催化裂化汽油的改質方法
2023-08-12 10:09:26 1
專利名稱：催化裂化汽油的改質方法
技術領域：
本發明涉及一種催化裂化汽油的改質方法，具體地是一種通過分割催化裂化汽油，進行輕餾分芳構化及重餾分加氫脫硫異構芳構化或催化重整的汽油改質方法。屬於石油化工技術領域。
背景技術：
由於原油重質化劣質化越來越嚴重以及全世界對環保要求的日益提高，使得當今煉油工業技術發展的主流更加趨向清潔油品的生產和重質油輕質化方向發展，即在發展重質油深度加工，優化資源利用，提高輕質油收率的基礎上，生產低烯烴含量、低硫含量、高辛烷值的清潔汽油和低芳烴含量、低硫含量、高十六烷值的清潔柴油。
汽油質量標準的提高主要表現為在烯烴含量及硫含量進一步降低的同時，提高辛烷值。烯烴含量要求將達到20(v)％以下，硫含量要求將達到30ppm以下，而辛烷值為95以上。
目前，發達國家主要是從改善「配方」著手來達到相應的質量標準。他們利用多種工藝生產汽油，然後將多種汽油進行調配。一般含烯烴的催化裂化汽油約佔1/3以下，含芳烴但不含烯烴的重整汽油約佔1/3以上，其它既不含烯烴又不含芳烴的烷基化、異構化、醚化等清潔汽油組分約佔1/3。
我國汽油的生產工藝較單一，約有85％以上的汽油來自於催化裂化工藝，其烯烴含量一般高達45-60％，研究法辛烷值在90左右。較高的辛烷值是依靠較高的烯烴含量來維持的，而生產其它不含烯烴辛烷值高的優質汽油組份的裝置(催化重整+異構化+烷基化+醚化)能力僅佔5.1％。很多煉油廠只有催化裂化裝置而根本沒有其它生產汽油的工藝。因此，在我國，單一生產工藝無法達到更高的清潔汽油標準，同時，由於國產原油的特性以及煉油設備與發達國家煉油設備的不同，無法採用「調和」的辦法使烯烴含量、硫含量和辛烷值達到更高的標準。這就促使業內人士必須結合實際情況，採用新方法製造能夠滿足更高標準要求的清潔汽油。
眾所周知，在石油煉製與化工生產過程中會產生大量的C4烴副產品。目前對C4烴的化工利用率還很低，基本還處於起步階段，大部分C4烴類是直接作燃料燒掉，因此，對其進行綜合利用是提高企業經濟效益的必要手段，而且，隨著我國「西氣東輸」工程的順利實施，作為燃料使用的C4烴類資源將更加易於獲取，其價格也將大幅度降低。
由於C4烴類中含有50％以上的烯烴，當直接做為車用液化氣LPG的生產時，將對LPG的生產造成極大地影響(車用液化氣LPG的QJ/DSH712-1999標準要求烯烴含量小於5％)。如何有效利用C4烴類資源，目前也是我國煉油企業面臨的難題之一。
近年來，輕烴芳構化工藝過程為利用輕烴資源和生產高品質清潔汽油提供了一條有效的途徑。該工藝過程是以低碳烴(C3-C9)為原料，在催化劑的作用下，經過一系列複雜反應轉化為芳烴的工藝過程。與催化重整工藝相比，輕烴芳構化工藝具有以下特點原料適用範圍廣；使用的分子篩催化劑具有一定的抗硫、抗氮能力，原料不需要精製；芳烴產率不受原料芳烴潛含量的限制，原料不需要預分餾；通過改變催化劑組成和製備工藝及芳構化反應工藝條件，可以在一定程度上調整產品分布，以適應市場變化；裝置建設投資少、操作費用低。
在這方面，國外的研究也已經取得了一定的成效。如UOP公司與BP公司聯合開發的以液化石油氣(LPG)為原料生產芳烴的Cyclar工藝、日本三菱石油和千代田公司聯合開發的由LPG和輕石腦油生產BTX和氫氣的Z-Forming新技術、由Mobil公司開發的M-2Forming技術等，這些技術都取得了較好的效果，並有了工業化裝置。
對於降低催化裂化汽油中的烯烴含量和含硫、含氮類化合物含量，加氫無疑是最好的途徑，但由於烯烴加氫將使辛烷值降低，因此必須有充分的異構化作用和芳構化作用才能保持辛烷值不減少。日益受到人們關注的加氫異構化和芳構化過程可將正構烷烴轉化為具有較高辛烷值的支鏈烷烴和芳烴，而兩者均是高質量清潔汽油的重要組分，因而該工藝技術近些年來正以迅猛的勢頭向前發展。國外的Mobil公司及UOP等公司對該工藝的研究較多並且在催化劑方面有相當的成果，國內對加氫脫硫異構芳構化也進行了一定的研究，並取得了一些突破。
另外，通過大量的研究發現催化裂化汽油中烯烴含量的分布是隨著碳數的增加而顯著減少的。小於90℃的催化汽油餾分只佔催化汽油全餾分的45％左右，但它所含的烯烴為催化汽油全餾分總烯烴的60％以上，並且，芳烴以及含硫、氮雜原子化合物含量也很少。(90-150℃)催化汽油餾分佔全餾分的30％左右，它的烯烴、芳烴、硫、氮含量居中。大於150℃的催化汽油餾分中，硫、氮含量和芳烴含量均很高，但烯烴含量較低，小於20％。因此，這就為創造生產更高標準汽油的工藝方法提供了良好的基礎。
發明內容
本發明的目的在於針對目前我國缺乏生產低烯烴含量、低硫含量、高辛烷值清潔汽油的工藝手段以及無法完全採用國外設備替換我國的煉油設備的現狀，而提供一種催化裂化汽油的改質方法，該方法對催化裂化汽油進行分割，並分別將小於90℃的催化汽油餾分進行芳構化反應，將大於90℃的催化汽油餾分進行加氫脫硫異構芳構化或催化重整改質，獲得高品質的清潔汽油。
本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種催化裂化汽油的改質方法，包括以下步驟步驟1將催化裂化汽油分割為輕、重兩個餾分；所述輕餾分為小於90℃，且富含烯烴的催化裂化汽油；所述重餾分為大於90℃，且芳烴及硫、氮化合物含量較多的催化裂化汽油；步驟2分別將所述輕餾分進行芳構化反應，將所述重餾分進行加氫脫硫異構芳構反應；步驟3將所述芳構化反應及加氫脫硫異構芳構反應的產物引出獲得改質汽油。
在上述步驟2中，輕餾分可以與C4烴類混合進行芳構化反應。
對於分割出來的重餾分還可以進行催化重整反應，其步驟包括首先，對重餾分加氫脫硫異構芳構反應進行加氫脫硫預處理獲得精製石腦油；然後，對精製石腦油進行催化重整反應。
由以上技術方案可知，本發明通過對催化裂化汽油中烯烴含量、芳烴含量以及對含硫、氮雜原子化合物含量的分布研究，以分割區別處理的方式對催化裂化汽油進行改質加工，最終得到高品質的清潔汽油，該方法不同於上述發達國家的「調配」方法，它結合具體國情，另闢蹊徑，在不過多增加設備投資的基礎上，實現了高品質汽油的生產，據有極大的實用價值。
以下，通過具體實施方式
並結合相應的附圖，對本發明做進一步的詳細說明。
圖1為本發明的第一具體實施例的流程圖；圖2為本發明的第二具體實施例的流程圖；圖3為圖1所示實施例的處理裝置構成示意圖；圖4為圖2所示實施例的處理裝置構成示意圖；圖5為圖2所示實施例的另一個處理裝置的構成示意圖。
具體實施例方式
圖1所示為本發明第一實施例的流程圖，其包括以下兩個步驟步驟11、將催化裂化汽油在分餾塔中分割為富含烯烴的輕餾分催化裂化汽油和芳烴及硫、氮化合物含量較多的重餾分催化裂化汽油兩個部分，其分割標準是小於90℃的為輕餾分，大於90℃的為重餾分。
步驟12、將輕餾分進行芳構化反應；將重餾分進行加氫脫硫異構芳構反應。
步驟13、將上述步驟12中的兩個反應產物分別導出，即可獲得改質汽油。
圖2所示為本發明第二個實施例的流程圖，該實施例在上述第一實施例的基礎上，進行催化重整反應，其步驟為步驟21、將催化裂化汽油在分餾塔中分割為富含烯烴的輕餾分催化裂化汽油和芳烴及硫、氮化合物含量較多的重餾分催化裂化汽油兩個部分，其分割標準是小於90℃的為輕餾分，大於90℃的為重餾分。
步驟22、將輕餾分與外部導入的C4烴類混合後進行芳構化反應後執行步驟25。
步驟23、將重餾分進行加氫脫硫預處理，獲得精製石腦油。
步驟24、對精製石腦油進行催化重整反應。
步驟25、將上述步驟22以及步驟24中的反應產物分別導出，即可獲得改質汽油。
本發明在具體操作中，可以將現有的石油化工設備稍作改動。圖3所示為上述第一實施例所採用的一個具體裝置。該裝置在工作中，催化裂化汽油1通過分餾塔2進行餾分切割，其中＜90℃的催化裂化輕餾分3與C4烴類4混合後進入流態化反應器6中進行芳構化反應，反應後的油氣7引出流態化反應器6。分餾塔2中＞90℃的催化裂化汽油重餾分5進入固定床加氫脫硫裝置51進行加氫脫硫異構芳構化反應，其產物直接引出。
考慮到在上述反應過程，C4烴類和催化裂化汽油都是高烯烴含量的，而所涉及的催化劑都是專用的固體酸性分子篩催化劑，在反應過程中烯烴化合物優先吸附和聚合是不可避免的，因此就會存在著催化劑的結焦和失活問題。如果採用固定床工藝，則催化劑長壽命問題將是非常難以解決的，會成為該過程工業化的最大障礙。另一方面，這些生產高品質清潔汽油的原料組分較輕，失活速度並不像重油催化裂化過程那麼快，正常活性的維持可以達到1～8小時，因此，又不太適合於頻繁反應再生的流態化工藝，特別是在利用C4烴類的芳構化生產高辛烷值的汽油組分時，為此，採用移動床芳構化反應器做為芳構化過程的反應器，可以充分利用催化劑活性的基礎上最大限度地進行反應，同時，利用催化劑再生器8與流態化反應器6組成再生系統使催化劑能夠連續再生以維持反應過程的連續，最終達到生產高品質清潔汽油的目的。再生系統的熱量平衡可以採用多種方式，其中包括利用常規重油催化裂化過程的熱量進行高效耦合，原再生器81中產出的催化裂化油氣82可以通過另行處理後成為催化裂化汽油1返回分餾塔2。
催化劑再生器8中再生後的催化劑通過管路9進入流態化反應器6與輕餾分3和/或C4烴類4接觸混合後進行芳構化反應。催化劑則通過管路10進入催化劑再生器8進行再生。
圖4所示為上述第二實施例所採用的具體裝置。該裝置在工作中，催化裂化汽油1通過分餾塔2進行餾分切割後，重餾分5進入固定床加氫脫硫裝置51進行加氫脫硫預處理，得到的精製石腦油進入加熱爐14進行加熱，然後進入普通催化重整裝置15進行催化重整反應，獲得具有高芳烴含量的反應產物。
在本實施例中，輕餾分3與C4烴類4混合後進入移動床反應器61中進行芳構化反應。催化劑再生器8中再生後的催化劑通過管路9進入移動床反應器61中，而移動床反應器61中的催化劑則通過管路10進入催化劑再生器8中進行再生。反應後的油氣7被引出。移動床反應器61和再生器8組成的反應再生系統的熱量平衡是通過與常規重油催化裂化過程高效耦合而維持的，原再生器81中產出的催化裂化油氣82可以通過另行處理後成為催化裂化汽油1返回分餾塔2。
在本發明的具體實施過程中，也可以不用專門設立分割用的分餾塔，可以利用催化裂化裝置主分餾塔的頂部進行分割，並加入冷凝器進行處理，如圖5所示。
圖5中，粗汽油和富氣101由催化裂化裝置主分餾塔202的頂部出來，經過冷凝器31冷凝冷卻到62～80℃後進入分離罐41進行油水氣的分離，凝結水由凝結水泵42抽離分離罐41。冷凝下來的液體產物是＞90℃的催化裂化汽油重餾分5，經過重汽油泵從分離罐41中抽出，一部分作為主分餾塔202的頂部回流，另一部分經過冷卻器32進一步冷卻至40℃進入固定床加氫脫硫裝置51進行加氫脫硫預處理，得到的精製石腦油進入加熱爐14進行加熱，然後進入普通催化重整裝置15進行催化重整反應，生成的高芳烴含量的反應產物直接引出。
從分離罐41中出來的未冷凝油氣17經過冷凝器33冷凝冷卻到40℃後進入油水氣分離罐19進行油水氣的分離，凝結水由凝結水泵20抽離油水氣分離罐19。從油水氣分離罐19中出來的未冷凝油氣為富氣，通過富氣壓縮機，由機間分離罐分離出來凝析油23返回到油水氣分離罐19中。油水氣分離罐19中冷凝下來的液體產物是輕餾分3由輕汽油泵抽出後，與C4烴類4混合後進入芳構化移動床反應器61，反應後的油氣7被引出。催化劑再生器8中再生後的催化劑通過管路9進入移動床反應器61，催化劑則通過管路10進入催化劑再生器8進行再生。原再生器81中產出的催化裂化油氣82返回主分餾塔202。
本發明中C4烴類與輕餾分的芳構化過程所採用的催化劑為適用於輕烴芳構化的分子篩類酸性催化劑或其它有效催化劑。重餾分加氫脫硫異構芳構過程所用催化劑為適用於該過程的所有有效催化劑，而加氫脫硫預處理過程所用催化劑為適用於該過程的所有有效催化劑，精製石腦油催化重整過程所用催化劑為適用於該過程的所有有效催化劑。
本發明的技術優點為將催化裂化汽油分割為輕、重兩個餾分，並分別選擇合適的加工工藝進行改質處理，富含烯烴的輕餾分單獨或與C4烴類一起進行芳構化反應，芳烴及硫、氮化合物較多的重餾分則進行加氫脫硫異構芳構反應，或進行加氫預處理後進行催化重整，最終達到對C4烴類和催化裂化汽油改質以實現高品質清潔汽油生產的目的。
最後所應說明的是以上實施例僅用以說明而非限制本發明的技術方案，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的範圍。
權利要求
1.一種催化裂化汽油的改質方法，其特徵在於包括以下步驟步驟1將催化裂化汽油分割為輕、重兩個餾分；所述輕餾分為小於90℃，且富含烯烴的催化裂化汽油；所述重餾分為大於90℃，且芳烴及硫、氮化合物含量較多的催化裂化汽油；步驟2分別將所述輕餾分進行芳構化反應，將所述重餾分進行加氫脫硫異構芳構反應；步驟3將所述芳構化反應及加氫脫硫異構芳構反應的產物引出獲得改質汽油。
2.根據權利要求1所述的催化裂化汽油的改質方法，其特徵在於所述的步驟2中，所述輕餾分與C4烴類混合進行所述芳構化反應。
3.根據權利要求1或2所述的催化裂化汽油的改質方法，其特徵在於所述的步驟2中，所述加氫脫硫異構芳構反應具體為首先對所述重餾分進行加氫脫硫預處理獲得精製石腦油；然後對所述精製石腦油進行催化重整反應。
4.根據權利要求1所述的催化裂化汽油的改質方法，其特徵在於所述步驟2中的芳構化反應是通過流態化芳構化反應器或移動床芳構化反應器進行的。
5.根據權利要求1所述的催化裂化汽油的改質方法，其特徵在於所述步驟2中的加氫脫硫異構芳構反應是通過固定床加氫脫硫裝置進行的。
全文摘要
本發明涉及一種催化裂化汽油的改質方法，包括以下步驟將催化裂化汽油分割為輕、重兩個餾分；分別將所述輕餾分進行芳構化反應，將所述重餾分進行加氫脫硫異構芳構反應；將芳構化反應及加氫脫硫異構芳構反應的產物引出獲得改質汽油。本發明通過對催化裂化汽油中烯烴含量、芳烴含量以及對含硫、氮雜原子化合物含量的分布研究，以分割區別處理的方式對催化裂化汽油進行改質加工，最終得到高品質的清潔汽油。
文檔編號C10G45/02GK1884445SQ20051007968
公開日2006年12月27日 申請日期2005年6月24日 優先權日2005年6月24日
發明者高金森, 曹斌, 徐春明 申請人:中國石油大學(北京)