一種低能耗生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化工原料的兩段加氫裂化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種加氫裂化方法，特別是涉及一種可以生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化工原料的低能耗 兩段加氫裂化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著市場(chǎng)對(duì)中間餾分油需求的不斷增加，需要煉廠生產(chǎn)出更多的中間餾分油，新 的燃料標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽、柴油的指標(biāo)提出了更嚴(yán)格的要求。顯然，一次加工手段和FCC工藝已經(jīng)不 能滿足市場(chǎng)對(duì)清潔燃料的指標(biāo)要求。加氫裂化工藝不僅是重質(zhì)原料輕質(zhì)化的二次加工手 段，更是從劣質(zhì)原料獲取優(yōu)質(zhì)化工原料的一種重要手段。
[0003] 加氫裂化裝置一次性投資比較大，操作費(fèi)用也比較高。因此，世界各國(guó)各大研究 公司都在積極的為降低加氫裂化的成本進(jìn)行大量的研究，取得了很大的進(jìn)展。在催化劑方 面：世界各大專利商皆把催化劑的更新?lián)Q代作為自己技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)，近幾年來(lái)，不斷在催 化劑的材料，催化劑的活性、壽命、穩(wěn)定性以及降低催化劑成本等方面做了大量的工作。在 工藝方面：餾分油加氫裂化技術(shù)已相當(dāng)成熟，各大石油公司在進(jìn)一步優(yōu)化加氫裂化操作的 同時(shí)，把創(chuàng)新點(diǎn)放在與加氫裂化相關(guān)的組合工藝上，通過(guò)優(yōu)化組合工藝來(lái)降低成本；另外， 通過(guò)對(duì)加氫裂化的深入研究，探求催化劑性能與原料性質(zhì)以及目的產(chǎn)品質(zhì)量之間的內(nèi)在聯(lián) 系，建立合適的催化劑級(jí)配體系也是當(dāng)前該領(lǐng)域研究的一個(gè)重點(diǎn)。
[0004] 加氫裂化屬?gòu)?qiáng)放熱反應(yīng)，加氫裂化裝置的熱量是過(guò)剩的。所以反應(yīng)加熱爐設(shè)計(jì)負(fù) 荷的大小，往往取決于裝置開(kāi)工時(shí)催化劑預(yù)硫化所需要的供熱負(fù)荷。加氫裝置開(kāi)工過(guò)程中， 需要將裝置在常溫下升到較高溫度（一般為300°c以上)，通常加氫裝置設(shè)置加熱爐，為裝置 開(kāi)工和生產(chǎn)過(guò)程中提供熱量。
[0005] 對(duì)于使用預(yù)硫化型加氫催化劑的加氫裝置開(kāi)工，最主要的方法是在低溫時(shí)引入開(kāi) 工活化油，通過(guò)加熱并按照一定的升溫速度進(jìn)行升溫，直到溫度接近原料油的起始反應(yīng)溫 度時(shí)分步換進(jìn)原料油，在開(kāi)工過(guò)程中均需要使用加熱爐來(lái)提供反應(yīng)系統(tǒng)升溫過(guò)程的熱量， 開(kāi)工過(guò)程能耗較大，對(duì)于沒(méi)有加熱爐的裝置無(wú)法實(shí)現(xiàn)開(kāi)工過(guò)程，另外使用加熱爐會(huì)大幅度 增加系統(tǒng)的壓力降而增大能量消耗。
[0006] 美國(guó)專利（US 4737167)公開(kāi)了一種多重單段加氫裂化工藝，主要是第一段實(shí)現(xiàn)原 料的全部轉(zhuǎn)化，然后將第一段生成的中間餾分油進(jìn)入第二反應(yīng)區(qū)進(jìn)一步加氫裂化生產(chǎn)餾分 更低的產(chǎn)品。它將重質(zhì)原料油全部轉(zhuǎn)化為非常輕的產(chǎn)品，化學(xué)氫耗非常大，而且沒(méi)有生產(chǎn)加 氫裂化尾油這一高質(zhì)量的乙烯裂解原料。
[0007] 中國(guó)專利（CN 101173189)公開(kāi)了一種生產(chǎn)化工原料的加氫裂化方法，其特點(diǎn)在于 重質(zhì)原料油與氫氣混合后進(jìn)入一段加氫處理區(qū)，一段流出物分離得到的富氫氣體直接進(jìn)入 二段加氫裂化反應(yīng)區(qū)，液體進(jìn)入分餾塔進(jìn)行分餾，得到氣體、石腦油和尾油作為化工原料出 系統(tǒng)，中間餾分油單獨(dú)或與其它劣質(zhì)餾分油混合進(jìn)入二段加氫處理區(qū)進(jìn)行裂化。該方法雖 然能夠同時(shí)轉(zhuǎn)化兩種以上劣質(zhì)原料，但是增加了設(shè)備投資。
[0008] 中國(guó)專利CN1955260A公開(kāi)了一種加氫裂化方法，該方法將重質(zhì)餾分油和劣質(zhì)催 化裂化柴油分別經(jīng)加氫精制后，所得到物流混合后，進(jìn)入加氫裂化反應(yīng)器，所得的裂化產(chǎn)物 經(jīng)氣液分離后，經(jīng)分餾得到輕、重石腦油、航煤、柴油和尾油。該方法可以同時(shí)生產(chǎn)高芳潛重 石腦油和優(yōu)質(zhì)尾油，但是工藝流程比常規(guī)加氫裂化工藝流程復(fù)雜，并且具有局限性，限定了 原料中劣質(zhì)催化裂化柴油的密度在〇. 9g/mL以上，芳烴含量為60wt%以上，十六烷值〈30。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種低能耗生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化工原料的兩段加氫裂化 方法，該方法將高溫高壓逆流傳熱技術(shù)與加氫裂化催化劑級(jí)配技術(shù)有機(jī)結(jié)合，綜合利用加 氫裂化反應(yīng)熱，降低工程投資及操作能耗。裂化段通過(guò)兩種不同類型加氫裂化催化劑在反 應(yīng)器中的分層裝填，充分發(fā)揮兩種不同類型加氫裂化催化劑的特點(diǎn)，本發(fā)明方法能夠在保 持兩段加氫裂化方法對(duì)原料適應(yīng)性強(qiáng)的同時(shí)，進(jìn)一步提高目的產(chǎn)品質(zhì)量。
[0010] 本發(fā)明的一種低能耗生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化工原料的兩段加氫裂化方法包括如下內(nèi)容： (1) 劣質(zhì)原料油和氫氣混合后，經(jīng)過(guò)熱高分氣/冷混合進(jìn)料換熱器、反應(yīng)流出物/熱混 合進(jìn)料換熱器，兩次換熱升溫，再經(jīng)過(guò)或不經(jīng)反應(yīng)加熱爐后升至反應(yīng)溫度，進(jìn)入加氫精制反 應(yīng)區(qū)，與加氫精制催化劑接觸進(jìn)行反應(yīng)； (2) 加氫精制反應(yīng)生成物進(jìn)入分離器進(jìn)行氣液分離，經(jīng)分離后得到富氫氣體和液體產(chǎn) 品； (3) 步驟（2)得到液體產(chǎn)品進(jìn)入加氫裂化反應(yīng)區(qū)，進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)；步驟（2)得到富 氫氣體可以在凈化處理后經(jīng)循環(huán)氫壓縮機(jī)循環(huán)使用； (4) 步驟（3)所得到的加氫裂化反應(yīng)流出物，進(jìn)行氣液分離，氣體循環(huán)使用，液體進(jìn)入分 餾系統(tǒng)，得到加氫裂化產(chǎn)品。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明所述的加氫裂化方法，步驟（1)所述的劣質(zhì)原料油為本領(lǐng)域的常用加 氫裂化原料。劣質(zhì)原料油的餾程一般為350?620°C，氮含量一般在0. 2wt%以上，通常為 0. 2?0. 3 wt%，硫含量基本無(wú)限制；也可以是氮含量在0. 08 wt%以上，一般為0. 1?0. 2 wt%， 硫含量在〇. lwt%以下，一般為0. 01~0. 08 wt%的低硫高氮原料油。所述的劣質(zhì)原料油一般 選自加工中東原油得到的各種焦化瓦斯油（CGO )，如伊朗CGO、沙特CGO等中的一種或者幾 種，也可以是加工長(zhǎng)慶原油得到的各種焦化瓦斯油（CG0)，也可以是相應(yīng)餾分的頁(yè)巖油以及 煤焦油。
[0012] 本發(fā)明的加氫裂化方法中，步驟（2)中的氣液分離為本領(lǐng)域技術(shù)人員的常規(guī)操作。
[0013] 所述的步驟（3)中，加氫裂化反應(yīng)區(qū)內(nèi)包括至少兩種加氫裂化催化劑，S卩加氫裂化 催化劑I和加氫裂化催化劑II。按照與反應(yīng)物料的接觸順序，加氫裂化反應(yīng)區(qū)的上游催化 劑床層裝填加氫裂化催化劑I，下游催化劑床層裝填加氫裂化催化劑II ;所述加氫裂化催 化劑I以VIB族和/或VDI族金屬為活性組分，催化劑中含有改性Y分子篩30?70wt%，優(yōu)選 為45?60wt%，所述加氫裂化催化劑II同樣以VIB族和/或VDI族金屬為活性組分，催化劑中 含有改性Y分子篩15?50wt%，優(yōu)選為優(yōu)先為30?40wt%，其中催化劑I中的改性Y分子 篩含量較催化劑II中的改性Y分子篩含量高出10?30 wt%。
[0014] 上面所述的加氫裂化催化劑I和加氫裂化催化劑II均以改性Y分子篩和氧化鋁 為載體，或者以改性Y分子篩、無(wú)定形硅鋁和氧化鋁為載體，以VI B族(如鎢、鑰)和/或VDI族 (如鎳、鈷）金屬為活性金屬組分，催化劑中可以同時(shí)含有一些助劑如磷、鈦、鋯、硼等元素中 的一種或幾種。以催化劑的重量為基準(zhǔn)，加氫裂化催化劑中VI B族和/或VDI族活性金屬組 分的含量以氧化物計(jì)一般為15~35 wt%。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明披露的加氫裂化方法，在某些【具體實(shí)施方式】中，加氫裂化催化劑I中 改性Y分子篩的晶胞常數(shù)一般為2. 437?2. 450nm ;加氫裂化催化劑II中改性Y分子篩的 晶胞常數(shù)一般為2. 430?2. 437nm，優(yōu)選為2. 430至小于2. 437nm (2. 430?〈2. 437nm)。
[0016] 在更優(yōu)選的實(shí)施例中，加氫裂化催化劑I中改性Y分子篩的SiO2Al2O 3摩爾比為 一般5?25,其相對(duì)結(jié)晶度一般為80?130% ;加氫裂化催化劑II中改性Y分子篩的SiO2/ Al2O3摩爾比一般為5?70,相對(duì)結(jié)晶度一般為90?130%。
[0017] 符合要求的加氫裂化催化劑I和加氫裂化催化劑II可以選擇本領(lǐng)域中的商業(yè)催 化劑，如 UOP 公司研制生產(chǎn)的 HC-14、HC-24、HC-29、HC-185、HC-190、HC-185LT、HC-175LT 等 催化劑或撫順石油化工研究院研制生產(chǎn)的系列加氫裂化催化劑。也可以根據(jù)需要，按照本 領(lǐng)域熟知的方法自行制備符合要求的加氫裂化催化劑I。所述的加氫裂化催化劑II可以為 UOP研制生產(chǎn)的HC-16、HC-26、HC-43、HC-53、HC-140LT、HC-150等催化劑或其混合物；也可 以根據(jù)需要，按照本領(lǐng)域熟知方法自行制備分子篩含量符合要求的加氫裂化催化劑II。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明披露的方法，所述加氫裂化反應(yīng)區(qū)應(yīng)包括至少兩個(gè)催化劑床層，通常 包括3?5個(gè)催化劑床層。所述的加氫裂化催化劑I和加氫裂化催化劑II分別裝填在至少 兩個(gè)催化劑床層中。其中所述的兩個(gè)或多個(gè)催化劑床層可以設(shè)置于一個(gè)反應(yīng)器內(nèi)，或者可 以分別設(shè)置于兩個(gè)或多個(gè)反應(yīng)器內(nèi)。其中所述的加氫裂化催化劑I與加氫裂化催化劑II的 裝填體積比一般為1:5?5:1，優(yōu)選1:3?3:1。
[0019] 本發(fā)明的加氫裂化方法中，步驟（1)中所述的加氫精制反應(yīng)的條件一般為：反應(yīng) 氫分壓5. 0?20. OMPa，平均反應(yīng)溫度280?427°C，體積空速0. 1?10. Oh-1，氫油體積比 300 ?3000。
[0020] 本發(fā)明的加氫裂化方法中，步驟（3)中所述加氫裂化反應(yīng)區(qū)的操作條件一般為，反 應(yīng)氫分壓5. 0?20. OMPa，平均反應(yīng)溫度280?427°C，體積空速0. 1?10. Oh-1，氫油體積比 300?3000。通常加氫裂化催化劑II的平均反應(yīng)溫度較加氫裂化催化劑I的平均反應(yīng)溫度 要高3?20°C，優(yōu)選5?15°C。
[0021] 本發(fā)明的加氫裂化方法中，步驟（4)中的分離和分餾操作均為本領(lǐng)域技術(shù)人員的 常規(guī)操作。步驟（3)和步驟（4)中的氣體循環(huán)可以分別通過(guò)循環(huán)氫壓縮機(jī)后進(jìn)行循環(huán)，也可 以共用一套循環(huán)氫壓縮機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)。
[0022] 本發(fā)明方法中所述的換熱器，為高溫高壓逆流傳熱纏繞管換熱器，可以選取市 場(chǎng)現(xiàn)有的各種相關(guān)專利技術(shù)，如，鎮(zhèn)海石化建安工程有限公司開(kāi)發(fā)的纏繞管換熱器CN 202902937U，可以實(shí)現(xiàn)高溫高壓全逆流傳熱，具有傳熱效率高(冷熱端換熱溫差小，一般為 3°C?8°C)、換熱面積大、使用臺(tái)數(shù)少、制造費(fèi)用低和占地面積小等特點(diǎn)。
[0023] 本發(fā)明方法中所述的反應(yīng)加熱爐只用于滿足裝置開(kāi)工升溫過(guò)程低溫區(qū)的升溫要 求，