一種生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化工原料的低能耗加氫裂化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種加氫裂化方法，具體地說是一種同時使用不同類型加氫裂化催化 劑提高部分產(chǎn)品質(zhì)量并集合正常操作無明火反應(yīng)加熱爐的加氫裂化方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 20世紀(jì)90年代以來，世界煉油企業(yè)加工的原油明顯變重，原油中硫和重金屬含 量逐年上升，API度下降；各國政府公布的環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格，實現(xiàn)生產(chǎn)過程清潔化、生產(chǎn) 清潔燃料的要求越來越迫切；成品油市場中柴油需求增長速度遠(yuǎn)高于汽油，芳烴和乙烯原 料的需求增長僅僅依靠原油加工量的增長已不能滿足需要。因此，加氫裂化工藝和技術(shù)受 到日益廣泛的重視。
[0003] 在原油的二次加工技術(shù)中，加氫裂化工藝具有原料適應(yīng)性強、生產(chǎn)操作和產(chǎn)品方 案靈活性大、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點，能夠?qū)⒏鞣N重質(zhì)、劣質(zhì)進料直接轉(zhuǎn)化為市場急需的優(yōu)質(zhì)噴 氣燃料、柴油、潤滑油基礎(chǔ)料以及化工石腦油和蒸汽裂解制乙烯原料，在全廠生產(chǎn)流程中起 到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量調(diào)節(jié)器的作用，是"油-化-纖"結(jié)合的核心，加氫裂化技術(shù)已經(jīng)成 為現(xiàn)代煉油和石油化學(xué)工業(yè)中最重要的重油深度加工工藝。加氫裂化裝置一次性投資比較 大，操作費用也比較高。因此，世界各國各大石油公司都在積極的為降低加氫裂化的投資和 操作費用進行大量的研究，并取得了很大的進展。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，近幾年來，不斷在催化劑新材料開發(fā)，提高催化劑 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，各大石油公司在進一步優(yōu)化加氫裂化操作的同時，把創(chuàng)新點放在 與加氫裂化相關(guān)的組合工藝上，通過優(yōu)化組合工藝來降低成本。
[0004] 加氫裂化屬強放熱反應(yīng)，加氫裂化裝置的熱量是過剩的。所以反應(yīng)加熱爐設(shè)計負(fù) 荷的大小，往往取決于裝置開工時催化劑預(yù)硫化所需要的供熱負(fù)荷。加氫裝置開工過程中， 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 開工和生產(chǎn)過程中提供熱量。
[0005] 對于使用預(yù)硫化型加氫催化劑的加氫裝置開工，最主要的方法是在低溫時引入開 工活化油，通過加熱并按照一定的升溫速度進行升溫，直到溫度接近原料油的起始反應(yīng)溫 度時分步換進原料油，在開工過程中均需要使用加熱爐來提供反應(yīng)系統(tǒng)升溫過程的熱量， 開工過程能耗較大，對于沒有加熱爐的裝置無法實現(xiàn)開工過程，另外使用加熱爐會大幅度 增加系統(tǒng)的壓力降而增大能量消耗。
[0006] 美國專利（US 4737167)公開了一種多重單段加氫裂化工藝，主要是第一段實現(xiàn)原 料的全部轉(zhuǎn)化，然后將第一段生成的中間餾分油進入第二反應(yīng)區(qū)進一步加氫裂化生產(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] 中國專利（CN 101173189)公開了一種生產(chǎn)化工原料的加氫裂化方法，其特點在于 重質(zhì)原料油與氫氣混合后進入一段加氫處理區(qū)，一段流出物分離得到的富氫氣體直接進入 二段加氫裂化反應(yīng)區(qū)，液體進入分餾塔進行分餾，得到氣體、石腦油和尾油作為化工原料出 系統(tǒng)，中間餾分油單獨或與其它劣質(zhì)餾分油混合進入二段加氫處理區(qū)進行裂化。該方法雖 然能夠同時轉(zhuǎn)化兩種以上劣質(zhì)原料，但是增加了設(shè)備投資。
[0008] 中國專利CN1955260A公開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。
[0009] US6224747和US6296758都公開了普通的一段串聯(lián)加氫裂化工藝，原料油經(jīng)過加 氫裂化預(yù)處理反應(yīng)區(qū)，加氫裂化反應(yīng)區(qū)，依次進行加氫精制及加氫裂化反應(yīng)，獲得生成油經(jīng) 分餾系統(tǒng)分餾獲得相應(yīng)產(chǎn)品，這些方法都沒有合理利用加氫裂化反應(yīng)熱，從而減少工程投 資，降低能耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化工原料的低能耗加氫裂化方 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配有機結(jié)合，綜合利用加氫裂化 反應(yīng)熱，從而實現(xiàn)裝置在正常生產(chǎn)中不開反應(yīng)加熱爐，只設(shè)反應(yīng)開工爐，降低工程投資及操 作能耗。該方法通過兩種不同類型加氫裂化催化劑在反應(yīng)器中的分層裝填，以充分發(fā)揮兩 種不同類型加氫裂化催化劑的特點，在保持催化劑選擇性的同時，提高目的產(chǎn)品質(zhì)量。
[0011] 本發(fā)明的一種生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)化工原料的低能耗加氫裂化方法，包括以下內(nèi)容： 原料油與氫氣混合后，依次經(jīng)過熱高分氣/冷混合進料換熱器、反應(yīng)流出物/熱混合 進料換熱器，兩次換熱升溫，再經(jīng)過或不經(jīng)反應(yīng)加熱爐后升至反應(yīng)溫度，依次通過加氫預(yù)精 制反應(yīng)區(qū)和加氫裂化反應(yīng)區(qū)，反應(yīng)流出物經(jīng)分離和分餾得到各種產(chǎn)品；其中加氫裂化反應(yīng) 區(qū)包括至少兩種加氫裂化催化劑，按照與反應(yīng)物料的接觸順序，加氫裂化反應(yīng)區(qū)的上游床 層裝填加氫裂化催化劑I，下游的床層裝填加氫裂化催化劑II;所述加氫裂化催化劑I以 VI B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VI B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%，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個百分?jǐn)?shù)。
[0012] 上面所述的加氫裂化催化劑I和II均以改性Y分子篩和氧化鋁為載體，或以改性 Y分子篩、無定形硅鋁和氧化鋁為載體，或以無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）金屬為活性組分，同時可加一些助劑如磷、鈦、鋯等。一般工業(yè)上 普遍使用的是含分子篩和/或無定型加氫裂化催化劑。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族金屬活性組分的含量一般為15?35 wt%。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明披露的方法，在某些【具體實施方式】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)。
[0014] 在更優(yōu)選的實施方式中，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. 0?25. 0,其相對結(jié)晶度一般為80?130% ;加氫裂化催化劑II中改性Y分子篩的 SiO2Al2O3摩爾比一般為5. O?70. 0,相對結(jié)晶度一般為90?130%。
[0015] 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，也可以根據(jù)需要，按照本領(lǐng)域熟知方法自行制備符合要求的加氫裂化催化劑I和加 氫裂化催化劑II。
[0016] 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2個催化劑床層，通常 包括3?5個催化劑床層。其中所述的2個或多個催化劑床層可以設(shè)置于一個反應(yīng)器內(nèi)， 或者可以分別設(shè)置于兩個或多個反應(yīng)器內(nèi)。其中加氫裂化催化劑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。
[0017] 本發(fā)明的加氫裂化方法中，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?20MPa，平均反應(yīng)溫度280?427°C，體積空速0. 1?101T1，氫油體積比300?3000。通 常加氫裂化催化劑II床層的平均反應(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。
[0018] 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發(fā)的纏繞管換熱器CN 202902937U。所述的高溫高壓逆流傳熱纏繞管換熱器可以實現(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:TC?8°C)、換熱面積大、使用臺數(shù)少、制造費用低 和占地面積小等特點。
[0019] 本發(fā)明方法中所述的反應(yīng)加熱爐只用于滿足裝置開工升溫過程低溫區(qū)的升溫要 求，正常操作時反應(yīng)加熱爐只點長明燈，設(shè)計負(fù)荷遠(yuǎn)低于同類裝置相同處理量的常規(guī)反應(yīng) 加熱爐，一般為同類裝置同類處理量的20%?60%，工程投資和操作能耗大大降低。<