一种生产优质溶剂油的两段法加氢方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103102919 A (43)申请公布日 2013.05.15 CN 103102919 A *CN103102919A* (21)申请号 201110353767.9 (22)申请日 2011.11.10 C10G 3/00(2006.01) (71)申请人 中国石油化工股份有限公司 地址 100728 北京市朝阳区朝阳门北大街 22 号 申请人 中国石油化工股份有限公司抚顺石 油化工研究院 (72)发明人 刘涛 白振民 单广波 郭蓉 赵玉琢 彭冲 李本哲 (54) 发明名称 一种生产优质溶剂油的两段法加氢方法 (57) 摘要 本发明涉及一种生产优质溶剂油的两段法。

2、加 氢方法， 包括 ： 以生物油脂为原料油， 在加氢条件 下， 原料油与氢气混合通过第一段加氢反应区， 加 氢生成物流分离得到的富氢气体在第一段循环利 用， 分离得到的液体进入第二段加氢裂化反应区， 第二段加氢生成油分离得到的副氢气体在第二段 循环使用， 分离得到的液体产品分馏得到各种溶 剂油， 在反应状态下， 第一段使用的加氢催化剂的 加氢活性组分均为硫化态的 W、 Mo、 Ni 和 Co 中一 种或几种， 第二段使用的加氢催化剂的加氢活性 组分为还原态的 Pt 和 / 或 Pd。与现有技术相比， 本发明方法增加了低芳烃溶剂油的生产方法， 并 能够保证催化剂的活性稳定性和装置长周期稳定 运行。

3、。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 (10)申请公布号 CN 103102919 A CN 103102919 A *CN103102919A* 1/1 页 2 1. 一种生产优质溶剂油的两段法加氢方法， 其特征在于包括如下内容 ： （a） 生物油脂中的一种或几种为原料油 ； （b） 在加氢操作条件下， 原料油与氢气通过第一段反应区， 第一段反应区包含至少两个 加氢活性组分含量依次升高的加氢催化剂床层， 原料油和氢气首先通过加氢活性组分含量 低的催化剂床层。

4、， 然后通过加氢活性组分含量高的催化剂床层， 在反应状态下， 加氢活性组 分为硫化态的 W、 Mo、 Ni 和 Co 中一种或几种 ； （c） 第一段反应区加氢流出物分离为气相和液相， 气相脱水处理后在第一段反应区循 环使用， 液相与第二段反应区循环气混合后进入使用加氢裂化催化剂的第二段反应区， 在 反应状态下， 加氢裂化催化剂的活性金属组分为还原态的 Pt 和 / 或 Pd ； （d） 第二段反应区生成物流气液分离的气相在第二段循环使用， 第二段反应区生成物 流气液分离的液相在分馏塔中分馏得到各种溶剂油 ； （e） 在第一段反应物料中补充含硫物质， 以维持第一段反应区循环气中硫化氢含量。 2。

5、. 按照权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 步骤 （a） 中， 使用的生物油脂包括植物油 或动物油脂。 3. 按照权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 步骤 （b） 中， 第一段反应区的反应压力 为3.0MPa20.0MPa， 氢油体积比为200:13000:1， 体积空速为0.1h-16.0h-1， 平均反应温度 180 465。 4. 按照权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 步骤 （b）中， 第一段反应区的反应压 力 3.0MPa18.0MPa， 氢油体积比 300:12500:1， 体积空速 0.2h-14.0h-1， 平均反应温度 200 445。 5. 按照权利。

6、要求 1 或 3 所述的方法， 其特征在于 ： 步骤 （b） 中， 第一段反应区催化剂床 层设置 25 个， 反应物料首先通过的催化剂床层中， 加氢活性组分以氧化物计的重量含量 为 3% 10%， 反应物料首先通过的加氢催化剂床层占第一段反应区所有加氢催化剂体积的 10%80% ； 反应物料通过的下游催化剂的加氢活性组分含量以氧化物重量计比相邻上游催 化剂增加 3 25 个百分点。 6. 按照权利要求 5 所述的方法， 其特征在于 ： 步骤 （b） 第一段反应区中， 反应物料首先 通过的加氢催化剂占第一段反应区所有加氢催化剂体积的 20%70%， 反应物料通过的下游 催化剂的加氢活性组分含量以。

7、氧化物重量计比相邻上游催化剂增加 520 个百分点。 7. 按照权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 步骤 （c） 中， 第二段反应区的反应压力 为3.0MPa20.0MPa， 氢油体积比为200:13000:1， 体积空速为0.3h-16.0h-1， 平均反应温度 180 465， 优选的反应压力为 3.0MPa18.0MPa 氢油体积比为 300:12500:1， 体积空速 为 0.4h-14.0h-1， 平均反应温度为 200 445。 8. 按照权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 步骤 （c） 中， 第二段反应区的加氢裂化催 化剂具有裂解功能， 加氢裂化催化剂含有 Y 型。

8、分子筛和 / 或 ZSM-5 分子筛组分， 加氢裂化催 化剂以贵金属 Pt 和 / 或 Pd 的元素质量计， 贵金属加氢活性组分的含量为 0.01% 1.5%。 9. 按照权利要求 1 所述的方法， 其特征在于 ： 第一段反应区反应物料中补充的含硫介 质是含硫的化合物， 或者是含硫的石油轻质产品。 10. 按照权利要求 1 或 9 所述的方法， 其特征在于 ： 第一段反应区循环气中硫化氢含量 不小于 0.005v%。 权 利 要 求 书 CN 103102919 A 2 1/5 页 3 一种生产优质溶剂油的两段法加氢方法 技术领域 0001 本发明涉及一种加氢方法， 特别是一种以生物油脂为原料。

9、油， 直接生产优质溶剂 油的两段法加氢方法。 背景技术 0002 世界经济持续发展， 目前全球范围内化工产品的主要来源为化石能源， 其中最主 要的是石油和煤炭。 这两种化石能源均属于不可再生能源， 不但资源日益枯竭， 而且重质化 和劣质化加剧， 加工难度和加工成本逐渐增加， 除了对现有的炼油技术进行完善外寻找新 的石油替代品， 以最低的成本生产出符合要求的产品， 尤其是可再生资源的开发和利用得 到越来越广泛的重视。 0003 生物油脂作为可再生资源， 主要组成是碳、 氢和氧， 与烷烃、 醇、 醚等的组成极为相 似， 各研究单位和企业都在努力进行其作为清洁能源的研究。利用酯交换的方法生产生物 柴。

10、油 （一般为脂肪酸甲酯） 已经是成熟的技术， 但是由于脂肪酸甲酯氧含量高， 尽管许多国 家和地区陆续出台了生物柴油的标准， 但是并不适用于所有的内燃机。生物油脂通过加氢 的方法生产马达燃料， 即将氧全部除去或者部分除去生产符合马达燃料标准的产品， 这种 方法可以直接满足现有市场的要求。 0004 现 有 的 动 植 物 油 脂 加 氢 法 生 产 马 达 燃 料 的 加 工 技 术， US20060186020、 EP1693432、 CN101321847A、 CN200710012090.6、 CN200680045053.9、 CN200710065393.4、 CN2007800350。

11、38.0、 CN200710012208.5、 CN200780028314.0 和 CN101029245A 等公开了植物 油加氢转化工艺， 采用焦化汽油馏分、 柴油馏分 （直馏柴油、 LCO 和焦化瓦斯油） ， 蜡油馏分等 石油烃类馏分与生物油脂混合进入加氢催化剂床层， 生产柴油产品或者蒸汽裂解制乙烯原 料等。 US5705722公开了含不饱和脂肪酸、 脂等植物油和动物油混合后加氢生产柴油馏分范 围的柴油调和组分。EP1741767 和 EP1741768 公开了一种以动植物油脂生产低凝点柴油馏 分的方法。 0005 包括上述方法的生物油脂加氢过程中， 遇到的主要问题之一是床层积碳引起运转。

12、 周期缩短， 需要经常停工更换催化剂， 而且这些技术的主要目的产品为马达燃料。 0006 溶剂油是重要的石油产品， 其附加值高于燃料产品， 特别是高档低芳烃溶剂油的 附加值更高。目前高档的低芳烃溶剂油生产原料有限 （一般仅限于石蜡基原油的汽油馏分 或煤油馏分， 或者重整抽余油等） ， 由于要求芳烃含量较低 （有些溶剂油指标要求芳烃含量 低于 0.1%） ， 因此需要采用复杂的加工路线， 条件苛刻， 生产成本高， 限制了高档低芳烃溶剂 油的生产。 发明内容 0007 针对现有技术的不足， 本发明提供一种生产优质溶剂油的两段法加氢方法， 单独 以生物油脂为原料油， 第一段使用级配的硫化态加氢催化剂。

13、， 第二段使用贵金属加氢裂化 催化剂， 在加氢的条件下直接生产溶剂油的方法， 具有加氢工艺过程稳定， 运转周期长等特 说 明 书 CN 103102919 A 3 2/5 页 4 点。 0008 本发明一种生产优质溶剂油的两段法加氢方法包括如下内容 ： （a） 生物油脂中的一种或几种为原料油 ； （b） 在加氢操作条件下， 原料油与氢气通过第一段反应区， 第一段反应区包含至少两个 加氢活性组分含量依次升高的加氢催化剂床层， 原料油和氢气首先通过加氢活性组分含量 低的催化剂床层， 然后通过加氢活性组分含量高的催化剂床层， 在反应状态下， 加氢活性组 分为硫化态的 W、 Mo、 Ni 和 Co 中。

14、一种或几种 ； （c） 第一段反应区加氢流出物分离为气相和液相， 气相脱水处理后在第一段反应区循 环使用， 液相与第二段反应区循环气混合后进入使用加氢裂化催化剂的第二段反应区， 在 反应状态下， 加氢裂化催化剂的活性金属组分为还原态的 Pt 和 / 或 Pd ； （d） 第二段反应区生成物流气液分离的气相在第二段循环使用， 第二段反应区生成物 流气液分离的液相在分馏塔中分馏得到石脑油和低凝点柴油 ； （e） 在第一段反应物料中补充含硫物质， 以维持第一段反应区循环气中硫化氢含量。 0009 本发明方法步骤 （a） 中， 使用的生物油脂可以包括植物油或动物油脂， 植物油包括 大豆油、 花生油、 。

15、蓖麻油、 菜籽油、 玉米油、 橄榄油、 棕榈油、 椰子油、 桐油、 亚麻油、 芝麻油、 棉 籽油、 葵花籽油和米糠油等中的一种或几种， 动物油脂包括牛油、 猪油、 羊油和鱼油等中的 一种或几种。 0010 本发明方法步骤 （b）中， 第一段反应区的加氢操作条件一般为反应压力 3.0MPa20.0MPa， 氢油体积比为 200:13000:1， 体积空速为 0.1h-16.0h-1， 平均反应温度 180 465； 优选的操作条件为反应压力 3.0MPa18.0MPa， 氢油体积比 300:12500:1， 体 积空速 0.2h-14.0h-1， 平均反应温度 200 445。 0011 本发明。

16、方法步骤 （b） 中， 第一段反应区催化剂床层一般可以设置 25 个， 反应物料 首先通过的催化剂床层中， 加氢活性组分以氧化物计的重量含量为 3% 10%， 反应物料首 先通过的加氢催化剂占第一段反应区所有加氢催化剂体积的 10%80%， 优选 20%70%， 最好 30%60%。第一段反应区中， 反应物料通过的下游催化剂的加氢活性组分含量以氧化物重 量计比相邻上游催化剂增加 3 25 个百分点， 优选增加 520 个百分点。加氢催化剂的载 体一般为氧化铝、 无定型硅铝、 氧化硅、 氧化钛等， 同时可以含有其它助剂， 如 P、 Si、 B、 Ti、 Zr 等。可以采用市售催化剂， 也可以按本。

17、领域现有方法制备。第一段反应区使用的商业加 氢催化剂主要有， 如抚顺石油化工研究院 （FRIPP） 研制开发的 3926、 3936、 CH-20、 FF-14、 FF-18、 FF-24、 FF-26、 FF-36、 FH-98、 FH-UDS、 FZC-41 等加氢催化剂， IFP 公司的 HR-416、 HR-448 等加氢催化剂， CLG 公司的 ICR174、 ICR178 、 ICR 179 等加氢催化剂， UOP 公司新开 发了 HC-P、 HC-K UF-210/220， Topsor 公司的 TK-525、 TK-555、 TK-557 等加氢催化剂， AKZO 公司的 KF。

18、-752、 KF-840、 KF-848、 KF-901、 KF-907 等加氢催化剂。第一段反应区加氢流出物 分离可以包括分馏系统， 也可以不包括分馏系统 （仅包括气液分离系统） 。包括分馏系统时， 将分馏系统分馏得到的中间馏分 （即柴油馏分） 进入第二段反应区。 0012 本发明方法步骤 （b） 中， 第一段反应区加氢活性组分为氧化态的催化剂， 在使用之 前进行常规的硫化处理， 使加氢活性组分转化为硫化态， 或者使用已器外预硫化好的催化 剂。 0013 本发明方法步骤 （c）中， 第二段反应区的加氢操作条件一般为反应压力 说 明 书 CN 103102919 A 4 3/5 页 5 3.0。

19、MPa20.0MPa， 氢油体积比为 200:13000:1， 体积空速为 0.3h-16.0h-1， 平均反应温度 180 465； 优选的操作条件为反应压力 3.0MPa18.0MPa， 氢油体积比 300:12500:1， 体 积空速 0.4h-14.0h-1， 平均反应温度 200 445。第一段反应区加氢流出物不需降温进 行气液分离， 反应生成的水进入气相中。进入第二段反应区的液相可以是第一段反应区气 液分离后的液相物料， 也可以是第一段反应区气液分离后的液相物料经过分馏塔分馏得到 的中间馏分油。第二段反应区的操作压力可以与第一段相同， 也可以不同。 0014 本发明方法步骤 （c）。

20、 中， 第二段反应区的加氢裂化催化剂具有裂解功能， 如含有 Y 型分子筛和 / 或 ZSM-5 分子筛等组分。加氢裂化催化剂以贵金属 Pt 和 / 或 Pd 的元素质量 计， 贵金属加氢活性组分的含量为 0.01% 1.5%。加氢裂化催化剂中分子筛的质量分数一 般为5%60%。 加氢裂化催化剂中的其它组分一般为氧化铝、 氧化硅、 无定形硅铝等多孔耐 熔氧化物。 0015 本发明方法步骤 （c）中， 催化剂在使用前用氢气在 200 500温度， 优选 220450条件下还原。 任何时候严禁向第二段反应系统内注入含硫、 含氮的介质， 避免 催化剂中毒。 0016 本发明方法步骤 （d） 中， 得到。

21、的低芳烃溶剂油为混合溶剂油馏分， 可以根据实际需 求继续分馏得到植物油抽提溶剂、 90 号溶剂油、 120 号溶剂油、 200 号溶剂油、 D30、 D40 等等 牌号低芳烃溶剂油。具体可以根据混合溶剂油馏分的馏程具体确定。如果存在未转化油， 未转化油可以出系统， 也可循环回反应系统。 0017 本发明方法步骤 （e） 中反应物料 （最适宜填加到第一段反应区的液相进料中） 中 补充的含硫介质可以是含硫的化合物， 如 DMDS， CS2等， 也可以是含硫的石油轻质产品， 如含 硫的石脑油、 航煤等。 通过硫的补充， 可以保证第一段反应区循环气中的硫化氢含量不小于 0.005v%， 优选 0.01。

22、v% 2.0v%。 0018 现有技术中生物油脂通常通过单独或者与其他石油产品混合后加氢的方法生产 马达燃料的方法。 本发明通过优化使用级配技术和操作条件， 第一段加氢处理 （级配的硫化 型加氢催化剂） ， 第二段加氢裂化 （贵金属催化剂） ， 可以直接以生物油脂为原料生产低芳烃 溶剂油。 本发明扩展了高附加值低芳烃溶剂油的原料来源， 并且生产成本低， 可以进一步提 高产品附加值。 附图说明 0019 图 1 是本发明生产优质溶剂油的两段法加氢方法原则流程图。 0020 图 2 是本发明生产优质溶剂油的两段法加氢方法的另外一个原则流程图。 具体实施方式 0021 本发明的方法具体如下 ： 以生。

23、物油脂中的一种或几种的混合油为原料油， 在加氢 操作条件下， 原料油与氢气通过包含至少两种加氢催化剂的第一段加氢反应区， 得到的加 氢生成油在高压分离器 （简称高分） 分离得到的气体在第一段反应区循环使用， 得到的液体 馏分与氢气混合进入包含具有裂化性能贵金属加氢裂化催化剂的第二段反应区， 得到加氢 裂化物流在高压分离器 （简称高分） 分离得到的气体在第二段循环使用， 得到的液体分馏得 到各种溶剂油产品， 也考虑在第一段将一部分中间馏分和未转化油循环回第一段反应区。 说 明 书 CN 103102919 A 5 4/5 页 6 实施例使用的生物油脂为市售产品， 使用前滤除固体杂质。 0022 。

24、下面通过实施例来进一步说明本发明的具体情况。 0023 表 1 加氢催化剂的主要组成和性质。 催化剂催化剂 1 催化剂 2 催化剂 3 催化剂 4 裂化催化剂 催化剂组成 MoO3， wt%4.27.515.426.0 NiO， wt% 2.42.63.6 CoO， wt%1.4 Pt， wt% 1.10 Pd， wt% 0.12 Y 分子筛， wt% 12.6 氧化铝载体， wt%余量余量余量余量余量 催化剂的主要性质 比表面， m2/g160160160160160 孔容， ml/g0.300.300.300.300.34 0024 表 2 实施例工艺条件和试验结果。 第一段反应区工艺条件。

25、实施例 1实施例 2实施例 3 催化剂催化剂 1/ 催化剂 3 催化剂 1/ 催化剂 4 催化剂 1/ 催化剂 2/ 催化剂 3 催化剂体积比例15:8540:6012:28:60 原料油大豆油棕榈油蓖麻油 反应压力， MPa16.08.04.0 入口氢油体积比1000:11000:11000:1 总体积空速， h-12.50.61.0 平均反应温度，340290310 含硫介质DMDSDMDSCS2 第一段循环气中硫化氢含量， L/L600120002000 第二段反应区工艺条件 催化剂裂化催化剂裂化催化剂裂化催化剂 反应压力， MPa16.08.012.0 入口氢油体积比1000:1150。

26、0:1700:1 体积空速， h-14.02.61.5 平均反应温度，240320290 溶剂油馏分 收率， 质量 %858675 芳烃含量未检出未检出未检出 硫含量， g/g未检出未检出未检出 馏程范围，61 17563 16061 145 0025 表 3 实施例工艺条件和试验结果。 第一段反应区工艺条件实施例 4比较例 1比较例 2比较例 3 催化剂催化剂 1/ 催化剂 4 催化剂 4催化剂 4催化剂 4 催化剂体积比例40:60 原料油大豆油大豆油大豆油大豆油 反应压力， MPa10.010.010.010.0 入口氢油体积比1000:11000:11000:11000:1 总体积空速。

27、， h-10.50.50.50.5 平均反应温度，330330330330 含硫介质DMDSDMDSDMDSDMDS 第一段循环气中硫化氢含量， L/L500500500500 第二段反应区工艺条件 催化剂裂化催化剂裂化催化剂裂化催化剂裂化催化剂 反应压力， MPa10.010.010.010.0 入口氢油体积比1000:11000:11000:11000:1 说 明 书 CN 103102919 A 6 5/5 页 7 体积空速， h-12.02.02.02.0 平均反应温度，300300300300 运转时间， h1000100300600 压力降， MPa00.10.30.6 溶剂油馏分 收率， 质量 %86866038 芳烃含量未检出未检出未检出未检出 硫含量， g/g未检出未检出未检出未检出 馏程范围，61 17561 17561 17561 175 0026 收率以第二段反应区进料为基准计算。 0027 由实施例可以看出， 生物油脂通过本技术的加氢方法可以直接生产各种优质低芳 烃溶剂油产品， 通过选择不同的生物油脂， 可以生产优质低芳烃溶剂油， 并且运转稳定。 说 明 书 CN 103102919 A 7 1/2 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103102919 A 8 2/2 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103102919 A 9 。