为两部分，轻质部分送到在线固定床加氢精制，重质组分送到加氢精制和裂化部分，最终改善了油品的性质。
附图说明
图1是本发明所述的劣质重油加工处理方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
(1)神木县褐煤的中低温煤焦油，性质见表1，送进离心机，离心脱渣和分馏脱水，将煤焦油中的固体脱除到到颗粒直径小于40um；
(2)将步骤(1)处理得到的重油和氢气混合进入沸腾床加氢反应器进行加氢反应，沸腾床加氢反应器进行加氢反应时催化剂为流动状态，催化剂采用在线卸出和添加，催化剂的活性组分为Ni、Co或Mo金属，硬度在15N/mm2以上；沸腾床反应温度388℃，反应压力15.5MPa，氢油体积比500:1和液时体积空速1.0h-1；
(3)将步骤(2)得到的反应产物直接送到热高压分离器，通过热高压分离器闪蒸得到热高分气和热高分油；
(4)将步骤(3)得到的热高分气，通过换热冷却到360℃，送到在线加氢精制反应器，得到精制石脑油馏分，柴油馏分和轻质蜡油组分，送到分馏***。在线精制反应器的操作条件为：反应温度360℃，反应压力15MPa，氢油体积比800:1和液时体积空速1.0h-1；
(5)将步骤(3)中得到的热高分油，降压后，通过过滤器过滤掉可能携带出来的沸腾床加氢催化剂粉末，过滤器精度按25um精度考虑。然后升压后同升压后的氢气混合进入加氢精制和加氢裂化反应器。加氢精制和加氢裂化反应器的操作条件为：反应温度370℃，反应压力15MPa，氢油体积比1000:1和液时体积空速0.6h-1；
(6)将步骤(4)，(5)得到的精制热高分气和裂化热高分油送到分馏***，得到干气、液化气、石脑油馏分、柴油馏分和尾油馏分，石脑油馏分和柴油馏分直接送出装置，尾油馏分部分外甩，部分循环到沸腾床加氢反应部分。
表1神木县褐煤的中低温煤焦油的主要性质
原料 中低温煤焦油
密度(20℃)，g/cm3 1.04
馏程，℃
IBP/10％ 160/240
30％/50％ 310/362
70％/80％ 418/460
FBP ---
S，wt％ 0.16
N，μg·g－1 9200
表2，表3为经本发明实施例1处理后得到的产品的主要性质。
表2本发明实施例1得到的石脑油性质
密度(20℃)，g·cm-3 0.75
馏程，℃
IBP/10％ 87/105
30％/50％ 113/124
70％/90％ 133/153
EBP 170
S，μg·g-1 <1
N，μg·g-1 <0.5
芳潜，m％ 70
表3本发明实施例1得到的柴油性质
密度(20℃)，g·cm-3 0.86
馏程，℃
IBP/10％ 163/210
30％/50％ 222/236
70％/90％ 254/287
95％/EBP 305/342
粘度(20℃)，mm2·s-1
酸度，mgKOH·(100mL)-1 0.57
闪点，℃ 55
凝点，℃ <-30
冷滤点，℃ <-20
十六烷值 42
S，μg·g-1 <10
N，μg·g-1 <10
实施例2
(1)新疆吉木萨尔县所产页岩油，性质见表4，送进电脱盐，将页岩油中的盐类金属脱到小于10ppmwt；然后通过常压塔，将水脱除到水含量小于300ppmwt
(2)将步骤(1)处理得到的重油和氢气混合进入沸腾床加氢反应器进行加氢反应，沸腾床加氢反应器进行加氢反应时催化剂为流动状态，催化剂采用在线卸出和添加，催化剂的活性组分为Ni、Co或Mo金属，硬度在15N/mm2以上；沸腾床反应温度400℃，反应压力15.5MPa，氢油体积比700:1和液时体积空速0.8h-1；
(3)将步骤(2)得到的反应产物直接送到热高压分离器，通过热高压分离器闪蒸得到热高分气和热高分油；
(4)将步骤(3)得到的热高分气，通过换热冷却到360℃，送到在线加氢精制反应器，得到精制石脑油馏分，柴油馏分和轻质蜡油组分，送到分馏***。在线精制反应器的操作条件为：反应温度360℃，反应压力15MPa，氢油体积比1000:1和液时体积空速0.7h-1；
(5)将步骤(3)中得到的热高分油，降压后，通过过滤器过滤掉可能携带出来的沸腾床加氢催化剂粉末，过滤器精度按25um精度考虑。然后升压后同升压后的氢气混合进入加氢精制和加氢裂化反应器。加氢精制和加氢裂化反应器的操作条件为：反应温度380℃，反应压力16MPa，氢油体积比1200:1和液时体积空速0.5h-1；
(6)将步骤(4)，(5)得到的精制热高分气和裂化热高分油送到分馏***，得到干气、液化气、石脑油馏分、柴油馏分和尾油馏分，石脑油馏分和柴油馏分直接送出装置，尾油馏分部分外甩，部分循环到沸腾床加氢反应部分。
表4吉木萨尔县页岩油的主要性质
表5，表6为经本发明实施例2处理后得到的产品的主要性质。
表5本发明实施例2得到的石脑油性质
密度(20℃)，g·cm-3 0.73
馏程ASTMD86，℃
IBP/10％ 60/84
30％/50％ 102/120
70％/90％ 145/173
EBP 190
S，μg·g-1 <1
N，μg·g-1 <0.5
芳潜，m％ 60
表6本发明实施例2得到的柴油性质

Claims (10)

1.一种劣质重油加工处理方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将劣质重油脱除固体残渣和脱水；
(2)经步骤(1)处理后同氢气混合，送到沸腾床加氢反应器；
(3)将步骤(2)得到的反应产物直接进行闪蒸得到热高分气和热高分油；
(4)将步骤(3)中得到的热高分气换热冷却后，进行在线加氢精制反应，得到精制热高分气；
(5)将步骤(3)得到的热高分油，通过降压后，进行过滤，然后将热高分油升压，与氢气混合，进行加氢精制和加氢裂化反应，得到裂化热高分油；
(6)将步骤(4)和步骤(5)得到的精制热高分气和裂化热高分油进行分馏，得到干气、液化气、石脑油、柴油和尾油产品。
2.根据权利要求1所述的劣质重油加工处理方法，其特征在于：步骤(1)中将劣质重油脱除固体残渣和脱水为：将劣质重油中大于25-100μm的固体脱除，水脱除到小于300-500ppmwt。
3.根据权利要求1或2所述的劣质重油加工处理方法，其特征在于：步骤(1)中脱除固体残渣为过滤或者离心分离，脱水为聚结脱水、加热闪蒸脱水或加热分馏脱水；如果劣质重油的密度小于0.95g/cm3，采用电脱盐方法脱除部分盐类金属。
4.根据权利要求1所述的劣质重油加工处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述的沸腾床加氢反应器进行加氢反应时催化剂为流动状态，通过外或内循环泵实现催化剂流动，催化剂采用压差法实现在线卸出和添加。
5.根据权利要求1或4所述的劣质重油加工处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述的沸腾床加氢反应器为一台或多台串联，当原料的金属含量小于30-80ppm时，选用1台反应器；当原料的金属含量大于50-200ppm时，选用多台串联。
6.根据权利要求1所述的劣质重油加工处理方法，其特征在于：步骤(2)中所述的沸腾床加氢反应器反应条件为：反应温度300℃～500℃，反应压力12MPa～18MPa，氢油体积比400:1～1000:1、液时体积空速0.4～2h-1。
7.根据权利要求1、2或4所述的劣质重油加工处理方法，其特征在于：步骤(3)中闪蒸为在热高压分离器中闪蒸，热高压分离器直接和沸腾床加氢反应器相连，沸腾床反应产物出来直接进入热高压分离器进行闪蒸分离，得到热高分气和热高分油。
8.根据权利要求1、2或4所述的劣质重油加工处理方法，其特征在于：步骤(4)中在线加氢精制反应为在在线固定床加氢精制反应器中进行，反应条件为：反应温度300℃～500℃，反应压力12MPa～18MPa，氢油体积比500:1～2000:1、液时体积空速0.2～2h-1。
9.根据权利要求1、2或4所述的劣质重油加工处理方法，其特征在于：步骤(5)中所述的加氢精制和加氢裂化反应为：加氢精制与加氢裂化反应器直接串联，精制反应在前，裂化反应在后；加氢精制和裂化反应的反应条件为：反应温度300℃～500℃，反应压力12MPa～18MPa，氢油体积比500:1～2000:1、液时体积空速0.2～2h-1。
10.根据权利要求1、2或4所述的劣质重油加工处理方法，其特征在于：步骤(6)得到的尾油部分外送；部分循环到沸腾床加氢反应器或部分循环到热高分油加氢精制反应器。
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