用于生产油基组分的方法与流程

本发明涉及生产交通燃料和基础油组分的领域。更特别地，本发明涉及一种用于生产中间馏出物燃料和润滑剂基础油的包括含蜡原料的加氢裂化和脱蜡的方法。

背景技术：

裂化，尤其是加氢裂化，是炼油厂中用于使较大的烃组分裂解成可用作交通燃料组分的较小的短链烃的公知工艺。裂化通过通常在裂化催化剂的存在下使c15至c45的烃链中的碳碳键断裂来实现。最终产物的性质取决于进料的性质和进行该工艺的工艺条件(例如，温度、压力和催化剂的性质)。

广泛使用的用于进行石油原油中的高沸点高分子量烃馏分的催化裂化的方法是使用粉末状催化剂的流化催化裂化(fluidcatalyticcracking，fcc)工艺。将催化剂颗粒悬于在重瓦斯油进料的上升流中以形成流化床。通常将进料预加热，然后通过进料喷嘴喷射到提升管的底部以使进料与热的流化催化剂接触。fcc裂化器的温度通常为500℃至800℃。

重烃的加氢裂化也可以在固定床加氢裂化器中实现。在该加氢裂化器中，将原料与氢气一起向下进料通过催化剂床。在固定床反应器中，催化剂固定在颗粒上，所述颗粒可以具有多种尺寸和形式，从而提供原料和氢气均匀且均质的分布并且进一步提供与活性催化剂的最大接触。含有催化剂的颗粒固定在层或床中，并且原料和氢气通过该层。通常，固定床反应器包括多个催化剂层。

常用的用于加氢裂化的原料是减压瓦斯油(vacuumgasoil，vgo)，其是石油蒸馏剩下的重油。vgo含有大量的环状化合物和芳族化合物，以及杂原子(例如硫和氮)和其他更重质化合物，这取决于原油源和vgo馏分(cut)。

烃裂化通常伴随着加氢工艺，也被称为加氢处理工艺。加氢的目的是除去杂原子(例如氧、硫和/或氮)，并且还使烃进料中通常存在的芳族化合物饱和。为了确保杂原子的除去和芳族化合物的饱和，加氢工艺通常在实际的加氢裂化工艺之前进行。在一些情况下，加氢还包括开环作用。然而，在加氢步骤中不发生大量的烃裂解。原料在加氢裂化之前的预先加氢确保了良好的加氢裂化性能并且提高了加氢裂化中产生的产物的产率。

蜡和疏松蜡(slackwax)是主要包含链烷烃的原料的通用术语。蜡中的链烷烃通常是饱和的c15至c45直链烃(正构链烷烃或正链烷烃)。蜡还可包含一定程度的支链烃(异构化链烷烃或异链烷烃)和环状烃。疏松蜡通常通过含蜡石油进料(例如vgo流)的溶剂脱蜡工艺形成。溶剂脱蜡工艺通常如下进行：将合适的溶剂与含蜡石油原料混合，然后将混合物冷却并分离蜡作为固体蜡晶体，例如，通过过滤。蜡还可以通过费-托(fischer-tropsch，f-t)工艺来生产，其中使含有一氧化碳和氢的气体反应以形成具有各种链长度的烃。f-t工艺广泛地用于其中使用天然气作为碳源的天然气制油(gas-to-liquid，gtl)技术。在f-t工艺中也可以使用生物质作为碳源，进而通常被称为生物质制油(biomass-to-liquid，btl)技术。通过溶剂脱蜡产生的疏松蜡含有不同量的杂质，这使得疏松蜡成为低价值的产品。

催化脱蜡(catalyticdewaxing或cat-dewaxing)单元是其中对烃原料进行催化脱蜡(即，选择性裂化和异构化)的设备。催化脱蜡单元通常被称为vhvi(veryhighviscosityindex，很高粘度指数)单元，因为在所述单元中获得了具有很高粘度指数的基础油。在vhvi单元中，为了改善基础油的低温特性，使直链烷烃异构化以形成支链烷烃(异链烷烃)。另外，在一定程度上发生了烃的裂化。

就石油产品的纯度、排放、低温流动特性和润滑性而言，对高品质的交通燃料和基础油组分的需求不断增加。例如，在柴油燃料生产中用作基础组分的中间馏出物在低温流动特性和十六烷值(cetanenumber)方面的需求正在增加。十六烷值是柴油燃料的燃烧速度的指标。基础油组分最重要的特性是粘度指数，即，粘度随着温度改变的变化的量度。基础油组分的高粘度指数表明在较大的温度范围内保持其润滑能力。

已经尝试多种新技术开发来满足对于改良的石油基产品日益增长的需求。us2004/0256287a1公开了在加氢裂化催化剂的存在下使含蜡烃原料(例如，费-托含蜡烃)加氢裂化的方法。在加氢异构化催化剂的存在下使加氢裂化流出物加氢异构化。使加氢异构化流出物分馏以提供重馏分和中间馏出物燃料，将重馏分脱蜡以提供粘度指数大于130的润滑剂基础油。

us2009/0065393a1公开了一种获得石油馏出物的方法，其中在催化剂的存在下使基于链烷烃的蜡(例如，费-托蜡和/或疏松蜡)进行裂化过程，然后在催化剂的存在下使获得的烯族中间物加氢，并回收馏出物。

仍然需要一种高效、简单且经济的方法，其由可用且可行的进料以高产率生产高品质的中间馏出物和很高粘度指数的润滑剂基础油，并且还提升产品品质。中间馏出物和基础油分别期望地具有高的十六烷值和高的粘度指数。

技术实现要素：

在一个方面中，本发明提供了一种生产油基组分的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供vgo和疏松蜡；

-将vgo作为主要组分和疏松蜡作为次要组分组合以提供原料；

-使原料进行加氢裂化步骤以提供第一流出物；

-使第一流出物分馏以提供至少底部馏分和中间馏出物馏分；

-回收底部馏分和中间馏出物馏分。

在另一个方面中，本发明提供了一种用于提高基础油的粘度指数的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供vgo和疏松蜡；

-将vgo作为主要组分和疏松蜡作为次要组分组合以提供原料；

-使原料进行加氢裂化步骤以提供第一流出物；

-使第一流出物分馏以提供至少底部馏分和中间馏出物馏分；

-使底部馏分进行脱蜡步骤以提供第二流出物；

-使第二流出物分馏以提供至少中间馏出物和基础油；

-回收中间馏出物和基础油。

在又一个方面中，本发明提供了一种用于生产油基组分的布置，所述装置包括：

-加氢裂化反应器a，其用于裂化含蜡进料以提供第一流出物4，所述加氢裂化反应器a包括用于向加氢裂化反应器a中供应原料的至少一个入口和用于从加氢裂化反应器a中排出第一流出物4的出口；

-与加氢裂化反应器a流连接的第一蒸馏器b，其用于使第一流出物4分馏以提供至少底部馏分hcb和中间馏出物馏分md，第一蒸馏器b布置在加氢裂化反应器a的下游；

-与第一蒸馏器b流连接的脱蜡单元c，其用于使底部馏分hcb脱蜡以提供第二流出物6，脱蜡单元c布置在第一蒸馏器b的下游；以及

-与脱蜡单元c流连接的第二蒸馏器d，其用于使第二流出物6分馏以提供至少中间馏出物md和基础油，第二蒸馏器d布置在脱蜡单元c的下游并且包括用于排出中间馏出物md和基础油的至少一个出口。

减压瓦斯油是基于石油的重烃馏出物，其被广泛用作流化催化裂化器中的原料来生产各种各样的用于各种应用的有价值产品，例如汽油、柴油燃料和基础油。vgo含有大量的环状化合物和芳族化合物以及硫和氮，妨碍其转化为高品质有价值的最终产品。一般来说，vgo品质影响最终产品的品质。具有高粘度指数的高品质iii类基础油可以由合适的vgo以良好的产率生产。然而，粘度指数的进一步提高不可避免地导致不期望的较低的产率。

在本发明中出乎意料地发现，当加氢裂化和催化脱蜡的整个精炼过程的原料包含vgo和疏松蜡时，可以高产率地生产高品质的中间馏出物和润滑剂基础油。另外，还出乎意料地发现，当在基础油的生产中使用疏松蜡与vgo的组合时，与仅由vgo生产的基础油的粘度指数相比，基础油的粘度指数提高而不累及产率。还发现，通过向加氢裂化器中与vgo一起引入疏松蜡，加氢裂化催化剂的性能改善。另外，加氢裂化催化剂的使用寿命延长。此外，以良好的产率生产出十六烷值增加的中间馏出物和粘度指数提高的基础油。

本发明方法的有益优点在于，当向原料中引入疏松蜡时，vgo作为合适原料的严格品质要求可以商量。一般而言，原料的合适品质通过vgo和疏松蜡来调节。在实践中这意味着，在本发明的方法中可以使用较低品质的vgo和包含少量杂质的较高品质的疏松蜡，反之亦然，并且仍然生产出高品质的产品。该特征允许使用较大品质范围的vgo和疏松蜡并且提供了经济优点。

所述方法是高效、简单且经济的。

附图说明

图1示意性地示出了本发明方法的一个实施方案。

图2示出了疏松蜡对基础油的粘度指数(vi)的影响根据运动粘度(kv)的变化。

具体实施方式

在一个方面中，本发明提供了一种生产油基组分的方法，包括以下步骤：

-提供vgo和疏松蜡；

-将vgo作为主要组分和疏松蜡作为次要组分组合以提供原料；

-使原料进行加氢裂化步骤以提供第一流出物；

-使第一流出物分馏以提供至少底部馏分和中间馏出物馏分；

-回收底部馏分和中间馏出物馏分。

在本发明中，

术语“疏松蜡”意指通过对蜡馏出物进行急冷和溶剂压滤而产生的粗蜡；

术语“减压瓦斯油(vgo)”意指由原油减压蒸馏而获得的烃产物；

术语“iii类基础油”意指含有≤0.03重量％的硫和≥90重量％的饱和物并且粘度指数≥120的石蜡基原料。

粘度指数(vi)通常根据标准astmd2270由40℃和100℃下的运动粘度来计算。高vi意味着基础油在40℃和100℃下具有相似的粘度特性，这是非常期望的特性。低vi是不期望的，其意味着基础油在40℃下具有高的粘度，而在100℃下具有低的粘度。

适用于本发明方法的原料通常包含至多约0.18重量％的氮、至多约2重量％的硫、和约45重量％的芳族化合物。

包含vgo和疏松蜡的原料的沸程可以改变，并且通过期望的最终基础油来确定。在一个实施方案中，原料的沸程基本上在与vgo的沸程相同的范围内。

通常，疏松蜡含有一定量的芳族化合物、氮和硫作为杂质。在本发明的一个实施方案中，疏松蜡作为由含蜡石油进料的溶剂脱蜡获得的未纯化的疏松蜡提供。

将疏松蜡与vgo组合以提供包含vgo作为主要组分和疏松蜡作为次要组分的原料。除疏松蜡之外，原料可以包含少量的另外的蜡。另外的蜡可以是任意种类的蜡，包括合成蜡(例如费-托蜡)。

在一个实施方案中，原料包含至多约30重量％的疏松蜡。在另一个实施方案中，原料包含至多约25重量％的疏松蜡。在又一个实施方案中，原料包含至多约20重量％的疏松蜡。在一个实施方案中，原料包含1重量％至25重量％的疏松蜡。在另一个实施方案中，原料包含10重量％至20重量％的疏松蜡。在一个实施方案中，在上述单独的实施方案的每一个中，余量为vgo。

使包含疏松蜡的原料进行加氢裂化步骤。在加氢裂化步骤中，杂原子例如n和s被除去，较大的长链烃被裂解成较小的短链烃，和/或一些环状烃开环形成直链烃和/或支链烃。另外，在该过程中在一定程度上还可发生芳族化合物的脱芳构化和经加氢裂化的分子的异构化。然而，在加氢裂化步骤中蜡中烃的裂解并不像vgo那样大量。

加氢裂化通常在加氢裂化催化剂的存在下进行。适用于该步骤的加氢裂化催化剂是本领域技术人员公知的。加氢裂化催化剂可布置在固定床的一个或更多个层中。催化剂也可布置在分级催化剂床中。合适的催化剂布置的替代方案是本领域技术人员公知的。

在一个实施方案中，在加氢裂化步骤之前首先使原料进行加氢处理步骤以除去杂质。加氢处理步骤在其中除去原料中存在的任何杂原子(例如氧、硫和/或氮)的条件下进行。另外，在该步骤中芳族化合物通常被饱和。在该步骤中不发生原料中烃的大量裂化。加氢裂化之前的加氢处理步骤确保了良好的加氢裂化性能并且提高了后续加氢裂化中生产的产物的产率。加氢处理通常在催化剂的存在下进行。适用于该步骤的催化剂是本领域技术人员公知的。催化剂可布置在固定床的一个或更多个层中。催化剂也可布置在分级催化剂床中。合适的催化剂布置的替代方案是本领域技术人员公知的。

加氢处理和加氢裂化步骤可以在单一的反应器或分开的反应器中进行。当这两个步骤在分开的反应器中进行时，加氢处理反应器布置在加氢裂化反应器的上游。

加氢裂化步骤(任选地包括加氢处理步骤)中的每单位原料的氢的进料速率为约大于1000l/l。

加氢裂化通常在约120巴至约170巴的压力下进行。在一个实施方案中，压力为约150巴。在另一个实施方案中，压力为约132巴。

加氢裂化的温度为约350℃至约450℃。在一个实施方案中，温度为400℃。

加氢裂化步骤的转化率为约50％至约80％。在一个实施方案中，转化率为约56％。转化率如下计算：

转化％＝100-[100*(>343℃沸腾的产物/进料中>343℃沸腾的馏分)]

包含vgo和疏松蜡的原料可以作为分开的流进料至加氢裂化反应器中或者组合成单一的流进料至该反应器中。

通过蒸馏使由加氢裂化步骤获得的第一流出物分馏，由此获得至少底部馏分和中间馏出物馏分。实现了在约300℃至约370℃范围内沸腾的中间馏出物馏分的合适燃料油品质，并且其适合用作柴油燃料的组分。底部馏分主要由直链烷烃和环烷烃(naphtene)构成，并且在高于370℃时沸腾。第一流出物的分馏还产生了一些轻质气态烃。

在一个实施方案中，为了进一步精炼，使底部馏分进行脱蜡步骤。在脱蜡步骤中，使含蜡正链烷烃异构化以提供支链异链烷烃。烃的异构化是期望的并且通常改善基础油的低温流动特性。脱蜡通常在脱蜡催化剂的存在下进行。适用于该步骤的脱蜡催化剂是本领域技术人员公知的。

脱蜡步骤提供第二流出物，其在蒸馏器中分馏成高品质的中间馏出物和基础油。还获得了更轻质的气态烃。得到了具有期望的高粘度指数(>130)的iii类基础油以及具有高十六烷值和改善的低温流动特性的在约300℃至约370℃范围内沸腾的中间馏出物。由脱蜡步骤获得的中间馏出物可以本身或者作为混合组分用作柴油燃料。

本发明可以是分批过程或连续过程。

在另一个方面中，本发明提供了一种用于提高基础油的粘度指数的方法，所述方法包括以下步骤：

-提供vgo和疏松蜡；

-将vgo作为主要组分和疏松蜡作为次要组分组合以提供原料；

-使原料进行加氢裂化步骤以提供第一流出物；

-使第一流出物分馏以提供至少底部馏分和中间馏出物馏分；

-使底部馏分进行脱蜡步骤以提供第二流出物；

-使第二流出物分馏以提供至少中间馏出物和基础油；

-回收中间馏出物和基础油。

上述的关于原料、过程条件等的所有信息也适用于后面的方法。

可以用于进行本发明方法的布置的一个实例示于图1中。参照该图，用于生产油基组分的布置包括用于裂化含蜡进料以提供第一流出物4的加氢裂化反应器a、第一蒸馏器b、脱蜡单元c和第二蒸馏器d。加氢裂化反应器a包括用于向加氢裂化反应器a中供应原料的至少一个入口和用于从加氢裂化反应器a中排出第一流出物4的出口。在本发明的一个实施方案中，加氢裂化反应器a包括至少两个入口，一个用于疏松蜡2，一个用于组合的氢1和vgo3。在该图中，加氢裂化反应器a包括催化加氢处理区ht和催化加氢裂化区hc，加氢处理区位于加氢裂化区的上游。两个区各自中的催化剂可以布置在一个或更多个床中。此外，床可以是关于所使用的催化剂的量分级的。合适的催化剂布置和分级是本领域技术人员公知的。或者，加氢处理区和加氢裂化区可以布置在单独的反应器中，加氢处理反应器位于加氢裂化反应器的上游(图1中未示出)。

第一蒸馏器b与加氢裂化反应器a流连接，用于使第一流出物4分馏以提供至少底部馏分hcb和中间馏出物馏分md。第一蒸馏器b包括用于向第一蒸馏器b中供应第一流出物4的入口和用于排出底部馏分hcb和中间馏出物馏分md的至少一个出口。加氢裂化反应器a与第一蒸馏器b之间的流连接通过加氢裂化反应器a的出口与第一蒸馏器b的入口之间的管连接来布置。第一蒸馏器b布置在加氢裂化反应器a的下游。脱蜡单元c与第一蒸馏器b流连接，用于使底部馏分hcb脱蜡以提供第二流出物6。在一个实施方案中，单元c是溶剂脱蜡反应器。脱蜡单元c包括用于向脱蜡单元c中供应底部馏分hcb的入口和用于排出第二流出物6的出口。第一蒸馏器b与脱蜡单元c之间的流连接通过第一蒸馏器b的排出底部馏分hcb的出口与脱蜡单元c的入口之间的管连接来布置。脱蜡单元c布置在第一蒸馏器b的下游。第二蒸馏器d与脱蜡单元c流连接，用于使第二流出物6分馏以提供至少中间馏出物馏分md和基础油。第二蒸馏器d包括用于向第二蒸馏器d中供应第二流出物6的入口和用于排出中间馏出物md和基础油的至少一个出口，但优选两个出口。脱蜡单元c与第二蒸馏器d之间的流连接通过脱蜡单元c的出口与第二蒸馏器d的入口之间的管连接来布置。第二蒸馏器d布置在脱蜡单元c的下游并且包括用于排出中间馏出物md和基础油的至少一个出口。

在另一个方面中，本发明提供了一种用于生产油基组分的布置，所述装置包括：

-加氢裂化反应器a，其用于裂化含蜡进料以提供第一流出物4，所述加氢裂化反应器a包括用于向加氢裂化反应器a中供应原料的至少一个入口和用于从加氢裂化反应器a中排出第一流出物4的出口；

-与加氢裂化反应器a流连接的第一蒸馏器b，其用于使第一流出物4分馏以提供至少底部馏分hcb和中间馏出物馏分md，第一蒸馏器b布置在加氢裂化反应器a的下游；

-与第一蒸馏器b流连接的脱蜡单元c，其用于使底部馏分hcb脱蜡以提供第二流出物6，脱蜡单元c布置在第一蒸馏器b的下游；以及

-与脱蜡单元c流连接的第二蒸馏器d，其用于使第二流出物6分馏以提供至少中间馏出物md和基础油，第二蒸馏器d布置在脱蜡单元c的下游并且包括用于排出中间馏出物md和基础油的至少一个出口。

给出以下实施例以进一步举例说明本发明而不将本发明限于此。

实施例

将包含20重量％疏松蜡和余量vgo的原料引入包括加氢处理区和加氢裂化区的加氢裂化反应器中。原料中的硫和氮的含量分别为1.3重量％和0.079重量％。原料的粘度指数为106。转化率为约56％。

在约400℃的温度和约132巴的压力下将原料引入加氢裂化反应器中。每单位原料的氢的进料为1.1l/l。

作为参照，在相同条件下将100％vgo的原料引入加氢裂化反应器中。

将来自加氢裂化反应器的流出物进料到蒸馏器中。获得了在高于370℃时沸腾的底部馏分(hcb)和在约300℃至约370℃范围内沸腾的中间馏出物馏分。与不含疏松蜡的vgo进料相比，在约56％的低转化率下，在向vgo中添加20重量％疏松蜡的情况下，底部馏分的产率出乎意料地从31％提高至35％。中间馏出物馏分的十六烷值从60(100％vgo)增加至64(80％vgo/20％疏松蜡)。

对底部馏分进行溶剂脱蜡(sdw)以提供粘度指数>130的基础油和十六烷值为64的另外的中间馏出物。特别地开发了催化脱蜡过程以改善基础油产品的低温特性而不牺牲粘度指数。因此，sdw也可以用作经催化脱蜡的产品的粘度指数的指标。sdw也是本领域中普遍接受和使用的方法，并与催化脱蜡具有很好的相关性。

图2示出，在约56％的转化率下，在添加20重量％疏松蜡的情况下的基础油的粘度指数明显高于纯vgo进料的情况。甚至在4cst产品的情况下，由溶剂脱蜡获得的基础油也实现了至少130的粘度指数。图2还示出，该基础油的粘度指数与由不含蜡的vgo制备的基础油的粘度指数相比提高了大于约10个单位。

对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术进步，本发明的概念可以以多种方式实施。本发明及其实施方案不限于上述实施例，而是可以在权利要求书的范围内变化。