專利名稱：生物油脂生產(chǎn)馬低凝點(diǎn)達(dá)燃料的加氫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于可再生能源的生產(chǎn)方法，涉及一種加氫方法，特別是一種以生物油脂為原料油，直接生產(chǎn)低凝點(diǎn)馬達(dá)燃料的加氫方法。
背景技術(shù)：
目前全球范 圍內(nèi)的能源主要來源于化石能源，其中石油是馬達(dá)燃料的最主要來源。石油屬于不可再生能源，不但資源日益枯竭，而且重質(zhì)化和劣質(zhì)化加劇，而世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、環(huán)保法規(guī)日益嚴(yán)格需要生產(chǎn)大量輕質(zhì)清潔燃料，這些都要求對(duì)現(xiàn)有的煉油技術(shù)進(jìn)行完善和改進(jìn)的同時(shí)增加新的石油替代品，以最低的成本生產(chǎn)出符合要求的產(chǎn)品。生物油脂(包括動(dòng)物來源的油脂和植物來源的油)作為可再生資源，得到世界的廣泛重視，各研究單位和企業(yè)都在努力進(jìn)行其作為清潔能源的研究。利用酯交換的方法生產(chǎn)生物柴油(一般為脂肪酸甲酯)已經(jīng)是成熟的技術(shù)，但是由于脂肪酸甲酯氧含量高，盡管許多國(guó)家和地區(qū)陸續(xù)出臺(tái)了生物柴油的標(biāo)準(zhǔn)，但是并不適宜所有的內(nèi)燃機(jī)。生物油脂通過加氫的方法生產(chǎn)馬達(dá)燃料，即將氧全部除去或者部分除去生產(chǎn)符合馬達(dá)燃料標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，這種方法可以直接滿足現(xiàn)有市場(chǎng)的要求。現(xiàn)有的動(dòng)植物油脂加氫法生產(chǎn)馬達(dá)燃料的加工技術(shù)，US20060186020、EP1693432、CN101321847A、CN200710012090.6、CN200680045053.9、CN200710065393.4、CN200780035038.0.CN200710012208.5.CN200780028314.0 和 CN101029245A 等公開了植物油加氫轉(zhuǎn)化工藝，采用焦化汽油餾分、柴油餾分(直餾柴油、LCO和焦化瓦斯油)，蠟油餾分等石油烴類餾分與生物油脂混合進(jìn)入加氫催化劑床層，生產(chǎn)柴油產(chǎn)品或者蒸汽裂解制乙烯原料等。US5705722公開了含不飽和脂肪酸、脂等植物油和動(dòng)物油混合后加氫生產(chǎn)柴油餾分范圍的柴油調(diào)和組分。EP1741767和EP1741768公開了一種以動(dòng)植物油脂生產(chǎn)柴油餾分的方法，主要為動(dòng)植物油脂首先經(jīng)過加氫處理，然后通過異構(gòu)化催化劑床層，得到低凝點(diǎn)柴油組分，但是由于加氫處理過程中生成水，對(duì)異構(gòu)化催化劑造成非常不利的影響，裝置不能長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。包括上述方法的生物油脂加氫過程中，遇到的主要問題之一是床層積碳引起運(yùn)轉(zhuǎn)周期縮短，需要經(jīng)常停工更換催化劑。特別是單獨(dú)以生物油脂為原料或生物油脂混合比例較高時(shí)，加氫催化劑的運(yùn)轉(zhuǎn)周期更受到明顯的影響。而生產(chǎn)低凝點(diǎn)柴油餾分時(shí)具有催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)周期短等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種生物油脂生產(chǎn)低凝點(diǎn)馬達(dá)燃料的加氫方法，可以單獨(dú)以生物油脂為原料油，在加氫的條件下直接生產(chǎn)低凝點(diǎn)馬達(dá)燃料的方法，直接生產(chǎn)高質(zhì)量的柴油調(diào)和產(chǎn)品，使柴油產(chǎn)品不會(huì)發(fā)生常規(guī)動(dòng)植物油脂制得的生物柴油霉變的情況，加氫工藝過程穩(wěn)定，運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)。
本發(fā)明生物油脂生產(chǎn)馬達(dá)燃料的加氫方法包括如下內(nèi)容:
(a)生物油脂中的一種或幾種為原料油；
(b)在加氫操作條件下，原料油與氫氣通過至少兩個(gè)加氫反應(yīng)器的第一段反應(yīng)區(qū)，加氫反應(yīng)器中裝填加氫催化劑，原料油和氫氣首先通過低溫操作的加氫反應(yīng)器，然后通過高溫操作的加氫反應(yīng)器，在反應(yīng)狀態(tài)下，加氫催化劑的活性組分為硫化態(tài)的W、Mo、Ni和Co中的一種或幾種；
(C)第一段反應(yīng)區(qū)加氫流出物分離為氣相和液相，氣相脫水處理后循環(huán)使用，液相與循環(huán)氣混合后進(jìn)入使用加氫改質(zhì)催化劑的第二段反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)狀態(tài)下，加氫改質(zhì)催化劑的活性金屬組分為硫化態(tài)的W、Mo、Ni和Co中一種或幾種；
(d)第二段反應(yīng)區(qū)反應(yīng)流出物的氣相循環(huán)使用，第二段反應(yīng)區(qū)反應(yīng)流出物的液相在分餾塔中分餾得到石腦油和低凝點(diǎn)柴油；
Ce)在反應(yīng)物料中補(bǔ)充含硫物質(zhì)，以維持循環(huán)氣中硫化氫含量。本發(fā)明方法步驟(a)中，使用的生物油脂可以包括植物油或動(dòng)物油脂，植物油包括大豆油、花生油、蓖麻油、菜籽油、玉米油、橄欖油、棕櫚油、椰子油、桐油、亞麻油、芝麻油、棉籽油、葵花籽油和米糠油等中的一種或幾種，動(dòng)物油脂包括牛油、豬油、羊油和魚油等中的一種或幾種。生物油脂中也可混合部分其它原料，如石油餾分、煤液化油、煤焦油、頁(yè)巖油等，混合比例按需要確定，一般為50%以下(重量)。本發(fā)明方法步驟(b)中，低溫操作的加氫反應(yīng)器的加氫操作條件一般為反應(yīng)壓力3.0MPa 20.0MPa，氫油體積比為200:1 3000:1，總體積空速為0.3h-1 6.0h—1，平均反應(yīng)溫度120°C 280°C ;高溫操作的加氫反應(yīng)器的操作條件為反應(yīng)壓力3.0MPa 20.0MPa，氫油體積比200:3000:1，體積空速0.3h-^6.0h—1，平均反應(yīng)溫度比低溫操作的加氫反應(yīng)器高500C 300°C ，優(yōu)選高8(T220°C。低溫操作的加氫反應(yīng)器與高溫操作的加氫反應(yīng)器之間設(shè)置加熱爐或者換熱器，以調(diào)整高溫操作的加氫反應(yīng)器的反應(yīng)溫度。 本發(fā)明方法步驟(b)中，反應(yīng)物料首先通過低溫操作的加氫反應(yīng)器中，使用的加氫催化劑的活性組分以氧化物計(jì)的重量含量為3% 20%。反應(yīng)物料繼續(xù)通過高溫操作的加氫反應(yīng)器，高溫操作的加氫反應(yīng)器中使用的加氫催化劑的活性組分以氧化物重量計(jì)為15% 40%。優(yōu)選高溫操作的加氫反應(yīng)器中催化劑的活性組分含量高于低溫操作加氫反應(yīng)器中催化劑3 25個(gè)百分點(diǎn)。反應(yīng)器一般可以設(shè)置2飛個(gè)，優(yōu)選為2個(gè)。每個(gè)加氫反應(yīng)器中可以裝填一種催化劑，也可以裝填多種催化劑。加氫催化劑的載體一般為氧化鋁、無定型硅鋁、氧化硅、氧化鈦等，同時(shí)可以含有其它助劑，如P、S1、B、T1、Zr等。可以采用市售催化劑，也可以按本領(lǐng)域現(xiàn)有方法制備。加氫活性組分為氧化態(tài)的催化劑，在使用之前進(jìn)行常規(guī)的硫化處理，使加氫活性組分轉(zhuǎn)化為硫化態(tài)。商業(yè)加氫催化劑主要有，如撫順石油化工研究院(FRIPP)研制開發(fā)的 3926、3936、CH-20、FF-14、FF-18、FF-24、FF-26、FF-36、FH-98、FH-UDS、FZC-41等加氫催化劑，IFP公司的HR-416、HR-448等加氫催化劑，CLG公司的ICR174、ICR178、ICR179 等加氫催化劑，UOP 公司新開發(fā)了 HC-P、HC-K UF-210/220, Topsor 公司的 TK-525、TK-555、TK-557 等加氫催化劑，AKZO 公司的 KF-752、KF-840、KF-848、KF-901、KF-907等加氫催化劑。本發(fā)明方法步驟(C)中，第二段反應(yīng)區(qū)的操作條件一般為反應(yīng)壓力
3.0MPa 20.0MPa，通常與第一段反應(yīng)區(qū)相同(此處的相同指相同的壓力等級(jí)，由于物料流動(dòng)的壓力降，第二段反應(yīng)區(qū)反應(yīng)壓力會(huì)略低于第一段反應(yīng)區(qū))，氫油體積比為200: f3000:1，體積空速為0.3h-^6.0h—1，平均反應(yīng)溫度180°C 465°C ;優(yōu)選的操作條件為氫油體積比300:1 2500:1，體積空速0.H Oh'平均反應(yīng)溫度2000C 445。。。本發(fā)明方法步驟(C)中，第二段反應(yīng)區(qū)的加氫改質(zhì)催化劑具有異構(gòu)功能，如含有^分子篩，SAP0-11分子篩、SAPO-41、NU-10分子篩或ZSM-22分子篩等組分。加氫改質(zhì)催化劑的加氫活性金屬組分以氧化物計(jì)的重量含量一般為10% 40%。第二反應(yīng)區(qū)使用的商業(yè)催化劑主要有，如撫順石油化工研究院(FRIPP)研制開發(fā)的FC-14、FC-16、FC-20等。本發(fā)明方法中，第一段反應(yīng)區(qū)(精制反應(yīng)區(qū))和第二段反應(yīng)區(qū)(改質(zhì)反應(yīng)區(qū))加氫活性組分為氧化態(tài)的催化劑，在使用之前進(jìn)行常規(guī)的硫化處理，使加氫活性組分轉(zhuǎn)化為硫化態(tài)，或者使用已器外預(yù)硫化好的催化劑。本發(fā)明方法中，在轉(zhuǎn)化率低于100%時(shí)，分餾塔中分餾出的未轉(zhuǎn)化油可以循環(huán)回第一反應(yīng)區(qū)，循環(huán)回反應(yīng)系統(tǒng)的柴油和/或未轉(zhuǎn)化油的質(zhì)量控制氺20%新鮮原料油(即未混合循環(huán)柴油和/或未轉(zhuǎn)化油的新鮮原料油)。本發(fā)明方法中，反應(yīng)物料(最適宜填加到原料油中)中補(bǔ)充的含硫介質(zhì)可以是含硫的化合物，如DMDS，CS2等，也可以是含硫的石油輕質(zhì)產(chǎn)品，如含硫的航煤、柴油等。通過硫的補(bǔ)充，可以保證循環(huán)氣中的硫化氫含量不小于0.005v%，優(yōu)選0.01v% 2.0v%。現(xiàn)有技術(shù)中生物油脂加氫生產(chǎn)馬達(dá)燃料的方法，一般需要與較大比例的石油餾分混合加工，否則不能保證運(yùn)轉(zhuǎn)周期，或者直接通過加氫精制一加氫改質(zhì)催化劑床層，催化劑裂解活性的組分穩(wěn)定性差。本發(fā)明通過優(yōu)化使用催化劑的級(jí)配技術(shù)和操作條件，第一段使用低溫反應(yīng)區(qū)和高溫反應(yīng)區(qū)，第二段進(jìn)行加氫改質(zhì)，可以直接以生物油脂為原料生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)低凝點(diǎn)馬達(dá)燃料，特別是解決了生物油脂加氫裝置不能長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的問題，同時(shí)可以大幅度降低柴油餾分的凝點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明生物油脂生產(chǎn)低凝點(diǎn)馬達(dá)燃料的加氫方法原則流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的方法具體如下:以生物油脂中的一種或幾種的混合油為原料油，在加氫操作條件下，原料油與氫氣通過裝填催化劑的低溫操作和高溫操作加氫第一段反應(yīng)區(qū)，得到的加氫生成油在高壓分離器(簡(jiǎn)稱高分)分離得到的氣體循環(huán)使用，也可以出系統(tǒng)，得到的液體分餾與氫氣混合進(jìn)入包含具有異構(gòu)性能加氫改質(zhì)催化劑的第二段反應(yīng)區(qū)，得到加氫改質(zhì)物流在高壓分離器(簡(jiǎn)稱高分)分離得到的氣體循環(huán)使用，也可以出系統(tǒng)，液體分餾得到下列產(chǎn)品:氣體、石腦油、低凝點(diǎn)柴油中的一種或多種。實(shí)施例使用的生物油脂為市售產(chǎn)品，使用如濾除固體雜質(zhì)。下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明的具體情況。表I加氫催化劑的主要組成和性質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種生物油脂生產(chǎn)馬低凝點(diǎn)達(dá)燃料的加氫方法，其特征在于包括如下過程: (a)生物油脂中的一種或幾種為原料油； (b)在加氫操作條件下，原料油與氫氣通過至少兩個(gè)加氫反應(yīng)器的第一段反應(yīng)區(qū)，加氫反應(yīng)器中裝填加氫催化劑，原料油和氫氣首先通過低溫操作的加氫反應(yīng)器，然后通過高溫操作的加氫反應(yīng)器，在反應(yīng)狀態(tài)下，加氫催化劑的活性組分為硫化態(tài)的W、Mo、Ni和Co中的一種或幾種； (C)第一段反應(yīng)區(qū)加氫流出物分離為氣相和液相，氣相脫水處理后循環(huán)使用，液相與循環(huán)氣混合后進(jìn)入使用加氫改質(zhì)催化劑的第二段反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)狀態(tài)下，加氫改質(zhì)催化劑的活性金屬組分為硫化態(tài)的W、Mo、Ni和Co中一種或幾種； (d)第二段反應(yīng)區(qū)反應(yīng)流出物的氣相循環(huán)使用，第二段反應(yīng)區(qū)反應(yīng)流出物的液相在分餾塔中分餾得到石腦油和低凝點(diǎn)柴油； Ce)在反應(yīng)物料中補(bǔ)充含硫物質(zhì)，以維持循環(huán)氣中硫化氫含量。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(a)中所述的生物油脂包括植物油或動(dòng)物油脂。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(b)中低溫操作的加氫反應(yīng)器的反應(yīng)壓力為3.0MPa 20.0MPa，氫油體積比為200:1 3000:1，總體積空速為0.3^^6.0h'平均反應(yīng)溫度為120°C 280°C ;高溫操作的加氫反應(yīng)器的反應(yīng)壓力為3.0MPa 20.0MPa，氫油體積比為200: f3000:1，體積空速為0.31T1飛.0h'平均反應(yīng)溫度比低溫操作的加氫反應(yīng)器高50 0C "300 0C，優(yōu)選高 8(T220°C。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于:步驟(b)反應(yīng)物料首先通過低溫操作的加氫反應(yīng)器中，使用的加 氫催化劑的活性組分以氧化物計(jì)的重量含量為3% 20% ;反應(yīng)物料繼續(xù)通過高溫操作的加氫反應(yīng)器，高溫操作的加氫反應(yīng)器中使用的加氫催化劑的活性組分以氧化物重量計(jì)為15% 40%。
5.按照權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于:步驟(b)中，高溫操作的加氫反應(yīng)器中催化劑的活性組分含量高于低溫操作加氫反應(yīng)器中的催化劑3 25個(gè)百分點(diǎn)。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(c)中，第二段反應(yīng)區(qū)的反應(yīng)壓力為3.0MPa 20.0MPa，氫油體積比為200:1 3000:1，體積空速為0.3^^6.0h—1，平均反應(yīng)溫度1800C 465°C ;優(yōu)選的操作條件為氫油體積比300:1 2500:1，體積空速0.4h^^4.0h—1，平均反應(yīng)溫度200°C 445°C。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(c)中，第二段反應(yīng)區(qū)的加氫改質(zhì)催化劑具有異構(gòu)功能，加氫改質(zhì)含有P分子篩、SAPO-1l分子篩、SAPO-41、NU-10分子篩或ZSM-22分子篩組分。
8.按照權(quán)利要求1或7所述的方法，其特征在于:步驟(c)中，加氫改質(zhì)催化劑的加氫活性金屬組分以氧化物計(jì)的重量含量為10% 40%。
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(e)中，反應(yīng)物料中補(bǔ)充的含硫介質(zhì)是含硫的化合物，含硫的石油輕質(zhì)產(chǎn)品。
10.按照權(quán)利要求1或9所述的方法，其特征在于:步驟(e)中，循環(huán)氣中的硫化氫含量不小于 0.005v%,優(yōu)選 0.01v% 2.0v%o
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生物油脂生產(chǎn)低凝點(diǎn)馬達(dá)燃料的加氫方法，包括以生物油脂為原料油，在加氫操作條件下，原料油與氫氣通過至少含有兩個(gè)加氫反應(yīng)器的第一段加氫反應(yīng)區(qū)，原料油和氫氣首先通過低溫操作的反應(yīng)器，然后通過高溫操作的反應(yīng)器，加氫生成物流分離得到的富氫氣體循環(huán)利用，分離得到的液體進(jìn)入第二段加氫改質(zhì)反應(yīng)區(qū)，加氫改質(zhì)生成物流分離得到的副氫氣體循環(huán)使用，分離得到的液體產(chǎn)品分餾得到石腦油和低凝點(diǎn)柴油。在反應(yīng)物料中補(bǔ)充含硫物質(zhì)，以維持循環(huán)氣中硫化氫含量。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明方法可以在生產(chǎn)低凝點(diǎn)馬達(dá)燃料的同時(shí)保證催化劑的活性穩(wěn)定性和裝置長(zhǎng)周期穩(wěn)定運(yùn)行。
文檔編號(hào)C10G3/00GK103102897SQ201110353380
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者劉濤, 劉繼華, 李寶忠, 曾榕輝, 白振民, 關(guān)明華 申請(qǐng)人:中國(guó)石油化工股份有限公司, 中國(guó)石油化工股份有限公司撫順石油化工研究院