可再生的烃组合物的制作方法_3

文档序号:9382562阅读:来源:国知局
的流向上连续增加。这可能出现在包含所有催化剂(分 层或混合形式)的单一催化剂床层上或在各自包含一种或所有催化剂的多个催化剂床层 (例如两个床层)上。该催化剂的确切比例可以根据原料的特性来改变。可以通过增加催 化剂(ii)和(iii)的量来提高裂化和异构化的程度。
[0067] 在一种【具体实施方式】中,一种加氢处理反应器具有两个或三个催化剂床层且催化 剂(ii)和/或(iii)的比例沿着流向在催化剂床层之间递增。第一催化剂床只含有催化 剂(i)或催化剂(i)和催化剂(ii)按照特定质量比(例如70-99 :1-30)的混合物, 第二催化剂层含有"催化剂(i)"与"催化剂(ii)和(iii)中的一种或两种"按照较低 的质量比(例如30-70 :30-70 ((ii)和(iii)的总量))的混合物,第三催化剂层(当存在 时)含有"催化剂(i)"与"催化剂(ii)和(iii)中的一种或两种"按照同样较低的质 量比(例如2-15 :85-98)的混合物或只含有催化剂(ii)和/或催化剂(iii)。
[0068] 在另一种实施方式中,一台反应器只包含两个催化剂床层,第一催化剂床层(距 离原料入口最近)含有催化剂(i)而不含催化剂(ii)或催化剂(iii),而第二催化剂床 层含有催化剂(ii)和/或催化剂(iii)但是不含催化剂(i)。
[0069] 在一种可选的优选实施方式中,催化剂的相对量在两台以上相连的反应器中变 化。例如,第一反应器具有一个催化剂床层,该催化剂床层只含有催化剂(i)或含有催化 剂(i)和催化剂(ii)按照特定的质量比(例如70-95 :5-30)的混合物,连接于第一反 应器下游的第二反应器具有一个催化剂床层,该催化剂床层含有"催化剂(i)"和"催化 剂(ii)和(iii)中的一种或两种"按照较低的质量比(例如1-15 :85-99((ii)和(iii) 的总量))的混合物或只含有催化剂(ii)和/或催化剂(iii)。
[0070] 优选地,使加氢处理反应器按照以下方式相连:离开第一反应器(例如具有催化 剂(i)的反应器)的反应混合物在通向下一台反应器(例如包含催化剂(ii)的反应 器)之前,没有从该反应混合物中去除任何组分。这样,就有了一个划分为超过一个反应器 的单一而封闭的(而非采用反应器入口和出口)加氢处理系统。相似地,已经穿过一层以 上保护床层(参考下文)的产品优选地在不除去副产物或其它组分的条件下通过一个以上 加氢处理床层。通常,所有的催化剂床层都优选以这种方式相连。
[0071] 图1表示适用于本发明的制造方法中的加氢处理反应器。加氢处理反应器1包含 三个催化剂床层(床层2,2'和2"),其任选地被骤冷气分配器分隔开。催化剂床层2距离 生物原料的进口最近,而催化剂层床2"距离出口最近,且出口与线路5相连。至少床层2 具有上述的催化剂(i)(例如NiMoAl2O3),至少床层2"包含上述的催化剂(ii)(例如 NiW/沸石/Al2O3),至少一个床层含有与催化剂(ii)相结合的催化剂(i)。例如,床层 2和床层2'包含催化剂(i)和(ii),床层2'中的催化剂(ii)的比例高于床层2中的 比例。床层2和床层2'合适的含量比分别为70-99(催化剂(i)) :1-30质量% (催化剂 (ii))和30-70 :30-70质量%。床层2"中催化剂(ii)的比例是更高的(例如85-100质 量% ),优选100质量%。
[0072] 线路3将原料供给至反应器1中,同时线路4将纯氢气或含有氢气的气体供给至 反应器1中。氢气线路4在投料线路3即将进入反应器1之前与其相连,从而使原料和氢 气预混。在另一种实施方式中,线路3和4是分别连接到反应器1的。
[0073] 氢气补给线路4选择性地分叉而形成一条以上的分支且在原料进口的下游与反 应器1相连。图1中,任选的骤冷气体线路连接于催化剂床层之间,以控制催化剂床层的氢 气含量和反应器的温度。
[0074] 将原料引入反应器之前加入硫可能对HDO和多功能催化剂(催化剂(i)和 (ii))有益。一种合适的硫化剂是二甲基二硫醚。另一方面,可以通过防止硫与催化剂接 触来提高HI催化剂(催化剂(iii))的性能。因此,如上所述,如果一种加氢处理反应器具 有HI催化剂,优选要提供用来防止硫与HI催化剂相接触的措施。硫可以在反应器中HDO/ 多功能催化剂的下游且位于HI催化剂的上游的位置去除。
[0075] 加氢处理中合适的温度为280-450 °C,优选为350-420 °C,最优选为350-390 °C。合 适的反应器压力为10-250bar,优选为30-130bar,最优选为80-110bar。
[0076] 加氢处理的产物受到原料的投料速率的影响。原料的重时空速(WHSV)可以为 0. 1-5.Oh\优选为0. 2-0. 8h\最优选为0. 3-0. 7hi。WHSV按照下式定义:
[0077]WHSV=V/m
[0078] 其中"V"为原料的投料速率(g/h)而"m"为催化剂的质量(g)。
[0079] 补给至加氢处理反应器中的氢气的量与向反应器中补给的原料的量的比值也与 反应相关联。该比值优选为600-4000Nl/l(Nl=标准升),进一步优选为1300-2200N1/1。
[0080] 单芳烃的量可以通过适当选择加氢处理的条件来控制。例如,单芳族的量可以通 过提高加氢处理反应器的温度来提高。降低反应器的压力也会导致单芳族物质含量的上 升。
[0081] 本发明的工艺可以在加氢处理步骤之前和/或之后包括附加的步骤。这些任选的 步骤包括原料的提纯和在分馏前对加氢处理产物的提纯。
[0082] 原料可以通过蒸发来提纯。这可以通过一个以上的阶段来完成。当使用两台以上 蒸发器时,温度通常在第一台至第二台再至后续蒸发器中依次上升。在一种实施方式中,将 原料在40-80mbar下加热至110-230°C以去除较轻的化合物,例如水和短链的烃。在另一种 实施方式中,使用两台蒸发器,第一蒸发器(例如薄膜蒸发器)在40-80mbar、150-230 °C下 运行,第二蒸发器在〇. 01-15mbar、300-390°C下运行。在另一种实施方式中,使用三台蒸发 器,第一蒸发器在40_80mbar、150_230°C下运行,第二蒸发器在大约2-3mbar、200-280°C下 运行,第三蒸发器在大约〇.3mbar、25〇-36(TC下运行。这些实施方式通常适合粗妥尔油的提 纯。将第一蒸发器的残余物加入第二蒸发器中,再将第二蒸发器的馏分加入第三蒸发器中。 使用最初的蒸发步骤使得后续步骤中的沸腾能够可控地进行,因为低沸点的化合物已在第 一步中去除。
[0083] 在加氢处理之前,原料可能已经同氢气一起通过了一个以上的防护单元,以去除 有害物质,例如金属残余物,从而保护加氢处理催化剂免于中毒和结垢。为此,该防护单元 可以具有安置于一层以上的床层中的HDO和/或多功能催化剂。这些催化剂就是上述用 于加氢处理步骤的催化剂,不同之处在于,用于防护单元的催化剂通常具有较低的活性;例 如,一种用于防护单元的NiMo催化剂具有相对较低的加氢活性。
[0084] 防护单元通常与加氢处理反应器分离。然而,也可以包括一层以上的位于同一单 元中(压力容器)加氢处理催化剂床层上游的防护床层。
[0085] 可以冷却该加氢处理的组合物并从该组合物中去除较轻的气体化合物,例如水、 氢气、硫化氢、一氧化碳和二氧化碳。被去除的气体可以通过一台脱洗涤器,将硫化氢和二 氧化碳与剩余气体分离。氢气可以被分离且作为骤冷气在加氢处理反应器中再利用。
[0086] 本发明的组合物通过对加氢处理后的组合物进行分馏来分离,优选按照上述的气 体去除步骤来进行。通过分馏将本发明的组合物从处于柴油范围内的相对较重的烃中分离 出来。该分馏步骤通常利用上述的蒸馏性能来进行。该组合物可以在30-2KTC的温度范围 内被蒸馏出,优选在40-200 °C的范围内被蒸馏出。
[0087] 本发明的组合物可以用作纯生物燃料或作为燃料的一种可再生组分。该组合物尤 其适合用作石脑油的替代物。该组合物可以与石油衍生燃料,例如石脑油或石油汽油相混 合,以降低非可再生组分的比例。该组合物可以作为附加或替代与乙醇、也可能是生物乙醇 (例如由可再生来源制得的)相混合。其它与本发明的组合物一起包含于混合燃料中的化 合物包括含氧化合物,例如高级(C38)醇(例如异丁醇)和醚(例如乙基叔丁醚)。混合燃 料可以还含有附加的经,例如丁烷。
[0088] 混合燃料可以含有各种量的本发明的组合物,这取决于该混合燃料的所需性能和 该混合燃料的其它组分的种类。例如,混合燃料可以含有2-85体积%的该组合物,优选为 3-25体积%。乙醇在混合燃料中的含量可以为不超过85体积%,优选为60-85体积%,进 一步优选为70-85体积%,最优选为75-85体积%。混合燃料还可以含有不超过2体积% 的尚级(C3
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