专利名称：氢加工流出物的分离方法
技术领域：
本发明涉及到氢加工流出物的分离。
在石油精炼技术中，一般会得到几种产物，在预计的工艺完成后，需要分离这些产物。如果精炼过程在氢的存在下进行，还存在氢的脱除和回收的问题，这些回收的氢一般循环至工艺过程的反应区内。因此，除一般为气态、液态的产物和未能转化的进料外，氢加工进料的反应器流出物中不可避免地含有氢。
数年来，人们对反应器流出物的分离问题进行了大量研究。由于反应器流出物一般是在高的压力(根据氢转化工艺的特性，其值从20巴至200巴或更高)和高温(根据氢转化工艺的特性，其值从150℃至400℃或更高)下得到的，显然，小心操作并注意所有有关单元的热量衡算是很重要的。
一般来说，流出物分离方法/氢回收方法围绕着所谓的“四分离器系统”。该系统包括一个热分离器(于高温、高压下操作)、一个冷分离器(于高压、低温下操作)、一个热闪蒸器(于高温、低压下操作)和一个冷闪蒸器(于低温、低压下操作)。在1979年审定的美国专利说明书4，159，937中，综述了关于分离器系统的先有技术。
在上述专利说明书中，列出了1968年审定的美国专利说明书3，402，122作参考。在该专利说明书中，详细公开了从重油反应产物流出物中回收吸收介质的方法。其重要特征包括借助于热闪蒸冷凝液接收器从冷凝的热闪蒸蒸气中回收吸收介质，将从冷闪蒸器中得到的冷闪蒸液通入冷分离器中，以提高在用冷分离器分离后循环至反应器的氢的浓度。
此外，上述专利说明书还列出了美国专利说明书3，371，029作参考。该专利公开了使用四分离器的相似的分离技术。热分离器的蒸气相被冷凝，并被通入冷分离器，同时将热分离器的液相通入热闪蒸区。冷凝热闪蒸区的蒸气相，与冷分离器的液相混合后通入冷闪蒸区。将一部分冷闪蒸区的液相循环至冷分离器中，以提高该冷分离器分离的氢的量。其余的冷闪蒸区液体与热闪蒸区液相相混合，分馏得到所需的回收产物。
值得注意的是，在美国专利说明书4，159，937中所述的方法也是基于四分离器系统。在该方法中，借助于一个附加的热交换器提高冷分离器的液相的温度，并将其通入一个温热闪蒸区(称作第三分离区)而不是冷闪蒸区。通过采用该“温热闪蒸”的方法，使至少部分液相在与热分离器的蒸气相混合之后，在对该混合物流进行热交换处理之前从第三分离区循环至冷分离器(第二分离区)，以在回收阶段减少有价值的氢的损失。
在美国专利说明书3，586，619所述的方法中，冷闪蒸区的液相循环至热分离器的蒸气相中。热分离器在能够使大量的氢溶于热分离器液相中的条件下操作。然后将该液相作为热裂解工艺原料。可以理解，热分离器须在较高的温度下操作以达到上述目的。
在美国专利说明书3，371，030和美国专利说明书4，159，937中，记述了使用一个热分离器、一个冷分离器和一个热闪蒸区(装有筛网层)以及一个一起操作的真空蒸馏塔的方法。将一部分从真空蒸馏塔回收的减压重瓦斯油重新通入热闪蒸区的筛网层上部，作为洗油。冷分离器液体与热闪蒸蒸气相混合，作为该过程的产物而回收。
从上面的叙述可以清楚地看出，除需要选择最优的各反应器温度和压力，还必须注意尽量使氢溶液的损失减至最小。这可以通过将部分冷分离器中的液相经冷闪蒸区(或者最好经温热闪蒸区)循环至冷分离器中而达到。然而，值得注意的是，富含氢的洗油的循环还需一个相当大的洗油泵，这就不可避免地需要金属构件、消耗能量，还需要一个大分离器，以处理需加工的大量物流。
现已出乎意料地发现，四分离器系统可以在不使用洗油物流(循环)的情况下操作，因此，如热分离器在某种特殊的条件下操作，会大量减少氢溶液的损失。根据本发明的方法进行操作，还会提供更佳的整体热交换流程(heatintegrationscheme)，这样会减小操作单元上热交换器的表面积。
因此，本发明涉及在多分离器系统中分离混合相碳氢流出物的方法，该流出物是通过在高温、高压下，于氢的存在下处理碳氢进料而得到的。上述流出物含有氢、一般为液体的碳氢组分和一般为气体的碳氢组分，上述方法包括(ⅰ)在第一分离区将流出物分离为第1液相(L1)和第1蒸气相(V1)，(ⅱ)将得到的第1蒸气相冷却至25-85℃，在第二分离区(基本保持第一分离区的压力)将冷却的蒸气相分离为第2液相(L2)和富含氢的第2蒸气相(V2)。
(ⅲ)在第三分离区(基本保持第一分离区的温度，且压力低于60巴)将第1液相分离为第3液相(L3)和第3蒸气相(V3)。
(ⅳ)在第四分离区(基本保持第二分离区的温度，且压力低于60巴)将第2液相分离为第4液相(L4)(至少其中的一部分作为产物回收)和第4蒸气相(V4)，而且第一分离区在200-350℃温度下操作，使第一蒸气相(V1)中含有25-75wt%的流出物。
本发明特别涉及到混合相碳氢流出物的分离方法，其中第一分离区在使第1蒸气相(V1)中含有40-60wt%的流出物的条件下操作。
在第1蒸气相(V1)中含有大量一般为液体的流出物似乎对提高在第2蒸气相中的可回收的氢的量产生有益的影响，而无需使用洗油，尽管在第四分离区会产生大量的洗油。当然，本发明不受任何具体理论的限制。
可用本发明的混合相分离方法处理的流出物可用任何能够得到至少部分产物的沸程在中间馏分范围和/或更高的加氢转化方法得到。而且这些流出物可用本发明的方法分离。适宜的流出物含有那些碳氢进料的加氢催化转化产物，如粗油、常压馏分、真空蒸馏馏分、脱沥青油和从焦油砂和页岩油得到的油类。
一般来说，加氢转化和加氢裂解得到的流出物适于用本发明的方法处理。如果需要，可在适宜的加氢转化或加氢裂解之前进行加氢脱金属和/或加氢脱硫过程。此外，加氢精制过程的流出物也可与便地用本发明的方法处理。
加氢转化和加氢裂解过程可在这些过程的一般条件下进行，其中包括在高温、高压下及在氢的存在下使用催化剂。根据所需产物的不同，可以调整工艺条件。一般的操作条件包括温度于250-450℃范围内，压力于35-200巴的范围内，较好的是温度在300-425℃范围内，压力在45-175巴范围内。
加氢转化和/或加氢裂解过程可在适宜的催化剂的存在下进行，这些催化剂一般包括载于适宜的载体之上的元素周期表Ⅴ族、Ⅵ族或Ⅷ族金属的一种或多种化合物。适宜金属的实例包括钴、镍、钼和钨。可以有利地结合使用Ⅵ族和Ⅷ族金属化合物。
含金属化合物催化剂一般以氧化物形式使用，然后进行预脱硫处理，该处理过程可在使用场所之外进行，但最好在使用场所之内进行，特别是在与实际应用相似的条件下进行。金属组分可载附于无机非晶形载体上，如二氧化硅、氧化铝或二氧化硅-氧化铝。可以用各种技术，包括浸渍、浸湿和共研糊，将金属组分载附于耐高温氧化物上。在加氢裂解中所用的催化剂可以是非晶形的，但最好是沸石型的。已经证明，沸石Y和现代改性的沸石Y在加氢裂解过程中是特别好的催化剂。此外，可通过本领域已知的任何技术，包括浸渍和离子交换，将金属组分载附于沸石上。对于某种加氢裂解过程来说，除沸石外，在催化剂中还可以使用非晶形二氧化硅-氧化铝，以及在这类催化剂中常常采用的粘合剂。事实上，这是较好的选择。
催化活性材料的量可在较宽的范围内变化。在加氢转化和加氢裂解催化剂中，金属组分的适宜量为0.1-40wt%。闪蒸馏分，即粗油的常压蒸馏所得的沸程为380-600℃的馏分，可以用作加氢裂解过程的原料，加氢裂解后按本发明的分离技术进行分离。当然，也可以以通过渣油转化过程得到的馏分为部分或全部加氢裂解原料。特别是，可以适宜地以闪蒸馏分和合成馏分的混合物作为加氢裂解过程的原料，再根据本发明的分离技术处理流出物。
在根据适宜反应器的工艺条件选择的高温、高压下，可以得到典型的加氢裂解器和/或加氢转化单元的流出物。一般来说，需分离的流出物的温度在250-450℃之间，压力在35-200巴之间。
将反应器的流出物送至第一分离区(S1)(高温高压分离器)，该分离器的操作压力基本上与加氢转化或加氢裂解过程的压力相同，其操作温度可使25-75wt%的反应器流出物变为第1蒸气相(V1)。一般为液体的碳氢组分的沸程最好不超过400℃。一般为液体的碳氢组分是指那些在25℃和大气压下为液体的组分。
第1蒸气相(V1)最好含有其沸程不超过375℃的一般为液体的碳氢化合物。第一分离区最好于250-315℃的温度下操作，反应器内的操作压力应能够输送所处理的流出物。很清楚，稍微偏离所采用的操作压力是可以的，但最好在基本相同的压力下进行第一次分离。该压力一般在35-200巴之间，最好在125-175巴之间。
一般经热交换冷却至能够进行进一步分离后，将从第一分离区得到的第1蒸气相(V1)送至第二分离区(S2)。第二分离区(低温高压分离器)一般在与第一分离区基本相同的压力下(或尽可能地接近第一分离区的压力)，在25-85℃温度范围之间操作。通过按上述方法操作第一分离器和第二分离器，得到第二蒸气相(V2)。该蒸气相含有大量的氢，而无需使用洗油(一般将第四分离区的部分液体循环至第二分离区而提供洗油)。分离出的氢的纯度足以能够循环至输送出流出物的加氢转化单元或加氢裂解器中，如果需要，还可经再加压处理后循环。这些氢可与用于氢加工反应器的补充的氢或新鲜氢一起提供氢加工操作条件下所需的氢，包括为消耗氢的过程提供氢。
将得到的第1液相(L1)(含有标准沸程大于400℃的流出物)送至第三分离区(S3)(高温低压分离器)。该分离器在与第一分离区基本相同的温度下(或尽可能地接近第一分离区的温度而无需补充能量)，10-50巴的压力范围下操作。必须注意的是，可将部分第1液相(L1)循环至氢加工反应器，如果需要，还可与部分或全部循环氢和/或任何新鲜的氢或补充的氢一起循环至氢加工反应器。通过按上述方式操作第三分离区，得到第3蒸气相(V3)。该蒸气相可进一步加工，或者最好将其至少一部分送至下面将要描述的第四分离区的进料流中。还得到第3液相(L3)。该液相可进一步加工，或其至少一部分作为产物回收，而且可从系统中收集，如果需要，可与部分或全部下面将要描述的第4液相一起收集。
将第二分离区操作时得到的第2液相(还可加入部分或全部第三分离区操作时得到的第3蒸气相)送至第四分离区(S4)(低温低压分离器)。该分离器在与第二分离区的温度基本相同、与第三分离区的压力基本相同的条件下操作。第四分离区最好于25-85℃的温度范围和10-50巴的压力范围下操作。按上述方法操作第四分离区，得到第4蒸气相(V4)，该蒸气相基本上是油和气的低压混合物，该混合物可用于各种精制用途。还得到第4液相(L4)，该液相的至少一部分作为产物回收，也可与部分或全部第3液相(L3)一起回收。回收后可直接使用，也可进行进一步处理，如蒸馏和加氢精制。
很清楚，在本发明方法中占主导地位的操作顺序和条件能够保证基本上回收所有的第4液相，该液相不用来增加第2蒸气相中所含的氢。现在，用下述实施例来说明本发明。
实施例用氢对闪蒸馏分进料(沸程380-600℃)进行加氢裂解处理，该处理过程是在非晶形(以Ni/W为催化活性物质)标准加氢裂解催化剂的存在下，在能将所有进料转化为沸点低于395℃产物的条件下进行。
将从单级加氢裂解器中出来的流出物送至高温高压分离器(S1)。该分离器在154巴和300℃下操作。可能需要将加氢裂解器的流出物进行热交换处理，以达到希望的S1中的温度。
从S1中得到第1蒸气相(V1)，将其送至热交换系统使其温度降至45℃，同时基本保持其压力为S1的操作压力。将这样得到的第1蒸气相(其中含有59wt%进入S1的流出物)送至低温高压分离器(S2)，该分离器于约45℃和150巴的条件下操作。从S2得到富含氢的第2蒸气相，其纯度为约85vol%，将其送至加氢裂解器，也可在稍微再加压处理后再送至加氢裂解器，而且如果希望，还可与新鲜的氢或补充的氢一起送至加氢裂解器中。
可将得到的第1液相(L1)的一部分送至加氢裂解器，但最好将其送至高温低压分离器(S3)。该分离器的操作温度基本与S1相同，压力约为25巴。将从S3得到的第3蒸气相送至下面叙述的第四分离区。用常规方法回收第3液相(L3)作为产物。
将S2得到的第2液相(L2)与第3液相(L3)一起送至低温低压分离器(S4)。S4的操作温度基本与S2相同，操作压力基本与S3相同。将第4液相(L4)作为产物回收，根据该相的进一步用途，也可与第3液相(L3)一起回收。无需将第4液相循环作为进入S2物料流的洗油。得到的第4蒸气相(V4)含有低温、低压油和气，而且可用于进一步加工/提高品位或作为炼油厂燃料池的一部分。
通过按照本发明的方法，用多分离器系统分离混合相碳氢流出物，基本上避免了氢的损失。如果在从S4中取出循环物流(一般以重量计为进入S2的总物料流的50%)的条件下重复上述过程，氢的损失会增加40%。由于在这样的条件下操作还需要昂贵的设备(洗油泵将压力从45巴提高至不低于150巴)，本发明方法的优越性就更明显了。
权利要求
1.在多分离器系统中分离混合相碳氢流出物的方法，上述碳氢流出物是在氢的存在下、于高温高压下转化碳氢进料而得到的，该流出物含有氢、一般为液体的碳氢组分和一般为气体的碳氢组分，该方法包括(ⅰ)在第一分离区将流出物分离为第1液相(L1)和第1蒸气相(V1)，(ⅱ)将得到的第1蒸气相冷却至25-85℃，在第二分离区(基本保持第一分离区的压力)将冷却的蒸气相分离为第2液相(L2)和富含氢的第2蒸气相(V2)。(ⅲ)在第三分离区(基本保持第一分离区的温度，且压力低于60巴)将第1液相分离为第3液相(L3)和第3蒸气相(V3)。(ⅳ)在第四分离区(基本保持第二分离区的温度，且压力低于60巴)将第2液相分离为第4液相(L4)(至少其中的一部分作为产物回收)和第4蒸气相(V4)，而且第一分离区在200-350℃温度下操作，使第一蒸气相(V1)中含有25-75wt%的流出物。
2.根据权利要求1的方法，其中第一分离区是在这样的条件下操作的40-60wt%的流出物转变为第1蒸气相(V1)。
3.根据权利要求1或2方法，其中转变为第1蒸气相(V1)的液体流出物的标准沸程不超过400℃，最好不超过375℃。
4.根据权利要求1-3中一项或多项的方法，其中第一分离区的操作温度为250-315℃，操作压力为35-200巴，较佳压力范围为125-175巴。
5.根据权利要求1-4中一项或多项的方法，其中部分或全部第3液相与第4液相一起作为产物回收。
6.根据权利要求1-5中一项或多项的方法，其中部分或全部得到的第3蒸气相(V3)在进入第四分离区之前与得到的第2液相(L2)混合。
7.根据权利要求1-6中一项或多项的方法，其中第二分离区的操作温度在25-85℃之间。
8.根据权利要求1-7中一项或多项的方法，其中第三分离区的操作压力在10-50巴之间。
9.根据权利要求1-8中一项或多项的方法，其中第四分离区的操作温度在25-85℃之间，操作压力在10-50巴之间。
10.根据权利要求1-9中一项或多项的方法，其中部分或全部于第2蒸气相(V2)中得到的氢循环至碳氢进料的转化区，也可经进一步提纯处理和加压处理之后再循环。
11.根据权利要求1-10中一项或多项的方法，其中进入第一分离区的反应器流出物是在加氢转化和/或加氢裂解过程中得到的，特别是在单级加氢裂解过程中得到的。
12.根据权利要求11的方法，其中所用的流出物是从加氢转化和/或加氢裂解过程中得到的，上述加氢转化和/或加氢裂解过程是在催化剂存在下进行的，该催化剂含有载附于载体上的一种或几种元素周期表中Ⅴ族、Ⅵ族或Ⅷ族金属化合物。
13.根据权利要求12的方法，其中催化剂基于沸石Y和粘合剂，还可有非晶形的裂解组分。
14.根据上述权利要求中一项或多项所述的分离方法所得到的碳氢流出物。
全文摘要
在多分离器系统中分离混合相碳氢流出物的方法，上述碳氢流出物是在氢的存在下、于高温高压下转化碳氢进料而得到的，该流出物含有氢、一般为液体的碳氢组分和一般为气体的碳氢组分，该方法包括(i)将反应器的流出物送至第一分离区(高温高压分离器)，得到第1蒸气相V1和第1液相L1；(ii)将V1送至第二分离区(低温高压分离器)，得到V2和L2；(iii)将L1在第三分离区(高温低压分离器)中分为V3和L3；(iv)将L2在第四分离区(低温低压分离器)分为V4和L4。
文档编号C10G47/36GK1036600SQ8910187
公开日1989年10月25日 申请日期1989年3月29日 优先权日1988年3月31日
发明者瑟提瑞斯·沃劳 申请人:国际壳牌研究有限公司