一种低能耗生产优质化工原料的两段加氢裂化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种加氢裂化方法，特别是涉及一种可以生产优质化工原料的低能耗 两段加氢裂化方法。
【背景技术】
[0002] 随着市场对中间馏分油需求的不断增加，需要炼厂生产出更多的中间馏分油，新 的燃料标准对汽、柴油的指标提出了更严格的要求。显然，一次加工手段和FCC工艺已经不 能满足市场对清洁燃料的指标要求。加氢裂化工艺不仅是重质原料轻质化的二次加工手 段，更是从劣质原料获取优质化工原料的一种重要手段。
[0003] 加氢裂化装置一次性投资比较大，操作费用也比较高。因此，世界各国各大研究 公司都在积极的为降低加氢裂化的成本进行大量的研究，取得了很大的进展。在催化剂方 面：世界各大专利商皆把催化剂的更新换代作为自己技术发展的重点，近几年来，不断在催 化剂的材料，催化剂的活性、寿命、稳定性以及降低催化剂成本等方面做了大量的工作。在 工艺方面：馏分油加氢裂化技术已相当成熟，各大石油公司在进一步优化加氢裂化操作的 同时，把创新点放在与加氢裂化相关的组合工艺上，通过优化组合工艺来降低成本；另外， 通过对加氢裂化的深入研究，探求催化剂性能与原料性质以及目的产品质量之间的内在联 系，建立合适的催化剂级配体系也是当前该领域研究的一个重点。
[0004] 加氢裂化属强放热反应，加氢裂化装置的热量是过剩的。所以反应加热炉设计负 荷的大小，往往取决于装置开工时催化剂预硫化所需要的供热负荷。加氢装置开工过程中， 需要将装置在常温下升到较高温度（一般为300°c以上)，通常加氢装置设置加热炉，为装置 开工和生产过程中提供热量。
[0005] 对于使用预硫化型加氢催化剂的加氢装置开工，最主要的方法是在低温时引入开 工活化油，通过加热并按照一定的升温速度进行升温，直到温度接近原料油的起始反应温 度时分步换进原料油，在开工过程中均需要使用加热炉来提供反应系统升温过程的热量， 开工过程能耗较大，对于没有加热炉的装置无法实现开工过程，另外使用加热炉会大幅度 增加系统的压力降而增大能量消耗。
[0006] 美国专利（US 4737167)公开了一种多重单段加氢裂化工艺，主要是第一段实现原 料的全部转化，然后将第一段生成的中间馏分油进入第二反应区进一步加氢裂化生产馏分 更低的产品。它将重质原料油全部转化为非常轻的产品，化学氢耗非常大，而且没有生产加 氢裂化尾油这一高质量的乙烯裂解原料。
[0007] 中国专利（CN 101173189)公开了一种生产化工原料的加氢裂化方法，其特点在于 重质原料油与氢气混合后进入一段加氢处理区，一段流出物分离得到的富氢气体直接进入 二段加氢裂化反应区，液体进入分馏塔进行分馏，得到气体、石脑油和尾油作为化工原料出 系统，中间馏分油单独或与其它劣质馏分油混合进入二段加氢处理区进行裂化。该方法虽 然能够同时转化两种以上劣质原料，但是增加了设备投资。
[0008] 中国专利CN1955260A公开了一种加氢裂化方法，该方法将重质馏分油和劣质催 化裂化柴油分别经加氢精制后，所得到物流混合后，进入加氢裂化反应器，所得的裂化产物 经气液分离后，经分馏得到轻、重石脑油、航煤、柴油和尾油。该方法可以同时生产高芳潜重 石脑油和优质尾油，但是工艺流程比常规加氢裂化工艺流程复杂，并且具有局限性，限定了 原料中劣质催化裂化柴油的密度在〇. 9g/mL以上，芳烃含量为60wt%以上，十六烷值〈30。
【发明内容】
[0009] 针对现有技术的不足，本发明提供一种低能耗生产优质化工原料的两段加氢裂化 方法，该方法将高温高压逆流传热技术与加氢裂化催化剂级配技术有机结合，综合利用加 氢裂化反应热，降低工程投资及操作能耗。裂化段通过两种不同类型加氢裂化催化剂在反 应器中的分层装填，充分发挥两种不同类型加氢裂化催化剂的特点，本发明方法能够在保 持两段加氢裂化方法对原料适应性强的同时，进一步提高目的产品质量。
[0010] 本发明的一种低能耗生产优质化工原料的两段加氢裂化方法包括如下内容： (1) 劣质原料油和氢气混合后，经过热高分气/冷混合进料换热器、反应流出物/热混 合进料换热器，两次换热升温，再经过或不经反应加热炉后升至反应温度，进入加氢精制反 应区，与加氢精制催化剂接触进行反应； (2) 加氢精制反应生成物进入分离器进行气液分离，经分离后得到富氢气体和液体产 品； (3) 步骤（2)得到液体产品进入加氢裂化反应区，进行加氢裂化反应；步骤（2)得到富 氢气体可以在净化处理后经循环氢压缩机循环使用； (4) 步骤（3)所得到的加氢裂化反应流出物，进行气液分离，气体循环使用，液体进入分 馏系统，得到加氢裂化产品。
[0011] 根据本发明所述的加氢裂化方法，步骤（1)所述的劣质原料油为本领域的常用加 氢裂化原料。劣质原料油的馏程一般为350?620°C，氮含量一般在0. 2wt%以上，通常为 0. 2?0. 3 wt%，硫含量基本无限制；也可以是氮含量在0. 08 wt%以上，一般为0. 1?0. 2 wt%， 硫含量在〇. lwt%以下，一般为0. 01~0. 08 wt%的低硫高氮原料油。所述的劣质原料油一般 选自加工中东原油得到的各种焦化瓦斯油（CGO )，如伊朗CGO、沙特CGO等中的一种或者几 种，也可以是加工长庆原油得到的各种焦化瓦斯油（CG0)，也可以是相应馏分的页岩油以及 煤焦油。
[0012] 本发明的加氢裂化方法中，步骤（2)中的气液分离为本领域技术人员的常规操作。
[0013] 所述的步骤（3)中，加氢裂化反应区内包括至少两种加氢裂化催化剂，S卩加氢裂化 催化剂I和加氢裂化催化剂II。按照与反应物料的接触顺序，加氢裂化反应区的上游催化 剂床层装填加氢裂化催化剂I，下游催化剂床层装填加氢裂化催化剂II ;所述加氢裂化催 化剂I以VIB族和/或VDI族金属为活性组分，催化剂中含有改性Y分子筛30?70wt%，优选 为45?60wt%，所述加氢裂化催化剂II同样以VIB族和/或VDI族金属为活性组分，催化剂中 含有改性Y分子筛15?50wt%，优选为优先为30?40wt%，其中催化剂I中的改性Y分子 筛含量较催化剂II中的改性Y分子筛含量高出10?30 wt%。
[0014] 上面所述的加氢裂化催化剂I和加氢裂化催化剂II均以改性Y分子筛和氧化铝 为载体，或者以改性Y分子筛、无定形硅铝和氧化铝为载体，以VI B族(如钨、钥)和/或VDI族 (如镍、钴）金属为活性金属组分，催化剂中可以同时含有一些助剂如磷、钛、锆、硼等元素中 的一种或几种。以催化剂的重量为基准，加氢裂化催化剂中VI B族和/或VDI族活性金属组 分的含量以氧化物计一般为15~35 wt%。
[0015] 根据本发明披露的加氢裂化方法，在某些【具体实施方式】中，加氢裂化催化剂I中 改性Y分子筛的晶胞常数一般为2. 437?2. 450nm ;加氢裂化催化剂II中改性Y分子筛的 晶胞常数一般为2. 430?2. 437nm，优选为2. 430至小于2. 437nm (2. 430?〈2. 437nm)。
[0016] 在更优选的实施例中，加氢裂化催化剂I中改性Y分子筛的SiO2Al2O 3摩尔比为 一般5?25,其相对结晶度一般为80?130% ;加氢裂化催化剂II中改性Y分子筛的SiO2/ Al2O3摩尔比一般为5?70,相对结晶度一般为90?130%。
[0017] 符合要求的加氢裂化催化剂I和加氢裂化催化剂II可以选择本领域中的商业催 化剂，如 UOP 公司研制生产的 HC-14、HC-24、HC-29、HC-185、HC-190、HC-185LT、HC-175LT 等 催化剂或抚顺石油化工研究院研制生产的系列加氢裂化催化剂。也可以根据需要，按照本 领域熟知的方法自行制备符合要求的加氢裂化催化剂I。所述的加氢裂化催化剂II可以为 UOP研制生产的HC-16、HC-26、HC-43、HC-53、HC-140LT、HC-150等催化剂或其混合物；也可 以根据需要，按照本领域熟知方法自行制备分子筛含量符合要求的加氢裂化催化剂II。
[0018] 根据本发明披露的方法，所述加氢裂化反应区应包括至少两个催化剂床层，通常 包括3?5个催化剂床层。所述的加氢裂化催化剂I和加氢裂化催化剂II分别装填在至少 两个催化剂床层中。其中所述的两个或多个催化剂床层可以设置于一个反应器内，或者可 以分别设置于两个或多个反应器内。其中所述的加氢裂化催化剂I与加氢裂化催化剂II的 装填体积比一般为1:5?5:1，优选1:3?3:1。
[0019] 本发明的加氢裂化方法中，步骤（1)中所述的加氢精制反应的条件一般为：反应 氢分压5. 0?20. OMPa，平均反应温度280?427°C，体积空速0. 1?10. Oh-1，氢油体积比 300 ?3000。
[0020] 本发明的加氢裂化方法中，步骤（3)中所述加氢裂化反应区的操作条件一般为，反 应氢分压5. 0?20. OMPa，平均反应温度280?427°C，体积空速0. 1?10. Oh-1，氢油体积比 300?3000。通常加氢裂化催化剂II的平均反应温度较加氢裂化催化剂I的平均反应温度 要高3?20°C，优选5?15°C。
[0021] 本发明的加氢裂化方法中，步骤（4)中的分离和分馏操作均为本领域技术人员的 常规操作。步骤（3)和步骤（4)中的气体循环可以分别通过循环氢压缩机后进行循环，也可 以共用一套循环氢压缩机系统进行循环。
[0022] 本发明方法中所述的换热器，为高温高压逆流传热缠绕管换热器，可以选取市 场现有的各种相关专利技术，如，镇海石化建安工程有限公司开发的缠绕管换热器CN 202902937U，可以实现高温高压全逆流传热，具有传热效率高(冷热端换热温差小，一般为 3°C?8°C)、换热面积大、使用台数少、制造费用低和占地面积小等特点。
[0023] 本发明方法中所述的反应加热炉只用于满足装置开工升温过程低温区的升温要 求，