[发明专利]一种连续式利用微波进行油品加氢脱硫的方法及装置

说明书

技术领域

本发明是关于一种连续式利用微波进行油品加氢脱硫的方法及装置。

背景技术

目前，世界各国均在致力于研发FCC汽油脱硫技术，并取得了较大的进展。现有的FCC汽油脱硫技术主要有加氢脱硫(HDS)技术和非加氢脱硫技术。其中，HDS技术是大规模生产清洁油品的有效方法，传统的HDS技术需要较高的温度和压力才能达到相应的硫含量，但是高温又会引起裂化等副反应，导致汽油辛烷值和柴油十六烷值及其收率有所损失。随着目前FCC原料的重质化、劣质化，FCC汽油中的硫含量越来越多，而相应的燃油规范标准对成品汽油所要求的硫含量越来越低，采用传统的加氢精制技术，势必要求更加苛刻的反应操作条件来达到脱硫的目的，在降低产品中硫含量的同时，由于烯烃大量饱和导致辛烷值大幅度下降。为了解决脱硫与辛烷值损失的矛盾，国内外的科研机构纷纷开发了许多新型的工艺技术。根据工艺特点，这些技术可以分为两类：一类是选择性加氢脱硫工艺，如Prime-G、Prime-G⁺、OCT-MD等；另一类是加氢脱硫和辛烷值恢复组合工艺技术，如ISAL、OCTGAIN、RIDOS等。这两类技术各有优缺点：FCC汽油选择性加氢脱硫技术可达到深度脱硫的效果，收率较高，虽然烯烃降低幅度有限，但加氢脱硫过程中不可避免被加氢饱和，导致产品辛烷值与原料相比有所损失，并且烯烃饱和度越高，产品辛烷值损失越大；加氢脱硫和辛烷值恢复组合技术可大幅降低硫含量和烯烃含量，同时还可以通过调整反应苛刻度来发生异构、芳构等反应来恢复产品辛烷值，产品辛烷值甚至比原料高，但该类技术不可避免的发生裂化反应产生一定量的干气和液化气，导致汽油收率降低。因而开发脱硫效率高、辛烷值损失小、加氢工艺条件缓和且汽油收率高的脱硫技术是当代炼油工业技术进步的一个研究热点。

微波以其空间立体均匀加热和选择性加热的特点能够诱导和催化化学反应，可显著缓和催化工艺条件，提高转化率和改变选择性。据报道，微波诱导可使某些有机反应的反应温度下降几百度；反应速度可加快几十倍，最高可达到1024倍；反应压力也显著下降；催化剂用量只需传统工艺的几十分之一。由于微波对汽油加氢催化剂的活性组份Co、Mo、Ni等物质具有强响应，通过微波诱导加氢催化剂，能促进金属活性组分的反应活性和选择性；同时由于汽油中的S、N、O等杂原子化合物具有一定的极性，也可以被微波加热而活化；而其它大部分烃类化合物为非极性或弱极性物质，不能被微波加热，因而就可能利用微波加热技术达到选择性脱硫和脱杂原子的目的。不仅如此，由于微波加热的瞬时性，汽油中的杂原子化合物可以在体相温度还较低的情况下就被有效活化而脱除，烯烃类的化合物则不受微波影响而保留下来，有利于汽油辛烷值的保持。

现有技术中已有关于利用微波进行油品加氢脱硫反应的技术报道。例如：

WO 2009/064501公开了一种微波促进的原油脱硫技术，其中是利用一箱体式反应器/微波腔体(CEM公司的微波设备以及改进的家用微波炉)，在加压氢气存在下，用微波能量照射原油和催化剂，进行加氢脱硫反应。然而，该技术存在以下问题：其中记载是通过搅拌的方式将原油和催化剂进行混合，但实际上由于腔体较大，油、气、催化剂的混合均匀性方面会存在一定的问题，这种混合在实际操作过程中还容易堵塞管道；该方法中，加氢脱硫反应完成后需将催化剂与原油进行分离，通过重力沉降或者过滤，操作繁琐；该方法的所有实施例均为在间歇条件下进行的，并没有阐述如何实现连续，CEM公司的微波装置为一间歇反应器，氢气预先填充到里边，不流动，或者采用氢气供给体，供给体具有很多的限制，不能有效的用于HDS；另外，在脱硫效果方面，该技术对所用原料油的脱硫率很低，其实施例记载的脱硫均在40％以下，甚至有些只有1％～5％。

CN 101560407A公开了一种石油液化气或汽油脱硫微波反应釜，其结构按微波传导顺序有微波源、微波耦合器、调配器、过渡波导、通风安全隔离器、隔离窗口和反应腔体；反应腔体在靠两端头的侧面分别带有入料口和出料口的圆筒形容器，靠近入料口的圆筒端头封闭，靠近出料口的圆筒端头经隔离窗口和密封圈与通风安全隔离器密封连接；所述的通风安全隔离器是一段圆波导，其侧面开通风孔。该文献中是将矩形波导转换为圆柱形波导，然后通过窗口将微波溃入。其中通过安全隔离器上开孔来达到避免可燃气体泄漏的目的(其实是将泄漏的气体通过这些孔散发出去)，然而，如何防止氢气或者可燃油气不进入，该文献并未做出清楚说明，而氢气的泄漏对于油品加氢反应而言是绝对禁止的，存在安全隐患。

上述现有技术报道的关于利用微波进行油品加氢脱硫反应的技术在实际生产中难以实施。