[发明专利]具有集成中间氢分离和纯化的加氢裂化方法

说明书

相关申请

本申请要求于2011年11月4日提交的美国临时专利申请61/555,797的权益，其公开内容在此引入作为参考。

发明背景

发明领域

本发明涉及有效降低烃的硫和氮含量的加氢裂化系统和方法。

相关技术描述

加氢裂化方法在商业上用于炼油厂，通常处理多种原料。一般而言，加氢裂化方法将原料的较大分子分裂为具有更高平均挥发度和经济价值的较小，即较轻质的分子。此外，加氢裂化方法通常通过增加氢碳比以及通过去除有机硫和有机氮化合物来改善烃原料的品质。从加氢裂化方法获得的显著的经济效益取得了方法改进的实质进展和活性更高的催化剂。

温和的加氢裂化或单级单程加氢裂化进行的操作条件比加氢处理方法所需的操作条件更剧烈，但不如常规全压力加氢裂化方法所需的操作条件剧烈。与常规全压力或多级加氢裂化方法相比，温和或单级加氢裂化操作通常更加成本有效，但常规上中间馏出物产品的产率减少，并且品质相对较差。根据所处理的原料和产品规格，可采用单一或多种催化剂体系。单级加氢裂化是各种结构中最简单的，通常旨在通过单或双催化剂体系使中间馏出物产率最大化。双催化剂体系可配置为层叠床结构或配置在多个反应器中。

在串流结构中将来自第一反应区的全部加氢裂化产物流，包括轻质气体(例如C₁-C₄、H₂S、NH₃)和所有剩余烃类，送入第二反应区。在两级结构中通过将原料经过第一反应区中的加氢处理催化剂床而炼制原料。将来自第一反应区的流出物送过分馏区以分离轻质气体、石脑油和在36℃至370℃的温度范围沸腾的柴油产物。随后将在370℃以上沸腾的烃类送过第二反应区进行另外的裂化。根据加工目的和原料类型来确定结构。当出于特定加工目的原料变得更重质时，结构也变得更复杂。

烃原料的重质意味着更高的原料终馏点(更低的美国石油学会(API)比重)和更高的结焦前体水平。当烃原料的沸点范围增大时，氮和硫杂原子的含量也会增加。因此，当处理这种原料时，催化剂体系会遇到高水平的氨和硫化氢。碱性的氨可以中和催化剂的酸性，由此降低催化剂的总体活性。因此，要达到目标转化率，相对较重质的烃原料所需催化剂的量更多。此外，硫化氢的存在对于中间馏出物和最终产品的总量和品质具有负面影响。因此，当处理相对重质的烃原料时，常规加氢裂化结构需要更高的催化剂体积、更高的压力和/或多级。

图2中示出了传统的两级加氢裂化系统1000的流程图。加氢处理反应区100包括含有有效量的合适的加氢处理催化剂的反应器144。反应器144包括用于接收包含原料流120和氢流124的合并流130的入口，和用于接收急冷氢流146的入口。经加氢处理的流出物流140从反应器144的出口排出。在一些实施方案中，与氢气入口流124进入反应器144之前与原料合并作为流130(除用于引入急冷气体的入口之外)相反，氢气入口流124可独立于原料入口流120。在通常用于处理高氮和高硫进料的传统流程中，加氢处理区流出物流140与氢流180合并并作为流330直接进入第一加氢裂化区300，第一加氢裂化区300包括加氢裂化反应器320，该反应器可具有单个或多个催化剂床并在床之间接收如流326所示的急冷氢流。

由此第一加氢裂化区300处于酸性环境(高氨和硫化氢)。因此，为限制所需催化剂的量，要限制第一加氢裂化区300中的转化程度。第一加氢裂化区流出物流340进入包括两个分离器510和520的分离区500。液体流出物流518和560随后进入闪蒸区600(包括分离器630和640)以产生流638、644、648和650，如图2所示。烃液体侧线流648与底部液体流638合并以形成进料流690，进料流690进入分馏区700。分馏区700生成各种产品，其包括塔顶流710、第一侧线流720、第二侧线流730和塔底流735。通常，流710包含石脑油，第一侧线流720包含煤油，第二侧线流730包含柴油。至少部分塔底流735作为流740流至第二加氢裂化区800，部分流750被净化出系统。

流740与循环氢流745混合，并进入第二加氢裂化区800。第二加氢裂化区800包括加氢裂化反应器820，加氢裂化反应器820可具有单个或多个催化剂床并在床之间接收如流826所示的急冷氢流。来自第二加氢裂化区840的流出物随后并入来自第一加氢裂化区300的流出物流340，并进入分离区500。