本發(fā)明涉及一種全能床(all-bedforoil(pluscoal)processing)加氫工藝，屬于煉油化工和煤化工領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
：煉油工藝發(fā)展至今，已形成以催化裂化、焦化和加氫為核心的加工流程。隨著常規(guī)原油儲(chǔ)量的不斷減少，原油劣質(zhì)化趨勢(shì)越來(lái)越嚴(yán)重，加工難度越來(lái)越大；傳統(tǒng)原油加工以催化裂化和焦化為主，這兩種工藝在加工過程中的大氣污染較為嚴(yán)重，輕油收率較低。在此現(xiàn)實(shí)環(huán)境下，重油和餾分油加氫技術(shù)越來(lái)越受到重視。對(duì)于重油加氫工藝，沸騰床和漿態(tài)床(懸浮床)加氫技術(shù)以其能夠處理高硫、氮、金屬和瀝青質(zhì)含量的劣質(zhì)原料油的特點(diǎn)越來(lái)越受到重視。這兩種技術(shù)在應(yīng)用中也遇到了制約性問題：為維持輕油收率和產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，沸騰床加氫工藝的催化劑必須持續(xù)更新，所以沸騰床裝置都需要設(shè)置催化劑裝卸系統(tǒng)，該設(shè)施投資較大；操作復(fù)雜，提高了原料加工成本；廢催化劑卸出時(shí)會(huì)攜帶出部分輕油，造成浪費(fèi)。漿態(tài)床(懸浮床)加氫工藝最大特點(diǎn)是催化劑隨反應(yīng)產(chǎn)物一起離開反應(yīng)器，催化劑消耗量較大，所以各種形式的漿態(tài)床加氫工藝一般都采用價(jià)格低廉的固體催化劑。固體催化劑與原料油是非均相的，混合設(shè)備復(fù)雜且混合均勻度有限；運(yùn)行中催化劑會(huì)磨損泵閥等關(guān)鍵設(shè)備、縮短裝置運(yùn)行周期，還可能增加裝置運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，在催化劑離開裝置時(shí)攜帶部分輕油，降低輕油收率。由于這種催化劑的活性有限，反應(yīng)溫度和反應(yīng)壓力往往較高，這就增加了裝置投資和運(yùn)行成本。催化裂化、沸騰床和漿態(tài)床(懸浮床)加氫等裝置產(chǎn)生的餾分油通常采用固定床加氫、重整等工藝進(jìn)一步加工為成品油和芳烴等化工品，固定床加氫和重整預(yù)加氫工藝的固定床反應(yīng)器空速低，且每年需要檢修，這都已成為煉油企業(yè)提高經(jīng)濟(jì)效益的重要制約因素。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明在對(duì)煉油工藝深入研究和技術(shù)積累的基礎(chǔ)上，提出一種全能床加氫工藝，該工藝的原料適應(yīng)度寬，能夠處理常壓渣油、減壓渣油、催化油漿、脫油瀝青、煤焦油和煤粉，以及蠟油、柴油和石腦油等餾分油，該工藝采用油溶性催化劑，通過特有的混合工藝能夠?qū)崿F(xiàn)其在原料中的均勻分布。本發(fā)明使油溶性催化劑先與原料互溶混合(對(duì)于油煤共同加氫工藝，其后再加入煤粉制備油煤漿、溶脹)、升溫、升壓、反應(yīng)、分離和分餾，最終得到目標(biāo)產(chǎn)品。全能床加氫工藝采用空筒式、自然內(nèi)循環(huán)式或強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)式反應(yīng)器處理。本發(fā)明技術(shù)方案如下：一種全能床加氫工藝，其特征在于原料包括常壓渣油、減壓渣油、催化油漿、脫油瀝青、煤焦油或餾分油，原料與油溶性催化劑先在原料/催化劑混合系統(tǒng)進(jìn)行混合，混合溫度為60-350℃，混合時(shí)間為20-200分鐘；混合完成的反應(yīng)物料與催化劑和氫氣升壓升溫后進(jìn)入全能床反應(yīng)器，進(jìn)入方式為下進(jìn)上出；硫化過程在反應(yīng)器中完成；其中所述全能床內(nèi)為不包括固定的床層的筒式反應(yīng)器；所述油溶性催化劑活性組分為mo、ni、co、w、fe中的一種或多種組合。另一種全能床加氫工藝，其特征在于原料包括常壓渣油、減壓渣油、催化油漿、脫油瀝青、煤焦油或餾分油，以及煤粉，原料油與油溶性催化劑先在原料/催化劑混合系統(tǒng)進(jìn)行混合，再加入煤粉，經(jīng)二級(jí)以上的溶脹，溶脹溫度為60-300℃，時(shí)間為30-180分鐘，使催化劑在反應(yīng)物料中的濃度達(dá)到均一狀態(tài)；混合完成的反應(yīng)物料與催化劑和氫氣升壓升溫后進(jìn)入全能床反應(yīng)器，進(jìn)入方式為下進(jìn)上出；其中所述全能床內(nèi)為不包括固定的床層的筒式反應(yīng)器；所述油溶性催化劑為：所述油溶性催化劑活性組分為mo、ni、co、w、fe中的一種或多種組合。優(yōu)選的催化劑與原料油混合溫度為60-250℃，混合時(shí)間為30-90分鐘。優(yōu)選的所述餾分油為蠟油、柴油、航煤和石腦油中的一種或幾種。優(yōu)選的混合完成的反應(yīng)物料與催化劑和氫氣升壓升溫后進(jìn)入全能床反應(yīng)器，進(jìn)入方式為下進(jìn)上出；反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入分離系統(tǒng)，氣相分離后的氫氣循環(huán)使用，廢水在此分離后排出系統(tǒng)，油相進(jìn)入蒸餾系統(tǒng)切割出石腦油、煤油、柴油、蠟油餾分及尾油的全部或其中幾種組合，蠟油和尾油的全部或者部分循環(huán)加氫。優(yōu)選的油溶性催化劑包括加氫功能催化劑和裂化功能催化劑或加氫和裂化雙功能催化劑，加氫功能催化劑包括具有選擇性脫硫、選擇性脫氮、選擇性脫金屬以及復(fù)合選擇性功能。優(yōu)選的油溶性催化劑包括以下成分：viii族和vib族金屬化合物中的一種或幾種、羧酸類有機(jī)物和醇類有機(jī)物中的一種或幾種、和硫化劑，其中金屬元素的質(zhì)量在催化劑中的重量含量為0.5-15％，所述硫化劑為液硫或能在硫化條件下分解成h2s的不穩(wěn)定硫化物，硫化劑中元素硫的質(zhì)量為催化劑中金屬元素質(zhì)量的0.8-4倍。進(jìn)一步的所述金屬為鉬和鐵；所述有機(jī)物為：c2-c6的羧酸，c2-c5的單醇、二醇、三醇中的一種或幾種；所述硫化劑為c2s或二甲基二硫醚。優(yōu)選的氫氣分為兩路加熱，一路與原料混合后進(jìn)入原料加熱爐加熱，一路進(jìn)入氫氣加熱爐加熱，所述原料加熱爐出口的物流與所述氫氣加熱爐出口的全部或部分氫氣混合后進(jìn)入加氫反應(yīng)器。優(yōu)選的循環(huán)的蠟油和尾油返回至反應(yīng)器再次反應(yīng)，或者先與原料和催化劑混合，再進(jìn)入反應(yīng)器反應(yīng)。優(yōu)選的催化劑以活性金屬計(jì)添加量不超過反應(yīng)原料量的2wt％。優(yōu)選的反應(yīng)器為空筒結(jié)構(gòu)的全能床反應(yīng)器，或自然內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的全能床反應(yīng)器，或強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的全能床反應(yīng)器，反應(yīng)器串聯(lián)數(shù)量為1-3臺(tái)。優(yōu)選的反應(yīng)溫度不超過480℃，反應(yīng)壓力不超過25mpa，進(jìn)一步的可在370-420℃、15-18mpa。本發(fā)明的技術(shù)效果如下：本發(fā)明使油溶性催化劑先與原料油互溶混合(對(duì)于油煤共同加氫工藝，其后再加入煤粉制備油煤漿、溶脹)、加入氫氣、升溫、升壓、進(jìn)入全能床反應(yīng)、分離和分餾，并限定了具體的操作條件，催化劑在原料中得到均勻分布，進(jìn)而發(fā)揮良好的催化效果。所述油溶性催化劑活性中心為mo、ni、fe、co或w中的一種或幾種，載體有機(jī)物為c2-c5的液態(tài)醇類或羧酸類。本發(fā)明可用于渣油、原油煉制和油煤共煉，用于原油煉制時(shí)對(duì)原油性質(zhì)沒有限制性要求。該工藝的核心是全能床反應(yīng)器和油溶性催化劑，全能床加氫工藝采用空筒式、自然內(nèi)循環(huán)式或強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)式反應(yīng)器處理，不包括固定床層，催化劑隨進(jìn)料進(jìn)入并跟隨油渣排出。裝置包括原油蒸餾、渣油全能床加氫裂化(對(duì)于油煤共煉是油煤全能床加氫)、餾分油全能床加氫、催化重整、異構(gòu)化、制氫、輕烴回收、硫磺回收。本發(fā)明采用全能床加氫工藝加工原油、或渣油、或渣油和煤粉，具有如下述突出優(yōu)勢(shì)：1、采用該發(fā)明后，全廠設(shè)備可以大幅減少，只有重油全能床加氫(對(duì)于共煉工藝，則是油煤全能床加氫)、餾分油全能床加氫、催化重整、異構(gòu)化(如果不產(chǎn)汽油，則可取消該裝置)，輕烴回收、制氫、硫磺回收裝置，可以實(shí)現(xiàn)全廠工藝流程短，安全風(fēng)險(xiǎn)低，維修工作量少。2、該工藝對(duì)原料油無(wú)限制性要求，加工重(劣)質(zhì)油和低階煤的經(jīng)濟(jì)效益最好。3、采用該工藝，成品油+芳烴收率高達(dá)85％，能夠最大程度地發(fā)揮高資源利用效率。4、該工藝的組分油少，柴油和煤油分別只有一種，汽油只有重整汽油和異構(gòu)化汽油，不需要油品調(diào)合系統(tǒng)。5、該工藝的成品油質(zhì)量高，無(wú)重柴油、催化油漿、燃料油等低質(zhì)油品和石油焦，油品在使用過程中的大氣污染少，柴汽比可小于1。6、全廠無(wú)催化、焦化、溶劑脫瀝青等熱加工工藝，大氣污染和固廢產(chǎn)生量少。本發(fā)明能夠廣泛應(yīng)用于常壓渣油、減壓渣油、催化油漿、脫油瀝青、煤焦油、蠟油、柴油和石腦油等餾分油的加氫工藝和催化重整預(yù)加氫工藝。相較于催化裂化、焦化等熱加工工藝，本工藝具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、輕油收率高、大氣和固廢物少的優(yōu)勢(shì)；相較于固定床或沸騰床重質(zhì)油加工工藝，本工藝對(duì)原料性質(zhì)沒有限制性要求，反應(yīng)空速可高于0.5h-1，輕油收率在85％以上。能夠提高反應(yīng)器的處理能力、延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期、提高輕油收率，減少固廢物；相較于固定床餾分油加工工藝，本工藝可以提高反應(yīng)器的處理能力、延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期。本工藝的操作溫度和壓力可低于固定床和沸騰床加氫工藝，進(jìn)一步的可在370-420℃、15-18mpa，克服了原有工藝高溫高壓易造成結(jié)焦和催化劑中毒的劣勢(shì)。相比固定床催化劑的硫化要在反應(yīng)之前完成，本發(fā)明的硫化在反應(yīng)器中完成，工藝也得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。本工藝既可用于新建裝置，也方便用于固定床和沸騰床加氫工藝的改造，提高輕油收率和質(zhì)量、延長(zhǎng)裝置運(yùn)行周期，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的流程簡(jiǎn)圖，圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的流程簡(jiǎn)圖，圖3為本發(fā)明實(shí)施例4的流程簡(jiǎn)圖。圖中各標(biāo)號(hào)列示如下：1-原料/催化劑混合設(shè)備，2-催化劑，3-原料，4-原料油輸送泵，5-循環(huán)氫壓縮機(jī)，6-新鮮氫，7-渣油加熱爐，8-氫氣加熱爐，9-控溫冷油，10-控溫冷氫，11-一級(jí)反應(yīng)器，12-二級(jí)反應(yīng)器，13-反應(yīng)產(chǎn)物分離系統(tǒng)，14-廢水，15-干氣，16-液化氣，17-石腦油餾分，18-煤油餾分，19-柴油餾分，20-蠟油餾分，21-蒸餾切割系統(tǒng)，22-加氫尾油，23-一反循環(huán)泵，24-二反循環(huán)泵，25-汽油分餾塔，26-汽油。具體實(shí)施方式為進(jìn)一步闡述本發(fā)明的具體特征，下面根據(jù)實(shí)施例結(jié)合附圖予以說明。實(shí)施例1：本實(shí)施例采用空筒結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的全能床加氫工藝加工減壓渣油，工藝流程見圖1，加工原料2為減壓渣油，減壓渣油性質(zhì)見表1，催化劑3為mo-ni系油溶性催化劑，添加量占渣油進(jìn)料量的0.08wt％，首先催化劑與原料油在原料/催化劑混合設(shè)備1進(jìn)行混合，混合溫度為200℃，混合時(shí)間為90分鐘，使催化劑在反應(yīng)物料中的濃度達(dá)到均一狀態(tài)。系統(tǒng)中還包括原料油輸送泵4，循環(huán)氫壓縮機(jī)5，渣油加熱爐7，氫氣加熱爐8，根據(jù)圖中所示連接輸送混合后的原料和新鮮氫6，一級(jí)反應(yīng)器11和二級(jí)反應(yīng)器12中催化劑的濃度為1000～1200ppm，反應(yīng)溫度為410℃，反應(yīng)壓力為18mpa，空速為0.5h-1，氫油比為650，硫化劑為液態(tài)硫磺，加入量為0.5％，采用邊反應(yīng)邊硫化的方式，反應(yīng)器為空筒結(jié)構(gòu)，反應(yīng)物料下進(jìn)上出，一次通過，可通過控溫冷油9、控溫冷氫10控制體系溫度防止飛溫，產(chǎn)物先經(jīng)過反應(yīng)產(chǎn)物分離系統(tǒng)13，氫氣循環(huán)使用，排出廢水14，其它產(chǎn)物再進(jìn)入蒸餾切割系統(tǒng)21得到反應(yīng)產(chǎn)物為干氣15、液化氣16、石腦油餾分17、煤油餾分18、柴油餾分19和蠟油餾分20，加氫尾油22和蠟油餾分20全部循環(huán)加氫。其中干氣產(chǎn)率為2.06％，液化氣產(chǎn)率為2.18％，油相產(chǎn)物性質(zhì)匯總見表2。表1減壓渣油性質(zhì)表表2油相性質(zhì)匯總表項(xiàng)目數(shù)據(jù)元素組成c，wt％91.47h，wt％7.51s，wt％0.27n，wt％0.59殘?zhí)?，wt％9.73瀝青質(zhì)，wt％2.27甲苯不溶物，wt％1.03蒸餾，℃10％167.730％234.550％283.770％332.590％375.3＜380℃餾出90.5雜質(zhì)脫除率，％脫硫率54.24脫氮率34.45脫金屬率99.1％脫殘?zhí)柯?8.08實(shí)施例2：本實(shí)施例采用內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的全能床加氫工藝加工減壓渣油，在反應(yīng)器增加了一反循環(huán)泵23和二反循環(huán)泵24，工藝流程圖見圖2，加工原料性質(zhì)同實(shí)施例1。催化劑為mo-ni系油溶性催化劑，添加量為0.08wt％，催化劑與原料油進(jìn)行混合，混合溫度為200℃，混合時(shí)間為90分鐘，使催化劑在反應(yīng)物料中的濃度達(dá)到均一狀態(tài)，保持反應(yīng)器中催化劑的濃度為1000～1200ppm，反應(yīng)溫度為370℃，反應(yīng)壓力為16mpa，空速為0.5h-1，氫油比為650，硫化劑為液態(tài)硫磺，加入量為0.5％，采用邊反應(yīng)邊硫化的方式，反應(yīng)器內(nèi)置循環(huán)系統(tǒng)，反應(yīng)物料下進(jìn)上出，重組分在反應(yīng)器中循環(huán)加氫，循環(huán)量與進(jìn)料量比為3，全部加氫尾油和蠟油循環(huán)加氫。反應(yīng)產(chǎn)物為干氣、液化氣、石腦油、煤油、柴油和蠟油餾分，其中干氣產(chǎn)率為2.15，液化氣產(chǎn)率為2.34％，油相產(chǎn)物性質(zhì)匯總見表3。表3油相性質(zhì)匯總表項(xiàng)目數(shù)據(jù)c，wt％91.90h，wt％7.38s，wt％0.29n，wt％0.61殘?zhí)浚瑆t％10.29瀝青質(zhì)，wt％2.71甲苯不溶物，wt％1.16模擬蒸餾，℃10％173.630％231.450％278.370％329.190％372.5＜380℃餾出93.3雜質(zhì)脫除率，％脫硫率48.21脫氮率37.12脫金屬率99.3％脫殘?zhí)柯?2.76實(shí)施例3：渣油沸騰床加氫工藝實(shí)例(對(duì)比例)。采用沸騰床加氫工藝加工實(shí)施例2的原料，沸騰床的操作溫度、壓力、空速、反應(yīng)器旬環(huán)比與實(shí)施例2相同，催化劑為固體高效催化劑，反應(yīng)器內(nèi)催化劑體積占反應(yīng)空間的50％。反應(yīng)產(chǎn)物為干氣、液化氣、石腦油、煤油、柴油和蠟油餾分，其中干氣產(chǎn)率為2.35，液化氣產(chǎn)率為2.62％，油相產(chǎn)物性質(zhì)匯總見表4。表4油相性質(zhì)匯總表項(xiàng)目數(shù)據(jù)c，wt％92.91h，wt％5.71s，wt％0.42n，wt％0.86殘?zhí)?，wt％15.84瀝青質(zhì)，wt％4.93甲苯不溶物，wt％1.79模擬蒸餾，℃10％265.130％297.350％354.670％422.490％543.2＜380℃餾出物76.6％雜質(zhì)脫除率，％脫硫率25.00脫氮率11.34脫殘?zhí)柯?7.27脫金屬率87.2％實(shí)施例4：采用全能床工藝精制汽油。本實(shí)施例采用空筒結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的全能床加氫工藝加工催化汽油，其性質(zhì)見表5，工藝流程圖見圖3，催化劑為mo-w系油溶性催化劑，添加量為0.02wt％，催化劑與原料油進(jìn)行混合，混合溫度為150℃，混合時(shí)間為60分鐘，使催化劑在反應(yīng)物料中的濃度達(dá)到均一狀態(tài)，保持反應(yīng)器中催化劑的濃度為500～800ppm，反應(yīng)溫度為310℃，反應(yīng)壓力為3.5mpa，空速為3.5h-1，氫油比為550，硫化劑為液態(tài)硫磺，加入量為0.2％，采用邊反應(yīng)邊硫化的方式，反應(yīng)器為空筒結(jié)構(gòu)，反應(yīng)物料下進(jìn)上出。反應(yīng)產(chǎn)物在汽油分餾塔15中分離為為干氣15、液化氣16和汽油26，其中干氣產(chǎn)率為2.15，液化氣產(chǎn)率為2.34％，汽油收率為95.03％,油相產(chǎn)物性質(zhì)匯總見表5。表5全能床汽油精制原料和產(chǎn)品性質(zhì)表項(xiàng)目原料產(chǎn)品密度(20℃，g/cm3)0.72530.7184餾程℃4654初餾點(diǎn)184175終餾點(diǎn)210205溴價(jià)(gbr/100g)68.50.14顏色號(hào)(gb/t3555)硫(μg/g)39982氮(μg/g)325未檢測(cè)出結(jié)論：1、實(shí)施例1和2的對(duì)比中可以發(fā)現(xiàn)，采用帶內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器比空筒結(jié)構(gòu)反應(yīng)器的輕油(＜380℃餾分油)收率高2.8％，原因是帶內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器能夠延長(zhǎng)重組分的反應(yīng)時(shí)間，加深加氫反應(yīng)深度。2、從實(shí)施例2和3能夠很清晰地看出，相對(duì)于沸騰床工藝，全能床未提高反應(yīng)溫度和壓力等操作條件，輕油(＜380℃餾分油)收率高16.7％，所以全能床比沸騰床加氫工藝有顯著的優(yōu)勢(shì)?？傮w上而言，催化效率都得到了很好的保證。3、從實(shí)施例4可以看出，全能床汽油精制工藝的空速為3.5h-1，高于固定床加氫，即反應(yīng)器的處理能力更高。結(jié)論：通過實(shí)施例可以看出，全能床加氫工藝能夠高收率地加工原料油和煤，該工藝可用于新建裝置，也可用于對(duì)催化裂化、焦化、固定床加氫、沸騰床加氫、重整預(yù)加氫工藝進(jìn)行改造，能夠大幅度提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，減少大氣污染和固廢污染。以上所述僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。當(dāng)前第1頁(yè)12