[发明专利]全氢型煤焦油制环烷基基础油和低凝柴油的系统及方法

说明书

技术领域

本发明属于煤化工技术领域，具体涉及到全馏分中/低温煤焦油、部分馏分中/低温煤焦油、高温煤焦油540℃之前的馏分油或蒽油加氢制取环烷基基础油、低凝柴油。

背景技术

煤焦油是煤热解的液体产物，含有大量的氧、氮、硫、金属等多环、杂环化合物，胶质、沥青质占近50％以上，氮的含量超过1.2％，氧超过6％，分子结构、组成复杂，金属离子特别是铁、钙、镁离子含量高。煤焦油加氢技术是通过加氢反应脱除煤焦油中金属、硫、氮等对环境产生污染的组分，生产环境友好的清洁燃料和化工原料。煤焦油加氢技术目前主要包括全馏分加氢技术、宽馏分加氢技术、延迟焦化加氢裂化技术、减压蒸馏加氢技术、悬浮床加氢技术等。特别是“中/低温煤焦油全馏分加氢多产中间馏分油成套工业化技术FTH”的突破，将煤焦油中难以转化的胶质、沥青质转化为油品，将液体收率提升到98.3％，标志着加氢这一技术日趋成熟。

环烷基原油是各类原油中宝贵的资源之一，其储量仅占原油总贮量的2％-3％，目前世界上仅有委内瑞拉、加拿大、美国、中国拥有少量的环烷基原油资源。环烷基原油具有凝点低、蜡含量小、密度大、粘度大等特点。环烷基原油经加氢处理，可得到富环烷烃的基础油。环烷基基础油是一种特殊性能的基础油，具有高溶解性、低温性能优异、橡胶相容性好，无毒、无害的特性，并具有很高的氧化安定性、极高的电器性能和优良的传热介质特性可作为优质变压器油。环烷基机油芳烃含量少无毒性，且和橡胶的相容性好，是一种优质的橡胶油。

由于煤焦油分子结构、组成复杂，元素氮、氧、硫含量高，金属离子特别是铁、钙、镁离子含量高，胶质、沥青质含量高、残炭含量高，同时多环及杂环不饱和化合物多，在加氢过程中生成大量的水，同时放出大量的热，所以与原油馏分加氢比较有大的差异，改质后的生成油与环烷基馏分油也有着大的差别，一些化合物部分不饱和键较难以饱和，致使产品的色度及炭组成CA值很难控制在标准2％以内，260～330nm紫外吸收光谱难以达标，原油馏分加氢的催化剂及级配方案不能适应煤焦油加氢处理，特别是煤焦油加氢制取环烷基基础油。

根据煤焦油的特点和使高附加值目标产品最大化，制备催化剂和优化催化剂级配方案，将煤焦油分级、分步逐渐进行加氢改质，将煤焦油的金属、硫、氮、氧脱除，同时将胶质、沥青质转化，在脱氮、芳烃饱和的同时控制加氢的深度，避免大量油品轻质化，让正构烷烃异构降凝，减少环烷烃开环，使油品的环烷烃可达50％以上，液相收率达到96％以上，同时副产低凝、低硫、高十六烷值车用柴油。

专利公开号为CN 101940936 A、发明名称为《煤焦油加氢保护剂及其制备方法》的中国专利,在渣油加氢保护剂载体中助剂加入K、P调节保护剂表面性质并试图克服K的流失，活性组分为W、Mo、Ni、Co的一种或多种，质量为0.5％～12％；由于煤焦油含有大量的双烯烃加氢容易发生缩合反应，保护剂的活性金属含量太高，造成反应剧烈、积炭，活性金属的分散度有待于进一步提高。专利公开号CN102847541A、发明名称为《煤焦油加氢脱金属催化剂及其制备方法》的中国专利，通过改进制备方法使载体的孔道通畅，并增加了脱金属的活性，大孔容、大孔道能提高脱金属催化剂的容垢能力，但针对煤焦油金属含量主要是铁，加氢生成硫化亚铁，沉积在催化剂的表面，对铁的脱除未有相关数据，同时太高的活性反而增加反应的结焦趋势，缩短运行周期，本专利也未考虑抗积碳的措施。专利公开号为CN101507929A、发明名称为《一种煤焦油加氢改质催化剂及其制备方法和应用》的中国专利，载体载体为氧化铝和ZSM-5分子筛，活性金属为WO₃、NiO，助剂P₂O₅,专利公开号为CN 102688772 B、发明名称为《一种脱除中低温煤焦油中含硫化合物的加氢脱硫催化剂及其应用》的中国专利，载体为氧化铝、氧化硅、Hβ分子筛，专利CN 1772846 A、发明名称为《一种煤焦油加氢改质催化剂及其制备方法和应用》的中国专利，载体为氧化硅、氧化铝、改性Y型分子筛，活性金属W、Ni、Mo或W、Ni，以上煤焦油加氢脱硫剂、脱氮剂、改质剂载体都含有分子筛，由于煤焦油加氢生成大量的占煤焦油质量的6％～10％的水，含分子筛的催化剂的水热稳定差，严重影响装置的运行周期。专利公开号为CN 102626635 A、发明名称为《一种煤焦油脱氮催化剂及其制备和应用》的中国专利，以介孔氧化铝为载体，考虑了载体的水热稳定性，但针对煤焦油采用Mo和W活性金属较采用W、Mo和Ni活性金属脱氮能力差。