CN102816599A - 一种渣油加氢处理组合工艺 - Google Patents

Abstract

一种渣油加氢处理组合工艺，本方法是在渣油加氢装置的脱硫剂床层之前增加一个进料口，渣油和氢气通过渣油加氢装置原有进料口进入装置反应，加氢渣油进入催化裂化装置继续反应，催化裂化回炼油通过增设的进料口处返回至渣油加氢装置进行加氢处理；该方法可以有效降低脱硫剂及其后面催化剂积碳，延长渣油加氢处理装置操作周期，提高高附加值的轻质油收率，并减少冷氢使用量。

Description

一种渣油加氢处理组合工艺

技术领域

本方法涉及一种将渣油加氢处理和催化裂化组合工艺。

背景技术

当前，世界炼油加工业正面临着原油资源日益重质化与劣质化的严峻挑战。2008年，我国原油加工量3.42亿吨，其中重质原油加工量达到1.37亿吨，占总量40％以上。众所周知，渣油占原油比例通常在45～75％，其性质显著劣于沸程更低的瓦斯油等馏分，因此，原油深加工力求最大化生产轻质产品和化工原料的压力就自然地落在了渣油上。

在渣油深加工的可选技术路线中，渣油加氢与催化裂化组合工艺是一种很好的工艺。渣油经加氢处理脱除金属、硫、氮等杂质后，提高了氢含量，可以作为优质的重油催化裂化原料，将渣油进行完全转化。该工艺得到了越来越多的应用，在该组合工艺中，催化裂化回炼油是循环至催化裂化中进一步加工。由于重循环油中含有多环芳烃，因而轻油收率低，生焦量大，增加了再生器负荷，降低了装置处理量及经济效益。

另外，在渣油加氢反应器中，经过保护剂床层、脱金属剂床层等反应段的加氢处理，原料油渣油被逐步加氢，油料的芳香度逐渐变低，溶解沥青质则由于溶解环境变化而逐渐发生絮凝，所以在接触到加氢活性较高的脱硫剂以及脱硫剂后的催化剂时，生焦倾向变大，加速催化剂失活，缩短了催化剂寿命。

US4,713,221公开了在常规渣油加氢和催化裂化联合的基础上，将催化裂化(包括瓦斯油催化裂化和重油催化裂化)的重循环油循环至渣油加氢装置，与拔头原油混合后进行加氢，加氢渣油进入催化裂化装置。这一小的变动，可使炼厂每加工一桶原油的效益净增0.29美元。

CN 1119397C公开了一种渣油加氢处理——催化裂化组合工艺方法，是渣油和澄清油一起进入渣油加氢处理装置，在氢气和加氢催化剂存在下进行加氢反应；反应得到的加氢渣油进入催化裂化装置，在裂化催化剂存在下进行裂化反应，重循环油在催化裂化装置内部循环，反应得的油浆经分离得到澄清油，返回至加氢装置。

CN 101210200A公开了一种渣油加氢处理与催化裂化组合工艺方法，渣油、脱除固体杂质的催化裂化重循环油、任选的馏分油和任选的催化裂化油浆的蒸出物一起进入渣油加氢处理装置，所得的加氢渣油与任选的减压瓦斯油一起进入催化裂化装置，得到各种产品；将脱除杂质的催化裂化循环油循环至渣油加氢处理装置；将催化裂化油浆进行蒸馏分离，并循环至渣油加氢处理装置。

渣油中的沥青质溶解在胶质、芳烃中，随着反应的进行，沥青质周围的胶质、芳烃逐渐被加氢，沥青质絮凝析出，造成在脱硫剂床层及其后段催化剂床层大量结焦，回炼油中芳烃含量较高，回炼油的引入可以增进沥青质在渣油中的溶解，但是将回炼油和渣油一起引入装置，回炼油经过保护剂床层和脱金属剂床层的加氢处理，大量芳烃被加氢，芳香度大幅度降低，无法在脱硫剂床层及其后段催化剂床层充分发挥其对沥青质的溶解能力，使组合工艺的作用大打折扣。

发明内容

本发明的目的是提供一种渣油加氢处理和催化裂化的组合工艺。在渣油加氢处理装置的脱硫剂床层前增设一个进料口，渣油在氢气存在和加氢处理反应条件下，与渣油加氢催化剂接触进行加氢处理反应；渣油加氢催化剂为包括保护剂、脱金属剂、脱硫剂在内的三种或以上，不同催化剂分为不同床层装填。产物分离得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油。加氢渣油直接或和任选的其他常规催化裂化原料油一起进入催化裂化装置进一步反应，反应产物分离得到干气、液化气、催化汽油、催化柴油、催化裂化重循环油和油浆。

催化裂化重循环油和油浆中的一种或两种，经过预处理后，即催化裂化回炼油通过在脱硫剂床层前增设的进料口进入反应器反应。预处理的方法可以为过滤、蒸馏、旋转分离等中的一种或多种，预处理后，杂质含量小于15ppm。

本发明所述的一种渣油加氢处理的组合工艺包括渣油加氢反应部分、催化裂化反应部分和催化裂化回炼油反应部分；

(1)渣油加氢反应部分

本发明所述的渣油加氢部分和传统的渣油加氢装置一样，不同的是在脱硫剂床层之前增加了一个进料口。装置所使用的渣油为常压渣油和减压渣油中的一种或一种以上的混合物。渣油加氢装置的催化剂级配及装填不用改变，同时装填包括保护剂、脱金属剂、脱硫剂在内的三类或三类以上催化剂，脱硫剂是脱硫脱金属过渡剂、脱硫剂、高活性脱硫剂中的一种或多种。不同催化剂分床层装填，可以装在一个反应器中，也可以装在多个反应器中。催化剂一般是以多孔无机氧化物如氧化铝为载体，第VIB族和VIII族金属氧化物如W、Mo、Co、Ni等的氧化物为活性金属，选择性地加入P、Si、F等助剂的催化剂。保护剂床层可以采用固定床反应器，也可以采用上流式反应器，其它催化剂床层采用固定床反应器。

渣油加氢处理装置的正常操作条件为：氢气分压10～22MPa，反应温度为300℃～435℃，体积空速0.1～4.5hr^-1，氢气和渣油的体积比例为500～2000，以重量计，催化裂化回炼油为原料渣油的1％～30％。

渣油和氢气从渣油加氢装置进料口进入装置反应，催化裂化回炼油通过在脱硫剂前增设的进料口进入反应器，反应产物可以分离为干气、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油。

(2)催化裂化反应部分

步骤(1)所得的加氢渣油单独或和任选的其他常规催化裂化原料油一起进入催化裂化装置进一步反应，反应产物分离得到干气、液化气、催化汽油、催化柴油、催化裂化重循环油和油浆。所述的催化裂化可以是催化裂化家族，如重油催化裂化、催化裂解、多产异构烷烃催化裂化等中的一套或任几套装置。

催化裂化的条件为：反应温度470～650℃，反应时间0.5～5秒，催化剂与原料油的重量比3～10，再生温度650～800℃。

(3)催化裂化回炼油反应部分

催化裂化回炼油反应部分可以是经过预处理的催化裂化重循环油和催化裂化油浆中的一种或两种的混合物，催化裂化回炼油占原料渣油的1％～30％，经过预处理的回炼油中金属杂质含量必须小于15ppm，回炼油的预处理方法可以是过滤、蒸馏、旋转分离等中的一种或多种。回炼油循环至渣油加氢装置脱硫剂床层前的进料口进入装置。

与已有方法相比，本发明提供的方法可以减少脱硫剂床层及脱硫剂后面的催化剂床层的结焦量，延长脱硫剂及其后面催化剂使用时间。回炼油不经过保护剂床层、脱金属剂床层加氢处理，避免了回炼油中多环芳烃过早被加氢，可以在脱硫剂及其后催化剂床层中充分发挥对渣油中逐步析出的沥青质的溶解能力；同时，沥青质经过初步加氢处理，沥青质上的支链因为加氢而脱除，根据相似相容原理可以知道，沥青质在回炼油中的溶解效果更好，所以回炼油的加入可以降低脱硫剂床层及脱硫剂后面的催化剂床层的结焦量，从而可以减少活性损失，延长装置的运转周期。

重质的回炼油经过加氢，可以更多的转化为高附加值的轻质原料，从而提高轻质液体收率，减少外甩油浆量。

另外，可以通过调整回炼油的进料温度，来调整床层温度，从而节省冷氢消耗量。

附图说明

图1渣油加氢处理的组合工艺流程图。

具体实施方式

图1是本发明提供的一种渣油加氢处理和催化裂化的组合工艺方法的流程示意图，渣油加氢处理装置采用催化剂级配方式，每种催化剂装在不同的反应器中，分别为保护剂反应器、脱金属剂反应器、脱硫剂反应器和其它催化剂反应器，在其它催化剂反应器中装填脱残碳剂、脱氮剂中的一种或多种。在脱硫剂床层前增加一个进料口。示意图中不同催化剂装在了四个反应器中，在实际中也可以装在一个或两个或三个或五个反应器中。

来自管线01的渣油和来自管线02的氢气混合后经过预热进入渣油加氢装置，与加氢催化剂接触并进行加氢处理反应；渣油加氢的产物经管线06进入分离装置，得到干气、加氢石脑油、加氢柴油、加氢渣油，干气、加氢石脑油、加氢柴油分别经过管线07、08、09引出装置，加氢渣油经过管线10进入催化裂化装置。加氢渣油在催化裂化装置中与催化裂化催化剂接触并发生反应，得到干气、液化气、催化汽油、催化柴油、催化裂化重循环油和油浆，干气、液化气、催化裂化汽油、催化裂化柴油分别通过管线11、12、13、14引出装置。催化裂化重循环油和油浆分别经15、16引出装置，经过预处理后，二者中的一个或混合物经过管线05、04进入渣油加氢装置脱硫剂床层。可以通过回炼油的进料温度来调节脱硫剂床层以及后面催化剂床层的反应温度。

实施例和对比例中使用的渣油加氢装置为美国Xytel公司生产的固定床渣油加氢一升四反中试装置，装置共四个反应器，分别装填保护剂、脱金属剂、脱硫剂和脱氮剂，催化剂性质见表1级配比例为5∶40∶30∶25，催化剂为实验室独立研制。为了开展实验，在装填脱硫剂反应器前增加了一个进料口。使用后催化剂上的积碳量是将催化剂从装置上卸出后，使用乙醇/甲苯(50∶50)索氏抽提50小时，200℃下干燥5小时，然后使用Flementar元素分析仪进行测定。

实施例和对比例中催化裂化试验在实验室自行设计的小型提升管反应器中试装置上进行。

实施例和对比例中使用的渣油为科威特常压渣油，催化裂化油浆和催化裂化循环油采取精细过滤，过滤后固体杂质含量小于5ppm，过滤后油浆、催化裂化重循环油的性质见表2，油浆和过滤后循环油中的金属含量(Ni+V)均小于15ppm。

表1本发明使用催化剂的主要物化性质

表2试验原料油主要性质

表3主要操作条件

对比例1

催化裂化回炼油采用过滤后催化裂化重循环油，回炼油和渣油原料一起和氢气混合后，进入渣油加氢中试装置，按照表3中的条件进行反应，进行反应产物分离为气体、加氢石脑油、加氢柴油、加氢渣油，产品分布及运行情况见表4；加氢渣油直接或和其他催化裂化原料一起进入催化裂装置，产物分离为干气、液化气、催化裂化汽油、催化裂化柴油、催化裂化循环油和油浆，反应条件见表3。

实施例1

渣油和氢气混合油直接进入渣油加氢中试装置，催化裂化回炼油通过脱硫剂床层前进料口进入渣油加氢反应器，同样按照表3中的条件进行反应，进行反应产物分离为气体、加氢石脑油、加氢柴油、加氢渣油，产品分布及运行情况见表4；加氢渣油直接或和其他催化裂化原料一起进入催化裂装置，产物分离为干气、液化气、催化裂化汽油、催化裂化柴油、催化裂化循环油和油浆。

通过表4，我们可以知道加氢产品中，与对比例相比，实施例中的加氢柴油收率高了0.25％，加氢渣油的硫含量低了0.24％；与此同时，脱硫剂及其后面的催化剂上的积碳，远低于对比例中相应催化剂，催化剂预计运转周期比对比例多了3个月。

表44000小时渣油加氢产品数据及催化剂积碳情况

	实施例1	对比例1
			回炼油	催化裂化重循环油	催化裂化重循环油
渣油加氢产品分布，wt％
			C1～C4	1.47	1.46
加氢石脑油(C5～180℃)	0.96	0.97
			加氢柴油(180℃～350℃)	7.25	7.00
加氢渣油(＞350℃)	87.55	87.60
			加氢渣油硫含量，wt％	0.64	0.88
催化剂上积碳
			脱硫剂H DS1，wt％	10.9	14.4

脱硫剂HDS2，wt％	14.7	18.5
			脱氮剂HDN，wt％	18.1	27.6
预计运转周期	16	13
			催化裂化产品分布，wt％
干气	1.72	1.74
			液化气	10.47	10.56
催化汽油	44.01	44.07
			催化柴油	15.43	15.38
催化裂化循环油	12.78	12.70
			油浆	8.02	8.12
焦炭	8.68	8.71

对比例2

催化裂化回炼油采用表2中的催化裂化油浆，回炼油和渣油原料一起和氢气混合后，进入渣油加氢中试装置，按照表3中的条件进行反应，进行反应产物分离为气体、加氢石脑油、加氢柴油、加氢渣油，反应条件见表3，产品分布及运行情况见表5。加氢渣油直接或和其他催化裂化原料一起进入催化裂装置，产物分离为干气、液化气、催化裂化汽油、催化裂化柴油、催化裂化循环油和油浆。

实施例2

渣油和氢气混合油直接进入渣油加氢中试装置，催化裂化回炼油通过脱硫剂床层前进料口进入渣油加氢反应器，同样按照表3中的条件进行反应，进行反应产物分离为气体、加氢石脑油、加氢柴油、加氢渣油；产品分布及运行情况见表5。加氢渣油直接或和其他催化裂化原料一起进入催化裂装置，产物分离为干气、液化气、催化裂化汽油、催化裂化柴油、催化裂化循环油和油浆。

通过表5，我们可以知道加氢产品中，与对比例相比，实施例中的加氢柴油收率高了0.28％，加氢渣油的硫含量低了0.17％；与此同时，脱硫剂及其后面的催化剂上的积碳，远低于对比例中相应催化剂，催化剂预计运转周期比对比例多了2个月。

表54000小时渣油加氢产品数据及催化剂积碳情况

	实施例2	对比例2
			回炼油	催化裂化油浆	催化裂化油浆
渣油加氢产品分布，重量％
			C1～C4	1.42	1.42
加氢石脑油(C5～180℃)	0.93	0.94
			加氢柴油(180℃～350℃)	7.39	7.11
加氢渣油(＞350℃)	87.57	87.62
			加氢渣油硫含量，wt％	0.72	0.89
催化剂上积碳
			脱硫剂HDS1，重量％	11.7	15.5
脱硫剂HDS2，重量％	17.2	21.3
			脱氮剂HDN，重量％	23.6	29.8
预计运转周期	17	15
			催化裂化产品分布，wt％
干气	1.73	1.70
			液化气	10.49	10.57
催化汽油	44.01	44.05
			催化柴油	15.33	15.44
催化裂化循环油	12.88	12.93
			油浆	8.12	8.05
焦炭	7.44	7.26

对比例3

催化裂化回炼油采用表2中的催化裂化重循环油和催化裂化油浆的混合物，混合比例为5∶5；回炼油和渣油原料一起和氢气混合后，进入渣油加氢中试装置，按照表3中的条件进行反应，进行反应产物分离为气体、加氢石脑油、加氢柴油、加氢渣油，反应条件见表3。产品分布及运行情况见表6。加氢渣油直接或和其他催化裂化原料一起进入催化裂装置，产物分离为干气、液化气、催化裂化汽油、催化裂化柴油、催化裂化循环油和油浆。

实施例3

渣油和氢气混合油直接进入渣油加氢中试装置，催化裂化回炼油通过脱硫剂床层前进料口进入渣油加氢反应器，同样按照表3中的条件进行反应，进行反应产物分离为气体、加氢石脑油、加氢柴油、加氢渣油；产品分布及运行情况见表6。加氢渣油直接或和其他催化裂化原料一起进入催化裂装置，产物分离为干气、液化气、催化裂化汽油、催化裂化柴油、催化裂化循环油和油浆。

通过表6，我们可以知道加氢产品中，与对比例相比，实施例中的加氢柴油收率高了0.20％，加氢渣油的硫含量低了0.14％；与此同时，脱硫剂及其后面的催化剂上的积碳，远低于对比例中相应催化剂，催化剂预计运转周期比对比例多了2个月。

表6 4000小时渣油加氢产品数据及催化剂积碳情况

Claims (3)

1.一种渣油加氢处理组合工艺，其特征在于：包括渣油加氢反应部分、催化裂化反应部分和催化裂化回炼油反应部分；

(1)渣油加氢反应部分

渣油加氢部分是在传统的渣油加氢装置的脱硫剂床层之前增加一个进料口；渣油为常压渣油和减压渣油中的一种或一种以上的混合物；催化剂级配及装填不改变，同时装填包括保护剂、脱金属剂、脱硫剂在内的三类或三类以上催化剂，脱硫剂是脱硫脱金属过渡剂、脱硫剂、高活性脱硫剂中的一种或多种；不同催化剂分床层装填，装在一个反应器中或装在多个反应器中；催化剂是以多孔无机氧化物氧化铝为载体，W、Mo、Co或/和Ni的氧化物为活性金属，选择性地加入P、Si或F的催化剂；保护剂床层采用固定床反应器或采用上流式反应器，其它催化剂床层采用固定床反应器；

渣油加氢处理装置的操作条件为：氢气分压10～22MPa，反应温度为300℃～435℃，体积空速0.1～4.5hr^-1，氢气和渣油的体积比例为500～2000，以重量计，催化裂化回炼油为原料渣油的1～30％；

渣油和氢气从渣油加氢装置进料口进入装置反应，催化裂化回炼油通过在脱硫剂前增设的进料口进入反应器，反应产物为干气、加氢石脑油、加氢柴油和加氢渣油；

(2)催化裂化反应部分

步骤(1)所得的加氢渣油单独或和任选的其他常规催化裂化原料油一起进入催化裂化装置进一步反应，反应产物为干气、液化气、催化汽油、催化柴油、催化裂化重循环油和油浆；所述的催化裂化是重油催化裂化、催化裂解、多产异构烷烃催化裂化中的一套或任几套装置；

催化裂化的条件为：反应温度470～650℃，反应时间0.5～5秒，催化剂与原料油的重量比3～10，再生温度650～800℃；

(3)催化裂化回炼油反应部分

催化裂化重循环油、催化裂化油浆中的一种或两种的混合物，经过预处理，使油中金属杂质含量小于15ppm后作为回炼油循环至渣油加氢装置脱硫剂床层前的进料口进入装置。

2.按照权利要求1所述的渣油加氢处理的组合工艺，其特征在于：所述的渣油为常压渣油和减压渣油中的一种或混合物。

3.按照权利要求1所述的渣油加氢处理的组合工艺，其特征在于：所述的催化裂化回炼油在循环至脱硫剂床层之前，先经过预处理，处理的方法可以为过滤、蒸馏、旋转分离等中的一种或多种。