[发明专利]一种液相加氢异构系统及其工艺和应用

说明书

技术领域

本发明属于油品的烃类转化工艺领域，具体涉及一种液相加氢异构系统及其工艺 和应用。

背景技术

随着原油重质化程度不断加剧以及对清洁燃料需求不断增加，各国炼厂已建成投 产多套大型加氢裂化装置，加氢裂化处理能力越来越大。由于裂化反应前要对原料加 氢精制，以除去硫、氮等非烃杂质，同时发生芳烃饱和、开环、脱烷基和异构化等反 应，因而原油经加氢裂化处理后，尾油饱和烃(主要为C20-C30正构烷烃)含量高 达96.8％以上，芳烃含量小于1％，具有硫、氮、金属等杂质含量低等显著特点，可 直接进行加氢异构，节省了原料预处理环节的投资和加工成本，是生产中、低粘度Ⅱ、 Ⅲ类基础油的优异原料。随着加氢裂化装置的普及，以尾油为原料生产润滑油基础油 成为主流方向。

加氢裂化尾油是生产低粘度、低倾点、粘度指数大于120的APIⅢ类基础油的最 佳原料，但尾油凝点、倾点、浊点很高，含有部分加氢的芳烃，光安定性差，应在异 构脱蜡基础上进一步饱和芳烃。Chevron公司在世界上第一个采用加氢裂化－异构脱 蜡－加氢后处理工艺(Isodewaxing工艺)生产润滑油基础油，该工艺已得到了广泛 的应用。

当前，加氢异构技术通常采用三相反应(气/液/固体催化剂)，如传统的滴流床技 术，将正构烷烃转化成异构烷烃。在这些体系中，反应器中的连续相是气相，通常需 要大量的氢气以维持反应器中始终是气相连续的。这是因为，一方面，加氢异构脱蜡 反应是一个微放热反应，为了维持反应温度，需要过量的氢气通过催化剂床层带走反 应热；另一方面，在气-液-固三相的反应中，维持较高的氢分压有利于加氢反应，抑 制焦炭生成，延长催化剂寿命。富余的氢气通常经循环氢压缩机增压后与新氢混合继 续作为反应的氢气进料。这个工艺过程也可以定义为气相循环滴流床加氢工艺。然而， 在操作条件下，为异构化提供如此大量的气态氢，增加了复杂性和费用。

例如，为提供和维持气相连续所需数量的氢气，异构反应器最终流出物通常分离 成一个含氢气的气相组分和一个液态组分。气相组分通常进入压缩机，然后循环回到 反应器入口，以帮助提供大量的氢气，以此维持连续气相。循环氢压缩机作为加氢过 程的关键设备，投资占整个加氢装置成本的比例较高，氢气换热系统能耗较大，如果 能够将加氢过程中的氢气流量减小并省去氢气循环系统和循环氢压缩机，可以为企业 节省投资成本。

另一方面，虽然这样的三相系统通常需要大量的氢，以保持连续气相，但加氢异 构化反应通常不消耗大量的氢。但是某些情况下也有可能消耗一定量的氢气，例如在 异构反应区，可能发生少部分裂化。于是，在整个异构反应系统往往存在大量过剩氢， 形成一个连续的气相，而这通常是异构化反应所不需要的。过剩的氢从最终流出物中 分离出来，然后再用额外的分离器和管道进行下一步处理。如以上所讨论的，如果这 个过剩氢循环到加氢异构反应入口给系统供氢，则氢气必须通过高压压缩机给反应器 提供所需的高压氢气。

两相加氢工艺(例如，液态物料和固体催化剂)也是提出了在某些情况下，将某 些含烃物料转化成其他更有价值的烃类(液相反应器可被用于该工艺)。比如，通过 氢预饱和，可以采用两相系统(液相反应器)降低某些烃流中的硫，而不是使用传统 的三相系统。

对液相反应器的其他使用是加氢裂化和含烃物料的加氢处理。然而，加氢处理和 加氢裂化需要大量氢气发生相应的化学转化。因此，即使这些反应全部在液相系统中， 仍然需要大量的氢气。因此，为了维持这样一种液相加氢处理或加氢裂化反应所需的 氢气，需要在现有的液相系统的原料中引入额外的稀释剂或溶剂，用于稀释进料中的 反应组分以及降低反应器温升。于是，相对于原料来说，稀释剂和溶剂需要具有更大 的溶氢浓度，确保可以在液相中发生足够的转化率。但这些反应系统往往需要更大、 更加复杂、更贵的液相反应器，以实现所需的转化。

目前两相工艺主要有DuPont公司的IsoTherming技术，该公司的专利 US6881326B2和ZL200680018017.3中公开了使用稀释剂或溶剂提供更大的溶氢浓 度，采用产品作为稀释剂或溶剂的方案，但由于发生加氢裂化或加氢处理反应，氢气 消耗量较大，导致产品循环量较大。