一種輕質油品選擇性脫硫醇的方法
2023-05-24 22:02:56
專利名稱：一種輕質油品選擇性脫硫醇的方法
技術領域：
本發明涉及一種使煤油、航空噴氣燃料、汽油等輕質油品選擇性脫硫醇的方法。
對輕質油品而言，若其所含硫醇性硫或總硫不符合商業產品的規格要求，必須進行加氫或非加氫精制處理。目前，工業上油品加氫脫硫的工藝條件還比較苛刻，所使用的催化劑中金屬含量較高，導致整個加氫精制過程的成本難以降低。
例如，CN1229838A公開了一種烴油的轉化方法，其中至少包括一個加氫脫硫醇過程，該過程使用的催化劑是氧化鋁負載的含鎳、鈷、鎢和/或鉬的加氫精制催化劑，其中氧化鉬和/或氧化鎢的含量為4～10％(重)，氧化鎳的含量為1～5％(重)，氧化鈷的含量為0.01～1％(重)。該過程的工藝條件包括反應溫度140～315℃，反應壓力0.3～1.5MPa，液時空速0.5～10小時-1。
EP0731156公開了一種處理烴油中芳烴、硫及氮化合物的加氫精制方法，所使用的催化劑為硫化態，包括選自第VIII族的鎳、鈷和鐵中的一種或多種金屬、鎢和/或選自鉬或鉻中的一種金屬及鋅構成，以催化劑重量為基準，以金屬元素計，鎳、鈷和鐵中的一種或多種金屬的含量為0.1～15％(重)，優選2～12％(重)，所述鎢的含量為1～50％(重)，優選10～45％(重)，所述鉬或鉻的含量為1～20％(重)，優選5～18％(重)，所述鋅的含量為0.01～10％(重)，優選0.1～5％(重)。所述催化劑載體為活性炭，其BET比表面至少600m2/g，總孔容至少0.3ml/g，平均孔徑至少12埃。該方法的工藝條件為反應溫度200～450℃，優選300～410℃；反應壓力1.4～21MPa，優選2.8～17.3MPa；液時空速0.1～10小時-1。
實際上，在原料油硫醇含量超標而總硫合格或略為超標的情況下，只需採取緩和的加氫工藝條件脫除超標的硫醇即可使總硫含量合格，而這種工藝是更為經濟實用的。
另外，目前工業上油品加氫脫硫(醇)過程同時伴隨著脫酸過程，但是油品中的酸值並不是降得越低越好。眾所周知，油品的酸值主要由環烷酸貢獻，而環烷酸的存在賦予油品良好的抗磨性，一旦油品中環烷酸的含量顯著降低，油品的抗磨性將遭到破壞。由於現有加氫精制工藝脫酸能力過強，致使某些輕質油品特別是噴氣燃料經過加氫精制後還須加入一定量的抗磨劑以保證其抗磨性。因此，在加氫精制過程中能夠選擇性地脫除硫醇而不顯著降低酸值的工藝是具有良好的工業應用前景的。
本發明的目的是在現有技術基礎上，提供一種使輕質油品在極為緩和的加氫處理條件下進行選擇性脫硫醇而不大改變總硫含量和油品酸值的方法。
本發明提供的脫硫醇方法包括在加氫脫硫醇的工藝條件下，將溶解了氫氣的原料油與加氫精制催化劑接觸，回收硫醇含量降低的產物。
所述工藝條件包括反應溫度為室溫～300℃，優選100～200℃，反應壓力為0.1～1.0MPa，優選0.1～0.5MPa，反應體積液時空速為0.5～10小時-1，優選2.0～6.0小時-1。本發明方法使用的原料油是溶解了氫氣的原料油，因此不再單獨向反應器中通入額外的氫氣。
所述溶解了氫氣的原料油是指在適宜的溫度和壓力下將氫氣與原料油充分接觸，得到的富含氫氣的原料油。所說適宜的溫度是-20～80℃，優選0～50℃；適宜的壓力是0.1～2.0MPa，優選0.1～1.0MPa，在上述溫度和壓力下可以增大原料油中的飽和氫氣量。溶氫過程可以是靜態的，即將原料油通入維持了一定氫壓的溶氫罐中即可。溶氫過程也可以是動態的，即控制一定的系統壓力和氫氣流量，使氫氣從原料油中通過，這樣有利於使原料油中的氫氣在較短時間內達到飽和。由於原料油中的硫醇含量一般較低，本發明方法採用靜態溶氫過程即可滿足脫硫醇的需要。
所述催化劑以活性炭為載體，以氧化鎳或/和氧化鈷、氧化鉬或/和氧化鎢為活性組分。以催化劑重量為基準，所述活性金屬氧化物總含量為0.51～10％，優選1.1～8％，其中氧化鎳或/和氧化鈷含量為0.01～5％，優選0.1～3.5％，氧化鉬或/和氧化鎢含量為0.5～9.5％，優選1～7％。所述活性炭載體來自礦物材料(如煤、石油瀝青等)、植物材料(如木屑、果殼果核等)以及合成樹脂等適合作為催化劑載體的炭質材料，其基本物化性能包括平均孔徑不小於12埃，優選12～60埃；孔容不小於0.1ml/g，最好在0.3～0.65ml/g之間，BET比表面在100m2/g以上，最好在400～1200m2/g之間，所含灰分(以難熔金屬氧化物計)不大於50％，最好不大於45％。
所述催化劑中還可以含有一種或多種選自化合價為+2的過渡金屬助劑，優選氧化鋅，其含量可以為0～5％。
所述催化劑的製備方法採用一步或多步浸漬技術，優選一步共浸漬技術，即用含鎳或/和鈷的與含鉬或/和鎢的溶液浸漬活性炭載體，然後焙燒製備出催化劑。具體步驟如下將含鎳或/和鈷的溶液與含鉬或/和鎢的溶液相混合，控制溶液的pH值不大於7.0，優選1.0～5.0，然後浸漬活性炭載體，室溫下存放1～6小時，100～150℃乾燥1～6小時，200～600℃焙燒2～6小時，焙燒可以在空氣或水蒸氣中進行，也可以在惰性氣體如氮氣的氣氛中進行，焙燒溫度優選200～400℃。所述浸漬方法採用飽和或過飽和浸漬。
所述含鎳或/和鈷的溶液可以選自其水溶性的或可以溶於硝酸的各類無機或有機化合物，優選其硝酸鹽。所述含鉬或/和鎢的溶液也選自其水溶性化合物，優選鎢酸銨、偏鎢酸銨和/或鉬酸銨。
所述催化劑製備過程中還可以包括用含有一種或多種選自化合價為+2的過渡金屬助劑如鋅的水溶液浸漬所述活性炭載體，該步浸漬可以在用含鎳或/和鈷的溶液與含鉬或/和鎢的混合溶液共同浸漬活性炭載體之前進行，然後乾燥焙燒，也可以與含鎳或/和鈷與含鉬或/和鎢的溶液混合後一步共同浸漬，然後乾燥焙燒。為節約成本，優選一步共同浸漬方法。
所述化合價為+2的過渡金屬助劑如鋅的水溶液選自其水溶性的或可以溶於硝酸的各種無機或有機化合物，優選其硝酸鹽。
本發明方法使用的催化劑在使用前可以進行預硫化，也可以不用預硫化，直接用氧化態催化劑開工即可。
所述原料油為如煤油、航空噴氣燃料、汽油等輕質油品，油品所含總硫合格(不大於0.2重％)或少量超標(通過脫除其中硫醇性硫可以使總硫合格)，油品所含硫醇至少在20ppm以上，油品酸值合格或少量超標。所述油品通過本發明方法精製後，可以得到總硫不大於0.2重％、硫醇性硫不大於20ppm、酸值基本不變的產品。如果油品酸值超標，可以在在脫硫醇精製後，直接與酸值較低但其它指標合格的油品調合成酸值合格的產品。
本發明提供的選擇性脫硫醇方法具有以下優點1、可以在較低的壓力、較低的溫度下進行，工藝條件極為緩和；2、所使用的氫氣為溶解於油品中的氫氣，氫耗低，操作簡單。
3、所使用的催化劑雖然金屬負載量低，反應裝填量少，但具有很高的脫硫醇活性，綜合成本較現有技術顯著降低。
附圖
為本發明提供的選擇性脫硫醇方法的流程示意圖。
下面結合附圖對本發明提供的脫硫醇方法作進一步說明。
原料油經管線1進入溶氫罐3與進入溶氫罐3的來自管線2的氫氣充分接觸，溶有氫氣的原料油從溶氫罐底經管線4進入加氫反應器5與催化劑接觸。反應產物經管線6進入液體分離器7，反應產生的尾氣經管線8排出。分離器7中的液體產品經管線9進入汽提塔10，汽提後的反應產物經管線11流出，得到產品。
下面通過實例對本發明作進一步說明。
實例中催化劑組成分析採用X射線螢光光譜法測定，油中硫含量採用微庫侖法(SH/T 0253-9)測定，油中硫醇性硫含量採用電位滴定法(GB 1792-88)測定，油中酸值採用(SH/T 0163-92方法測定，油品色度採用GB 6540-86方法測定。
實例中所使用的原料油為航空噴氣燃料，但並不因此而限制本發明所提到的輕質油品範圍，其基本性質如表1所示。
表1
實例1～4本組實例說明本發明方法使用的加氫精制催化劑的製備。
分別稱取根據催化劑最終組成而確定的一定量的硝酸鹽Ni(NO3)2·6H2O、Co(NO3)2·6H2O、Zn(NO3)2·6H2O及偏鎢酸銨(含WO383.26％)和/或鉬酸銨(NH4)6Mo7O24·4H2O，分別加適量水溶解，並調節溶液的pH值＝3.0，然後混合，立即浸漬20～30目的編號分別為ACI、ACII的活性炭載體(ACI由山西太原新華化工廠提供，ACII由北京煤炭研究院提供)，放置1小時，120℃乾燥4小時，300～360℃焙燒4小時。表2給出了兩種載體的物化數據，表3列出了催化劑的焙燒溫度及組成。
表2
表3
實例5～8本組實例說明本發明方法使用不同組成的催化劑時的脫硫醇效果。
採用催化劑對表1中航空噴氣燃料進行脫硫醇精製(參照附圖)。反應在10毫升加氫微反裝置上進行，催化劑裝填量10毫升，反應之前先用氮氣吹掃整個反應系統，在溶氫罐中先通入氫氣，再通入原料油。溶氫罐的溫度為室溫，壓力與反應系統一致。待反應器加熱到反應溫度後，將溶氫原料油通入反應器進行反應。反應條件為溫度160℃，壓力0.5MPa，體積液時空速2.0小時-1，反應所用氫氣為普氫。尾氣通過背壓微調閥後入精密溼式氣體流量計讀出，並用皂沫流量計隨時測定以維持整個反應系統壓力一致，即維持溶氫罐、反應器及反應後液體分離器中的壓力相一致。反應產物的分析見表4。從表4可以看出，本發明方法可將原料油中的硫醇從105ppm脫至20ppm以內，且大大改善油品的顏色，但不大改變油品的酸值。
實例9～11本組實例說明本發明方法在不同反應溫度時的脫硫醇效果。
按照實例5～8的方法進行反應，只是反應溫度不同，所用催化劑為C3。反應產物的分析見表5。
表4
表5
實例12～15本組實例說明本發明方法在不同反應壓力時的脫硫醇效果。
按照實例5～8的方法進行反應，只是反應壓力不同，反應空速為4.0小時-1，所用催化劑為C4。反應產物的分析見表6。
表6
實例16本實例說明本發明方法的脫硫醇活性穩定性。
按照實例5～8所述的方法進行，反應所用的催化劑為C4，反應過程中體積液時空速也有所不同。反應產物中的硫醇分析見表9。
表9
實例17本實例說明本發明提供的方法中催化劑的脫硫醇活性穩定性。
按照實例16所述的方法進行，反應溫度為215℃，反應壓力為常壓，反應體積液時空速也不同。反應產物中的硫醇分析見表10。
表10
權利要求
1.一種輕質油品選擇性脫硫醇的方法，是在加氫脫硫醇的工藝條件下，將原料油與加氫精制催化劑接觸，回收硫醇含量降低的產物，其特徵在於，所述原料油是溶解了氫氣的原料油，所述催化劑以活性炭為載體，以催化劑重量為基準，含有活性金屬氧化物0.51～10％，其中氧化鎳或/和氧化鈷含量為0.01～5％，氧化鉬或/和氧化鎢含量為0.5～9.5％。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述活性金屬氧化物總含量為1.1～8％。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於活性金屬氧化物中氧化鎳或/和氧化鈷含量為0.1～3.5％，氧化鉬或/和氧化鎢含量為1～7％。
4.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述活性炭載體的平均孔徑不小於12埃，孔容不小於0.1ml/g，比表面在100m2/g以上。
5.按照權利要求4所述的方法，其特徵在於所述活性炭載體的平均孔徑為12～60埃，孔容0.3～0.65ml/g，比表面400～1200m2/g。
6.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述工藝條件包括反應溫度為室溫～300℃，壓力0.1～1.0MPa，體積液時空速0.5～10小時-1。
7.按照權利要求6所述的方法，其特徵在於反應溫度為100～200℃。
8.按照權利要求6所述的方法，其特徵在於反應壓力為0.1～0.5MPa。
9.按照權利要求6所述的方法，其特徵在於體積液時空速為2.0～6.0小時-1。
10.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述溶解了氫氣的原料油是指在溫度為-20～80℃和壓力為0.1～2.0MPa的條件下，將氫氣與原料油充分接觸，得到的富含氫氣的原料油。
11.按照權利要求10所述的方法，其特徵在於，溶氫條件為溫度0～50℃，壓力0.1～1.0MPa。
12.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於所述原料油為煤油、航空噴氣燃料和汽油。
全文摘要
一種輕質油品選擇性脫硫醇的方法,是在加氫脫硫醇的工藝條件下,將溶解了氫氣的原料油與加氫精制催化劑接觸,回收硫醇含量降低的產物。所述催化劑以活性炭為載體,以催化劑重量為基準,包括活性金屬氧化物0.51～10%,其中氧化鎳或/和氧化鈷含量為0.01～5%,氧化鉬或/和氧化鎢含量為0.5～9.5%。本發明方法可以在較低的壓力、較低的溫度下進行,具有很高的脫硫醇活性,但不大改變總硫含量和油品酸值。
文檔編號C10G45/04GK1382774SQ01115500
公開日2002年12月4日 申請日期2001年4月28日 優先權日2001年4月28日
發明者潘光成, 陶志平, 吳明清, 冉國朋, 張永光, 申海平, 丁宗禹, 閔恩澤, 董偉, 張小雲, 張紅霞 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院