一种蜡油加氢处理和催化裂化双向组合工艺方法

摘要

一种蜡油加氢处理和催化裂化双向组合工艺方法，蜡油和催化裂化重循环油、催化裂化柴油一起进入加氢处理装置，在氢气和加氢催化剂存在下进行加氢反应，分离反应产物得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢尾油；其中加氢尾油进入催化裂化装置，在催化裂化催化剂存在下进行裂化反应，经分离后得到干气、液化气、催化裂化汽油、催化裂化柴油、催化裂化重循环油和油浆，其中催化裂化柴油和催化裂化重循环油循环至加氢处理装置。该方法提高轻油的收率，降低了焦炭产率，降低汽油中的硫含量，降低柴油的芳烃含量和硫含量并提高其十六烷值。

说明书

                        技术领域

本发明属于用一个加氢处理工艺过程和一个其它的转化步骤处理烃油的组合工艺方法，更具体地说，是一种将蜡油加氢处理和催化裂化两种工艺方法有机结合的方法。

                        背景技术

目前世界正面临着原油变重变劣的趋势，而人们对重质燃料油的需求却逐步减少，对轻质油的需求则大幅增加。因此，如何利用有限的石油资源最大量生产轻质产品，重油轻质化是关键技术之一。重油轻质化的主要工艺包括加氢裂化、催化裂化和焦化，其中加氢裂化因投资高、操作费用高且难加工减压渣油等因素使其应用受到限制；焦化工艺因液体收率低、产品质量差、生产过程不环保等因素，应用也受到限制；而催化裂化可以加工减压蜡油、减压渣油，且轻质轻质产品收率高，因而得到较广泛应用。

但是，随着人们环保意识的增强，世界各国对发动机燃料规格都提出了更为严格的要求。其中汽油产品主要要求进一步降低硫含量和烯烃含量，同时对芳烃和苯含量进行了限制；柴油产品则要求进一步降低硫含量和芳烃含量，同时提高十六烷值。催化裂化工艺产品汽油有高的硫含量和烯烃含量，而产品柴油有高的硫含量和芳烃含量高，且十六烷值低，使得直接满足产品的出厂要求变得越来越困难。为了解决催化汽油和催化柴油质量的问题，发展了很多催化剂、助剂和工艺技术，其中催化裂化原料加氢预处理技术是一个较好地解决催化汽油硫含量的问题。催化裂化原料加氢预处理后其芳烃含量、硫氮含量得以降低，从而提高了催化裂化转化率，可多产轻质产品且降低了焦炭产率，同时产品质量大幅度改善，其中汽油产品中的硫含量大幅度降低、汽油烯烃含量和柴油十六烷值均有所改善。因此，蜡油加氢处理后作为催化裂化原料的工艺得到越来越普遍的应用。

在减压蜡油轻质化的各种方法中，蜡油加氢-催化裂化组合工艺是一种很好的方法。蜡油经加氢处理后脱除大部分的硫、氮等杂质，并饱和部分芳烃，提高了氢含量，降低了芳烃含量及硫氮含量，因而提高催化裂化转化率，多产轻质产品，少产了焦炭，且产品质量改善，汽油产品中的硫含量大幅度降低，汽油烯烃含量和柴油十六烷值均有所改善。同时，蜡油加氢处理过程中副产约15％的低硫柴油，提高了全厂的柴汽比。因此，蜡油加氢处理后作为催化裂化原料的工艺得到越来越普遍的应用。

常规的蜡油加氢处理-催化裂化工艺是将重循环油循环至催化裂化装置中进一步加工，催化柴油出装置后单独或与直馏柴油混合进入柴油加氢装置进一步处理。由于重循环油主要是由多环芳烃组成，同时其硫、氮含量较高(约比原料高出一倍以上)，经催化裂化后约产生三分之一的气体、三分之一的汽油和柴油、三分之一的焦炭，生焦量大，增加了再生器负荷，降低油催化裂化装置的处理量及经济效益。催化柴油芳烃含量高，一般在50％以上，甚至达到80％，且十六烷值低、安定性差、硫含量高、颜色差，难以直接出厂，需经进一步加氢处理。

US6,565,739公开了一种两段催化裂化和加氢处理的组合工艺。该方法为第一段催化裂化的重循环油经加氢处理后，进入第二段催化裂化装置进行裂化，两段催化裂化针对不同原料采用不同类型的催化剂。但该方法需要将重循环油单独加氢处理，增加装置投资很多，且只解决催化裂化装置焦炭产率高的问题，对产品质量提高幅度不大。

US6,123,830公开了一种两段催化裂化和两个加氢处理的组合工艺。原料油首先经第一个加氢处理装置，得到第一个加氢尾油；第一个加氢尾油进入第一个催化裂化装置，得到石脑油、柴油和重油；第一个催化重油进入第二个加氢处理装置进行加氢(其氢分压要高于第一个加氢装置)，得到第二个加氢尾油，部分尾油再送到第一个加氢处理装置进行加氢；第二个加氢尾油到第二个催化裂化装置进行裂化。该组合工艺较为复杂，包含两个加氢处理装置和两个催化裂化装置，流程长、操作复杂，投资过高。

US5,770,044公开了一种催化裂化和加氢处理的组合工艺。该方法为：新鲜原料经催化裂化后，分离得到气体、石脑油和较重产品(包括柴油和重循环油)；较重产品进入一个加氢处理装置后，分离得到石脑油、柴油和加氢尾油；加氢尾油再循环回催化裂化装置。该组合工艺较好地解决了焦炭产率高、柴油质量差的问题，但需单独建立加氢装置，且没有解决催化汽油硫含量高的问题。

US4,713,221公开了一种渣油加氢和催化裂化的组合工艺。该方法为：新鲜原料经加氢处理后，分离得到气体、轻质产品和较重产品(包括减压蜡油和减压渣油)；减压蜡油和减压渣油单独或混合分别进入两套催化裂化装置，两套催化裂化装置的重循环油再循环回加氢处理装置进行加氢。该方法的优点是对催化裂化重循环油进行了加氢处理，改善了产品分布、降低了焦炭产率。但该方法没有对催化柴油进行处理。

CN1119397C披露了一种渣油加氢处理-催化裂化组合工艺方法，该方法中，渣油和澄清油一起进入渣油加氢处理装置，在氢气和加氢催化剂存在下进行加氢反应；反应所得的加氢渣油进入催化裂化装置，在裂化催化剂存在下进行裂化反应，重循环油在催化裂化装置内部进行循环；反应所得的油浆经分离器分离得到澄清油，返回至加氢装置。但油浆进入渣油加氢处理装置，油浆中的易生焦物将会增加加氢催化剂的积炭，降低了加氢催化剂的活性和操作周期，且重循环油是在催化裂化装置内循环。因此，此方法对降低焦炭产率、提高产品质量是相当有限的。

                        发明内容

本发明的目的是在现有技术基础上提供一种蜡油加氢处理和催化裂化双向组合工艺方法。

本发明提供的方法包括：

蜡油和催化裂化重循环油、催化裂化柴油一起进入加氢处理装置，在氢气和加氢催化剂存在下进行加氢反应，分离反应产物得到气体、加氢石脑油、加氢柴油和加氢尾油；其中加氢尾油进入催化裂化装置，在催化裂化催化剂存在下进行裂化反应，经分离后得到干气、液化气、催化裂化汽油、催化裂化柴油、催化裂化重循环油和油浆，其中催化裂化柴油和催化裂化重循环油循环至加氢处理装置。

本发明提供的方法提高轻油的收率，降低汽油中的硫含量，降低柴油的芳烃含量并提高其十六烷值。

                        附图说明

附图是本发明提供的蜡油加氢处理和催化裂化双向组合工艺方法示意图。

                      具体实施方式

下面分别对加氢处理和催化裂化两个步骤分别展开描述。

(一)、加氢处理

本发明所述的蜡油为直馏减压蜡油或/和焦化蜡油，其沸点范围为350℃～540℃。

典型的蜡油加氢工艺条件为：氢分压3.0～12.0MPa、反应温度330～450℃、体积空速0.1～3.0小时^-1、氢气与原料油的体积比(以下简称氢油比)350～2000。这里的原料油是指减压蜡油、催化裂化重循环油和催化裂化柴油，其中催化裂化重循环油占蜡油加氢装置总进料的3～30重％，催化裂化柴油占加氢装置总进料的3～30重％。

所述的加氢催化剂可以是一种芳烃饱和能力强的加氢催化剂，其活性金属组分为镍-钨或镍-钼，载体为氧化铝、二氧化硅或无定形硅铝，其中氧化铝为最常用载体。如果原料中有较高的金属含量或残碳较高或结焦前驱物含量较高，为了保护主催化剂和延长运转周期，可以在主催化剂接触原料前放置部分保护催化剂，其比例为主催化剂的10～30体积％。

蜡油加氢反应器类型是固定床，加氢装置至少包括一个反应器和一个分馏塔。加氢处理产物中的气体可以作为制氢原料或混入炼厂气中，加氢石脑油可作为重整原料，加氢柴油是理想的低硫、高十六烷值柴油产品或调合组分，加氢蜡油的沸点范围为＞370℃，可全部作为催化裂化装置的进料。

(二)、催化裂化

催化裂化装置可以是一套或一套以上，每套装置至少应包括一个反应器、一个再生器和一个分馏塔。

所述催化裂化催化剂为REY、REHY、ZSM-5分子筛催化剂或混合物，工艺条件为：反应温度470～570℃、反应时间0.5～5秒、催化剂与原料油的重量比(以下简称剂油比)3～10，再生温度650～800℃，这里的原料油是指加氢尾油(简称HT-VGO)，其沸点范围是＞370℃。

催化裂化产物中的汽油是理想的低硫、高辛烷值汽油产品或调合组分，其烯烃含量也比常规催化裂化汽油低约10个百分点；催化裂化柴油和催化裂化重循环油置循环进入蜡油加氢装置进一步处理。

催化裂化重循环油芳烃含量高，且主要是多环芳烃，其硫含量和氮含量也要比催化裂化装置进料高一倍以上，但其馏程范围与减压蜡油基本相同。如果将催化裂化重循环油深度加氢饱和，需要较高的压力，且需消耗大量氢气，但深度处理后对催化裂化转化率的提高和产品质量的改善增加不多。减压蜡油和催化裂化重循环油加氢处理是对多环芳烃部分饱和，而不是深度饱和成环烷烃，这样的操作方案有利于降低装置投资和操作费用。催化裂化柴油也有高的芳烃含量，一般在50重％以上，甚至达到80重％，其芳烃的组成主要是二环芳烃，其次是单环芳烃，三环或三环以上的芳烃很少。如果要通过加氢处理大幅度降低芳烃和提高十六烷值，需要较高的氢分压才能满足要求，但催化裂化柴油相对与减压蜡油馏分馏程较轻，且芳烃主要是单环和二环。因此，将减压蜡油、催化裂化重循环油和催化裂化柴油混合，在较高压力和高芳烃饱和性能(非贵金属)的催化剂处理下，可以达到柴油馏分较高程度的芳烃饱和、提高十六烷值的目的，同时减压蜡油(包括重循环油)达到较高程度的多环芳烃部分饱和、降低多环芳烃含量的目的，从而得到高质量的柴油和低硫、低氮和芳烃饱和程度较高的催化裂化原料。

下面结合附图对本发明所提供的方法进行进一步的说明，但不因此而限制本发明。

附图是本发明提供的蜡油加氢处理和催化裂化双向组合工艺方法示意图，图中省略了许多必要的设备，如加热炉、泵等。

流程详细描述如下：

蜡油经管线1和来自管线23的催化裂化柴油与催化裂化重循环油的混合物一起经原料泵升压到反应压力后，与来自管线2的富氢气体混合，进入加氢处理反应器4，通过与加氢处理催化剂床层接触，脱除原料油中金属、硫和氮等杂质，在脱硫、脱氮的同时，发生芳烃饱和、烯烃饱和和轻度裂化。由于加氢处理为强放热反应，需在反应器床层中间经管线3引入冷氢，控制反应温度和温升。加氢处理反应器4出口流出物经管线5进入高压分离器6分离，分离出的气相物流进入循环压缩机9升压后经管线2循环到加氢处理反应器入口，分离出的液相物流再到低压分离器7进一步分离，分离出的液相物流经管线8进入加氢处理装置的分馏塔10，在分馏塔分离出气体、石脑油、柴油和加氢尾油，其中气体、石脑油、柴油分别经管线11、12、13引出装置，加氢尾油则经管线14进入催化裂化装置的反应系统15。

来自管线14的加氢尾油进入催化裂化装置的反应系统15，在催化裂化催化剂上进行反应，反应后的油气物流经管线16进入催化装置的分馏塔17，分离出气体、催化裂化汽油、催化裂化柴油、催化裂化重循环油和油浆，其中气体、催化裂化汽油、油浆分别经管线18、19、22引出，油浆量很少，且含较多的固体颗粒，出催化裂化装置或循环回催化裂化装置均可，催化裂化柴油、催化裂化重循环油分别经管线20、21引出混合后，经管线23循环到加氢处理反应器。

本发明的优点在于：

1、在减压蜡油加氢处理装置将催化裂化装置催化柴油和重循环油混合处理，在中等压力和芳烃饱和性能高的加氢处理催化剂处理后，可大幅度降低催化柴油的芳烃含量，提高十六烷值，生产优质的低硫、高十六烷值柴油或调和组分，同时将减压蜡油(包括重循环油)的多环芳烃部分饱和，降低硫氮含量，生产优质的催化裂化原料；

2、减压蜡油和重循环油经加氢后可以减少硫含量，因而可以降低催化裂化汽油中的硫含量，满足汽油中硫含量严格要求；减压蜡油和重循环油加氢后可以增加其饱和度和氢含量，降低氮含量，有效提高催化裂化装置轻油的收率(指液化气、汽油和柴油的收率之和)；同时大幅度降低生焦量，提高催化裂化装置的处理量；

3、加氢处理过程中存在一定的加氢裂化反应，增加了柴油收率，降低了催化裂化装置的进料量，提高了全厂的柴汽比；

4、催化裂化原料中硫含量的大幅度降低，减少了催化裂化装置的腐蚀，降低了SOx排放，生焦量的降低也降低了CO₂的排放，减少了环境污染。

下面的实施例将对本发明提供的方法予以进一步的说明，但并不因此而限制本发明。实施例和对比例中所使用的原料油为直馏减压蜡油，其性质列于表1。减压蜡油加氢试验在反应器中进行，装填加氢保护剂和加氢处理催化剂，二者比例为10∶90，其中加氢保护剂、加氢处理催化剂的商品牌号分别为RG-1和RN-2，均由中石化长岭炼油化工有限责任公司催化剂厂生产；实施例和对比例中所使用的裂化催化剂相同，均为中国石油集团兰州分公司催化剂厂生产，商品牌号为LV-23。

对比例

该对比例采用常规的蜡油加氢处理-催化裂化方法，即加氢处理的原料为直馏减压蜡油，催化裂化的原料为加氢蜡油，催化裂化重循环油在催化裂化装置内循环处理。表2～表4分别为工艺条件、产品分布和主要产品性质。

实施例

该实施例采用本发明提供的蜡油加氢处理和催化裂化双向组合工艺方法，将催化裂化柴油和催化裂化重循环油循环至加氢处理装置中进一步加工。表2、3、5分别为工艺条件、产品分布和主要产品性质。

对比结果表明，将催化裂化柴油和催化裂化重循环油与直馏减压蜡油混合加氢处理后，两套装置合计可增加汽油(包括加氢石脑油)0.8个百分点、柴油收率增加5.3个百分点，气体降低0.6个百分点，液化气降低2.0个百分点，焦炭降低近3个百分点，大幅度改善了产品分布，同时催化裂化柴油的产品质量大幅度提高，满足低硫、高十六烷值的要求，催化催化汽油硫含量进一步降低。

             表1、原料油性质

  密度(20℃)，g/cm³  0.9235  S，m％  3.1  N，ppm  898  残炭，m％  0.23  馏程(D-1160)，℃  10％/50％  379/446  95％/干点  528/553

                表2、加氢处理和催化裂化工艺条件

  对比例  实施例  加氢处理工艺条件  原料  新鲜原料  新鲜原料+重循环油+催柴  氢分压，MPa  8.0  8.0  反应温度，℃  380  380  ^*体积空速，h^-1  1.0  1.0  氢油比  500  500  催化裂化工艺条件  原料  加氢蜡油  加氢蜡油+加氢重循环油  反应温度，℃  500  500  ^*剂油比  5  5

^*以装置进料量计算。

            表3、产品分布

  对比例  实施例  ^*加氢处理产品分布：m％  化学氢耗  0.72  1.02  气体  3.84  3.36  石脑油  1.45  1.66  柴油  18.25  29.98  加氢尾油  77.18  66.10  ^*催化裂化产品分布：m％  干气  2.40  1.35  液化气  19.10  16.3  汽油  57.03  56.39  柴油  15.50  12.55  重循环油  0  11.3  焦炭  5.97  2.11  ^**两套装置合计，m％  化学氢耗  0.72  1.21  干气  5.65  5.04  液化气  14.75  12.75  汽油(包括加氢石脑油)  45.49  46.24  柴油  30.22  35.53  焦炭  4.61  1.65

^*以装置进料量为100％计算，

^**以新鲜原料为100％计算。

              表4、常规蜡油加氢-催化裂化主要产品性质^*

       加氢处理部分             催化裂化部分  产品  柴油  蜡油  汽油  柴油  重循环油  密度，g/cm³  0.870  0.881  0.739  0.952  1.004  S，ppm  200  500  30  1000  2500  凝点，℃  -2  35  /  ＜-35  -12  芳烃，w％  35  /  22  82  /  十六烷值  49  /  /  23  /  RON/MON  /  /  90/80  /  /

^*其中加氢蜡油、催化裂化重循环油均为中间产品。

                           表5、本发明主要产品性质^*

       加氢处理部分             催化裂化部分  产品  柴油  蜡油  汽油  柴油  重循环油  密度，g/cm³  0.873  0.885  0.737  0.948  0.975  S，ppm  150  430  27  850  2000  凝点，℃  -2  33  /  ＜-35  -6  芳烃，w％  38  /  20  78  /  十六烷值  47  /  /  25  /  RON/MON  /  /  90/80  /  /

^*其中加氢蜡油、催化裂化柴油和催化裂化重循环油均为中间产品。