[发明专利]制造清洁燃料的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种制造清洁燃料的方法，具体而言，本发明涉及在催化加氢处理之前，从沸点在110-560℃范围的石油烃原料除去NPC(天然极性化合物)的方法。除去NPC可提高催化法的效率，生产无损于环境的石油产品，尤其是通过深度加氢脱硫生产硫含量低于50ppm(重量)的柴油燃料。本发明还提出用这类NPC改善燃料的润滑性。

现有技术领域的描述

日益劣化的环境污染问题，尤其是空气质量下降，在全世界提出了严格的环境调整政策，发达国家对运输燃料提出严厉规则。这类燃料中，柴油燃料被认为是有害污染物如的SO_x、NO_x和PM(颗粒物质)的主要产生者。将对柴油燃料提出最严厉的调整标准。

已知这类柴油的质量规格如硫含量、芳烃含量、多芳烃含量、十六烷值、T95(95％馏出温度)、密度和粘度会影响上述污染物的产生，由于硫在燃烧时形成二氧化硫，硫含量成为最关键的问题。而且，一部分二氧化硫容易转化为三氧化硫，它们与潮气形成PM。除了形成PM外，含硫化合物如二氧化硫和硫酸盐会损害机动车排放的后处理装置，使其中的贵金属催化剂中毒。

近来，机动车制造厂已为它们的新型柴油发动机要求柴油燃料的硫含量应降低至小于30ppm(重量)，以满足未来尾气排放标准。因此，正在形成ULSD(超低硫柴油)的市场，尤其是在西欧。最终，期望这样的燃料来取代传统的500ppm硫的柴油燃料市场。

为满足日益严格的标准，石油公司已进行大量投资，生产对环境无害的石油产品，例如通过更新现有的工厂设施或建立新的工艺。然而，从经济角度，无论现有工艺还是新研制的工艺，在目前石油产品价格情况下，都远没有经济优势。因此，美国和西欧许多国家已经执行引入精炼机的政策如税收政策，补偿生产清洁燃料所需的额外费用。

HDS(加氢脱硫)法将硫化合物转化为硫化氢，这种方法普遍用于降低柴油燃料的硫含量。50年代后期，由于催化剂易被硫化合物中毒，首先引入HDS法作为石脑油重整法的预处理。从此，研制了各种HDS法，并在60年代提出了对LGO(轻粗柴油)的HDS法。目前，大多数的精炼装置配备有LDS设备，统计显示，在1994年，世界上煤油和LGO的HDS处理的单元容量达到原油蒸馏单元的21％。

目前，精炼厂使用的HDS法许多是不合法的方法，大多数有关专利涉及催化剂制备和改进。一般，在适当改变该方法的变量和选择合适的催化剂时，可生产硫含量为0.1％(重量)的柴油燃料。然而，要将硫含量降低至小于50ppm，需要对下面的操作参数进行革命性的变化：催化剂活性、反应温度、床层体积和氢分压。

自60年代后期引进第一代LGO HDS催化剂以来，催化剂活性已加倍。然而，还需要进一步提高催化剂活性，使深度HDS达到要求的水平。应理解，本文中深度HDS是指加氢脱硫率大于95％。与第一代催化剂相比，要求活性提高3.2倍，使硫含量从2,000ppm降低至500ppm，而活性需提高17.6倍，硫含量才能降低到50ppm。这意味着除非催化剂活性有非常显著的提高，否则必须增加反应器数量，或降低加料速度，来达到深度HDS。更糟的是由于催化剂中使用的经过浸渍的金属量增加，载体结构越来越精巧，使催化剂越来越贵，而随着反应条件更加严格，催化剂的寿命缩短到普通催化剂的1/2至1/5。

提高反应温度可降低硫含量。然而，由于大多数HDS法是针对0.2％硫含量设计的，反应炉和反应器不能在超出设计极限下操作。另外，温度的提高会导致产品变色和/或催化剂寿命缩短。

过去，许多精炼厂选择安装附加的反应器来满足标准，因为这似乎是一种简单和直接的方法。然而，由于空间限制，考虑到反应器间的压降和额外反应器和压缩机的巨大投资费用，仅能增加有限的反应器。

如前面所述，提高反应器的压力可以是另一种方向。但是，高压反应器、压缩机、泵和热交换器的更新费用很高，更不必说氢耗量增加。

长期争论的是除硫之外，芳烃含量是否也应是柴油燃料质量标准的一部分。然而，低芳烃含量的机动车柴油燃料已在美国和北欧的部份地区生产和销售。然而，要使芳烃化合物饱和，需要大量的氢和贵金属催化剂，能耗也明显增加。另外，为防止硫和氮化合物使催化失活，使用贵金属要求在催化加氢处理过程之前的额外的HDS过程。

在设计的通过除去硫化合物和芳烃化合物，从LGO生产清洁柴油燃料的催化加氢脱硫方法中，仅有少数可工业化实施，这些方法可分为下述三类：