包括溫和加氫處理和氧化富含芳香烴的加氫處理產物的一體化脫硫脫氮法
2023-10-21 01:47:32 1
包括溫和加氫處理和氧化富含芳香烴的加氫處理產物的一體化脫硫脫氮法
【專利摘要】減少烴進料的含硫和含氮化合物可通過首先在溫和條件下操作的加氫處理反應區使全部進料與加氫處理催化劑接觸以轉化不穩定的有機硫和有機氮化合物來實現。加氫處理反應區下遊的萃取區分離含有相當大量的剩餘耐熔性有機硫和有機氮化合物的富含芳香烴餾分。稀芳香烴餾分實質不含有機硫和有機氮化合物，因為非芳香族有機硫和有機氮化合物是初始已通過溫和加氫處理去除的不穩定的有機硫和有機氮化合物。氧化富含芳香烴餾分以將耐熔性有機硫和有機氮化合物轉化成經氧化的含硫和含氮烴化合物。隨後去除這些經氧化的有機硫和有機氮化合物。
【專利說明】包括溫和加氫處理和氧化富含芳香烴的加氫處理產物的一體化脫硫脫氮法
[0001]相關申請
[0002]本申請主張2010年12月14日提交的美國專利申請第12/967，199號的權益，該申請以引用方式併入本文。
[0003]發明背景
發明領域
[0004]本發明涉及一體化氧化法，其有效減少烴中的硫和氮含量，從而產生具有降低的硫和氮水平的燃料。 【背景技術】
[0005]在處理和最終使用源自含硫原油的石油產品過程中，含硫化合物排放到大氣中，造成健康和環境問題。適用於運輸和其他燃料產品的減硫高標準已對煉油工業產生影響，且煉油企業有必要進行資本投資以使柴油中的硫含量大幅降至百萬分之十(以重量計，ppmw)或更少。在工業化國家裡(例如美國、日本和歐盟各國)，已要求生產運輸燃料的煉油企業生產環境清潔型運輸燃料。例如，2007年，美國環境保護局要求公路柴油燃料的硫含量減少97%，即從500ppmw (低硫柴油)降至15ppmw (超低硫柴油)。歐盟甚至頒布了更為嚴格的標準，其要求2009年銷售的柴油和汽油燃料中含有的硫少於lOppmw。其他國家正緊隨美國和歐盟其後，並且正在推進要求煉油廠生產具有超低硫水平的運輸燃料的規定。
[0006]為跟上最近生產超低硫燃料的趨勢，煉油企業必須在工藝或原油之間做選擇，從而提供靈活性以確保在許多情況下利用現有設備，將來的標準符合最低限度的額外資本投資。常規技術(例如加氫裂化和兩段式加氫處理)為煉油廠提供了生產清潔運輸燃料的解決方案。這些技術可以獲得且可用作構建生產設備的新基礎。然而，許多現有加氫處理設備(例如使用相對低壓加氫器的設備)都是在這些更嚴格的減硫要求頒布之前建造的，且代表了大量的先前的投資。由於為獲得清潔燃料生產制定了相對更嚴苛的操作要求(例如，更高溫度和壓力條件)，因此升級這些設備中的現有加氫處理反應器非常困難。煉油廠可使用的改造更新選擇包括:通過增加循環氣體量提高氫分壓、使用更具活性的催化劑成分、安裝改良的反應器組件以增加液固接觸、增加反應器體積，以及增加進料量。
[0007]遍及全球安裝的許多加氫處理裝置都產生含有500-3000ppmw硫的運輸燃料。這些裝置經設計並在相對溫和的條件下(即，對於在180°C至370°C範圍內沸騰的直餾柴油，低氫分壓為每平方釐米30千克)操作。
[0008]然而，隨著上述運輸燃料中環境硫的更高標準越來越普遍，最大可允許的硫水平降至不超過15ppmw，且在某些情形下不超過lOppmw。在終端產品中如此超低的硫水平需要建造新的高壓加氫處理裝置，或對現有設備通過以下方式大舉改造更新:例如整合新的反應器、併入氣體淨化系統、重新設計反應器的內部配置和構成，和/或施用更具活性的催化劑成分。上述每個選項都意味著大量的資本投資。[0009]烴燃料中通常存在的含硫化合物包括脂肪族分子，例如硫化物、二硫化物和硫醇；以及芳香族分子，例如噻吩、苯並噻吩及其烷基化衍生物；以及二苯並噻吩及其烷基衍生物，例如4，6- 二甲基-二苯並噻吩。芳香族含硫分子相較於脂肪族含硫分子具有較高的沸點，因此其在較高沸點餾分中的含量更豐富。
[0010]此外，柴油的某些餾分具有不同特性。下表說明了源於阿拉伯輕質原油中的輕質柴油和重質柴油的特性:
[0011]表1
【權利要求】
1.一種處理烴進料以去除不期望的芳香族和非芳香族有機硫化合物的方法，所述方法包括: 使所述烴進料經受加氫處理過程，從而降低不穩定有機硫化合物的含量並且產生加氫處理的廢水； 將所述加氫處理的廢水和有效量的萃取溶劑輸送至萃取區以產生 萃取物，其含有所述加氫處理的廢水的大部分芳香烴成分以及一部分所述萃取溶劑，以及 萃餘液，其含有所述加氫處理的廢水的大部分非芳香烴成分以及一部分所述萃取溶劑； 將至少大部分的所述萃取溶劑從所述萃取物中分離出，並將其保留在富含芳香烴餾分中； 將所述富含芳香烴餾分與氧化劑以及氧化催化劑接觸以使芳香族有機硫化合物轉化成氧化物。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述烴進料進一步包括不期望的芳香族和非芳香族有機氮化合物，使所述烴進料經過加氫處理過程同樣降低了不穩定有機氮化合物的含量，並且使所述富含芳香烴餾分與所述氧化劑以及所述氧化催化劑接觸的步驟同樣將芳香族有機氮化合物轉化成氧化物。
3.根據權利要求1所述的方法，其中在溫和操作條件下操作所述加氫處理過程。
4.根據權利要求3所述的方法，其中在約10巴至約40巴的氫分壓下操作所述加氫處理過程。
5.根據權利要求3所述的方法，其中在約10巴至約30巴的氫分壓下操作所述加氫處理過程。
6.根據權利要求3所述的方法，其中在約20巴的氫分壓下操作所述加氫處理過程。
7.根據權利要求3所述的方法，其中在約300°C至約400°C的操作溫度下操作所述加氫處理過程。
8.根據權利要求3所述的方法，其中在約300°C至約360°C的操作溫度下操作所述加氫處理過程。
9.根據權利要求3所述的方法，其中在約300°C至約340°C的操作溫度下操作所述加氫處理過程。
10.根據權利要求3所述的方法，其中在所述加氫處理過程步驟中的氫進料率為每升油約100升氫至每升油約500升氫。
11.根據權利要求3所述的方法，其中在所述加氫處理過程步驟中的所述氫進料率為每升油約100升氫至每升油約300升氫。
12.根據權利要求3所述的方法，其中在所述加氫處理過程步驟中的所述氫進料率為每升油約100升氫至每升油約200升氫。
13.根據權利要求1所述的方法，其中所述氧化劑選自由過氧化氫、有機過氧化物例如叔丁基過氧化氫、過氧酸、氮的氧化物、氧氣、臭氧和空氣組成的組。
14.根據權利要求1所述的方法，其中所述氧化催化劑選自由均相催化劑和多相催化劑組成的組。
15.根據權利要求14所述的方法，其中所述氧化催化劑包括元素周期表1VB族至VIIIB族的金屬。
16.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括將所述氧化劑和氧化催化劑與所述氧化的富含芳香烴餾分分離。
17.根據權利要求16所述的方法，其中用溶劑萃取分離所述氧化劑。
18.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括回收經過加氫處理的烴產物。
19.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括回收經氧化脫硫的烴產物。
20.根據權利要求1所述的方法，其進一步包括將所述稀芳香烴萃餘液與已經過氧化的所述富含芳香烴餾分合併，以提供具有降低的有機硫含量的烴產物。
21.根據權利要求1所述的方法，其中所述萃取溶劑選自由糠醛、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲醯胺和二甲基亞碸組成的組。
22.根據權利要求1所述的方法，其中以20:1的溶劑/油比提供所述萃取溶劑。
23.根據權利要求1所述的方法，其中以4:1的溶劑/油比提供所述萃取溶劑。
24.根據權利要 求1所述的方法，其中以1:1的溶劑/油比提供所述萃取溶劑。
25.根據權利要求1所述的方法，其中所述萃取區在約20°C至約120°C的溫度下操作。
26.根據權利要求1所述的方法，其中所述萃取區在約40°C至約80°C的溫度下操作。
27.根據權利要求1所述的方法，其中所述萃取區在約I巴至約10巴的壓力下操作。
28.根據權利要求1所述的方法，其中所述萃取區在約I巴至約3巴的壓力下操作。
29.—種處理烴進料的裝置，所述烴進料含有不期望的有機硫化合物，所述裝置包括: 加氫處理區，其具有與所述烴進料流體連通的入口，以及用於排放加氫處理的廢水的出口 ； 萃取區，其經操作可從加氫處理的廢水中萃取芳香族有機硫化合物，所述芳香烴萃取區包括 用於接收所述加氫處理的廢水的入口以及用於接收萃取溶劑的入口， 萃餘液出口，其用於排出含有所述加氫處理的廢水的大部分非芳香烴成分以及一部分萃取溶劑的萃餘液，以及 萃取出口，其用於排出含有所述加氫處理的廢水的大部分芳香烴成分以及一部分萃取溶劑的萃取液； 氧化區，其含有氧化催化劑以及氧化劑，氧化脫硫區具有與所述萃取出口流體連通的入口以及用於排出氧化廢水的出口。
【文檔編號】C10G45/00GK103649278SQ201180067058
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2011年12月13日 優先權日:2010年12月14日
【發明者】O·R·考瑟格盧, A·博拉尼, F·M·阿爾-沙赫拉尼, E·阿爾-沙飛 申請人:沙烏地阿拉伯石油公司