加氫處理方法以及與多功能加氫處理器相關(guān)的應(yīng)用
【專利說明】加氫處理方法以及與多功能加氫處理器相關(guān)的應(yīng)用
[0001 ]優(yōu)先權(quán)聲明
[0002]本申請要求2013年11月19日遞交的臨時(shí)申請N0.61/906,083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]許多不同類型的化學(xué)品是從石油加工生產(chǎn)的。但是，因?yàn)榻陙淼男枨笤黾樱驮絹碓桨嘿F。
[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，煤可以在許多國家例如美國和中國大量獲得。
[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，其大部分是碳和無機(jī)灰塵，可以用于生產(chǎn)鋼。
[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)行分離以獲得各種有機(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)許多產(chǎn)品，例如染料、藥物、炸藥、調(diào)味料、香料、防腐劑、合成樹脂以及油漆和顏料。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]雖然煤焦油可以提供多種有用和有價(jià)值的化學(xué)品，但是煤焦油也含有雜質(zhì)，例如固體顆粒物、金屬、氮、氧和硫。常規(guī)用于從烴源形成有用化學(xué)品的催化劑通常被一種或多種這些雜質(zhì)鈍化。
[0009]因此，需要加氫處理方法和多功能加氫處理器以從煤焦油除去這些雜質(zhì)。
[0010]發(fā)明概述
[0011 ]在第一方面中，多功能加氫處理器包括:顆粒去除區(qū)，其具有顆粒阱，用于從煤焦油料流除去顆粒污染物；以及脫金屬區(qū)，其包含脫金屬催化劑，用于從已脫顆粒的料流除去有機(jī)鍵接的金屬。脫金屬區(qū)位于顆粒去除區(qū)之后。加氫處理器也包括位于脫金屬區(qū)之后的加氫脫硫、加氫脫氮和加氫脫氧區(qū)域，其包含至少一種加氫脫硫、加氫脫氮和加氫脫氧催化劑，用于提供經(jīng)加氫處理的煤焦油料流。
[0012]在另一個(gè)方面中，加氫處理方法包括:將煤進(jìn)料在熱解區(qū)中熱解以制備焦炭料流和煤焦油料流，并且從煤焦油料流分離瀝青級(jí)分以形成具有減少瀝青含量的煤焦油料流。使得具有減少瀝青含量的煤焦油料流與顆粒阱接觸以從煤進(jìn)料去除顆粒污染物，從而形成已脫顆粒的煤焦油料流。此方法還包括使得已脫顆粒的煤焦油料流與脫金屬催化劑接觸以除去有機(jī)鍵接的金屬，從而形成已脫金屬的煤焦油料流，并且使得已脫金屬的煤焦油料流與一種或多種用于加氫脫硫、加氫脫氮和加氫脫氧的催化劑接觸，從而制備經(jīng)加氫處理的煤焦油料流。
[0013]附圖簡述
[0014]圖1顯不本發(fā)明加氫處理方法的一個(gè)實(shí)施方案。
[0015]圖2A顯示圖1所示方法的加氫脫硫/加氫脫氮/加氫脫氧區(qū)域的一個(gè)實(shí)施方案。
[0016]圖2B顯示圖1所示方法的加氫脫硫/加氫脫氮/加氫脫氧區(qū)域的另一個(gè)實(shí)施方案。
[0017]發(fā)明詳述
[0018]圖1顯示加氫處理方法5的一個(gè)實(shí)施方案?？梢詫⒚哼M(jìn)料10送入熱解區(qū)15、氣化區(qū)20，或可以將煤進(jìn)料10分成兩部分并將它們送入所述兩個(gè)區(qū)域。
[0019]在熱解區(qū)15中，煤10在不存在氧氣的情況下被加熱到高溫，例如達(dá)到2000°C(3600°F)，從而驅(qū)除揮發(fā)性組分。焦化產(chǎn)生了焦炭25和煤焦油料流30。焦炭25可以用于其它工藝中，例如用于生產(chǎn)鋼。
[0020]如果需要的話，含有來自焦化工藝的揮發(fā)性組分的煤焦油料流30可以被送到污染去除區(qū)35。
[0021]任選的用于從煤焦油料流或其它工藝料流除去一種或多種污染物的污染物去除區(qū)35可以位于此方法中的各種位置，這取決于具體污染物對產(chǎn)物或方法的影響以及除去污染物的原因，這將在下文描述。例如，污染物去除區(qū)可以位于分離區(qū)45的上游。已經(jīng)確認(rèn)一些污染物會(huì)干擾下游加工步驟或烴轉(zhuǎn)化工藝，在這種情況下，污染物去除區(qū)35可以位于分離區(qū)45的上游，或者位于分離區(qū)45和具體下游加工步驟之間。確認(rèn)其它污染物，它們應(yīng)當(dāng)被去除以滿足具體產(chǎn)品規(guī)格。當(dāng)希望從烴或工藝料流除去多種污染物時(shí)，各種污染物去除區(qū)可以位于此方法中的不同位置。在其它途徑中，污染物去除區(qū)可以與在體系內(nèi)的其它工藝重疊或整合，在這種情況下可以在另一部分工藝期間去除污染物，包括、但不限于分離區(qū)或下游烴轉(zhuǎn)化區(qū)。這可以通過改進(jìn)或不改進(jìn)這些具體區(qū)域、反應(yīng)器或工藝的情況完成。雖然污染物去除區(qū)通常位于烴轉(zhuǎn)化反應(yīng)器的下游，但是應(yīng)當(dāng)理解的是本文所述的污染物去除區(qū)可以位于分離區(qū)的上游，位于分離區(qū)和烴轉(zhuǎn)化區(qū)之間，或位于烴轉(zhuǎn)化區(qū)的下游，或者沿著在工藝料流內(nèi)的其它料流，例如載液料流、燃料料流、氧源料流或在所述體系和方法中使用的任何料流。污染物的濃度是通過從煤焦油料流30除去至少一部分污染物而控制的。這里所用的術(shù)語“除去”可以表示實(shí)際的去除操作，例如通過吸附、吸收或膜分離，或可以表示將污染物轉(zhuǎn)化成更可容忍的化合物，或這兩者。
[0022]將已脫除污染物的煤焦油進(jìn)料40送到任選的分離區(qū)45，在這里將其分離成兩個(gè)或更多個(gè)級(jí)分。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，具有0-180 °C沸點(diǎn)的輕質(zhì)油級(jí)分，具有180-230 °C沸點(diǎn)的中間油級(jí)分，具有230-270 °C沸點(diǎn)的重質(zhì)油級(jí)分，具有270-350 0C沸點(diǎn)的蒽油級(jí)分，以及瀝青。
[0023]輕質(zhì)油級(jí)分含有化合物例如苯、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)分含有化合物例如酚、甲酚和甲苯基酸，二甲苯酸，萘，高沸點(diǎn)焦油酸，以及高沸點(diǎn)焦油堿。重質(zhì)油級(jí)分含有苯吸收油和甲酚化物。蒽油級(jí)分含有蒽。瀝青是煤焦油蒸餾的殘余物，其主要含有芳烴和雜環(huán)化合物。
[0024]如上所述，煤焦油進(jìn)料40被分離成含有氣體例如NH3和CO以及輕質(zhì)烴例如乙烷的氣體級(jí)分50，具有不同沸點(diǎn)范圍的烴級(jí)分55、60和65，以及瀝青級(jí)分70。
[0025]合適的分離方法包括、但不限于分級(jí)，例如蒸餾，溶劑萃取，以及吸附。
[0026]一種或多種級(jí)分50、55、60、65、70可以按照需要進(jìn)一步加工。如本文所述，可以將級(jí)分60送到加氫處理器75。加氫處理是這樣的方法，其中氫氣與經(jīng)料流在合適催化劑的存在下接觸，所述催化劑主要對于從烴進(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.lhr—1至5hr—S以及氫氣速率為168-1011Nm3/m3油(I ,000-10，OOOscf/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