制備具有高十六烷值的柴油的方法和設(shè)備的制造方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】制備具有高十六烷值的柴油的方法和設(shè)備
[0001]早期國(guó)家申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)要求
[0002]本申請(qǐng)要求2013年8月30日提交的美國(guó)申請(qǐng)N0.14/014,524的優(yōu)先權(quán)。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明領(lǐng)域涉及用于制備柴油的烴轉(zhuǎn)化方法和設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0004]認(rèn)識(shí)到由于環(huán)境顧慮和近期制定的準(zhǔn)則和規(guī)章，可銷(xiāo)售的石油產(chǎn)品必須滿(mǎn)足關(guān)于污染物如硫和氮的越來(lái)越低的極限。新規(guī)章要求從用于運(yùn)輸燃料如汽油和柴油中的液態(tài)烴中基本完全除去硫。例如，超低硫柴油(ULSD)通常要求少于I Owppm硫。
[0005]加氫加工是使所選擇的原料和含氫氣體在反應(yīng)容器中在升高的溫度和壓力條件下與合適的催化劑接觸的方法。加氫裂化指其中烴在氫氣和催化劑的存在下裂化成較低分子量烴的方法。加氫裂化為用于使烴進(jìn)料如減壓瓦斯油(VGO)裂化成柴油(包括煤油和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料)的方法。加氫處理是將活性物質(zhì)加氫加工以除去雜原子如硫和氮并將烴原料中的不飽和化合物飽和的一類(lèi)方法。
[0006]加氫處理和加氫裂化將烴上的硫轉(zhuǎn)化成硫化氫并將烴上的氮轉(zhuǎn)化成氨。氨為加氫加工催化劑如加氫裂化催化劑和飽和催化劑(特別是貴金屬飽和催化劑)的催化劑毒物。將硫化氫和氨氣從液態(tài)烴料流中汽提出來(lái)以制備它們用于進(jìn)一步催化加工并提供具有低硫的燃料產(chǎn)物。
[0007]在較高壓力如12.4MPa(1800psig)至17.2MPa(2500psig)下，加氫處理也可將芳族化合物飽和以提高由含烴進(jìn)料產(chǎn)生的柴油的十六烷值或者使它更容易加氫裂化。然而，在較低的壓力下，加氫處理催化劑在將芳族化合物飽和方面是較無(wú)效的。高壓加工在資本和操作基礎(chǔ)方面更加昂貴，因?yàn)樗蟾鼜?qiáng)的冶金和壓縮系統(tǒng)。
[0008]因此，仍需要以較低成本制備具有較低硫含量和較高十六烷值的柴油產(chǎn)物的改進(jìn)方法。
[0009]發(fā)明概述
[0010]在工藝實(shí)施方案中，提供制備柴油的方法，其包括將含烴原料在加氫處理反應(yīng)器中在有效產(chǎn)生經(jīng)加氫處理的料流的條件下在加氫處理催化劑下用氫氣加氫處理。將輕氣體從經(jīng)加氫處理的料流中汽提出來(lái)以提供汽提的經(jīng)加氫處理的料流。將汽提的經(jīng)加氫處理的料流中的芳族化合物飽和以產(chǎn)生飽和料流。將輕氣體從飽和料流中汽提出來(lái)以提供汽提的飽和料流。最后，將汽提的飽和料流分餾以產(chǎn)生柴油料流。
[0011]在設(shè)備實(shí)施方案中，提供制備柴油的設(shè)備，其包含用于將含烴原料加氫處理以產(chǎn)生經(jīng)加氫處理的料流的加氫處理反應(yīng)器。第一汽提段與加氫處理反應(yīng)器連通用于將輕氣體從經(jīng)加氫處理的料流中汽提出來(lái)。飽和反應(yīng)器與第一汽提段連通用于將芳族化合物飽和。第二汽提段與飽和反應(yīng)器連通用于將輕氣體從飽和料流中汽提出來(lái)。最后，分餾塔與第二汽提段連通。
[0012]其它實(shí)施方案包括設(shè)備和方法的其它細(xì)節(jié)。
[0013]附圖簡(jiǎn)述
[0014]附圖為本發(fā)明實(shí)施方案的簡(jiǎn)化工藝流程圖。
[0015]定義
[0016]術(shù)語(yǔ)“連通”意指在所列組件之間在操作上容許材料流動(dòng)。
[0017]術(shù)語(yǔ)“下游連通”意指至少一部分流入下游連通對(duì)象中的材料可在操作上從它連通的對(duì)象流出。
[0018]術(shù)語(yǔ)“上游連通”意指至少一部分從上游連通對(duì)象流出的材料可在操作上流入它連通的對(duì)象中。
[0019]術(shù)語(yǔ)“直接連通”意指來(lái)自上游組件的流進(jìn)入下游組件中而不經(jīng)歷由于物理分餾或化學(xué)轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致的組成變化。
[0020]本發(fā)明所用的術(shù)語(yǔ)“主要”或“占優(yōu)勢(shì)”指大于50%，適當(dāng)?shù)卮笥?5%，優(yōu)選大于90%。
[0021]術(shù)語(yǔ)“塔”意指蒸餾塔或用于分離一種或多種具有不同揮發(fā)度的組分的塔，且可具有在其底部的再沸器和在其頂部的冷凝器。除非另外指出，各塔包含在塔頂部的冷凝器以冷凝并使一部分頂部料流回流返回至塔的頂部和在塔底部的惰性氣體注射或再沸器以氣化并將一部分底部料流送回塔的底部?？蓪⑺倪M(jìn)料預(yù)熱。頂部壓力為塔的出口處頂部蒸氣的絕對(duì)壓力。底部溫度為液體底部出口溫度。
[0022]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“真沸點(diǎn)”(TBP)意指用于測(cè)定材料的沸點(diǎn)的試驗(yàn)方法，其對(duì)應(yīng)于ASTM D2892，其用于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量的液化氣、蒸餾餾分和殘油，基于此可獲得分析數(shù)據(jù)，并在塔中以5:1回流比使用15個(gè)理論塔板測(cè)定以上餾分的質(zhì)量和體積收率，由此產(chǎn)生溫度相對(duì)于蒸餾質(zhì)量％的圖。
[0023]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“柴油沸程”意指使用真沸點(diǎn)蒸餾方法，其中至少5體積％的烴在不小于132°C (270°F )的溫度下沸騰，且不大于95體積％的烴在不大于399°C (750°F)，優(yōu)選377°C(710°F)的溫度下沸騰的烴。
[0024]如本文所用，術(shù)語(yǔ)“減壓瓦斯油沸程”意指使用真沸點(diǎn)蒸餾方法，其中至少5體積％的經(jīng)在不小于315°C (600°F )的溫度下沸騰，且不大于95體積％的經(jīng)在不大于566°C (1050°F)的溫度下沸騰的烴。
[0025]術(shù)語(yǔ)“加氫處理”通常指雙鍵和三鍵的飽和以及從雜芳族化合物中除去雜原子(氧、硫、氮和金屬)。通常，要“加氫處理”意指要將烴料流用氫氣處理而不對(duì)烴料流中的分子的碳骨架做出任何實(shí)質(zhì)性變化，同時(shí)由雜芳族化合物中的雜原子相應(yīng)地產(chǎn)生水、硫化氫和氨。在加氫處理時(shí)，金屬通常合并到催化劑上。
[0026]術(shù)語(yǔ)“加氫裂化”通常指高分子量材料在氫氣的存在下以及通常在催化劑的存在下分解成較低分子量材料。例如，要“加氫裂化”意指將烴分裂以形成2個(gè)烴分子。
[0027]發(fā)明詳述
[0028]在較低壓力下加氫處理節(jié)約資本和操作成本，但不能將芳族化合物充分地飽和以提高十六烷值。我們建議提供貴金屬飽和催化劑以提供十六烷值提高，但它必須在不含貴金屬催化劑毒物的環(huán)境中操作。因此，將輕材料在加氫處理反應(yīng)器下游汽提以除去芳族化合物飽和反應(yīng)器上游的這類(lèi)毒物。也可將飽和料流汽提以除去產(chǎn)物分餾塔上游的硫化氫和氨。
[0029]在一個(gè)方面中，本文所述方法和設(shè)備特別用于將包含柴油或VGO沸程烴的含烴原料加氫加工。說(shuō)明性烴原料包括具有初沸點(diǎn)在288 °C (550°F )以上的組分的含烴料流，例如常壓瓦斯油，減壓瓦斯油，脫瀝青、減壓和常壓殘油，加氫處理或溫和加氫裂化殘油、焦化器餾分、直餾餾分、溶劑-脫瀝青油、熱解衍生油、高沸點(diǎn)合成油、循環(huán)油、催化裂化器餾分等。這些含烴原料可包含0.1-4 %硫。
[0030]優(yōu)選的含烴原料為瓦斯油料流或主要在287°C(550°F)以上且510°C(950°F)以下的溫度下沸騰的其它烴餾分。
[0031]轉(zhuǎn)向附圖，更詳細(xì)地描述提供低硫高十六烷值柴油的示例聯(lián)合低壓加氫加工設(shè)備和方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解沒(méi)有描述或闡述上述方法的各個(gè)特征，例如栗、使用儀器、熱交換和回收裝置、冷凝器、壓縮機(jī)、閃蒸罐、進(jìn)料罐和傳統(tǒng)上用于烴轉(zhuǎn)化方法的商業(yè)實(shí)施方案中的其它輔助或多種工藝設(shè)備。應(yīng)當(dāng)理解該附屬設(shè)備可用于本文所述流程圖的商業(yè)實(shí)施方案中。此類(lèi)輔助或多種工藝設(shè)備可由本領(lǐng)域技術(shù)人員得到和設(shè)計(jì)而不需要不適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)。
[0032]附圖顯示用于制備低硫、高十六烷值柴油料流的方法和設(shè)備10?？蓪⒐芫€11中的來(lái)自一個(gè)或多個(gè)補(bǔ)充氣體壓縮機(jī)13的補(bǔ)充氫氣料流連同管線17中的來(lái)自循環(huán)氣體壓縮機(jī)150的再循環(huán)氣流一起供入氫氣管線15中。氫氣管線15可分流成3個(gè)分流管線16、85和102。將含烴原料引入含烴進(jìn)料管線12中，預(yù)熱并與第一分流管線16中的氫氣料流結(jié)合以提供管線14中的含烴原料和氫氣的混合物。
[0033]將管線14中的含烴原料和氫氣的混合物在火焰加熱器中加熱并供入加氫處理反應(yīng)區(qū)20中的第一加氫處理反應(yīng)器22中。圖中所示第一加氫處理反應(yīng)器22可伴隨加氫處理反應(yīng)區(qū)20中的第二加氫處理反應(yīng)器24。預(yù)期更多的加氫處理反應(yīng)器。加氫處理反應(yīng)器22、24各自可具有恰好一個(gè)加氫處理催化劑床26或者可具有多個(gè)加氫處理催化劑床26、28。氫氣驟冷料流18可繞過(guò)加熱器，分離并供入來(lái)自加氫處理催化劑床26、28或加氫處理反應(yīng)器22、24的流出物中以將熱加氫處理流出物冷卻。第一經(jīng)加氫處理的料流在管線23中離開(kāi)第一加氫處理反應(yīng)器20 ο加氫處理反應(yīng)區(qū)20中的一個(gè)或這兩個(gè)加氫處理反應(yīng)器22、24可以以連續(xù)液相或氣相操作。經(jīng)加氫處理的料流30在管線30中離開(kāi)第二加氫處理反應(yīng)器24和加氫處理區(qū)
20 ο
[0034]在加氫處理中，使氫氣與含烴原料在合適加氫處理催化劑的存在下接觸，所述加氫處理催化劑主要對(duì)從烴原料中除去雜原子如硫和氮和將不飽和烴飽和而言是活性的。在加氫處理反應(yīng)器22、24中，條件有效用于加氫處理反應(yīng)以便與任何其它反應(yīng)相比占優(yōu)勢(shì)而產(chǎn)生管線30中的經(jīng)加氫處理的料流。用于本發(fā)明中的合適加氫處理催化劑為任何已知的常規(guī)加氫處理催化劑，且包括由在高表面積載體材料，優(yōu)選氧化鋁上的至少一種VIII族金屬，優(yōu)選鐵、鈷和鎳，更優(yōu)選鈷和/或鎳，和至少一種VI族金屬，優(yōu)選鉬和鎢組成的那些。其它合適的加氫處理催化劑包括沸石催化劑，以及其中貴金屬選自鈀和鉑的貴金屬催化劑。多于一類(lèi)加氫處理催化劑用于相同的反應(yīng)容器中的情況在本發(fā)明范圍內(nèi)。VIII族金屬通常以2-20重量%，優(yōu)選4-12重量%的量存在。VI族金屬通常以1-25重量%，優(yōu)選2_25重量％的量存在。
[0035]合適的加氫處理反應(yīng)條件包括371°(:(700°卩)至482°(:(900°卩)，優(yōu)選388°(:(730°卩)至460°C (860°F)的溫度和0.lhr—1至lOhr—1的新鮮含烴原料液時(shí)空速，用加氫處理催化劑或加氫處理催化劑的組合。在一方面中，加氫處理反應(yīng)區(qū)在比典型的加氫處理器更低的壓力，例如 3.5MPa(表壓)(500psig)至11.7MPa(表壓)(1700psig)，優(yōu)選 9.010^(表壓)(1300?818)至11.0MPa(表壓)(1600psig)的壓力下操作。在一個(gè)方面中，具有比含烴原料更低的有機(jī)硫和氮濃度和改進(jìn)的十六烷值的加