用于全原油脱沥青和脱硫的集成式工艺的制作方法
【专利说明】用于全原油脱沥青和脱硫的集成式工艺 相关申请
[0001] 本申请要求于2012年6月5日提交的美国临时专利申请第61/655, 732号的优先 权，其通过引用全文并入本文。
技术领域
[0002] 本发明涉及一种用于处理全原油以从中去除沥青和其他杂质的集成式工艺。详细 而言，所述集成式工艺包含从该全原油分离沥青，然后用催化剂经由加氢处理/加氢裂解 处理该脱沥青的油的步骤，以去除材料诸如硫和氮。同时，所回收的含沥青部分可被气化以 产生之后用于所述加氢裂解步骤的氢气。
【背景技术】
[0003] 用于处理原油的常规工艺包括蒸馏，以及之后的各种裂解、溶剂精炼、以及加氢转 化工艺，以便生产所需的系列产品，诸如燃料、润滑油产品、石油化合物、化学原料及类似 物。示例性工艺包括在适当的常压蒸馏柱内蒸馏原油，生成瓦斯油、石脑油、其他气体、以及 常压渣油。此最后部分在真空蒸馏柱中进一步分馏，以便生成所谓的减压瓦斯油和减压渣 油。该真空瓦斯油通常转而通过流体催化裂解或加氢裂解来裂解，以生产更有价值的轻型 运输燃料产品，而该渣油可以进一步加工，以生成额外的有用的产品。在这些工艺中所涉及 的方法可以包括，例如，所述渣油的加氢处理或流体催化裂解、焦化、溶剂脱沥青。在燃料沸 点从原油蒸馏回收的任意材料通常直接用作燃料。
[0004] 为详细描述上述工艺，溶剂脱沥青是一种物理分离工艺，其中以其原始状态回收 进料组分，即，它们不进行化学反应。通常使用含有3-8个碳原子的石蜡基溶剂来分离重质 原油馏分的组分。它是一种灵活工艺，通常将常压和减压重质渣油基本分离成两种产品： (i)沥青，和（ii)脱沥青的或脱金属的渣油，下文中分别称为"DAO"或"DMO"。溶剂的选择 由技术人员决定，并根据所考虑的预期产品、收率和量，以及其他工艺参数诸如操作温度以 及溶剂/油比率进行选择。作为通则，随着所述溶剂分子量上升，所述油在所述溶剂内的溶 解度也上升。例如，通常使用丙烷或丙烷/异丁烷混合物来制造润滑油光亮油料。在另一方 面，如果将在转化实行如流体催化裂解中使用所述DAO,则使用具有更高分子量的溶剂（例 如丁烷或戊烷，或其混合物）。DAO溶剂化的产品包括上述的那些，以及润滑油加氢裂解进 料、燃料、加氢裂解器进料、流体催化裂解进料或燃油共混物。可将所述沥青产品作为各等 级沥青的共混组分、作为燃油共混组分或作为重油转化单元（例如焦化器）的原料使用。
[0005] 常规的溶剂脱沥青方法是在没有催化剂或吸附剂的情况下进行的。美国专利第 7, 566, 394号（其公开内容通过引用并入本文），教导了采用固体吸附剂的改进的溶剂脱沥 青的方法。该方法学中的改进导致氮和多核芳烃与DAO分离。然后将所述吸附剂与所述沥 青产品一起除去，并被输送至沥青池，或在需要固体的膜壁气化器中气化。
[0006] 众所周知的加氢裂解工艺商业化地用于许多精炼厂中。加氢裂解工艺一个经典的 应用包括在常规单元中加工在370°c至520°C沸腾的进料流，以及在所谓的"渣油单元"中 加工在520°C及以上沸腾的那些。简述之，加氢裂解是原料流中的大分子的C-C键通过其断 裂从而形成具有更高挥发性和经济价值的较小分子的一种工艺。另外，通过经由芳香族化 合物的加氢增加H/C比率，以及通过去除有机硫和有机氮化合物，加氢裂解工艺通常改进 了烃类原料的品质。
[0007] 考虑到起因于加氢裂解的显著经济效益，已有大量对改进加氢裂解工艺的开发和 更具活性催化剂的开发并不出乎意料。
[0008] 在实行中，加氢裂解单元通常包括两个主要区域：反应区和分离区。还有三种标准 配置：具有或不具有再循环的单级、串流（"单程"），以及具有再循环的两级工艺。对反应 区域配置的选择取决于各种参数，诸如原料的品质、产品规格和加工目标、以及催化剂的选 择。
[0009] 单级、单程的加氢裂解工艺是在比典型的加氢处理工艺更苛刻，但不如常规的全 压加氢裂解工艺苛刻的操作条件下进行的。温和的加氢裂解比更苛刻的工艺更具有成本效 益，但一般来说，其导致产生较少量的所期望的中间馏出物产品，其具与常规加氢裂解的产 品相比$父低的品质。
[0010] 根据例如所加工的原料和产品规格可使用单种或多种催化剂系统。单级加氢裂解 单元一般是在单或双催化剂系统上的最简单配置，旨在最大化中间馏出物收率。双催化剂 系统用于堆积床配置或两个不同的反应器中。
[0011] 在单反应器中的第一催化区域内或在双-反应器体系的第一反应器中，通常在一 种或多种无定形基的加氢处理催化剂上精炼原料。然后将所述第一级的流出物传递至所 述第二催化剂系统，其具有加氢和/或加氢裂解功能的无定形基的催化剂或沸石催化剂组 成，位于在单反应器底部或双反应器体系中的第二反应器。
[0012] ]在两级配置（其还可以"再循环-至-消耗光"的运行模式运行）中，通过将其 穿过所述第一反应器中的加氢处理催化剂床来精炼所述原料。将所述流出物连同第二级流 出物一起传递至分馏柱以分离在36-370°C的温度范围内沸腾的H2S、NH3、轻气体（Ci-C；)、石 脑油和柴油产品。没有H2S、NH3等的未转化的底部物质被输送到所述第二级以便完全转化。 然后将高于370°C的沸腾的烃再循环到所述第一级反应器或所述第二级反应器。
[0013] 将加氢裂解单元的流出物输送到蒸馏柱用以分馏分别在36-180°C、180-240°C、 240-370°C和高于370°C的标称范围内沸腾的石脑油、喷气燃料/煤油、柴油，和未转化的产 品。所述被加氢裂解的喷气燃料/煤油产品（即发烟点>25毫米）和柴油产品（S卩，十六烷 值>52)具有高品质且远高于全球运输燃料规格。加氢裂解单元的流出物通常具有低的芳 香性的同时，任何剩余的芳香族化合物都将降低这些产品的主要指示性性质，烟点和十六 烷值。
[0014] 在加氢处理和/或加氢裂解重油馏分或全原油中提出的一个主要的技术挑战是 低浓度的污染物诸如含有有机镍或钒的化合物以及多核芳香族化合物的影响。这些有机金 属化合物及其他污染物，降低加氢处理催化剂的活性或寿命。所述污染物和多核芳烃导致 降低的工艺性能，对增加资本以及精炼厂加工单元的操作成本的需要。在所述原油的剩余 馏分中的金属沉积在加氢处理催化剂的孔上，并导致催化剂失活。在以下的公开内容中，这 些问题得到处理和解决。
[0015] 在本发明所述领域内常规的现有技术的工艺包括蒸馏原油、随后处理蒸馏后剩余 的轻馏分（石脑油和柴油燃料）。这些轻馏分被脱硫和/或处理（在石脑油的情况下即"重 组"），以改进其品质，然后输送到燃料池以供进一步使用。如上提及的减压渣油，经溶剂脱 沥青进行处理，用以固定脱沥青油和沥青。然后通过被气化，沥青被进一步处理或其被输送 至"沥青池"。
[0016] 现有技术工艺显示出对原油的馏分或馏出物的处理，而不是对原油本身的处理， 这与本发明一致。参见例如PCT/EP2008/005210,其中将馏出物用于生产沥青质和DAO ;美 国专利第3, 902, 991号，其中对减压渣油进行溶剂萃取，随后进行DAO和沥青的加氢裂解 和气化；公开的美国专利申请2011/0198266,其显示对减压渣油的处理；公开的美国专利 申请2008/0223754,其中将来自蒸馏工艺的渣油用于制造沥青质和DAO ;以及EP683218， 其也教导了对剩余烃产品进行处理。还参见例如美国专利第8, 110,090 ;7, 347, 051 ; 6, 357, 526 ;6, 241，874 ;5, 958, 365 ;5, 384, 297 ;4, 938, 682 ;4, 039, 429 ;和 2, 940, 920 号； 以及公开的美国专利申请2006/0272983 ;PCT/KR2010/007651 ;欧洲专利申请99141 ;以及 公开的日本专利申请8-231965。本文所讨论的所有文献都通过引用全文并入本文。
[0017] 通过消除对蒸馏以及对处理所述石脑油和柴油馏分的需要，本发明简化并改进了 现有技术工艺。更精确地说，如将所见，本发明通过加氢裂解全流并消除以上提及的步骤来 简化全原油加工。
[0018] 在下面的公开内容中将可见到本发明是如何实现的。 附图简