用于烴料流的加氫裂化方法
【專利說(shuō)明】用于烴料流的加氫裂化方法
[0001 ]優(yōu)先權(quán)聲明
[0002]本申請(qǐng)要求2013年11月19日遞交的臨時(shí)申請(qǐng)N0.61/905,964的優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容全部引入本文供參考。
[0003]發(fā)明背景
[0004]許多不同類(lèi)型的化學(xué)品是從石油加工生產(chǎn)的。但是，因?yàn)榻陙?lái)的需求增加，石油越來(lái)越昂貴。
[0005]所以，已經(jīng)嘗試提供用于生產(chǎn)化學(xué)品的原料的替代來(lái)源?，F(xiàn)在致力于研究從固體碳質(zhì)材料例如煤制備液體烴，煤可以在許多國(guó)家例如美國(guó)和中國(guó)大量獲得。
[0006]煤的熱解反應(yīng)產(chǎn)生焦炭和煤焦油。制備焦炭或“焦化”方法包括將材料在密閉容器中在不存在氧氣的情況下加熱到非常高的溫度。焦炭是多孔的、但是硬的殘余物，其大部分是碳和無(wú)機(jī)灰塵，用于制鋼中。
[0007]煤焦油是在加熱期間排出的揮發(fā)性物質(zhì)，其包含多種烴化合物的混合物。其可以進(jìn)行分離以獲得多種有機(jī)化合物，例如苯、甲苯、二甲苯、萘、蒽和菲。這些有機(jī)化合物可以用于生產(chǎn)多種產(chǎn)品，例如染料、藥物、炸藥、調(diào)味料、香料、防腐劑、合成樹(shù)脂以及油漆和顏料。從分離留下的殘余瀝青用于鋪路、屋頂、防水和絕緣應(yīng)用。
[0008]需要用于提高從烴例如煤焦油有機(jī)化合物制備所需芳族化合物例如二甲苯的產(chǎn)率的其它方法。
[0009]發(fā)明概述
[0010]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及煤焦油料流的烷基轉(zhuǎn)移方法。提供煤焦油料流，并將其分級(jí)以提供至少一個(gè)具有多環(huán)芳族化合物的烴料流。將烴料流在加氫處理區(qū)中加氫處理，然后在加氫裂化區(qū)中進(jìn)行加氫裂化。將輕質(zhì)芳族化合物料流加入加氫裂化區(qū)中。輕質(zhì)芳族化合物料流含有一種或多種輕質(zhì)芳族化合物，其具有甲基/芳族可用位置的比率低于經(jīng)加氫處理的料流的甲基/芳族可用位置的比率。芳族可用位置定義為在芳環(huán)中的碳，且與之鍵接的氫原子被也作為另一個(gè)環(huán)的一部分的碳取代，所述另一個(gè)環(huán)是芳環(huán)或環(huán)烷烴的環(huán)。經(jīng)加氫裂化的料流在加氫裂化區(qū)中進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種氫化煤焦油料流的方法。將煤焦油料流進(jìn)行分級(jí)以提供至少一個(gè)含有多環(huán)芳族化合物的烴料流。將此烴料流加入加氫裂化區(qū)。烴料流在加氫裂化區(qū)中進(jìn)行加氫裂化，從而將第一部分的多環(huán)芳族化合物轉(zhuǎn)化成單環(huán)芳族化合物。第二部分的多環(huán)芳族化合物進(jìn)行氫化以形成氫給體分子。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)方面提供一種氫化烴料流的方法。將烴料流進(jìn)行分級(jí)以提供至少一個(gè)含有多環(huán)芳族化合物的烴料流。將已分級(jí)的料流加入加氫裂化區(qū)。已分級(jí)的料流在加氫裂化區(qū)中進(jìn)行加氫裂化，從而將第一部分的多環(huán)芳族化合物轉(zhuǎn)化成單環(huán)芳族化合物。第二部分的多環(huán)芳族化合物進(jìn)行氫化以形成氫給體分子。
[0013]附圖簡(jiǎn)述
[0014]圖1顯不本發(fā)明方法的第一個(gè)實(shí)施方案。
[0015]圖2顯示本發(fā)明方法的第二個(gè)實(shí)施方案。
[0016]圖3顯示本發(fā)明方法的第三個(gè)實(shí)施方案。
[0017]發(fā)明詳述
[0018]圖1顯示基礎(chǔ)煤轉(zhuǎn)化工藝5的一個(gè)實(shí)施方案。提供煤焦油料流，例如通過(guò)煤進(jìn)料10提供，將其加入熱解區(qū)15、例如焦化爐。在熱解區(qū)15中，煤在不存在氧氣的情況下在高溫、例如高達(dá)2000°C(3600°F)的溫度下加熱，從而驅(qū)除揮發(fā)性組分。焦化產(chǎn)生了焦炭料流20和煤焦油料流25。焦炭料流20可以用于其它工藝中，例如制鋼。在其它實(shí)施方案中，煤焦油料流25是從其它來(lái)源獲得的。
[0019]在一些方法中，全部或部分的煤進(jìn)料10與氧氣和水蒸氣混合，并在加熱和壓力下在氣化區(qū)中(未顯示)反應(yīng)以形成合成氣，合成氣是一氧化碳和氫氣的混合物。合成氣可以采用費(fèi)-托(Fischer-Tropsch)反應(yīng)進(jìn)一步加工以生產(chǎn)汽油，或采用水煤氣輪換反應(yīng)進(jìn)一步加工以生產(chǎn)更多的氫氣。
[0020]煤焦油料流25在分級(jí)區(qū)30中進(jìn)行分級(jí)。煤焦油包含具有寬沸點(diǎn)范圍的雜環(huán)芳族化合物及其衍生物的復(fù)雜混合物。級(jí)分的數(shù)目和在不同級(jí)分中的組分可以變化，這是本領(lǐng)域公知的。典型的分離方法涉及將煤焦油料流25分離成4-6個(gè)料流。例如，可以有含NH3、CO和輕質(zhì)烴的級(jí)分35，具有0-180°C沸點(diǎn)的輕質(zhì)油級(jí)分40，具有180-230 °C沸點(diǎn)的中間油級(jí)分43，具有230-270°C沸點(diǎn)的重質(zhì)油級(jí)分45，具有270-350°C沸點(diǎn)的蒽油級(jí)分50，以及瀝青55。
[0021]輕質(zhì)油級(jí)分40含有化合物例如苯、甲苯、二甲苯、石腦油、苯并呋喃-茚、二環(huán)戊二烯、吡啶和甲基吡啶。中間油級(jí)分43含有化合物例如酚、甲酚和甲苯基酸，二甲苯酚，萘，高沸點(diǎn)焦油酸，以及高沸點(diǎn)焦油堿。重質(zhì)油級(jí)分45含有苯吸收油和甲酚化物。蒽油級(jí)分50含有蒽。瀝青55是煤焦油蒸餾的殘余物，其主要含有芳烴和雜環(huán)化合物。
[0022]至少一個(gè)烴料流，例如輕質(zhì)油級(jí)分40、中間油級(jí)分43(如圖1所示)或重質(zhì)油級(jí)分45優(yōu)選在加氫處理區(qū)60中進(jìn)行加氫處理。加氫處理是這樣的方法，其中氫氣與烴料流在合適催化劑的存在下接觸，所述催化劑主要對(duì)于從烴進(jìn)料除去雜原子例如硫、氮和金屬方面具有活性。在加氫處理中，具有雙鍵和三鍵的烴可以被飽和。芳族化合物也可以被飽和。典型的加氫處理反應(yīng)條件包括溫度為290°C(550°F)至455°C(850°F)，壓力為3.4MPa(500psig)至26.7MPa(4000psig)，液體小時(shí)空速為0.5hr—1至4hr—1，以及氫氣速率為168-101 INmVm3油(l，000-6，000sCf/bbl)。典型的加氫處理催化劑包含在高表面積載體材料上的至少一種VIII族金屬，優(yōu)選鐵、鈷和鎳，和包含至少一種VI族金屬，優(yōu)選鉬和鎢，所述載體材料優(yōu)選是氧化鋁。其它典型的加氫處理催化劑包括沸石催化劑以及貴金屬催化劑，其中貴金屬選自鈀和鉑。
[0023]將經(jīng)加氫處理的料流65從加氫處理區(qū)60送到加氫裂化區(qū)75。加氫裂化是這樣的方法，其中烴在氫氣的存在下裂化成具有較低分子量的烴。典型的加氫裂化條件可以包括溫度為290°C (550°F)至468°C (875°F)，液體小時(shí)空速(LHSV)為1.0hr—1至小于2.5hr—1，以及氫氣速率為421-2527Nm3/m3油(2，500-15，000scf/bbl)。典型的加氫裂化催化劑包括與一種或多種VIII族或VIB族金屬氫化組分組合的無(wú)定形二氧化硅-氧化鋁基底或低含量沸石基底，或在其上沉積VIII族金屬氫化組分的結(jié)晶沸石裂化基底。額外氫化組分可以選自VIB族，用于與沸石基底一起引入。加氫處理和加氫裂化將在烴料流中的多環(huán)芳族化合物裂化成單芳族化合物，并使得單芳族化合物飽和形成環(huán)烷烴。
[0024]將輕質(zhì)芳族料流70加入加氫裂化區(qū)75，使得經(jīng)加氫裂化的料流在加氫裂化區(qū)中進(jìn)行烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。輕質(zhì)芳族化合物料流70包含一種或多種輕質(zhì)芳族化合物，其具有甲基/芳族可用位置的比率低于經(jīng)加氫處理的料流65的甲基/芳族可用位置的比率。合適的輕質(zhì)芳族化合物包括、但不限于苯，甲苯，乙基苯，丙基苯，I，2_二氫化茚，以及丁基苯。
[0025]烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)是一種化學(xué)反應(yīng)，此反應(yīng)使得烷基從一種有機(jī)化合物轉(zhuǎn)移到另一種化合物。催化劑、尤其沸石催化劑可以用于進(jìn)行此反應(yīng)。烷基轉(zhuǎn)移反應(yīng)主要將甲