[发明专利]一种柴油气相加氢脱硫工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及柴油加氢处理技术领域，尤其是涉及一种柴油在高汽化率条件下的加氢处理工艺方法。

背景技术

随着环保法规的日趋严格，低硫柴油甚至超低硫柴油的生产成为炼油工业在新时期所面对的主要问题。另外，世界原油呈现重质化、劣质化的趋势，二次加工产品如催化柴油(LCO)等质量下降，硫等杂质含量越来越高。因此改进现有工艺和开发新工艺已成为人们现在越来越关注的焦点。

目前，加氢处理工艺是生产清洁油品最主要的手段之一。专利201010508146.9公开了一种生产超低硫柴油的加氢处理方法，它是将氢气I全部溶解到柴油馏分原料油中进入第一加氢处理反应区，在纯液相的条件下与加氢处理催化剂接触，在反应温度340～400℃的条件下进行反应，第一加氢处理反应器的流出物再与氢气II混合进入第二加氢处理反应区，在纯液相或低氢油比的状态下与加氢处理催化剂接触，在反应温度为240～320℃的条件下进行反应；第二加氢处理反应区的流出物经冷却、分离后得到柴油产品。

另外专利200810116715.8公开了一种催化柴油加氢脱芳烃的方法，催化柴油进料的馏程为150～380℃；在氢气存在的条件下，反应温度为330～370℃，氢分压为6～9MPa，氢油体积比为500∶1～1000∶1，液时体积空速为1.0～2.0hr^-1；催化剂组成以重量计为：无定形硅铝:15～40wt％，氧化铝:5～30wt％，ⅥB族金属氧化物:10～40wt％，Ⅷ族金属氧化物：1～15wt％，BETA/Y分子筛：5～30wt％，各组分总重量为100wt％；柴油收率在97wt％以上，柴油的芳烃脱除率达60％以上，总硫脱除率和总氮脱除率达98.5％以上，产品的密度降低0.0400g/cm³以上。

现有柴油加氢处理工艺技术的工况温度320℃-380℃、压力3MPa-12MPa、氢油比200-1000。为了脱除难脱出的硫化合物尤其是劣质原料，装置的操作条件很苛刻，通常反应压力大于6MPa。高压反应器需要特殊的材质，装置的前期投资成本比较高，因此保证脱硫率的前提下降低反应压力对加氢工艺有着非常积极的意义。现有工艺技术的工况下柴油加氢在不同的工艺条件下，汽化率通常在30％～70％(摩尔)之间变化。工业加氢处理装置是在绝热条件下操作，反应温度随着床层逐渐有明显的升高，这就导致床层气液两相平衡剧烈变化，进而造成气液相流率、组成以及热力学性质的变化。油品的汽化率需要较多的热量，如果不考虑汽化率对反应过程的影响，就会很难准确的预测反应器温度变化曲线以及反应效果。研究发现，柴油加氢过程对比引入汽化率项与未引入汽化率项模型，发现考虑汽化率的模型对加氢脱硫、加氢脱芳烃的结果以及反应器温升与实际值更为相符。决定油品汽化率的决定性因素是原料自身的性质，即馏分范围；反应工艺条件如温度、压力、汽化率对油品汽化率也有着显著的影响。加氢过程中反应器内气-液两相平衡可以显著的影响流体力学和反应物在气液两相的分布，最终影响反应结果。油品加氢过程中，原料油的气相状态比液相状态与催化剂的接触更充分，更有利于加氢反应，进而可以提高催化剂的利用效率，除此之外，也有利于反应油气在床层的分布，提高分配构件的效率

发明内容

本发明的目的在于克服现有柴油加氢处理工艺反应压力高、设备投资成本高的缺点，提供了一种高汽化率低反应压力大氢油比操作，来生产低硫柴油的柴油加氢处理工艺。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案的具体步骤如下：

(1)分析加工柴油原料性质，用模拟软件建立模型，计算在确定的反应温度T₁、氢油比，高压力a、b、c、d条件下，原料的汽化率和典型硫化物的汽化率和汽化因数；

(2)按照步骤(1)中所建的模型，将反应压力按一定比例n降低为低压a′、b′、c′、d′，计算反应温度T₁下，原料汽化率和典型硫化物的汽化率和汽化因数；

(3)按照步骤求(1)和步骤(2)的结果，根据该原料柴油性质的随温度变化的结果，结合步骤(2)所述的三种典型硫化物的性质，根据原料在所考察的反应温度条件下的热力学性质，选择以某种或者某两种或者三种的混合物来替代全部硫化物；

(4)使高压条件和低压条件下替代硫化物的汽化因数相等，可以分别得到a′、b′、c′、d′四个低压条件所需的氢油比；

(5)按照步骤(1)和步骤(4)所确定的工艺条件，即低压大氢油比实现高汽化率条件的柴油加氢脱硫方法。