一种生产优质喷气燃料的低能耗加氢裂化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种加氢裂化方法，具体地说是一种同时使用不同类型加氢裂化催化 剂提高部分产品质量并集合正常操作无明火反应加热炉的加氢裂化方法。
【背景技术】
[0002] 20世纪90年代以来，世界炼油企业加工的原油明显变重，原油中硫和重金属含 量逐年上升，API度下降；各国政府公布的环保法规日趋严格，实现生产过程清洁化、生产 清洁燃料的要求越来越迫切；成品油市场中柴油需求增长速度远高于汽油，芳烃和乙烯原 料的需求增长仅仅依靠原油加工量的增长已不能满足需要。因此，加氢裂化工艺和技术受 到日益广泛的重视。在原油的二次加工技术中，加氢裂化工艺具有原料适应性强、生产操作 和产品方案灵活性大、产品质量好等特点，能够将各种重质、劣质进料直接转化为市场急需 的优质喷气燃料、柴油、润滑油基础料以及化工石脑油和蒸汽裂解制乙烯原料，在全厂生产 流程中起到产品结构和产品质量调节器的作用，是"油-化-纤"结合的核心，加氢裂化技 术已经成为现代炼油和石油化学工业中最重要的重油深度加工工艺。加氢裂化装置一次性 投资比较大，操作费用也比较高。因此，世界各国各大石油公司都在积极的为降低加氢裂化 的投资和操作费用进行大量的研究，并取得了很大的进展。在催化剂方面：世界各大专利商 皆把催化剂的更新换代作为自己技术发展的重点，近几年来，不断在催化剂新材料开发，提 高催化剂的活性、寿命、稳定性以及降低催化剂成本等方面做了大量的工作。在工艺方面： 馏分油加氢裂化技术已相当成熟，各大石油公司在进一步优化加氢裂化操作的同时，把创 新点放在与加氢裂化相关的组合工艺上，通过优化组合工艺来降低成本。
[0003] 加氢裂化属强放热反应，加氢裂化装置的热量是过剩的。所以反应加热炉设计负 荷的大小，往往取决于装置开工时催化剂预硫化所需要的供热负荷。加氢装置开工过程中， 需要将装置在常温下升到较高温度（一般为300°c以上)，通常加氢装置设置加热炉，为装置 开工和生产过程中提供热量。
[0004] 对于使用预硫化型加氢催化剂的加氢装置开工，最主要的方法是在低温时引入开 工活化油，通过加热并按照一定的升温速度进行升温，直到温度接近原料油的起始反应温 度时分步换进原料油，在开工过程中均需要使用加热炉来提供反应系统升温过程的热量， 开工过程能耗较大，对于没有加热炉的装置无法实现开工过程，另外使用加热炉会大幅度 增加系统的压力降而增大能量消耗。
[0005] 美国专利（US 4172815)公开了一种同时生产喷气燃料和柴油的单段循环加氢裂 化方法，其工艺流程为：重质原料油经过加氢裂化后，其产品经过分馏，得到喷气燃料馏分、 柴油馏分和尾油；喷气燃料馏分全部或部分与尾油混合，送回加氢裂化反应器。此工艺流程 明显的缺点是喷气燃料再进行加氢裂化虽然提高了质量，但其收率降低较多、氢耗增加，且 投资也增加较多。
[0006] 美国专利（US 5026472)，公开了一种加氢裂化与产品馈分油再加氢精制联合生产 优质喷气燃料的方法。其工艺流程可简单描述为：裂化反应器出来产品通过两次热高压分 离器分离后，得到的煤油馏分在精制反应器中再加氢精制，其中所用催化剂为贵金属催化 齐IJ;精制反应器出来产品与裂化反应器的重馏分油混合进入分馏塔。该方法技术特点在于 只对煤油馏分进行精制，达到生产喷气燃料的目的。但该方法需要增加较多设备，而且加氢 精制所用的催化剂为贵金属催化剂，成本较大，并且不能得到高质量的加氢尾油。
[0007] 中国专利（CN 1272524)公开了一种中压加氢裂化和煤油深度加氢处理组合的工 艺流程。该流程是将中压加氢裂化过程中得到的较高芳烃含量的煤油馏分油在一个较低压 力、氢气纯度较高、较低反应温度的条件下进行芳烃饱和，所用催化剂为含Pt或Ni还原态 金属的催化剂。该专利可以很好地对较高芳烃含量的煤油馏分进行处理，得到合格的喷气 燃料。但是该方法需要增加较多的设备，且煤油馏分的循环量较大，增加了装置投资，且操 作更为复杂。
[0008] US6224747和US6296758都公开了普通的一段串联加氢裂化工艺，原料油经过加 氢裂化预处理反应区，加氢裂化反应区，依次进行加氢精制及加氢裂化反应，获得生成油经 分馏系统分馏获得相应产品，这些方法都没有合理利用加氢裂化反应热，从而减少工程投 资，降低能耗。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术的不足，本发明提供一种加氢裂化方法，该方法将高温高压逆流传 热技术与加氢裂化催化剂级配有机结合，综合利用加氢裂化反应热，从而实现装置在正常 生产中不开反应加热炉，只设反应开工炉，降低工程投资及操作能耗。该方法通过两种不同 类型加氢裂化催化剂在反应器中的分层装填，以充分发挥两种不同类型加氢裂化催化剂的 特点，在保持催化剂选择性的同时，提高目的产品质量。
[0010] 本发明一种生产优质喷气燃料的低能耗加氢裂化方法，包括以下内容： 原料油与氢气混合后，经过热高分气/冷混合进料换热器、反应流出物/热混合进料换 热器，两次换热升温，再经过或不经反应加热炉后升至反应温度，依次通过加氢预精制反应 区和加氢裂化反应区，反应流出物经分离和分馏得到各种产品。
[0011] 其中加氢裂化反应区包括至少两种加氢裂化催化剂。按照与反应物料的接触顺 序，加氢裂化反应区的上游催化剂床层装填加氢裂化催化剂I，下游催化剂床层装填加氢 裂化催化剂II ;所述加氢裂化催化剂I以VI B族和/或VDI族金属为活性金属组分，催化剂 中改性Y分子筛的含量为15?50wt%，优先为30?40wt%，所述加氢裂化催化剂II同样以 VI B族和/或VDI族金属为活性金属组分，催化剂中改性Y分子筛的含量为3?30wt%，优选 为15?25wt%，其中加氢裂化催化剂I中改性Y分子筛的含量较加氢裂化催化剂II中的改 性Y分子筛含量高10?25个百分数。
[0012] 上面所述的加氢裂化催化剂以改性Y分子筛和氧化铝为载体，或者以改性Y分子 筛、无定形硅铝和氧化铝为载体，或者以无定形硅铝和氧化铝为载体，以VI B族(如钨、钥） 和/或VDI族(如镍、钴）金属为活性金属组分，催化剂中同时含有一些助剂如磷、钛、锆等元 素中的一种或几种。一般工业上普遍使用的是含分子筛和/或无定型加氢裂化催化剂。以 催化剂的重量为基准，加氢裂化催化剂中VI B族和/或VDI族活性金属组分的含量一般为 15?35wt%。
[0013] 根据本发明披露的方法，在某些【具体实施方式】中，加氢裂化催化剂I中改性Y分 子筛的晶胞常数一般为2. 435?2. 445nm，加氢裂化催化剂II中改性Y分子筛的晶胞常数一 般为 2. 425 ?2. 435nm，优选为 2. 425 至小于 2. 435nm (2. 425 ?〈2. 435nm)。
[0014] 所述的加氢裂化催化剂I中，改性Y分子筛的SiO2Al2O 3摩尔比一般为5?70,其 相对结晶度为90?130% ;所述的加氢裂化催化剂II中，改性Y分子筛的SiO2Al2O3摩尔比 一般为5?50,相对结晶度为90?120%。
[0015] 符合要求的加氢裂化催化剂I和加氢裂化催化剂II可以选择本领域中的商业催 化剂。也可以根据需要，按照本领域熟知方法自行制备分子筛含量符合要求的加氢裂化催 化剂II。
[0016] 根据本发明披露的方法，所述加氢裂化反应区应包括至少2个催化剂床层，通常 包括3?5个催化剂床层。其中所述的2个或多个催化剂床层可以设置于一个反应器内， 或者可以分别设置于两个或多个反应器内。其中加氢裂化催化剂I与加氢裂化催化剂II的 装填体积比一般为1:5?5:1，优选1:3?3:1。
[0017] 本发明的加氢裂化方法中，所述加氢裂化反应区的操作条件一般为，反应氢分压 5?20MPa，平均反应温度280?427°C，体积空速0. 1?101T1，氢油体积比300?3000。通 常加氢裂化催化剂II的平均反应温度较加氢裂化催化剂I的平均反应温度要高3?20°C， 优选5?15°C。
[0018] 本发明方法中所述的换热器，为高温高压逆流传热缠绕管换热器，可以选取市 场现有的各种相关专利技术，如，镇海石化建安工程有限公司开发的缠绕管换热器CN 202902937U，可以实现高温高压全逆流传热，具有传热效率高(冷热端换热温差小，一般为 3°C?8°C)、换热面积大、使用台数少、制造费用低和占地面积小等特点。
[0019] 本发明方法中所述的反应加热炉只用于满足装置开工升温过程低温区的升温要 求，正常操作时反应加热炉可以熄火，设计负荷远低于同类装置相同处理量的常规反应加 热炉，一般为同类装置同类处理量的20%?6