由烃料流生产柴油的方法和装置的制造方法
【专利说明】由烃料流生产柴油的方法和装置
[0001]在先国家申请的优先权声明
[0002]本申请要求2013年6月20日提交的美国申请N0.13/922, 478的优先权。
发明领域
[0003]本发明的领域是通过氢处理(hydrotreating)和加氢裂化生产柴油。
[0004]发明背景
[0005]加氢裂化是指烃在氢气和催化剂存在下裂化成较低分子量的烃的工艺。根据所需输出，加氢裂化单元可含有一个或多个相同或不同催化剂的床。加氢裂化是用于将烃进料，如真空瓦斯油(VG0)，裂化成柴油，包括煤油和汽油发动机燃料的工艺。
[0006]温和加氢裂化(MHC)通常加工VG0以产生FCC进料和馏出物作为主要产物。温和加氢裂化通常在流化催化裂化(FCC)或其它工艺单元的上游使用以改进可送入下游单元的尾油(unconverted oil)的品质，同时将一部分进料转化成更轻的产品，如柴油。由于对柴油发动机燃料的全球需求与汽油发动机燃料相比与日倶增，温和加氢裂化被认为以汽油为代价使产品构成偏向于柴油。温和加氢裂化可以在比部分或完全转化加氢裂化低的严苛度下运行以使柴油生产与主要用于制造石脑油的FCC单元相平衡。部分或完全转化加氢裂化用于在可送入下游单元的尾油产量较低的情况下生产柴油。
[0007]由于MHC反应器通常在低至中等转化率和比完全转化加氢裂化器低的压力下运行，由MHC单元制成的馈出物可以高硫，如20-150wppm，因为MHC反应器中的环境具有高硫化氢浓度。此外，MHC反应器中的高氨浓度降低加氢裂化活性，以致需要更高的运行温度，以进一步限制硫转化。因此，来自MHC反应器的柴油可能需要在馏出物油氢处理器中处理以获得超低硫柴油(ULSD)。该额外加工增加了资本和运行成本。
[0008]由于环境意识和新颁布的规章制度，适售柴油必须符合越来越低的污染物(如硫和氮)限额。新规章要求从柴油中基本完全除去硫。例如，ULSD要求通常低于lOwppm硫。柴油发动机燃料的价值由其十六烷值表示。
[0009]氢处理是指在氢气存在下经催化剂使烯烃和芳族化合物饱和并从烃原料中除去杂原子，如硫、氮和金属的方法。氢处理是ULSD生产中的基本步骤。
[0010]因此，仍然需要由烃原料生产比汽油多的柴油的改进的方法。这样的方法必须确保柴油产品满足越来越严格的产品要求并提供足够高的十六烷值。
[0011]发明概述
[0012]在一个方法实施方案中，本发明包含一种由烃料流生产柴油的方法，其包括在氢气存在下经氢处理催化剂氢处理烃进料流。将氢处理流出物流分离成气态热氢处理流出物流和液态热氢处理流出物流。将气态热氢处理流出物流分离成气态冷氢处理流出物流和液态冷氢处理流出物流。将该液态冷氢处理流出物流分馏。最后，将该液态热氢处理流出物流加氢裂化。
[0013]在一个附加方法实施方案中，本发明进一步包括在液态冷氢处理流出物流的分馏中制造柴油料流和使所述柴油料流饱和。
[0014]在另一附加方法实施方案中，本发明进一步包含在烃料流的氢处理压力的500kPa(73psi)内的压力下加氢裂化所述液态热氢处理流出物流。
[0015]在一个装置实施方案中，本发明包含用于由烃料流生产柴油的装置，其包含氢处理反应器。热分离器用于将氢处理流出物流分离成在热分离器塔顶线路中的气态热氢处理流出物流和在热分离器塔底线路中的液态热氢处理流出物流。冷分离器与热分离器塔顶线路直接连通以将气态热氢处理流出物流分离成气态冷氢处理流出物流和在冷分离器塔底线路中的液态冷氢处理流出物流。分馏塔与冷分离器塔底线路连通。最后，加氢裂化反应器与热分离器塔底线路连通以加氢裂化该液态热氢处理流出物流。
[0016]在一个附加装置实施方案中，本发明进一步包含与所述分馏塔连通的饱和反应器。
[0017]在另一装置实施方案中，本发明进一步包含与所述分馏塔的侧出口连通的柴油线路。
[0018]本发明通过将氢处理催化剂和加氢裂化催化剂分置于分开的阶段中，极大改进获得超低硫柴油(ULSD)的能力。在第一氢处理单元后接着热分离器。在送入加氢裂化单元之前，从包含柴油的液态热氢处理流出物流中与石脑油和轻馏分一起除去硫化氢和氨。这能使加氢裂化反应器在更有利于硫转化的更清洁环境中运行，从而获得ULSD。饱和反应器可用于进一步提升柴油产品的十六烷值。
[0019]附图简述
[0020]图1是本发明的一个实施方案的简化工艺流程图。
[0021]图2是本发明的另一实施方案的简化工艺流程图。
[0022]图3是本发明的又一实施方案的简化工艺流程图。
[0023]定义
[0024]术语“连通”是指在列举的部件之间切实允许材料流。
[0025]术语“下游连通”是指流向下游连通的主体(subject)的至少一部分材料可切实来自与其连通的对象(object)。
[0026]术语“上游连通”是指从上游连通的主体(subject)流出的至少一部分材料可切实流向与其连通的对象(object)。
[0027]术语“直接连通”是指来自上游部件的流在不由于物理分馏或化学转化而发生组成变化的情况下进入下游部件。
[0028]术语“塔”是指用于分离具有不同挥发性的一种或多种组分的蒸馏塔。除非另行指明，各塔包括在塔顶的冷凝器以使一部分塔顶料流冷凝并回流回塔的顶部，和在塔底的再沸器以将一部分塔底料流汽化并送回塔底。但是，用蒸汽汽提的塔通常不包括再沸器，但它们有可能包括再沸器。可以预热塔的进料。顶部压力是在塔的蒸气出口的塔顶蒸气压力。底部温度是液体塔底出口温度。塔顶线路和塔底线路是指在回流或再沸回该塔的位置下游来自该塔的净线路。
[0029]本文所用的沸点是指真沸点。术语“真沸点”(TBP)是指一种用于测定材料的沸点的试验方法，其符合ASTM D2892以生成可获得分析数据的液化气、馏出物馏分和标准化质量的渣油并通过质量和体积测定上述馏分的收率，由此在塔中使用15个理论塔板以5:1回流比生成温度vs馏出质量％的曲线图。
[0030]本文所用的术语“转化”是指进料转化成沸点等于或低于柴油沸程的材料。使用真沸点蒸馏法，柴油沸程的馏出温度在343°C至399°C (650 °?至750 °F )之间。
[0031]本文所用的术语“柴油沸程”是指使用真沸点蒸馏法在132°C至399°C (270 °?至750 °F )的范围内沸腾的烃。
[0032]发明详述
[0033]本发明将氢处理反应器和加氢裂化反应器分置于分开的阶段中。在氢处理反应器后接着热分离器，其在将柴油和更重的烃送入加氢裂化反应器之前与石脑油和轻馏分一起从中分离硫化氢和氨。这能使加氢裂化反应器在更有利于裂化成馏程材料(distillaterange material)并更有利于硫转化以能生产ULSD的更清洁环境中运行。在一个方面中可以对该ULSD施以饱和以使芳环饱和，从而提高柴油产品的十六烷值。
[0034]在图1的实施方案中，用于生产柴油的装置和方法8包含压缩机10、氢处理单元
12、加氢裂化单元14和分馏段16。将第一烃进料送入氢处理单元12以将氮降至有利于加氢裂化的水平，如O-lOOwppm氮。将显著量的硫转化成硫化氢并将第一烃进料中的一部分VG0转化成柴油和更轻的产品。在热分离器中从氢处理流出物中分离柴油和更重的料流并转往加氢裂化单元14以提供ULSD。
[0035]将补充氢气线路20中的补充氢气料流送入至少一个压缩机10，其可包含与补充氢气线路连通的一个或多个压缩机10的系列以压缩补充氢气料流并提供经压缩的补充氢气线路22中的经压缩的补充氢气料流。经压缩的补充氢气线路22中的经压缩的补充氢气料流可以与如下所述的第一分流线路24中的包含氢气的第一经压缩再循环氢气料流汇合以提供氢处理氢气线路28中的氢处理氢气料流。
[0036]氢处理氢气线路28中的氢处理氢气料流可以与线路30中的烃进料流汇合以提供烃进料线路34中的氢处理进料流。该烃进料流可以补充来自辅助进料线路32的辅助进料(co-feed)以与来自氢处理氢气线路28的氢处理氢气料流汇合。
[0037]可能经缓冲罐在线路30中引入烃进料流。一方面，本文所述的方法和装置特别可用于加氢处理烃质原料。示例性的烃质原料包括具有在288°C (550 °F )以上沸腾的组分的烃质料流，如常压瓦斯油、VG0、脱沥青的、减压和常压渣油、炼焦器馏出物、直馏馏出物、溶剂-脱沥青油、热解衍生油、高沸点合成油、循环油、经加氢裂化的进料、催化裂化器馏出物等。合适的烃质原料是VG0或其组分的至少50重量％和通常至少75重量％在399°C (750 °F )以上沸腾的其它烃级分。典型的VG0通常具有在315°C (600 °F )至565°C (1050 °F )之间的沸点范围。辅助进料线路32中的合适的辅助进料流可包括柴油料流，如炼焦器馏出物、直馏馏出物、循环油和催化裂化器馏出物，其可能在149°C (300°F)至371°C (700 °F )的范围内沸腾。这些烃质原料可含有0.1至4重量％硫。
[0038]氢处理反应器36与补充氢气线路20上的所述至少一个压缩机10和烃进料线路34下游连通。烃进料线路34中的烃进料流可以与线路38中的氢处理流出物流热交换并在进入氢处理反应器36之前在火焰加热器35中进一步加热。氢处理反应器36可以与烃进料线路30和烃辅助进料线路32下游连通。
[0039]氢处理是使氢气与烃在主要具有从烃原料中除去杂原子，如硫、氮和金属的活性的合适催化剂存在下接触的工艺。在氢处理中，可以使具有双键和三键的烃饱和。也可以使芳族化合物饱和。一些氢处理工艺专门设计成使芳族化合物饱和。也可以降低氢处理产物的浊点。
[0040]氢处理反应器36可包含多于一个容器和多个氢处理催化剂床。图1中的氢处理反应器36在一个反应器容器中具有三个床，但更多或更少的床和容器也可能合适。在氢处理反应器36中2至4个催化剂床是优选的。在该氢处理反应器中，将含杂原子的烃进一步脱金属、脱硫和脱氮。该氢处理反应器还可含