优先权声明
本申请要求2014年12月1日递交的美国申请no.14/557,215的优先权，将其内容全部引入本文以供参考。
本发明总体涉及用于加工烃进料的方法和系统，更特别涉及用于将重质烃进料交替转化成中间馏出物燃料以及类型ii和iii润滑油基料的方法和系统。
背景
原油含有不同尺寸和类型的烃的宽范围混合物，例如c2-c50烃或甚至更高级的烃。不同类别的烃适合用于制备具有不同用途的不同终产物。因此，原油通常首先通过常压蒸馏进行精制，从而制备多种烃的部分或“馏分”，包括轻质馏出物、中间馏出物、重质馏出物和残余物。每种馏分含有具有比初始原油混合物更窄范围性能的烃的混合物。在进行常压蒸馏时的操作条件可以使得制得的每种馏分的质量和特定性能范围发生转移。由于这种可变性，在各种馏分之间有一些性能范围的重叠。
例如，轻质馏出物馏分主要包括c2-c10烃，它们可以用于生产产品，例如液化石油气(lpg)、汽油和石脑油。中间馏出物主要包括c8-c23烃，其来自初始原油的中等尺寸的烃分子，并且例如可以用作煤油、柴油燃料、喷气式发动机燃料和轻质燃料油。从原油的常压蒸馏得到的重质馏出物馏分和残余产物主要包括c18和更高级的烃，其例如可以用作重质燃料油(hfo)、润滑油、蜡和沥青。应当理解的是，每种馏出物馏分可以实际上含有非常少量的在上述范围之外的烃，且不会改变馏出物馏分的常规特性。
各种常压蒸馏馏分通常进行进一步精制和加工以制备具有甚至更窄特性的馏分。例如，轻质燃料诸如煤油、柴油燃料以及较重的馏出物燃料可以通过中间馏出物的进一步分馏得到。另外，重质馏出物和残余馏分通常被进一步分离成重质燃料油、润滑(lube)油、蜡和沥青(bitumen)产物。这种分离通常例如通过真空蒸馏完成，其中除了从最重的常压蒸馏馏分制得上述产物之外，还制得真空瓦斯油(vgo)。进而，vgo的加氢裂化将这些较重的烃转化成中等范围的烃和轻质烃，其中一部分重质烃作为未转化的油(uco)离开加氢裂化器。vgo和uco通常进一步精制并加工，例如使用加氢裂化、加氢处理和分离工艺进行，从而制备各种产物，包括一些馏出物燃料和高品质润滑油基料。
馏出物燃料油和高品质润滑油基料都可以、并且一般是从相同或相似类别的重质烃制备的，包括vgo和uco。但是，不同的操作条件和不同的催化剂组合物通常用于制备这两种不同的石油产物，这通常意味着要使用单独的工艺装置制备这些产物。
因此，希望提供能使用相同的精制系统交替制备一种或另一种产物的方法和系统，其中尽可能少地在操作模式(即燃料模式或润滑油模式)之间进行调节。下面将从随后的详细描述和所附权利要求并结合附图描述本发明方法和系统的其它所需特征和特性。
发明概述
本发明提供用于加工重质烃的方法和系统以交替制备馏出物燃料和润滑油基料。在一个示例性实施方案中，提供一种加工重质烃的方法，所述方法包括以下步骤：提供精制系统，其包含含有加氢异构化催化剂的脱蜡区和含有在酸性载体上的贵金属催化剂的加氢精制区；向精制系统提供含有至多100份/百万份(ppm)的硫和至多10ppm氮的重质烃；在第一段时间内按照燃料模式或润滑油模式之一操作精制系统，同时重质烃在脱蜡区中与加氢异构化催化剂接触，并且在加氢精制区中与在酸性载体上的贵金属催化剂接触；在第二段时间内按照燃料模式或润滑油模式中的另一个模式操作精制系统，同时重质烃在脱蜡区中与加氢异构化催化剂接触，并且在加氢精制区中与在酸性载体上的贵金属催化剂接触；并且，当精制系统按照燃料模式操作时制得含有馏出物燃料的中间馏出物燃料油馏分，和当精制系统按照润滑油模式操作时制得含有润滑油基料的润滑油馏分。
另一个示例性实施方案提供一种加工重质烃的方法，所述方法包括以下步骤：提供精制系统，其包含含有加氢异构化催化剂的脱蜡区和含有在酸性载体上的贵金属催化剂的加氢精制区；向精制系统提供含有至多100份/百万份(ppm)的硫和至多10ppm氮的重质烃；在第一段时间内按照燃料模式或润滑油模式之一操作精制系统，同时重质烃在脱蜡区中与加氢异构化催化剂接触，并且在加氢精制区中与在酸性载体上的贵金属催化剂接触；在第二段时间内按照燃料模式或润滑油模式中的另一个模式操作精制系统，同时重质烃在脱蜡区中与加氢异构化催化剂接触，并且在加氢精制区中与在酸性载体上的贵金属催化剂接触；并且，当精制系统按照燃料模式操作时制得含有馏出物燃料的中间馏出物燃料油馏分，和当精制系统按照润滑油模式操作时制得含有润滑油基料的润滑油馏分。在此方法的一个具体实施方案中，精制系统按照燃料模式的操作包括：重质烃在精制系统的脱蜡区中在230-427℃的温度和3.45-17.24mpa的压力下与加氢异构化催化剂接触，从而制得经脱蜡的烃；经脱蜡的烃在精制系统的加氢精制区中在从高于288℃至427℃(从高于550°f至800°f)的温度和3.45-17.24mpa的压力下与在酸性载体上的贵金属催化剂接触，其中加氢精制区是与脱蜡区流体接触的，从而制得经燃料模式精制的烃；经燃料模式精制的烃在精制系统的分馏区中进行分馏，其中分馏区是与加氢精制区流体连通的，从而制得含有馏出物燃料的中间馏出物燃料油馏分。另外，在此方法的一个具体实施方案中，精制系统按照润滑油模式的操作包括：重质烃在精制系统的脱蜡区中在230-427℃的温度和3.45-17.24兆帕(mpa)的压力下与加氢异构化催化剂接触，从而制备经脱蜡的重质烃；经脱蜡的重质烃在精制系统的加氢精制区中在200-288℃(392-550°f)的温度和3.45-17.24mpa的压力下与在酸性载体上的贵金属催化剂接触，从而制得经润滑油模式精制的烃；并且，经润滑油模式精制的烃在精制系统的分馏区中进行分馏，从而制得含有润滑油基料的润滑油馏分。
在另一个实施方案中，提供一种精制系统，其包含：含有加氢异构化催化剂的脱蜡区，所述加氢异构化催化剂能催化重质烃的加氢异构化反应；含有在酸性载体上的贵金属催化剂的加氢精制区，所述贵金属催化剂能催化重质烃的饱和，其中加氢精制区是与脱蜡区流体连通的；以及与加氢精制区流体连通的分馏区，其用于分馏脱蜡区和加氢精制区的产物，其中精制系统用于从重质烃交替制备中间馏出物燃料和润滑油基料。
附图简述
下面将结合附图描述各种实施方案，其中：
图1是示意性的工艺流程图，显示适合用于实施根据示例性实施方案的方法的精制系统。
详细描述
以下详细描述仅仅是示例性的，不意欲限制本发明考虑和描述的方法和系统或其应用和用途的范围。另外，本发明不限于在上文背景或以下详细描述中提到的任何理论。
在一个示例性实施方案,提供用于从重质烃交替制备中间馏出物燃料(“燃料油”)和润滑油基料的方法和系统。更特别是，这种方法包括以下步骤：提供精制系统，其包含含有加氢异构化催化剂的脱蜡区和含有在酸性载体上的贵金属催化剂的加氢精制区；向精制系统提供含有至多100份/百万份(ppm)的硫和至多10ppm氮的重质烃。本文所考虑和描述的方法还包括以下步骤：在第一段时间内按照燃料模式或润滑油模式之一操作精制系统，同时重质烃在每个脱蜡区和加氢精制区中分别与加氢异构化催化剂和在酸性载体上的贵金属催化剂接触；并且，交替地，在第二段时间内按照燃料模式或润滑油模式中的另一个模式操作精制系统，同时重质烃在每个脱蜡区和加氢精制区中分别与加氢异构化催化剂和在酸性载体上的贵金属催化剂接触。此方法还包括：当精制系统按照燃料模式操作时制得含有馏出物燃料的中间馏出物燃料油馏分，和当精制系统按照润滑油模式操作时制得含有润滑油基料的润滑油馏分。更特别是，当精制系统按照燃料模式操作时，所制得的全部精制烃中的至少80重量％(wt％)包含沸点低于371℃(700°f)的馏出物燃料。交替地，当精制系统按照润滑油模式操作时，所制得的全部精制烃中的至少70重量％包含含有沸点为至少371℃(700°f)的润滑油基料的润滑油馏分。
适合用于通过本文考虑和描述的方法和系统转化成馏出物燃料和润滑油基料的重质烃主要包含c20-c50烃，并具有比柴油燃料更高的沸程，即高于343℃(650°f)，并且包含至多100份/百万份(ppm)的硫和至多10ppm的氮。这种具有低硫和氮含量的重质烃例如可以作为通过经过加氢处理的原油进行常压蒸馏和/或真空蒸馏所得到的重质烃馏分获得，其中加氢处理如上所述用于从衍生自石油的重质烃馏分除去有机硫和氮。这里使用的“主要含有烃”或“主要包含烃”规定了烃的特定碳原子数目范围以及在特定温度范围内的沸点，表示所述烃的类型或馏分可以还含有非常少量的在所述碳原子数目范围之外的烃，且不会改变所述类型或馏分的一般特性(例如沸点)。例如，主要包含c8-c23烃的中间馏出物表示中间馏出物含有至少80重量％的各自具有8-23个碳原子的烃分子，可能具有非常少量的各自具有小于8个碳原子的烃分子，以及非常少量的各自具有大于23个碳原子的烃分子，使得沸点保持在149-371℃(300-700°f)的范围内。
从原油的常压蒸馏衍生的重质馏出物和残余馏分含有来自原油的最重的烃，并且可以分离以形成产物，包括重质燃料油、润滑(lube)油、蜡和沥青(bitumen)。当重质馏出物和残余馏分进行真空蒸馏时，例如得到含有各种重质烃的产物，包括真空瓦斯油(vgo)，其主要包含c20-c50烃并具有343-566℃(650-1050°f)的沸点。进而，vgo的加氢裂化将这些较重的烃转化成中等范围的烃和轻质烃，但是在vgo中的一部分重质烃保留作为未转化的油(uco)。更特别是，vgo通常首先进行加氢处理以除去硫、氮、氧和金属，留下经加氢处理的vgo。然后，经加氢处理的vgo进行加氢裂化(hdc)工艺，这将主要部分的vgo烃转化成较轻的烃。经加氢裂化的烃产物从一系列分馏器通过以分离和制备各种轻质油产物，并且留下uco，ugo含有在hdc工艺之后留下的最重的烃。vgo和uco通常进一步精制和加工，例如使用加氢裂化、加氢处理和分离工艺以制备各种产物，包括一些馏出物燃料油和高品质润滑油基料。
如上所述，如果重质烃含有高于100份/百万份(ppm)的硫，则它们必须首先进行除硫工艺，例如加氢处理，从而形成具有低硫和氮含量的重质烃，以供应给精制系统的脱蜡区。相似地，如果重质烃含有高于10份/百万份(ppm)的氮，则它们必须首先进行除氮工艺，这可以与用于除硫的加氢处理工艺相同或不同，从而形成具有低硫和氮含量的重质烃，以供应给精制系统的脱蜡区。有利的是，加氢处理工艺可以在本领域技术人员公知的条件下进行，从而从重质烃同时除去硫和氮。如本领域技术人员所公知，加氢处理可以单独和独立于在烃精制期间的其它工艺进行，或可以与其它精制工艺同时进行，例如加氢裂化或其它工艺。本领域技术人员也知道，加氢处理通常在一种或多种加氢处理催化剂的存在下进行。
因此，适用于本文考虑和描述的方法和系统中的具有低硫和氮含量的重质烃可以衍生自重质烃的各种来源，包括瓦斯油，例如真空瓦斯油(vgo)，其在代表性范围内沸腾，例如从288℃(550°f)至593℃(1100°f)，通常是从343℃(650°f)至566℃(1050°f)。除了vgo之外或代替vgo，特定新鲜进料组分也包括宽范围的直馏馏分和在精制操作中被转化的重质烃馏分(即，衍生自原油)，例如大气瓦斯油，真空残余物和脱沥青的真空残余物(例如沸点高于566℃(1050°f))，常压残余物(例如沸点高于343℃(650°f))，直馏馏出物，全部或顶部的石油原油，包括重质原油，高沸点合成油，循环油，和催化裂化器(例如流化催化裂化或fcc)馏出物。衍生自石油的重质烃的新鲜进料组分也可以包括矿物油和合成油(例如焦油、沥青、煤油、页岩油、焦油砂产物等等)以及它们的馏分。
示例性的重质烃包含vgo或主要vgo(例如通常至少50重量％、通常至少7重量％的vgo)新鲜进料组分与加氢裂化器流出物的循环物料的组合。与构成重质烃进料的具体组分无关，此料流通常包含至少50重量％、通常至少75重量％的在比所需润滑油基料的初始沸点更高的温度下沸腾的烃。重质烃进料的初始沸点通常是至少288℃(550°f)，经常是至少343℃(650°f)。
关于使用单个精制系统交替制备燃料油和润滑油基料的方法，此方法包括在第一段时间内按照燃料模式或润滑油模式之一操作精制系统，和在第二段时间内按照燃料模式或润滑油模式中的另一个模式操作精制系统。第一段时间和第二段时间应当独立地是至少一星期。
例如，非限制性地，在此方法的一些实施方案中，精制系统是在第一段时间内按照燃料模式操作的，这促进制备燃料油；然后，精制系统在第二段时间内按照润滑油模式操作，这促进制备润滑油基料，其中第二段时间可以是与第一段时间相同或不同的。同样，在此方法的一些实施方案中，精制系统是在第一段时间内按照润滑油模式操作的，这促进制备润滑油基料；然后，精制系统在第二段时间内按照燃料模式操作，这促进制备燃料油，其中第二段时间可以是与第一段时间相同或不同的。
更特别是，操作精制系统的燃料模式促进制备燃料油，并包括使得重质烃在脱蜡区中在200-427℃的温度和3.45-17.24mpa的压力下与加氢异构化催化剂接触，从而制备经脱蜡的重质烃。例如，在燃料模式操作期间在脱蜡区中的温度可以非限制性地是200-400℃，或是200-343℃，或甚至是200-315℃。同样，在燃料模式操作期间在脱蜡区中的压力可以例如非限制性地是3.45-17.24mpa，3.45-13.8mpa，或甚至是3.45-10.3mpa。虽然可能在脱蜡区中在加氢异构化催化剂的存在下出现重质烃的一些裂化，但是操作脱蜡区的目的是将在重质烃中所含的正链烷烃加氢异构化成异链烷烃。另外，脱蜡区进行操作以达到至多30％的重质烃转化率，基于供应给脱蜡区的重质烃的总摩尔量计，例如非限制性地是至多20％的重质烃转化率，或至多15％的重质烃转化率，或甚至至多5％的重质烃转化率。在上述燃料模式操作条件下，在脱蜡区中催化重质烃的加氢异构化反应，并制得经脱蜡的烃。
对于脱蜡区的加氢异构化催化剂没有特别限制，可以使用目前已知或将来知道的能催化重质烃的加氢异构化反应的任何催化剂组合物，其中在重质烃中所含的直链正链烷烃被转化成支化的异链烷烃。合适的加氢异构化催化剂非限制性地包括例如含有至少一种选自viii族的贵金属或非贵金属的催化剂组合物，viii族金属例如是镍、钴、铂和钯，其负载在耐火性氧化物或沸石载体结构上，其中沸石载体结构由氧化硅-氧化铝、氧化硅-氧化铝-磷酸盐、氧化钛、氧化锆、氧化钒、y分子筛或超稳定y分子筛制成。其它合适的加氢异构化催化剂非限制性地包括负载或未负载的含有铂、氟化物和氧化铝的催化剂组合物。更特别是，在一些实施方案中，加氢异构化催化剂可以包括在酸性载体结构上的非贵金属的viii族金属(例如钴)和vi族金属(例如钼)。在其它实施方案中，加氢异构化催化剂可以是在由氧化硅-氧化铝制成的沸石载体上的viii族贵金属(例如铂)。
用于操作精制系统的燃料模式还包括使得经脱蜡的烃在加氢精制区中在从高于288℃至427℃(从高于550°f至800°f)的温度和3.45-17.24mpa的压力下与在酸性载体上的贵金属催化剂接触。例如，在燃料模式操作期间在加氢精制区中的温度可以非限制性地是290-413℃，或290-400℃。同样，在燃料模式操作期间在加氢精制区中的压力可以例如非限制性地是3.45-17.24mpa，3.45-13.8mpa，或甚至是3.45-10.3mpa。在上述燃料模式操作条件下，能在加氢精制区中同时催化在经脱蜡的裂化烃中的重质烃的饱和以及裂化，并制得经燃料模式精制的烃，其具有低于371℃(700°f)的沸点。经燃料模式精制的烃通常被供应到分馏区，从而将经燃料模式精制的烃分离成各种产物，这包括但不限于含有馏出物燃料的中间馏出物燃料油馏分。经燃料模式精制的烃含有至少80重量％(wt％)的馏出物燃料，基于经燃料模式精制的烃的总重量计。
因此，适合用于加氢精制区的在酸性载体上的贵金属催化剂是能同时催化不饱和重质烃的饱和以及重质烃裂化的那些催化剂。更具体而言，当加氢精制区按照燃料模式操作时，在酸性载体上的贵金属催化剂必须能如上所述同时催化重质烃的饱和以及裂化，这涉及比润滑油模式操作更高的温度。交替地，当加氢精制区按照下文详述的润滑油模式操作时，在酸性载体上的贵金属催化剂应当催化重质烃的饱和，且尽可能减少裂化反应。
合适的在酸性载体上的贵金属催化剂包含选自以下的贵金属：铑(rh)，钯(pd)，银(ag)，铱(ir)，铂(pt)，以及它们的组合。例如在一些实施方案中，贵金属催化剂包含至少一种选自以下的贵金属：铑(rh)，钯(pd)，铂(pt)，和它们的组合。适用于贵金属催化剂的酸性载体包括例如含有以下物质的载体结构：氧化铝，无定形氧化硅氧化铝(asa)，以及各种金属氧化物或沸石，例如超稳定y沸石和β沸石材料。贵金属催化剂可以还包含额外组分，例如本领域技术人员目前已知或将来知道的用于改进或提高贵金属催化剂的性能或活性的材料。
如果必要的话，按照燃料模式操作精制系统10可以持续进行一段时间，例如至少一星期或更长的时间，从而制备具有所需品质的中间馏出物燃料。通过此方法的燃料模式操作制得的馏出物燃料(燃料油)主要包含c8-c23烃，例如非限制性地是主要c10-c22烃，主要c12-c22烃，或甚至主要c15-c22烃。另外，通过此方法制备的馏出物燃料可以具有149-371℃(300-700°f)的沸点，例如非限制性地是249-371℃(480-700°f)，或288-371℃(550-700°f)，或甚至是149-288℃(300-550°f)。
当精制系统按照燃料模式操作时，供应给分馏区的经燃料模式精制的烃的总重量中的至少80重量％是馏出物燃料，所以经燃料模式精制的烃的总重量中的至少80重量％是作为馏出物燃料从分馏区排出的。例如，在一些实施方案中，经燃料模式精制的烃的总重量中的至少85重量％、或至少90重量％、或甚至至少95重量％是馏出物燃料。另外，应当注意的是，剩余的从分馏区排出的经燃料模式精制的烃通常包含未转化的油(uco)，其处于润滑油烃范围内，它们不太适合用作润滑油基料。另外或者代替，在燃料模式操作期间从分馏区排出的这种残余uco可以适合作为进料用于其它精制工艺，例如非限制性地是流化催化裂化工艺和乙烯裂化工艺。
另一方面，用于操作精制系统的润滑油模式促进制备润滑油基料，并包括使得重质烃在脱蜡区中在与上文关于燃料模式操作所述的相同温度和压力条件下与加氢异构化催化剂接触。因此，重质烃的加氢异构化反应是在脱蜡区中催化的，其中可能发生重质烃的一些加氢裂化，并制得经脱蜡的重质烃。在操作的润滑油模式中，优选从上述温度和压力范围内选择用于脱蜡区的操作条件，这将尽可能减少裂化副反应。
用于操作精制系统的润滑油模式还包括使得来自脱蜡区的经脱蜡的重质烃在加氢精制区中在200-288℃(392-550°f)的温度和3.45-17.24mpa的压力下与贵金属催化剂接触。例如，在燃料模式操作期间在加氢精制区中的温度可以非限制性地是200-280℃，或200-260℃。同样，在燃料模式操作期间在加氢精制区中的压力可以例如非限制性地是3.45-17.24mpa，或3.45-13.8mpa，或甚至3.45-10.3mpa。应当注意的是，在润滑油模式操作期间，加氢精制区是在比燃料模式操作期间更低的温度下操作，这旨在不鼓励重质烃的裂化。在这些润滑油模式操作条件下，不饱和烃的饱和被最大化，并优先制备经润滑油模式精制的烃。经润滑油模式精制的烃包含至少70重量％的润滑油，基于经润滑油模式精制的烃的总重量计。
经润滑油模式精制的烃通常被供应到分馏区，从而将经燃料模式精制的烃分离成各种产物，包括但不限于含有润滑油基料的润滑油馏分，并且具有至少371℃(700°f)的沸点。另外，当精制系统在润滑油模式中操作时，被供应到分馏区的经润滑油模式精制的烃的总重量中的至少70重量％是润滑油烃，所以经润滑油模式精制的烃的总重量中的至少70重量％从分馏区作为含有润滑油基料的润滑油馏分排出。例如，在一些实施方案中，经润滑油模式精制的烃的总重量中的至少75重量％、或至少80重量％、或至少85重量％、或甚至至少90重量％包含润滑油馏分。
润滑油基料通常用于生产润滑剂，例如用于汽车的润滑油，工业润滑剂和润滑脂。最终的润滑剂产物由两种常规组分组成：润滑基料和添加剂。润滑油基料是这种润滑剂最终产物的主要成分，并对其性能做出显著贡献。一般而言，一些润滑油基料用于通过改变各种润滑油基料和各种添加剂的混合物来生产宽范围的最终润滑剂产物。
根据美国石油研究所(api)的分类，基料按照其饱和烃含量、硫水平和粘度指数被分成五个类型(表1)。润滑油基料通常从不可更新的石油来源以大规模制备。类型i、ii和iii基料都是从原油经由深度加工得到的，例如溶剂萃取，加氢处理，加氢裂化，溶剂或催化脱蜡，以及加氢异构化。类型iii基料也可以从由天然气、煤或其它化石来源得到的合成烃液体制备。类型iv基料，即聚α-烯烃(pao)是通过α-烯烃、例如1-癸烯的低聚制备的；类型v基料包括不属于上述类型i-iv的任何物质，例如环烷烃、聚亚烷基二醇(pag)和酯。
表1
通过本发明方法的润滑油模式操作制备的高品质润滑油基料是api类型ii和iii的润滑油基料。如上表1中所示，api类型ii基料具有饱和物质含量为90重量％或更大，硫含量是不大于0.03重量％，并且粘度指数(vi)是大于80且小于120。除了vi是至少120，api类型iii基料是与类型ii基料相同的。本发明的下述方法通常适合用于从重质烃、例如上述那些生产类型ii和类型iii基料。api类型iii润滑油基料是特别受关注的。
通过在不同的操作条件下(例如燃料模式或润滑油模式)选择能同时催化重质烃的饱和和裂化的、或主要催化重质烃的饱和的在酸性载体上的贵金属催化剂，并在加氢精制区中使用此贵金属催化剂，燃料油和润滑油基料都可以不仅从相同的重质烃进料制备，而且可以使用相同的精制系统在仅仅调节操作条件的情况下制备(即加氢精制区的温度和压力)。这排除了对于单独的精制系统或在相同精制系统中的额外装置的要求。
例如，除了在润滑油和燃料模式中的仅仅一个或另一个模式中不再需要催化剂的变化。除了按照仅仅调节一个或另一个模式操作之外，在燃料模式和润滑油模式之间的变化应当不需要调节进料速率。用于监控精制系统及其操作条件的装置和方法保持基本上是相同的，同时在必要时使用本领域技术人员公知的技术和方法很好地调节加氢精制区的操作温度和压力。
与精制系统是按照燃料模式或润滑油模式操作无关，用于加工重质烃的方法的一些实施方案也包括在将重质烃供应给脱蜡区之前将它们在加热区中预加热。重质烃的预加热可以包括使用燃烧炉，或能将重质烃的温度升高到所需高温的其它常规加热装置。
如上所述，用于加工重质烃的方法可以包括使得经润滑油模式精制的重质烃、或经燃料模式精制的重质烃、或这两者在分馏区中进行分馏，从而将通过加氢精制区制备的精制烃分离成不同的烃产物，例如经燃料模式精制的重质烃被分馏形成各种产物，包括但不限于含有馏出物燃料的中间馏出物燃料油馏分，而经润滑油模式精制的重质烃被分馏形成各种产物，包括但不限于含有润滑油基料的润滑油馏分。另外，在分馏之前，经润滑油模式精制的重质烃、或经燃料模式精制的重质烃、或这两者通常在相分离区中进行气-液分离，从而制备含有精制的重质烃的液体料流，其然后进行分馏。
现在参见图1，其显示一个示例性实施方案的示意性流程图，其中精制系统10用于实施本发明所考虑和描述的用于交替制备燃料油和润滑油的方法。更特别是，图1中所示的精制系统10的实施方案包括脱蜡区14，以及与脱蜡区14流体连通的加氢精制区16。虽然在图1中没有具体显示，但是脱蜡区14包含加氢异构化催化剂，其能催化在重质烃中所含的正链烷烃的加氢异构化反应。加氢精制区16包含在酸性载体上的贵金属催化剂(未显示)，其能催化不饱和重质烃的饱和以及重质烃的裂化，这取决于使用如上所述的燃料模式或润滑油模式操作条件。更特别是，在燃料模式操作期间，理想的是，重质烃的饱和和裂化都在加氢精制区16中出现。在润滑油模式操作期间，理想的是，在加氢精制区16中主要出现饱和，同时尽可能减少裂化反应。
如图1所示，精制系统10可以还包含相分离区18，其用于经燃料模式或润滑油模式精制的烃进行气液分离，这分别得到含有经燃料模式精制的烃或经润滑油模式精制的烃的液体料流。通常，精制系统10也包括分馏区28，其用于将液体料流分离成各种产物，非限制性地包括：当进行燃料模式操作时得到含有燃料油的中间馏出物燃料油馏分，或当进行润滑油模式操作时得到含有润滑油基料的润滑油馏分。
在图1所示的实施方案中，可从例如vgo、uco或其组合衍生的重质烃通常经由进料管线20供应到加热区，例如燃烧炉12，其中将重质烃和氢气加热到所需的反应温度。初始vgo可以在被供应到加热区12之前或之后进行加氢处理(未显示)以除去超过上述量的硫和氮，或进行加氢裂化(未显示)，或进行这两者。
在加热区12中加热之后，将重质烃供应到脱蜡区14，并如上所述在200-427℃的温度和3.45-17.24兆帕(mpa)的压力下与加氢异构化催化剂(未显示)接触，这与操作是按照燃料模式或润滑油模式进行无关。在脱蜡区14中进行重质烃的加氢异构化反应，并制得经脱蜡的重质烃。虽然在脱蜡区14中也会出现重质烃的裂化，但是加氢异构化应当是主要反应，而裂化尽可能少地出现。用于容纳脱蜡区14的合适容器包括能耐受上述操作条件和反应的任何常规容器。
当按照燃料模式操作精制系统10时，经脱蜡的烃被供应到加氢精制区16，并在这里如上所述在从高于288℃至427℃(从高于550°f至800°f)的温度和3.45-17.24mpa的压力下与在酸性载体上的贵金属催化剂接触。在这些燃料模式操作的条件下，在加氢精制区16中进行催化不饱和烃的饱和以及重质烃的裂化反应，并制得经燃料模式精制的烃。用于容纳加氢精制区16的合适容器包括能耐受上述操作条件和反应的任何常规容器。
另外，经燃料模式精制的烃通常在分馏区28中进行分离以制备馏出物燃料，其经由管线30排出。如本领域技术人员所知，虽然图1显示了用于馏出物燃料产物的仅仅一个排料管线30，但是在精制系统10的燃料模式操作期间制得的馏出物燃料可以从分馏区28经由多于一个排料管线(未显示)排出，这取决于所需的具体燃料产物(例如石脑油，汽油，或柴油范围的烃燃料)。
应当注意的是，在精制系统10按照燃料模式操作期间，经燃料模式精制的烃在分馏区28中分馏的步骤也得到未转化的油(uco)馏分32，其从分馏区28的底部排出。在一些实施方案中，本发明的方法可以还包括将至少80重量％的uco馏分32经由循环管线22循环到加氢裂化/加氢精制区16。当小于100重量％的uco馏分32被循环时，未循环的部分经由管线34从系统排出，并且可以适合作为进料用于其它精制工艺，例如非限制性地是流化催化裂化工艺和乙烯裂化工艺。
如图1所示，氢气可以经由氢气进料管线24供应到被加入加热炉区12的重质烃进料，从而促进在加氢裂化区、脱蜡区和加氢精制区14和16中出现的任何精制工艺。另外，富含氢气的料流可以从气/液分离区18经由排气管线26排出，然后供应给被加入脱蜡区14和加氢精制区16的任何一个或多个重质烃进料，从而提供额外的氢气和促进在其中进行的精制工艺。
在系统10的润滑油模式操作期间，经脱蜡的重质烃被供应到加氢精制区16，并在这里在200-288℃(392-550°f)的温度和3.45-17.24mpa的压力下与在酸性载体上的贵金属催化剂接触。在这些润滑油模式操作的条件下，不饱和烃的饱和被最大化，同时尽可能减少裂化反应，制得经润滑油模式精制的烃。经润滑油模式精制的烃在气/液分离区18之后进行分馏以制备含有润滑油基料的润滑油馏分。从分馏区28经由管线32和34排出的润滑油基料是api类型ii和iii的润滑油基料，并因此具有饱和物质含量为90重量％或更大，硫含量是不大于0.03重量％，基于润滑油基料的总重量计。在一些实施方案中，所制得的润滑油基料是api类型ii润滑油基料，其具有粘度指数为大于80且小于120。在其它实施方案中，所制得的润滑油基料是api类型iii润滑油基料，其具有粘度指数为至少120。
在本发明的方法和装置的一些实施方案中，精制系统可以还包括裂化区(在图1中未显示)，其可以包含或不含加氢裂化催化剂。这可以例如在重质烃包含来自原油工艺进行常压蒸馏(如上所述)得到重质馏出物和残余物的情况下是有利的。在这些实施方案中，此方法还可以包括在重质馏出物中的重质烃和残余物馏分在裂化区中进行裂化，从而制备经裂化的重质烃，其随后可以被供应到脱蜡区。在这些情况下，除非预先进行加氢处理工艺，否则所得的裂化的重质烃可能含有分别高于100ppm和10ppm的硫和氮。因此，在本发明方法和装置的一些实施方案中，除了裂化区(未显示)之外，精制装置可以还包括加氢处理区(未显示)；并且除了裂化之外，此方法可以还包括重质烃在被供应到脱蜡区之前进行加氢处理。
具体实施方案
下面将描述具体实施方案，但是应当理解的是，此描述是说明性的，并不限制上文描述和所附权利要求的范围。
第一种实施方案是一种加工重质烃的方法，所述方法包括以下步骤：提供精制系统，其包含含有加氢异构化催化剂的脱蜡区和含有在酸性载体上的贵金属催化剂的加氢精制区；向精制系统提供含有至多100份/百万份(ppm)的硫和至多10ppm氮的重质烃；在第一段时间内按照燃料模式或润滑油模式之一操作精制系统，同时重质烃在脱蜡区中与加氢异构化催化剂接触，并且在加氢精制区中与在酸性载体上的贵金属催化剂接触；在第二段时间内按照燃料模式或润滑油模式中的另一个模式操作精制系统，同时重质烃在脱蜡区中与加氢异构化催化剂接触，并且在加氢精制区中与在酸性载体上的贵金属催化剂接触；并且，当精制系统按照燃料模式操作时制备含有馏出物燃料的中间馏出物燃料油馏分，和当精制系统按照润滑油模式操作时制备含有润滑油基料的润滑油馏分。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中在向精制系统提供重质烃期间，至少一部分的重质烃是衍生自真空瓦斯油(vgo)、未转化的油(uco)或其组合。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中提供精制系统的操作包括提供具有在酸性载体上的贵金属催化剂的加氢精制区，此催化剂能催化不饱和重质烃的饱和以及重质烃的裂化。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中提供精制系统的操作包括提供具有在酸性载体上的贵金属催化剂的加氢精制区，其中贵金属是选自铑(rh)、钯(pd)、铂(pt)及其组合；并且酸性载体包括氧化铝、无定形氧化硅氧化铝(asa)、金属氧化物、超稳定y沸石、β沸石或其组合。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中按照燃料模式操作精制系统包括：重质烃在精制系统的脱蜡区中在230-427℃的温度和3.45-17.24mpa的压力下与加氢异构化催化剂接触，从而制备经脱蜡的裂化烃；经脱蜡的裂化烃在精制系统的加氢精制区中在从高于288℃至427℃(从高于550°f至800°f)的温度和3.45-17.24mpa的压力下与贵金属催化剂接触，其中加氢精制区是与脱蜡区流体接触的，从而制得经燃料模式精制的烃；并且，经燃料模式精制的烃在精制系统的分馏区中进行分馏，其中分馏区是与加氢精制区流体连通的，从而制备含有馏出物燃料的中间馏出物燃料油馏分；和其中按照润滑油模式操作精制系统包括：重质烃在精制系统的脱蜡区中在230-427℃的温度和3.45-17.24兆帕(mpa)的压力下与加氢异构化催化剂接触，从而制备经脱蜡的重质烃；经脱蜡的重质烃在精制系统的加氢精制区中在200-288℃(392-550°f)的温度和3.45-17.24mpa的压力下与贵金属催化剂接触，从而制得经润滑油模式精制的烃；并且，经润滑油模式精制的烃在精制系统的分馏区中进行分馏，从而制备含有润滑油基料的润滑油馏分。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中经燃料模式精制的烃的分馏操作制得馏出物燃料，其主要包含c9-c23烃并具有149-371℃的沸点。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中在精制系统按照燃料模式操作期间，经燃料模式精制的烃的分馏步骤包括得到未转化的油(uco)馏分；此方法还包括将至少80重量％的uco馏分循环到加氢精制区。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中经润滑油模式精制的烃的分馏操作包括制备润滑油基料，其具有饱和物质含量为90重量％更大，并且硫含量不大于0.03重量％，基于润滑油基料的总重量计。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中经润滑油模式精制的烃的分馏操作包括制备润滑油基料，其进一步具有大于80且小于120的粘度指数。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中经润滑油模式精制的烃的分馏操作包括制得进一步具有粘度指数为至少120的润滑油基料。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中精制系统按照燃料模式的操作制得经燃料模式精制的烃，其含有至少80重量％(wt％)的馏出物燃料，基于经燃料模式精制的烃的总重量计。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中精制系统按照润滑油模式的操作制得经润滑油模式精制的烃，其含有至少70重量％(wt％)的润滑油，基于经润滑油模式精制的烃的总重量计。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中在精制系统的操作期间，分馏步骤也制得富含氢气的料流，并且此方法还包括将富含氢气的料流循环到脱蜡区、加氢精制区、或这两者。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中提供重质烃的步骤包括在重质烃与加氢异构化催化剂在脱蜡区中接触之后使得重质烃在裂化区中裂化，从而制备经裂化的重质烃。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中在精制系统的操作期间，分馏步骤包括制备富含氢气的料流，并且此方法还包括将富含氢气的料流循环到一个或多个裂化区、脱蜡区和加氢精制区。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第一个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中在精制系统按照燃料模式操作期间，经燃料模式精制的烃的分馏步骤包括制备uco馏分；并且此方法还包括将uco馏分循环到裂化区。
本发明的第二种实施方案是加工重质烃的方法，此方法包括以下步骤：提供精制系统，其包含含有加氢异构化催化剂的脱蜡区和含有在酸性载体上的贵金属催化剂的加氢精制区；向精制系统提供含有至多100份/百万份(ppm)的硫和至多10ppm氮的重质烃；在第一段时间内按照燃料模式或润滑油模式之一操作精制系统，同时重质烃在脱蜡区中与加氢异构化催化剂接触，并且在加氢精制区中与在酸性载体上的贵金属催化剂接触；在第二段时间内按照燃料模式或润滑油模式中的另一个模式操作精制系统，同时重质烃在脱蜡区中与加氢异构化催化剂接触，并且在加氢精制区中与在酸性载体上的贵金属催化剂接触；并且，当精制系统按照燃料模式操作时制备含有馏出物燃料的中间馏出物燃料油馏分，和当精制系统按照润滑油模式操作时制备含有润滑油基料的润滑油馏分；其中按照燃料模式操作精制系统包括：重质烃在精制系统的脱蜡区中在230-427℃的温度和3.45-17.24mpa的压力下与加氢异构化催化剂接触，从而制备经脱蜡的烃；经脱蜡的烃在精制系统的加氢精制区中在从高于288℃至427℃(从高于550°f至800°f)的温度和3.45-17.24mpa的压力下与在酸性载体上的贵金属催化剂接触，其中加氢精制区是与脱蜡区流体接触的，从而制得经燃料模式精制的烃；并且，经燃料模式精制的烃在精制系统的分馏区中进行分馏，其中分馏区是与加氢精制区流体连通的，从而制备含有馏出物燃料的中间馏出物燃料油馏分；和其中按照润滑油模式操作精制系统包括：重质烃在精制系统的脱蜡区中在230-427℃的温度和3.45-17.24mpa的压力下与加氢异构化催化剂接触，从而制备经脱蜡的重质烃；经脱蜡的重质烃在精制系统的加氢精制区中在200-288℃(392-550°f)的温度和3.45-17.24mpa的压力下与在酸性载体上的贵金属催化剂接触，从而制得经润滑油模式精制的烃；并且，经润滑油模式精制的烃在精制系统的分馏区中进行分馏，从而制备含有润滑油基料的润滑油馏分。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第二个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中精制系统按照燃料模式的操作制得经燃料模式精制的烃，其含有至少80重量％(wt％)的馏出物燃料，基于经燃料模式精制的烃的总重量计；和其中精制系统按照润滑油模式的操作制得经润滑油模式精制的烃，其含有至少70重量％的润滑油，基于经润滑油模式精制的烃的总重量计。
本发明的第三种实施方案是一种精制系统，其包含：含有加氢异构化催化剂的脱蜡区，所述加氢异构化催化剂能催化重质烃的加氢异构化反应；含有在酸性载体上的贵金属催化剂的加氢精制区，所述贵金属催化剂能催化重质烃的饱和，其中加氢精制区是与脱蜡区流体连通的；和与加氢精制区流体连通的分馏区，其用于分馏脱蜡区和加氢精制区的产物，其中精制系统用于从重质烃交替制备中间馏出物燃料和润滑油基料。本发明的一个实施方案是根据本自然段中第三个实施方案至本段所述的一个、任一个或所有在先实施方案，其中在酸性载体上的贵金属催化剂包含选自以下的贵金属：铑(rh)、钯(pd)、铂(pt)和其组合；酸性载体包括氧化铝，无定形氧化硅氧化铝(asa)，金属氧化物，超稳定y沸石，β沸石，或其组合。
无需累述，应当理解的是本领域技术人员能使用上文的描述完全实施本发明，并且能够容易地确定本发明的基本特征，且可以在不偏离本发明主旨和范围的情况下对于本发明进行各种改变和改进并使其适应不同的应用和条件。所以，上文所述的优选具体实施方案应当理解为仅仅示例性的，并不以任何方式限制其余的公开内容，并且涵盖在所附权利要求范围内包括的各种改进和等同方案。
在上文中，除非另有说明，所有温度的单位是摄氏度，所有份数和百分比是按重量计的。