[发明专利]一种页岩油一段串联加氢精制工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种页岩油加氢工艺方法，用于处理页岩油全馏分或和页岩油馏分油，饱和烯烃、脱出硫、氮等非烃组分，提高页岩油质量。

背景技术

页岩油是油页岩中的油母经加热分解得到的液体产物，页岩油中除含有许多硫、氮和氧等非烃化合物外，还含有大量不饱和烃。页岩油中不饱和烃及非烃化合物是造成油品胶质增多、沉渣形成从而导致安定性变差、颜色变黑的主要原因。所以，以页岩油生产轻质产品时，需除去非烃化合物、饱和烯烃，从而保证产品质量。

加氢处理是油品在催化剂及氢气存在下进行催化改质的过程，通过对油品进行脱硫、脱氮、脱氧、烯烃饱和、芳烃饱和以及脱金属和脱沥青杂质等，改善油品质量。加氢处理技术具有处理原料范围广、液体收率高、产品质量好等优点，是生产优质油品不可缺少的一种加工手段。

现有加氢精制工艺技术通常是原料油和氢气一同经加热炉，被加热到反应温度，通常约为350～430℃，然后进入反应器，自上而下通过催化剂床层进行加氢饱和烯烃、脱芳、脱硫、脱氮和脱氧等反应。该方法适用于天然石油以及烯烃含量较低的原料油。

US4342641在氢分压2400-2800psi和体积空速1～10h^-1条件下，页岩油全馏分在600～650°F(约315～345℃)温度，进第一个反应器，与装有金属含量的较低的催化剂接触，饱和烯烃、脱出金属和脱出部分硫和氮；流出物经气(含有硫化氢和氨)、液分离后，液体产物被加热到800°F(约427℃)温度进入第二个反应器，装有金属含量较高的催化剂，进一步加氢精制。精制生成油分馏得到的IBP-480°F(约IBP-250℃)馏分为JP-4喷气燃料油；大于480°F(250℃)进加氢裂化增加了喷气燃料油的量。

US4022682页岩油全馏分经两段连续催化加氢脱氮，为提升管催化裂化制备原料。在反应温度650～800°F(345～427℃)，氢分压500～5000psi，体积空速0.1～0.5h^-1，页岩油全馏分进入第一反应器，催化剂为金属为钼和VIII族金属，脱出部分硫、氮和饱和烯烃，流出物经气(含有硫化氢和氨)、液分离后；液体进入第二反应器，催化剂为金属钨和VIII族金属，进一步脱氮使其精制油中氮含量小于3000ppm，符合催化裂化进料要求。

上述方法加氢精制温度较高在315℃以上，需经加热炉加热到反应温度，加热温度高，有利于烯烃的缩合反应，形成焦炭似的缩合物。影响装置的长周期运转。再者，在一反有部分硫、氮被脱出，为了不影响二反催化剂活性，一反流出物气液分离后，液体进入二反进行深度精制。所以，US4342641和US4022682均为两段加氢精制工艺过程。

发明内容

本发明提出一种页岩油一段串联加氢精制工艺的方法，饱和烯烃，脱硫、脱氮等非烃化合物，提高页岩油质量。

本发明页岩油加氢工艺方法包括如下内容：页岩油原料和氢气首先与热介质换热至200～280℃优选为220～260℃后，以0.5h^-1～4.0h^-1体积空速通过第一反应器，第一反应器装有高空隙率加氢精制催化剂；第一反应器流出物经加热炉加热后，以体积空速0.3h^-1～1.0h^-1直接通过第二反应器，第二反应器内的平均反应温度为360～420℃，第二反应器装有常规加氢精制催化剂。

第一反应器和第二反应器装填的加氢精制催化剂的组成可以相同，如以氧化铝为载体，以W、Mo、Ni、Co中的一种或几种为加氢活性组分，加氢活性组分的含量以氧化物重量计占催化剂的20％～50％，优选为25％～40％，同时可以含有适宜的助剂。第一反应器和第二反应器装填的加氢精制催化剂的颗粒形状和/或颗粒大小不同，具有不同的床层空隙率。第二反应器的加氢精制催化剂为常规加氢精制催化剂。第一反应器的加氢精制催化剂为拉西环形、多孔球形、鸟巢形等形状，第一反应器床层空隙率为0.45～0.85。每个反应器中可以使用一种催化剂，也可以根据需要使用两种或两种以上催化剂。

本发明方法中，反应压力为6.0MPa～17.0MPa，氢油体积比为100∶1～1500∶1。

本发明方法中，第一反应器主要发生烯烃饱和反应、脱金属反应以及芳烃加氢饱和或芳烃部分加氢饱和反应，并同时发生少量脱硫和脱氮反应。第二反应器要发生深度脱硫和脱氮反应，以及烯烃的完全饱和反应等。