一种使重油具有自催化功能的方法及其设计方法和用途技术

一种使重油具有自催化功能的方法及其设计方法和用途，使用一种改性剂对重油进行改性，使其具有自催化功能，在加氢反应器内无需再使用催化剂，一举解决了加氢工艺中固体催化剂分散度低带来的轻油收率低、易结焦，以及失活、中毒、破碎、占用反应空间等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种使重油具有自催化功能的方法及其设计方法和用途
本专利技术涉及一种使重油具有自催化功能的方法及其设计方法和用途，属于炼油化工和煤化工领域。
技术介绍
随着常规原油储量的不断减少，原油重质化、劣质化趋势越来越严重，全球可开采的原油中70％为重(劣)质油，加工难度越来越大，生产过程中的污染物排放高，低质产品如燃料油、石油焦多，这些低质产品在使用过程中产生的大气污染很严重；虽然原油日趋重质化、劣质化，但是成品油需要轻质化、清洁化。炼油企业一方面需要提高轻油收率，增加经济效益，另一方面承受环保压力逐渐增大，需要采用更加清洁的工艺生产成品油及化工品。因此，加氢技术越来越受到重视，人们相继开发了固定床、沸腾床、浆态床(悬浮床)等加氢工艺。固定床工艺无论加工重油或轻馏分油，都受如下问题困扰：无法加工重金属和沥青质含量高的重油；催化剂在反应器中占据超过2/3以上的反应空间，催化剂会因积碳而失活或重金属附着而中毒，在处理重质油时催化剂寿命更短。沸腾床加氢工艺的催化剂必须持续更新，所以沸腾床装置都需要设置催化剂装卸系统，该设施投资较大，操作复杂，提高了原料加工成本，轻油收率偏低。浆态床加氢工艺以能够加工劣质渣油或油煤混合物而广受青睐，但是由于催化剂随反应产物一起离开反应器，催化剂消耗量较大，所以各种形式的浆态床加氢工艺一般都采用价格低廉的铁系固体催化剂。固体催化剂与原料油是非均相的，混合设备复杂且混合均匀度有限，造成缩合反应增加导致的结焦严重；运行中催化剂会磨损泵阀等关键设备、缩短装置运行周期，还可能增加安全风险，在催化剂离开装置时携带部分轻油，降低轻油收率。由于这种催化剂的活性有限，反应温度和反应压力往往较高，这就增加了装置投资和运行成本。
技术实现思路
专利技术人在对炼油工艺深入研究和技术积累的基础上，提出一种使重油具有自催化功能的方法及其设计方法和用途，使用一种改性剂对重油进行改性，使其具有自催化功能，在加氢反应器内无需再使用催化剂，一举解决了加氢工艺中固体催化剂分散度低带来的轻油收率低、易结焦，以及失活、中毒、破碎、占用反应空间等问题。其特征在于：改性剂适用对象包括重油(指常压渣油、减压渣油、催化油浆、脱油沥青)、蜡油、柴油、航煤和石脑油，煤焦油，油和煤粉的混合物；改性剂使用工艺为：改性剂与重油混合后，升压、加入氢气、升温进入加氢反应器进行反应，反应结束后，改性剂随反应产物一起从反应器中流出，最后存在于反应产物的重组分中；改性剂再生方法为：将改性剂以离心、静置或过滤形式从重组分中分离出来，通过加氢还原和螯合工艺使之再生。自催化工艺是将一种改性剂添加至油或油煤混合物中，使油或油煤混合物在加氢反应中具有自催化作用，即不需要催化剂。改性剂是指含有铁、钼、镍、钴、钨中的一种或多种金属的有机化合物或化合物混合体，金属元素配体为环烷烃和/或芳烃，这种金属有机化合物或化合物混合体能够与重油完全互溶，成为重油的一部分。改性剂添加工艺是指在重油进人加氢反应器前加人改性剂，要求重油温度在60～300℃，在进入反应器前用静态混合器或机械混合器混合均匀，混合时间为5-90min，添加量(质量)为20-3500ppm。改性剂的使用工艺要求是指将改性剂与重油混合后，升压、加入氢气、升温进人加氢反应器进行反应，反应结束后，改性剂随反应产物一起从反应器中流出，最后存在于反应产物的重组分中。改性剂再生方法是指通过反应产物经分馏塔按不同馏程分别分馏出，将改性剂以离心、静置或过滤形式从重组分中分离出来，通过加氢还原和螯合工艺使之再生。本专利技术技术效果如下：本专利技术既可应用于难以加工的重油、油煤混合物，也可应用于蜡油、柴油和石脑油等馏分油的加氢工艺，在这些物料的加氢过程中彻底摆脱了催化剂，以及配套工艺；减少结焦，延长反应器运行周期；避免催化剂因积碳失活、因重金属附着重毒、因挤压破碎造成的加氢能力下降或失效；减少催化剂在反应器中占据的空间，大幅度提高反应器处理能力；在处理蜡油、柴油和石脑油等馏分油时，通过改性剂再生工艺将其循环利用，降低生产成本，提高经济效益。具体实施方式为进一步阐述本专利技术的具体特征，下面根据实施例予以说明。本实施例以环烷酸铁为主改性剂，环烷酸钼和环烷酸镍为辅助改性剂，对性质如表1所示的渣油进行改性，主改性剂添加量为2000ppm，辅助改性剂环烷酸钼和环烷酸镍添加量分别为80ppm和20ppm。将主辅改性剂在桨叶式搅拌器中边升温边搅拌，温度达到120℃后，搅拌30分钟，搅拌频次为60转/分钟，使改性剂各组分充分混合。将150℃渣油与改性剂经静态混合器充分混合后，升压至18MPa、升温至380℃，与氢气混合后进行反应，反应温度为440℃，氢耗3.2％，反应产物主要性质如表2和3所示。表1减压渣油性质表项目指标碳含量wt％84.83氢含量wt％11.16硫含量wt％2.93氮含量wt％0.77镍含量ppmt42.2钒含量ppmt4.4钙含量ppmt18.4铁含量ppmt8.6氢碳原子比1.58饱和分wt％15.7芳香分wt％33.0胶质wt％45.8庚烷沥青质wt％14.1馏程℃≥520芳碳率(fa)0.29环烷碳率(fn)0.23烷基碳率(fp)0.48总环数(ft)9.2芳香环数(Ra)4.9环烷环数(Rn)4.3Ra/Rn1.1表2产物性质汇总表结论：通过实施例可以看出，本专利技术能够对重油进行有效改性，从根本上改变了传统催化加氢理念，在加氢工艺中再无催化概念及为之配套的工艺。1、由于改性剂能够与重油完全互溶，二者融为一体后重油具备的催化效能达到最大化，大幅度提高重油、油煤混合物在加氢反应中的转化率和轻油收率，减少缩合反应，避免结焦。使用改性剂对轻馏分油如蜡油、柴油馏分油、石脑油馏分油进行改性，使其具有自催化功能，在加氢精制中无需再添加催化剂，不需要考虑催化剂失活、中毒、破碎等问题，释放出固体催化剂在反应器占用的空间，大幅度提高反应器的有效空间，节约设备耗材。2、本专利技术将解决全球重(劣)质油深加工的难题，大幅度提高原油加工的成品油收率，以增加经济效益，显著减少油品在生产和使用过程中的大气污染，引领炼油产业升级及催化工业的发展。以上所述仅为本专利技术较佳的具体实施方式之一，但本专利技术的保护范围并不局限于此，任何熟悉炼油领域的技术人员在本专利技术披露的技术范围内，可想到的变化或替换，都涵盖在本专利技术的保护范围之内。因此，本专利技术的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.改性剂适用对象包括重油(指常压渣油、减压渣油、催化油浆、脱油沥青)、蜡油、柴油、航煤和石脑油，煤焦油，油和煤粉的混合物；改性剂使用工艺为：改性剂与重油混合后，升压、加入氢气、升温进入加氢反应器进行反应，反应结束后，改性剂随反应产物一起从反应器中流出，最后存在于反应产物的重组分中；改性剂再生方法为：将改性剂以离心、静置或过滤形式从重组分中分离出来，通过加氢还原和螯合工艺使之再生。

【技术特征摘要】
1.改性剂适用对象包括重油(指常压渣油、减压渣油、催化油浆、脱油沥青)、蜡油、柴油、航煤和石脑油，煤焦油，油和煤粉的混合物；改性剂使用工艺为：改性剂与重油混合后，升压、加入氢气、升温进入加氢反应器进行反应，反应结束后，改性剂随反应产物一起从反应器中流出，最后存在于反应产物的重组分中；改性剂再生方法为：将改性剂以离心、静置或过滤形式从重组分中分离出来，通过加氢还原和螯合工艺使之再生。2.自催化工艺是将一种改性剂添加至权利1要求所述的油或油煤混合物中，使油或油煤混合物在加氢反应中具有自催化作用，即不需要催化剂。3.权利要求2所提到的改性剂是：含有铁、钼、镍、钴、钨中的一种或多种金属的有机化合物或化合物混合体，金属元素配体为环烷烃和/或芳...

【专利技术属性】
技术研发人员：李苏安，王坤朋，邓清宇，
申请(专利权)人：北京中科诚毅科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11