一种催化柴油与费托合成油联合处理工艺及系统的制作方法

本发明属于石油化工，特别是涉及一种催化柴油与费托合成油联合加氢转化处理工艺及系统。

背景技术：

1、国内柴油中催化柴油占比高是我国特有的能源结构特点，催化柴油因密度较大、芳烃含量较多且十六烷值低，无法直接作为产品出厂，必须进行后续处理加以高附加值利用。常规的手段主要有加氢精制、作为掺炼料进行加氢裂化等路线。

2、目前，以催化柴油为原料进行加氢裂化成为研究的主要方向，对催化柴油中的芳烃进行有效富集从而实现高辛烷值汽油的生产，有效的降低了柴汽比实现了催化柴油的高附加值利用。由于催化柴油本身的特性，催化柴油加氢裂化技术对精制段有比较严苛的要求，装置运转周期成为制约该技术发展的关键因素之一。

3、随着能源结构的调整，对于传统能源煤的高附加值利用需求日益增加。大力发展煤化工产业成为了我国能源结构革命的重要一环，其中通过加氢裂化工艺处理费托合成油成为了打破煤化工产业产品结构单一的重要手段。费托合成油产品碳数分布较宽（c2～c20），主要由正构烷烃组成且具有“无硫、无氮和无芳烃”的特点，与常规化石能源存在极大不同。而这些不同也为该工艺带来了不便与瓶颈。如何实现费托合成油高效利用成为业界关注的重点。

4、cn105754646a公开了一种催化柴油加氢转化与催化汽油加氢联合方法，该方法中裂化反应器内按照反应物流流动方向，催化剂床层活性呈现降低的趋势进行级配装填。加氢裂化流出物分离出的液相产物与催化汽油混合后进入汽油加氢反应器，该专利可有效提高石脑油的收率提高装置的液体产品收率。但本专利无法解决精制催化剂失活速率快以及开工初期重石脑油性质较差等技术问题。cn106675638a公开了一种催化柴油加氢转化工艺，该专利在加氢裂化反应器内上部装填含有y分子筛的加氢裂化催化剂、下部装填含有β分子筛的加氢裂化催化剂，两种加氢裂化催化剂的装填体积比为1:5~5:1，可显著提高汽油产品的高辛烷值和柴油产品的十六烷值。但本专利无法解决催化柴油加氢转化长周期运转的技术瓶颈。cn110028987a公开了一种费托合成油加氢精制方法，先对原料油进行低温预加氢，对原料油中的不饱和烯烃进行预处理，再进行深度加氢脱氧反应得到精制生成油，将生成油进行部分循环。该专利可有效提高费托合成油的加氢效果，但无法解决加氢催化剂逐渐失硫的问题，随着运转周期的延长催化剂的性能明显降低。

技术实现思路

1、申请人在研究过程中发现，催化柴油加氢处理过程中对加氢精制过程有着比较严苛的要求，既要将氮脱至满足要求的范围又要尽可能多的保留芳烃，这就要求加氢精制催化剂的活性不宜过高，避免对原料中芳烃过度饱和，这也限制了加氢精制催化剂活性的可调程度；另一方面为了实现较好的脱氮效果，精制催化剂一直处于高强度的脱氮工作条件之下，也会进一步导致催化剂的失活速度较快。另外在催化柴油处理装置开工初期会存在汽油产品辛烷值与精制催化剂活性无法匹配的问题，由于精制催化剂初期活性较高使得汽油的辛烷值不合格，若希望辛烷值快速合格就需要精制催化剂初期快速失活，但失活过快又会进一步降低装置的运行周期，因此装置长周期运行成为亟待解决的技术问题。

2、由于费托合成油原料中几乎不含硫元素，随着装置运转时间的增加，高活性的硫化态加氢催化剂由于无法通过原料进行有效补硫会发生缓慢失活的情况，转化深度与处理效果也会逐渐降低；同时由于费托合成油原料烃组成相对比较单一，当反应温度到达某一温度时，反应物会集中反应放出大量的反应热，装置飞温风险极大且转化率需控制在较低的范围内；导致产品柴油的密度与黏度等指标无法满足现行车用柴油国家标准，这些不足极大地影响了费托合成油加氢工艺的经济效益与安全性。

3、针对现有技术的不足，本发明提供一种催化柴油与费托合成油联合处理工艺及系统。所述联合处理工艺一方面解决了催化柴油转化装置开工初期汽油产品辛烷值低和后期加氢精制能力不足的问题，另一方面解决了费托合成油加氢裂化催化剂失硫的技术问题，通过两套装置的联用实现两套装置的长周期稳定运转。

4、本发明第一方面提供一种催化柴油与费托合成油联合处理工艺，包括如下步骤：

5、（1）在氢气存在下，费托合成油进入第一加氢精制反应区进行反应，反应流出物进入第二加氢裂化反应区，反应流出物经分离后得到气体和液相产品；

6、（2）在氢气存在下，催化柴油进入第二加氢精制反应区进行反应，反应流出物进入第一加氢裂化反应区，反应流出物经分离后得到气体和液相产品；

7、（3）当装置运作时间大于20天后逐步切换，催化柴油和氢气进入第一加氢精制反应区进行反应，反应流出物进入第一加氢裂化反应区，反应流出物经分离后得到气体、第一轻石脑油、第一重石脑油和第一循环油；费托合成油和氢气进入第二加氢精制反应区进行反应，反应流出物进入第二加氢裂化反应区，反应流出物经分离后得到气体、第二轻石脑油、第二重石脑油、第二循环油和尾油。

8、本发明第二方面提供一种催化柴油与费托合成油联合处理工艺，包括如下步骤：

9、（1）在氢气存在下，费托合成油进入第一加氢精制反应区进行反应，反应流出物进入第二加氢裂化反应区，反应流出物经分离后得到气体和液相产品；

10、（2）在氢气存在下，催化柴油进入第二加氢精制反应区进行反应，反应流出物进入第一加氢裂化反应区，反应流出物经分离后得到气体和液相产品；

11、（3）当装置运作时间大于20天后逐步切换，催化柴油进入分馏系统分离后得到轻馏分和重馏分；轻馏分和氢气进入第一加氢精制反应区进行反应，反应流出物进入第一加氢裂化反应区，反应流出物经分离后得到气体、第一轻石脑油、第一重石脑油和第一循环油；费托合成油、重馏分和氢气进入第二加氢精制反应区进行反应，反应流出物进入第二加氢裂化反应区，反应流出物经分离后得到气体、第二轻石脑油、第二重石脑油、第二循环油和尾油。

12、进一步的，催化柴油为催化裂化装置生产得到的柴油产品，催化柴油的馏程一般为150℃～400℃，密度为0.82～0.97g×cm-3，芳烃含量不低于50wt%，优选为70wt%～90wt%；硫氮含量无特殊要求。

13、进一步的，第一加氢精制反应区内设置至少一个加氢反应器，反应器内装填柴油加氢精制催化剂，柴油加氢精制催化剂包括加氢组分和载体，加氢组分为vi族、vii族或viii族金属元素中的一种或几种，优选为co、mo、ni、w中的两种或两种以上，更优选为mo和ni；载体一般为氧化铝、含硅氧化铝等无机耐熔金属氧化物中的至少一种。具体的，柴油加氢精制催化剂的孔容一般为0.20～0.50ml/g，优选为0.25～0.40ml/g。以催化剂重量为基准计，加氢组分含量为25wt%～40wt%，优选为28wt%～35wt%。也可以选用工业通用的柴油加氢精制催化剂，例如抚顺石油化工研究院（fripp）研制开发的fhuds-6、fhuds-8等商用催化剂，也可根据需要按本领域的常识进行制备。

14、进一步的，第一加氢裂化应区内设置至少一个加氢反应器，反应器内装填柴油加氢裂化催化剂，可以选用工业通用的加氢裂化催化剂，例如抚顺石油化工研究院（fripp）研制开发的fc-70a、fc-70b等商用催化剂，也可根据需要按本领域的常识进行制备。

15、进一步的，费托合成油为煤间接液化得到的液体产品，一般可以分为费托轻质油、费托重质油、费托合成蜡，费托合成油的馏程一般在230℃～600℃，硫氮含量极低，一般情况硫含量、氮含量均不大于2.0ppm。

16、进一步的，第二加氢精制反应区内设置至少一台加氢反应器，反应器内装填至少一种费托合成油加氢精制催化剂，费托合成油加氢精制催化剂包括加氢组分和载体，其中加氢组分为vi族、vii族、viii族元素的一种或几种，优选为co、mo、ni、w中的两种或两种以上，更优选为mo和co。催化剂的孔容为0.25～0.50ml/g，优选0.28～0.45ml/g，以催化剂重量为基准计，加氢组分含量为15wt%～38wt%，优选为20wt%～30wt%。也可以选用工业通用的费托合成油加氢精制催化剂，例如抚顺石油化工研究院（fripp）研制开发的ff-34、ff-66等商用催化剂，也可根据需要按本领域的常识进行制备。

17、进一步的，第二加氢裂化反应区内设置至少一台加氢反应器，反应器内装填费托合成油加氢裂化催化剂，催化剂可以为工业通用的加氢裂化催化剂，例如抚顺石油化工研究院（fripp）研制开发的fc-14、fc-50等商用催化剂，也可根据需要按本领域的常识进行制备。

18、进一步的，催化柴油进入分馏系统分离后得到轻馏分和重馏分，轻馏分和重馏分的切割温度为210～320℃，优选为260～300℃。

19、进一步的，第一循环油可以循环回第二加氢精制反应区进行处理，优选为全部循环回第二加氢精制反应区进行处理。

20、进一步的，尾油可以循环回第一加氢裂化反应区进行处理，优选为全部循环回第一加氢裂化反应区进行处理。

21、进一步的，第二循环油可以循环回第一加氢裂化反应区进行处理，优选经第一加氢裂化反应区壳体中下部入口循环回第一加氢裂化反应区进行处理。

22、进一步的，第一加氢精制反应区的反应条件：反应压力为5.0～16.0 mpa，优选为5.0～12.5mpa，反应温度为280～420℃，优选为320～400℃，体积空速为0.1～5.0h-1，优选为0.5～1.5h-1，氢油体积比为500～1800，优选为600～1500。

23、进一步的，第一加氢裂化反应区的反应条件：反应压力为5.0～16.0 mpa，优选为5.0～14.0mpa，反应温度为300～420℃，优选为340～400℃，体积空速为0.1～3.0h-1，优选为0.5～2.0h-1，氢油体积比为500～1800，优选为600～1500。

24、进一步的，第二加氢精制反应区的反应条件：反应压力为3.0～12.0 mpa，优选为4.0～10.5mpa，反应温度为260～400℃，优选为320～380℃，体积空速为0.1～5.0h-1，优选为0.5～1.5h-1，氢油体积比为500～1200，优选为600～1000。

25、进一步的，第二加氢裂化反应区的反应条件：反应压力为6.0～15.0 mpa，优选为6.0～12mpa，反应温度为260～400℃，优选为320～380℃，体积空速为0.1～3.0h-1，优选为0.5～2.0h-1，氢油体积比为600～1200，优选为800～1000。

26、本发明第三方面提供一种催化柴油与费托合成油联合处理系统，包括分馏系统、第一加氢精制反应区、第一加氢裂化反应区、第二加氢精制反应区、第二加氢裂化反应区、第一分离系统、第二分离系统；其中第一加氢精制反应区经管线分别与第一加氢裂化反应区和第二加氢裂化反应区连通，管线上设置有控制阀；第二加氢精制反应区分别经管线与第一加氢裂化反应区和第二加氢裂化反应区连通，管线上设置有控制阀，第一加氢裂化反应区出口经管线与第一分离系统连通，第二加氢裂化反应区出口经管线与第二分离系统连通。

27、进一步的，费托合成油进料管线分别与第一加氢精制反应区入口和第二加氢精制反应区入口连通，管线上设置有开关控制阀。

28、进一步的，催化柴油进料管线分别与第一加氢精制反应区入口和第二加氢精制反应区入口连通，管线上设置有开关控制阀。

29、进一步的，催化柴油进料管线与分馏塔入口连通，分馏塔轻馏分出口经管线与第一加氢精制反应区入口连通，分馏塔重馏分出口经管线与第二加氢精制反应区入口连通。

30、进一步的，第一循环油出口经管线与第二加氢精制反应区入口连通。

31、进一步的，尾油出口经管线与第一加氢裂化反应区入口连通，第二循环油出口经管线与第一加氢裂化反应区入口连通，优选第二循环油出口经管线与第一加氢裂化反应区壳体中下部入口连通。

32、进一步的，第一分离系统包括气液分离单元和分馏塔，气液分离单元包括热高压分离器、热低压分离器、冷高压分离器和冷低压分离器，所述气液分离单元和分馏塔的设置按照本领域现有方式设置即可，本领域技术人员可以根据已有知识进行自由选择。

33、进一步的，第二分离系统包括气液分离单元和分馏塔，气液分离单元包括热高压分离器、热低压分离器、冷高压分离器和冷低压分离器，所述气液分离单元和分馏塔的设置按照本领域现有方式设置即可，本领域技术人员可以根据已有知识进行自由选择。

34、与现有技术相比较，本发明提供的催化柴油与费托合成油联合处理工艺及系统具有如下优点：

35、（1）本发明工艺通过工艺流程的灵活调整打破了目前催化柴油处理装置开工初期汽油产品辛烷值与加氢精制催化剂活性不匹配的矛盾。通过在开工初期催化柴油处理装置和费托合成油处理装置互换精制反应器，催化柴油进入费托合成油加氢精制反应器，由于费托合成油加氢精制催化剂活性明显低于催化柴油加氢精制催化剂的活性，使得初期汽油产品辛烷值在较短时间内就能满足指标要求，解决了开工初期柴油加氢精制催化剂初活性较高使得催化柴油原料中的芳烃被过度饱和进而降低汽油产品辛烷值的问题，避免现有技术中采用将加氢精制催化剂在初期快速失活以降低其对芳烃的饱和作用进而提高汽油产品辛烷值所引发的因加氢精制催化剂的快速失活影响催柴转化装置运转周期大幅缩短的问题。另一方面费托合成油进入催化柴油加氢精制反应器，由于费托合成油中硫氮含量极低使得柴油加氢精制催化剂可以平稳渡过活性初期，对于催化柴油转化装置的柴油加氢精制催化剂与后续的柴油加氢裂化催化剂都是极大的保护，再运转到一定程度后在有序切换工艺流程，大大地增加了两套装置的运转周期。

36、（2）本发明处理工艺中，将催化柴油进行分馏，并将多环芳烃、硫氮含量高的重馏分切入到费托合成油处理装置中，充分利用重馏分中较高含量的硫对费托合成油加氢催化剂起到补硫的作用，以解决费托合成油加氢过程中的“硫流失”问题。同时重馏分富含的多环芳烃由于极性较强与费托合成油中的链烷烃形成竞争吸附，防止链烷烃集中大规模反应造成的集中放热使装置运转不平稳易发生飞温、气体产品过高等不利影响，提高装置液体产品收率。

37、（3）本发明处理工艺中，通过将催化柴油的重馏分切出延长了催化柴油处理装置的运转周期，限制催化柴油处理装置长周期运转的主要因素是加氢精制催化剂末期活性不足，无法脱除催化柴油中的氮杂质进而引发催化柴油处理装置加氢裂化催化剂酸中心被覆盖导致的活性降低，而催化柴油中的氮杂质主要集中在重馏分中，重馏分的切出大大降低的催化柴油处理装置进料中的硫、氮与多环芳烃含量进而延长了催化柴油处理装置的运转周期。

38、（4）本发明处理工艺中，将催化柴油处理装置生产的柴油馏分（第一循环油）循环至费托合成油加氢精制反应器入口，一方面由于该柴油馏分十六烷值低经济价值极低，使得企业柴油产品出厂带来不便。费托合成油中链烷烃含量高而芳香烃含量极低，加工难度低，因此费托合成油加氢精制反应温度较低，使得反应温度远远低于芳烃的热力学平衡温度，同时芳烃会优选进行吸附反应，有效的对催柴转化过程生成的柴油馏分进行加氢裂化以生成轻石脑油、重石脑油等高附加值产品。

39、（5）费托合成油加氢裂化生成的柴油馏分与尾油中链烷烃含量高，但是由于费托合成油加氢裂化催化剂裂化活性相对较低，同时由于其组成单一使得加氢裂化段的温度很难控制，无法实现较高的转化率。本发明处理工艺中，将费托合成油加氢裂化生成的柴油馏分（第二循环油）与尾油循环至催化柴油加氢裂化反应器中，一方面催化柴油加氢裂化催化剂裂化活性更强，另一方面由于混合后使其组成变得不再单一，有利于裂化段温度的合理控制，得到优质目标产物重石脑油。

40、（6）本发明处理工艺中，通过将催化柴油重馏分引入费托合成油处理装置进行处理，重馏分中的芳烃、环烷烃组分经过裂化反应进入石脑油馏分中使得重石脑油产品芳烃潜含量与辛烷值大幅度提高，通过组成的合理配置与导向化反应使得产品性质得到不同程度提高。解决了由于费托合成油加氢裂化得到的重石脑油馏分的芳烃潜含量与辛烷值较低的难题。

41、（7）本催化柴油与费托合成油联合处理工艺不再生产柴油产品，只生产轻石脑油与重石脑油等高附加值的化工原料产品，为企业降低柴汽比提供了强有力的技术支撑。

42、（8）本发明处理工艺中，催化柴油处理装置和费托合成油处理装置两套装置共有一套循环氢系统且无需设立循环氢脱硫塔，极大的降低了装置的建设投资。