重油轻质化方法技术

本发明专利技术提供一种重油轻质化方法，包括：使第一部分氢气与混有催化剂的重油原料在第一加氢反应器内进行第一加氢反应，得到第一加氢反应产物；使第一加氢反应产物与第二部分氢气在第二加氢反应器内进行第二加氢反应，得到第二加氢反应产物；其中，实现第一加氢反应的体系为第一部分氢气以尺寸不大于500微米的气泡分散于所述重油原料中的第一弥散体系；第二加氢反应的体系为第二部分氢气以尺寸不大于500微米的气泡分散于所述第一加氢反应产物中的第二弥散体系。本发明专利技术的轻质化方法对重油原料具有良好的轻质化效果。具有良好的轻质化效果。具有良好的轻质化效果。

【技术实现步骤摘要】
重油轻质化方法


[0001]本专利技术属于石油加工领域，具体涉及一种重油轻质化方法。

技术介绍

[0002]随着石油资源不断地重质化与劣质化，重质油已经成为炼油厂的重要原料，将劣质重油资源高效转化加工生产更多的清洁轻质油品，成为应对石油资源短缺的重要途径。根据加工过程中油品碳氢质量比的变化，可以将重质油轻质化工艺分为加氢与脱碳两类，其中，脱碳工艺主要包括催化裂化、延迟焦化等过程，是现阶段重质油轻质化的主要加工工艺，约占全部重质油加工量的83％，然而，焦炭产率高、重质油中宝贵的碳原子难以被充分利用是该工艺存在的一大主要问题；加氢工艺约占全部重质油加工量的17％，相对于脱碳工艺，加氢工艺基本可以实现对重质油中碳原子的100％利用，因此也逐渐成为重质油轻质化的主要发展趋势。
[0003]目前，重质油加氢工艺主要包括固定床加氢、沸腾床加氢和悬浮床加氢工艺，作为行业内的通识认知，固定床加氢工艺一般要求原料油中总金属含量不高于150ppm(μg/g)、残炭值不高于15％、沥青质含量不高于5％，其原料适应性有限；沸腾床加氢工艺需要连续置换反应器内的部分催化剂，存在工程装备复杂、操作稳定性差等难题；悬浮床加氢工艺可以加工性质相对更差的劣质重油，相对其他加氢工艺，其具有转化深度较大、轻质油收率较高、脱残炭率和脱金属率较高等优势。
[0004]悬浮床加氢工艺是指通过调节流体流速带动一定颗粒粒度的催化剂运动，形成气、液、固三相床层，从而使氢气、原料油和催化剂接触而完成加氢裂化反应的加氢工艺，作为现阶段针对重油加氢的主流研究方向，研究者对悬浮床加氢工艺做了较多的研究和探索，目前也已有一些关于悬浮床加氢工艺的报道。
[0005]美国专利文献US2011303580A1公开了一种於浆加氢裂化方法，该方法中，将一种或多种烃类原料和包含载体的於浆加氢裂化催化剂合并，作为於浆加氢裂化反应区的进料；将於浆加氢反应区的流出物(产物)分馏，以得到轻度减压粗柴油、重度减压粗柴油、包含沥青和於浆加氢裂化催化剂的混合物料；从至少一部分的於浆加氢裂化催化剂中分离出沥青，分离后得到的於浆加氢裂化催化剂包含在悬浮液中；将悬浮液循环返回至於浆加氢裂化反应区。该工艺的目的主要在于提高沥青的利用率，由此提出了上述在真空蒸馏后从於浆加氢催化剂中分离沥青的方案，虽然该工艺能够在一定程度上实现对重质油的轻质化，但存在着单程转化率低、尾油循环量大以及能耗高、操作成本高等缺陷。
[0006]另有美国专利文献US2016122663A1公开了一种集成的於浆加氢裂化工艺，该工艺中，将重质残余烃原料和氢气流引入於浆加氢裂化区，在於浆加氢裂化条件下，重质残余烃原料在有光泽的加氢裂化催化剂作用下加氢裂化，形成於浆加氢裂化流出物(产物)，将至少一部分所述流出物引入馏分油加氢处理器的第一端，并向该第一端补充氢气，在加氢处理条件下对所述至少一部分流出物进行加氢处理，生成的加氢处理产物从与第一端相对的第二端流出馏分油加氢处理器，然后将加氢处理产物分离成液体流和气体流，将至少一部
分含有氢气的气体流循环返回至於浆加氢裂化区。该工艺同样存在着工艺流程复杂、转化率有限等问题。
[0007]中国专利文献CN001239929A公开了一种采用多金属液体催化剂的常压重油悬浮床加氢工艺，其方案中，经充分混合并加热后的浆料由底部进入悬浮床加氢裂化反应器，反应器的顶部流出物则进入高温高压分离系统进行分离，汽相物流进入在线固定床加氢精制反应器，而液相物则进入低压分离系统，低压分离系统的液相物也进入在先固定床加氢精制反应器，经固定床加氢精制后的物流最后再进入常规分离系统进行分离而得出各种产品。该工艺联合采用悬浮床加氢裂化反应器和固定床加氢精制反应器并需要配合至少三级分离系统(高温高压分离系统、低压分离系统、常规分离系统等)实现对重质油的轻质化，整个工艺系统及流程复杂，能耗较高及成本较高。
[0008]中国专利文献CN107892941B公开了一种重油悬浮床加氢裂化方法，该方法中，将劣质重油悬浮床加氢催化剂与劣质重油混合均匀后进入悬浮床加氢反应器，然后将反应器升温至320～500℃进行加氢反应，反应压力为5～20MPa，时间为0.5-4h，氢油体积比为100-2000，空速为0.2-4.0h-1
；其中，所述的加氢催化剂由氧化锌粉末(含量为10-56wt％)和流化后的矿石组分粉末组成，或者，该加氢催化剂由氧化锌粉末(含量为10-56wt％)、硫化后的矿石组分粉末和硫化后的微介孔铁酸镧(含量为0.2-8wt％)组成。该方法通过改进加氢催化剂实现对重油原料轻质化效果的提升，但其对催化剂的特殊要求也增加了其整个工艺流程的成本及复杂程度，实际工业化应用具有较大的限制性。
[0009]通过加氢工艺实现重油的轻质化，无论是哪种加氢工艺，体系物料所遵循的共性机理都在于，氢气首先分散并溶解到重油中，然后被溶解或分散在重油中的加氢催化剂所活化，进而与重油中的待反应组分反应，实现对重油的加氢轻质化。该过程中，实现重质油原料、氢气与催化剂三者的充分接触，对于保障重质油加氢的高效进行至关重要，也是各种加氢工艺实施过程中所面临难题的共性本质。以悬浮床加氢工艺为例进行说明，氢气以气泡形式进入悬浮床加氢反应器后，需要经气泡-重质油相界面传递到液相的重质油中，再被溶解(油溶性或水溶性的均相催化剂)或分散(固体颗粒状的非均相催化剂)在重质油中的催化剂所活化，在一定的操作压力(传质推动力)下，氢气气泡与重油之间的相界面面积决定了氢气向重油中的传质速率，而目前的悬浮床加氢反应器中分散于重油的氢气气泡尺寸普遍不低于5mm，并不能为氢气向重油中的传递提供足够的相界面面积，且由于气泡较大，其在重油中的浮力也较大，上升快，停留时间短，导致氢气没有充足的时间与重油接触反应，难以及时补充足够多可以迅速捕捉重油受热所产生的大分子自由基的氢基自由基，易引起重油大分子自由基相互碰撞，引发叠合，甚至结焦，因此，目前悬浮床加氢工艺实施往往在较大操作压力(大部分大于18MPa)下进行，以此增加氢气向重油中的传质推动力，缓解上述氢气与重油接触反应差、易结焦等问题，而较大的操作压力往往对设备、操作过程等要求较高，导致悬浮床加氢工艺的工业化应用非常受限。
[0010]实际上，上述悬浮床等加氢工艺普遍面临着难以实现重油、氢气、催化剂三者充分接触的共性问题，这也是导致该些工艺存在操作压力大、条件苛刻等缺陷的本质原因，虽然诸如上述报道的悬浮床加氢工艺通过联合采用多个反应器和/或改进催化剂等方式可以实现对重油的有效转化或在一定程度上降低悬浮床反应器的操作压力等条件，但该些工艺普遍面临着整个工艺流程复杂等问题，工业化应用受限。
[0011]因此，开发新型重油轻质化工艺，在保证甚至提高重油转化率的同时，降低操作压力、简化工艺流程，提升其工业实用性，已成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

技术实现思路

[0012]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种重油轻质化方法，该方法可实现重油的高效转化，且工艺流程简单，工业实用性强。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重油轻质化方法，其特征在于，包括：使第一部分氢气与混有催化剂的重油原料在第一加氢反应器内进行第一加氢反应，得到第一加氢反应产物；使所述第一加氢反应产物与第二部分氢气在第二加氢反应器内进行第二加氢反应，得到第二加氢反应产物；其中，实现第一加氢反应的体系为第一部分氢气以尺寸不大于500微米的气泡分散于所述重油原料中的第一弥散体系；第二加氢反应的体系为第二部分氢气以尺寸不大于500微米的气泡分散于所述第一加氢反应产物中的第二弥散体系。2.根据权利要求1所述的轻质化方法，其特征在于，使第一部分氢气与所述重油原料经第一微元发生装置处理得到的氢气以尺寸不大于500微米的气泡分散于所述重油原料中的第一微元分散体系进入第一加氢反应器内，形成所述第一弥散体系；或者，使一部分的第一部分氢气与所述重油原料经第二微元发生装置分散处理，形成氢气以尺寸不大于500微米的气泡分散于所述重油原料中的第二微元分散体系；使所述第二微元分散体系进入第一加氢反应器内；同时，使剩余部分的第一部分氢气经第三微元发生装置处理进入第一加氢反应器内与所述第二微元分散体系共同形成所述第一弥散体系。3.根据权利要求1或2所述的轻质化方法，其特征在于，使第二部分氢气与所述第一加氢反应产物经第四微元发生装置处理得到的氢气以尺寸不大于500微米的气泡分散于所述第一加氢反应产物中的第四微元分散体系进入第二加氢反应器内，形成所述第二弥散体系；或者，使一部分的第二部分氢气与所述第一加氢反应产物经第五微元发生装置分散处理，形成氢气以尺寸不大于500微米的气泡分散于所述第一加氢反应产物中的第五微元分散体系；使所述第五微元分散体系进入第二加氢反应器内；同时，使剩余部分的第二部分氢气经第六微元发生装置处理进入第二加氢反应器内与所述第五微元分散体系共同形成所述第二弥散体系。4.根据权利要求2或3所述的轻质...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝兴英，高金森，李大鹏，石孝刚，李海，李宋林，王成秀，张玉明，徐新昌，闫斌，
申请(专利权)人：杭州烃能科技研究有限公司，
类型：发明
国别省市：