氢循环微分催化蒸馏脱硫的生产工艺及装备制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种生产超低硫国Ⅴ汽柴油的氢循环微分催化蒸馏脱硫方法及装备，具体的说是以FCC全馏分汽油、焦化汽油或是柴油等为原料油，采用选择性加氢循环催化蒸馏脱硫的方法在催化蒸馏塔内脱除汽柴油中的含硫物质，生产硫含量不大于10ppm的国Ⅴ汽柴油，工艺流程简单、设备少、投资小、可操作性强，能有效解决油品质量升级改造的问题，促进产业升级，减轻汽车尾气排放对环境造成的污染，具有重大的社会意义和经济效益。
【专利说明】氢循环微分催化蒸馏脱硫的生产工艺及装备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种汽柴油脱硫的生产工艺及装备，具体的说是一种生产超低硫国V汽柴油的氢循环微分催化蒸馏脱硫方法及装备，属于石油化工【技术领域】。
【背景技术】
[0002]随着我国汽车的日益增多，汽车尾气排放造成的污染越来越严重，国V标准车用汽柴油替代国IV标准将至少实现10%的氮氧化物减排，直接减少尾气中PM2.5的排放。因此生产高品质超低硫汽柴油已成为世界现代化炼油工业满足日益苛刻的环保法规的一大趋势。
[0003]催化蒸馏脱硫技术，是将催化反应脱硫与蒸馏分离耦合于一体，脱硫反应与蒸馏同时进行，从而提高脱硫率，实现汽柴油的品质升级。发明专利CN1429884A、CN1189183A、US5597476公开的都是采用催化蒸馏原理的脱硫技术，所不同的是CN1429884A公开的加氢脱硫工艺先将原料汽油进入一个固定床反应器，反应后的汽油进入蒸馏塔，蒸馏塔底重馏分最后进入催化蒸馏塔，整个脱硫过程复杂，脱硫反应经历了反应器内的反应和催化蒸馏塔内的转化分离，催化蒸馏塔内的转化分离不能促进前面反应器内低沸点硫化物向较高沸点硫化物的反应转化，没有实现脱硫反应与蒸馏分离的完全耦合，催化蒸馏的技术优势表现不足；而CN1189183A、US5597476公开的都是美国CD-Tech(前身是CR & L)公司的技术，CN1189183A公开的催化蒸馏脱硫工艺是将原料油进入一个催化蒸馏塔，但烯烃含量高、硫含量低的轻汽油馏分也会接触加氢脱硫催化剂，增加了轻汽油馏分烯烃加氢饱和的机会，会造成较大的辛烷值损失；US5597476公开的CDHydro/CDHDS两塔催化蒸馏脱硫技术存在着塔内设备结构较复杂，催化剂藏量小，装卸困难，操作复杂，不易调整，热负荷较大等缺点。
【发明内容】
[0004]本发明克服了上述现有催化蒸馏脱硫技术的不足，具体的说是本发明直接对FCC全馏分汽油、焦化汽油、柴油等原料油进行处理，采用选择性加氢循环催化蒸馏脱硫的方法在催化蒸馏塔内脱除汽柴油中的含硫物质，催化蒸馏塔底得到脱硫后的国V汽柴油(硫含量不大于lOppm)，塔顶轻馏分一部分回流，一部分含未反应的H2和反应生成的H2S的轻汽油经减压阀去氢气脱硫塔，脱掉H2S后的氢气经氢循环压缩机送至催化蒸馏塔底实行循环利用，同时氢气脱硫塔顶得到轻烃。
[0005]本发明解决了催化蒸馏塔脱硫反应与蒸馏分离分段进行的问题，所述催化蒸馏塔只需装填一种选择性加氢脱硫催化剂，催化剂均匀分布在每层塔板上，催化单元与传质单元交错排列，实现了反应与分离的微分接触和耦合，提高了反应转化率和分离效率，工艺流程简单，催化剂分布均匀，利用率高，设备投资小，操作简单。
[0006]为实现上述 目的本发明提供了如下的技术方案:
[0007]一种生产超低硫国V汽柴油的氢循环微分催化蒸馏脱硫方法及装备，其特征在于按如下的步骤进行:
[0008]来自催化裂化的FCC汽油或是焦化汽油、柴油等原料油经预热器预热后进入催化蒸馏塔中上部，与自催化蒸馏塔底进料的氢气在塔内进行微分催化蒸馏脱硫反应，反应生成氏5，催化蒸馏塔底得到脱硫后的国V汽(柴)油(硫含量不大于IOppm)产品，塔顶轻馏分经冷凝进入催化蒸馏塔顶回流罐，一部分回流，一部分含未反应的H2和反应生成的H2S的轻汽(柴)油经减压阀去氢气脱硫塔，进入氢气脱硫塔塔底，与自塔顶进料的贫胺液逆流接触吸附脱硫，脱H2S后的氢气经氢循环压缩机后进入塔顶冷凝罐，自罐顶馏出返回至催化蒸馏塔底实行循环利用，同时罐底得到轻烃产品。
[0009]其中催化蒸馏塔操作条件为:操作压力0.3~2.5MPa ;操作温度为100~350°C ；操作回流比为0.5~3.0 ;操作空速2~6h-1。
[0010]本发明更加详细的工艺处理方法如下:
[0011]来自催化裂化的FCC汽油或是焦化汽油、柴油等原料油经预热器(I)预热至80~300°C后进入催化蒸馏塔(2)中上部，与自催化蒸馏塔(2)底进料的氢气在塔内进行微分催化蒸馏脱硫反应，反应主要发生在微分催化反应精馏塔内件(4)上，反应生产H2S，催化蒸馏塔(2 )底得到脱硫后的国V汽(柴)油(硫含量不大于IOppm)产品，塔顶轻馏分经冷凝器(6 )冷凝至20~250°C后进入催化蒸馏塔顶回流罐(7)，一部分回流，一部分含未反应的H2和反应生成的H2S的轻汽(柴)油经减压阀(8)去氢气脱硫塔(9)，进入氢气脱硫塔(9)塔底，与自塔顶进料的贫胺液逆流接触吸附脱硫，脱H2S后的氢气经氢循环压缩机(10)后进入脱硫塔顶冷凝罐(11)，自罐顶馏出返回至催化蒸馏塔(2)底实行循环利用，同时罐底得到轻烃
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[0012]其中催化蒸馏塔操作条件为:操作压力0.3~2.5MPa ;操作温度为100~350°C ；操作回流比为0.5~3.0 ;操作空速2~6h-1。
[0013]装置中催化蒸馏塔(2 )包括提馏段塔内件(3 )、微分催化反应精馏塔板(4 )和精馏段塔内件(5)。
[0014]装置中提馏段塔内件(3)和精馏段塔内件(5)可以是填料内件，也可以是塔板内件。
[0015]催化蒸馏塔(2)内微分催化反应精馏塔板(4)是本装置的核心部件，如图2所示。微分催化反应精馏塔内件(4)由平面微分塔板(15)、传质单元(13)和催化单元(14)构成。
[0016]在微分催化反应精馏塔内件(4)上的催化反应与传质分离过程如下:平面微分塔板(15)上的原料油经传质单元(13)从原料油入口进入气液两相流动通道，在传质单元
(13)的作用下经气液分离板碰撞喷射至催化单元(14)上，经过催化单元(14)的反应后回到平面微分塔板(15)上，然后在传质单元(13)的作用下进入原料油入口被传质单元(13)提升喷射至催化单元(14)上，如此循环往复，提高了催化剂利用率的同时增加了气液之间的传质作用，提高了脱硫效果。
[0017]本发明与现有的脱硫方法相比，所具有的优点在于:
[0018](I)实现了催化反应与蒸馏分离的微分接触和耦合，催化单元与传质单元交错排列，避免了催化反应与分离传质过程分区分段进行，提高了反应转化率和分离效率。
[0019](2)工艺流程简单，催化剂分布均匀，利用率高，设备投资小，操作简单，体现了催化蒸馏的技术优越性。[0020]本发明的最大特点是:实现了催化反应与蒸馏分离的高度耦合，提高了催化剂的利用率，简化了工艺流程，减少设备的投资，降低了操作难度，解决汽柴油含硫高的问题，有利于加快我国汽柴油的全面品质升级。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为本发明的氢循环微分催化蒸馏脱硫的生产过程工艺流程图
[0022]图2为微分催化反应精馏塔板操作工况示意图
[0023]其中1-预热器，2-催化蒸馏塔，3-催化蒸馏塔提馏段内件，4-微分催化反应精馏塔板，5-催化蒸馏塔精馏段内件，6-催化蒸馏塔顶冷凝器，7-催化蒸馏塔顶回流罐，8-减压阀，9-氢气脱硫塔，10-氢循环机，11-脱硫塔顶冷凝罐，12-塔体；13_传质单元，14-催化单元，15-平面微分塔板。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例说明本发明，这里所述实施例的方案，不限制本发明，本领域的专业人员按照本发明的精神可以对其进行改进和变化，所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内，本发明的范围和实质由权利要求来限定。
[0025]实施例1
[0026]原料油为催化 裂化汽油，烯烃含量为36.54 (wt) %，硫含量800ppm，预热至260°C进入催化蒸馏塔，与自催化蒸馏塔底进料的氢气在塔内进行微分催化蒸馏脱硫反应。
[0027]催化蒸馏操作压力2.0MPa,操作温度250~300°C，操作空速31T1，操作回流比
2.0，所述的催化蒸馏塔提馏段塔内件、精馏段塔内件均为3米填料内件，中间为30层微分催化反应精馏塔板。
[0028]经本发明工艺处理后的催化蒸馏塔底产品汽油硫含量为9ppm，研究法辛烷值(RON)损失为0.5，化学耗氢为0.19，液体收率达99.5%。
[0029]实施例2
[0030]原料油为焦化汽油，烯烃含量为40.14 (wt)%，硫含量1040ppm，预热至270°C进入催化蒸馏塔，与自催化蒸馏塔底进料的氢气在塔内进行微分催化蒸馏脱硫反应。
[0031]催化蒸馏操作压力2.2MPa，操作温度250~320°C，操作空速41T1，操作回流比
1.5，所述的催化蒸馏塔提馏段塔内件为18层浮阀塔板，精馏段塔内件为3米填料内件，中间为30层微分催化反应精馏塔板。
[0032]经本发明工艺处理后的催化蒸馏塔底产品汽油硫含量为lOppm，研究法辛烷值(RON)损失为0.7，化学耗氢为0.21，液体收率达99.71%。
[0033]实施例3
[0034]原料油为催化裂化汽油，烯烃含量为33.87 (wt) %，硫含量750ppm，预热至250°C进入催化蒸馏塔，与自催化蒸馏塔底进料的氢气在塔内进行微分催化蒸馏脱硫反应。
[0035]催化蒸馏操作压力2.1MPa,操作温度250~320°C，操作空速51T1，操作回流比
2.5，所述的催化蒸馏塔提馏段塔内件、精馏段塔内件均为18层浮阀塔板，中间为30层微分催化反应精馏塔板。
[0036]经本发明工艺处理后的催化蒸馏塔底产品汽油硫含量为8ppm，研究法辛烷值(RON)损失为0.9，化学`耗氢为0.3，液体收率达99.40%。
【权利要求】
1.氢循环微分催化蒸馏脱硫方法及装备，其特征在于: 原料油经预热器预热后进入催化蒸馏塔中上部，与自催化蒸馏塔底进料的氢气在塔内进行微分催化蒸馏脱硫反应，反应生成H2S,催化蒸馏塔底得到脱硫后的国V汽(柴)油(硫含量不大于IOppm)产品，塔顶轻馏分经冷凝进入催化蒸馏塔顶回流罐，一部分回流，一部分含未反应的H2和反应生成的H2S的轻汽(柴)油经减压阀去氢气脱硫塔，进入氢气脱硫塔塔底，与自塔顶进料的贫胺液逆流接触吸附脱硫，脱H2S后的氢气经氢循环压缩机后进入塔顶冷凝罐，自罐顶馏出返回至催化蒸馏塔底实行循环利用，同时罐底得到轻烃产品。
2.根据权利要求1所述的脱硫方法及装备，其中催化蒸馏塔操作条件为:操作压力0.3~2.5MPa ;操作温度为100~350°C ;操作回流比为0.5~3.0 ;操作空速2~61T1。
3.根据权利要求1和2所述的催化蒸馏塔包括提馏段塔内件、微分催化反应精馏塔内件和精馏段塔内件。
4.根据权利要求3所述的提馏段塔内件和精馏段塔内件可以是填料内件，也可以是塔板内件。
5.根据权利要求3所述的微分催化反应精馏塔内件由平面微分塔板、传质单元和催化单元构成。
6.根据权利要求5所述的微分催化反应精馏塔内件，其特征在于所述的催化反应与传质分离过程为:平面微分塔板上的原料油经传质单元从原料油入口进入气液两相流动通道，在传质单元的作用下经气液分离板碰撞喷射至催化单元上，经过催化单元的反应后回到平面微分塔板上，然后在传质单元的作用下进入原料油入口被传质单元(13)提升喷射至催化单元上，如此循环往复，提高了催化剂利用率的同时增加了气液之间的传质作用，提高了脱硫效果。
7.根据权利要求1-6所述的脱硫`方法及装备，其特征在于实现了催化反应与蒸馏分离的微分接触和耦合，催化单元与传质单元交错排列，避免了催化反应与分离传质过程分区分段进行，提高了反应转化率和分离效率。
【文档编号】C10G67/06GK103773494SQ201310743967
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年12月24日 优先权日:2013年12月24日
【发明者】吕建华, 刘继东, 郑松章 申请人:天津市昊永化工科技有限公司