一种加工劣质原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，具体地说是一种加工劣质原料获得优质喷气燃料 和超低硫柴油的低能耗加氢裂化方法。
【背景技术】
[0002] 随着市场对中间馏分油需求的不断增加，需要炼厂生产出更多的中间馏分油，新 的燃料标准对汽、柴油的指标提出了更严格的要求。显然，一次加工手段和FCC工艺已经不 能满足市场对清洁燃料的指标要求。加氢裂化工艺不仅是重质原料轻质化的二次加工手 段，更是从劣质原料获取优质喷气燃料和清洁柴油的一种重要手段。
[0003] 近年来，随着世界范围的原油资源的紧缺以及原油性质的日益劣质化，加氢裂化 装置所加工原料的性质也日益重质化和劣质化，原油相对密度，含硫量及含氮量不断上升。 目前，国内加氢裂化装置所加工原料的氮含量一般低于〇. 2%，但劣质高氮原料的加工已成 为各炼油企业必须面对和需要解决的问题。此外，也存在一些特殊的原料，具有氮含量中 等，但硫含量很低的特点，加工这些原料，一般不能使用常规的加氢裂化方法，需要做出一 定特殊的改进，包括催化剂性能的提高及工艺条件的优化等。
[0004] 加氢裂化装置一次性投资比较大，操作费用也比较高。因此，世界各国各大研究 公司都在积极的为降低加氢裂化的成本进行大量的研究，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 化剂的材料，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；另外， 通过对加氢裂化的深入研究，探求催化剂性能与原料性质以及目的产品质量之间的内在联 系，建立合适的催化剂级配体系也是当前该领域研究的一个重点。
[0005] 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。
[0006]美国专利US 4940503公开了一种两段烃类转化工艺和催化剂，在第一段中脱除 硫和氮等杂质，并经过汽提，汽提后的液体进入第二段进行加氢裂化，该方法需要汽提塔， 并且没有充分利用反应器的空间，没有对加氢裂化催化剂进行级配优化，没有最大限度的 发挥催化剂的作用。
[0007]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，虽然提高了喷气燃料的质量，但喷气燃料收率降低、 总氢耗和投资增加较多。
[0008] 美国专利US 5026472,公开了一种加氢裂化与产品馏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剂； 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。
[0009] 中国专利CN 1272524A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。
【发明内容】
[0010] 针对现有技术的不足，本发明提供一种反序串联的低能耗加氢裂化方法，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。本 发明方法裂化段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，充分发挥两种 不同类型加氢裂化催化剂的特点，本发明方法能够在保持反序串联加氢裂化方法对原料适 应性强、中油选择性高的同时，进一步提高目的产品质量。
[0011] 本发明一种加工劣质原料的低能耗加氢裂化方法，包括以下内容： (1) 劣质原料油和氢气混合后，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，进入加氢处理反 应区，与加氢精制催化剂接触，进行加氢精制反应； (2) 加氢精制反应生成物进入分离器进行气液分离，经分离后得到富氢气体和液体产 品；富氢气体可以经循环氢压缩机循环使用，液体产品进入分馏塔进行分馏得到气体、石脑 油、喷气燃料、柴油和尾油馏分； (3) 步骤（2)所得加氢尾油进入加氢裂化反应区，进行加氢裂化反应； (4) 步骤（3)所得到的加氢裂化反应流出物，与劣质原料油混合后进入加氢处理反应 区。
[0012] 根据本发明所述的加氢裂化方法，步骤（1)所述的劣质原料油为本领域中常用的 加氢裂化原料油。所述劣质原料油的馈程一般为350?620 °C，氮含量一般在0. 2wt%以 上，优选为〇. 2?0. 3 wt%，硫含量基本无限制；也可以是氮含量在0. 08 wt%以上，一般为 0. 1?0. 2 wt%，硫含量在0. lwt%以下，一般为0. 01?0. 08 wt%的高氮低硫油。所述劣质 原料油一般选自加工中东原油得到的各种焦化瓦斯油（CG0)，如伊朗CG0、沙特CGO等中的 一种或者几种，也可以是加工长庆原油得到的各种焦化瓦斯油（CG0)，还可以是具有相应馏 程的页岩油以及煤焦油馏分。
[0013] 所述的步骤（3)中，加氢裂化反应区内包括两种加氢裂化催化剂，S卩加氢裂化催化 剂I和加氢裂化催化剂II。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VIB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%， 优选为30?40wt%，所述加氢裂化催化剂II同样以VIB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。
[0014] 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，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 使用的是含改性Y分子筛和/或无定型硅铝的加氢裂化催化剂。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%。
[0015] 根据本发明披露的加氢裂化方法，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. 445 nm，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. 435 nm，优选为2. 425至小于2. 435 nm(2. 425?〈2. 435 nm)。 [0016] 所述的加氢裂化催化剂I中，改性Y分子筛的SiO2Al2O3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%。
[0017] 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，按照本领域熟知的方法自行制备符合要求的加氢裂化催化剂I和 加氢裂化催化剂II。
[0018] 根据本发明披露的加氢裂化方法，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。
[0019] 本发明的加氢裂化方法中，步骤（1)中所述的加氢精制反应的条件一般为：反应 氢分压5. 0?20. OMPa，平均反应温度280?427°C，体积空速0. 1?10. Oh-1，氢油体积比 300 ?3000。
[0020] 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 5.0?20. OMPa，平均反应温度280?427°C，体积空速0. 1?10. 01T1，氢油体积比300? 3000。优选加氢裂化催化剂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，最优选高5?15°C。
[0021] 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。
[0022] 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只