專利名稱：氫加工流出物的分離方法
技術領域：
本發明涉及到氫加工流出物的分離。
在石油精煉技術中，一般會得到幾種產物，在預計的工藝完成后，需要分離這些產物。如果精煉過程在氫的存在下進行，還存在氫的脫除和回收的問題，這些回收的氫一般循環至工藝過程的反應區內。因此，除一般為氣態、液態的產物和未能轉化的進料外，氫加工進料的反應器流出物中不可避免地含有氫。
數年來，人們對反應器流出物的分離問題進行了大量研究。由于反應器流出物一般是在高的壓力(根據氫轉化工藝的特性，其值從20巴至200巴或更高)和高溫(根據氫轉化工藝的特性，其值從150℃至400℃或更高)下得到的，顯然，小心操作并注意所有有關單元的熱量衡算是很重要的。
一般來說，流出物分離方法/氫回收方法圍繞著所謂的“四分離器系統”。該系統包括一個熱分離器(于高溫、高壓下操作)、一個冷分離器(于高壓、低溫下操作)、一個熱閃蒸器(于高溫、低壓下操作)和一個冷閃蒸器(于低溫、低壓下操作)。在1979年審定的美國專利說明書4，159，937中，綜述了關于分離器系統的先有技術。
在上述專利說明書中，列出了1968年審定的美國專利說明書3，402，122作參考。在該專利說明書中，詳細公開了從重油反應產物流出物中回收吸收介質的方法。其重要特征包括借助于熱閃蒸冷凝液接收器從冷凝的熱閃蒸蒸氣中回收吸收介質，將從冷閃蒸器中得到的冷閃蒸液通入冷分離器中，以提高在用冷分離器分離后循環至反應器的氫的濃度。
此外，上述專利說明書還列出了美國專利說明書3，371，029作參考。該專利公開了使用四分離器的相似的分離技術。熱分離器的蒸氣相被冷凝，并被通入冷分離器，同時將熱分離器的液相通入熱閃蒸區。冷凝熱閃蒸區的蒸氣相，與冷分離器的液相混合后通入冷閃蒸區。將一部分冷閃蒸區的液相循環至冷分離器中，以提高該冷分離器分離的氫的量。其余的冷閃蒸區液體與熱閃蒸區液相相混合，分餾得到所需的回收產物。
值得注意的是，在美國專利說明書4，159，937中所述的方法也是基于四分離器系統。在該方法中，借助于一個附加的熱交換器提高冷分離器的液相的溫度，并將其通入一個溫熱閃蒸區(稱作第三分離區)而不是冷閃蒸區。通過采用該“溫熱閃蒸”的方法，使至少部分液相在與熱分離器的蒸氣相混合之后，在對該混合物流進行熱交換處理之前從第三分離區循環至冷分離器(第二分離區)，以在回收階段減少有價值的氫的損失。
在美國專利說明書3，586，619所述的方法中，冷閃蒸區的液相循環至熱分離器的蒸氣相中。熱分離器在能夠使大量的氫溶于熱分離器液相中的條件下操作。然后將該液相作為熱裂解工藝原料。可以理解，熱分離器須在較高的溫度下操作以達到上述目的。
在美國專利說明書3，371，030和美國專利說明書4，159，937中，記述了使用一個熱分離器、一個冷分離器和一個熱閃蒸區(裝有篩網層)以及一個一起操作的真空蒸餾塔的方法。將一部分從真空蒸餾塔回收的減壓重瓦斯油重新通入熱閃蒸區的篩網層上部，作為洗油。冷分離器液體與熱閃蒸蒸氣相混合，作為該過程的產物而回收。
從上面的敘述可以清楚地看出，除需要選擇最優的各反應器溫度和壓力，還必須注意盡量使氫溶液的損失減至最小。這可以通過將部分冷分離器中的液相經冷閃蒸區(或者最好經溫熱閃蒸區)循環至冷分離器中而達到。然而，值得注意的是，富含氫的洗油的循環還需一個相當大的洗油泵，這就不可避免地需要金屬構件、消耗能量，還需要一個大分離器，以處理需加工的大量物流。
現已出乎意料地發現，四分離器系統可以在不使用洗油物流(循環)的情況下操作，因此，如熱分離器在某種特殊的條件下操作，會大量減少氫溶液的損失。根據本發明的方法進行操作，還會提供更佳的整體熱交換流程(heatintegrationscheme)，這樣會減小操作單元上熱交換器的表面積。
因此，本發明涉及在多分離器系統中分離混合相碳氫流出物的方法，該流出物是通過在高溫、高壓下，于氫的存在下處理碳氫進料而得到的。上述流出物含有氫、一般為液體的碳氫組分和一般為氣體的碳氫組分，上述方法包括(ⅰ)在第一分離區將流出物分離為第1液相(L1)和第1蒸氣相(V1)，(ⅱ)將得到的第1蒸氣相冷卻至25-85℃，在第二分離區(基本保持第一分離區的壓力)將冷卻的蒸氣相分離為第2液相(L2)和富含氫的第2蒸氣相(V2)。
(ⅲ)在第三分離區(基本保持第一分離區的溫度，且壓力低于60巴)將第1液相分離為第3液相(L3)和第3蒸氣相(V3)。
(ⅳ)在第四分離區(基本保持第二分離區的溫度，且壓力低于60巴)將第2液相分離為第4液相(L4)(至少其中的一部分作為產物回收)和第4蒸氣相(V4)，而且第一分離區在200-350℃溫度下操作，使第一蒸氣相(V1)中含有25-75wt%的流出物。
本發明特別涉及到混合相碳氫流出物的分離方法，其中第一分離區在使第1蒸氣相(V1)中含有40-60wt%的流出物的條件下操作。
在第1蒸氣相(V1)中含有大量一般為液體的流出物似乎對提高在第2蒸氣相中的可回收的氫的量產生有益的影響，而無需使用洗油，盡管在第四分離區會產生大量的洗油。當然，本發明不受任何具體理論的限制。
可用本發明的混合相分離方法處理的流出物可用任何能夠得到至少部分產物的沸程在中間餾分范圍和/或更高的加氫轉化方法得到。而且這些流出物可用本發明的方法分離。適宜的流出物含有那些碳氫進料的加氫催化轉化產物，如粗油、常壓餾分、真空蒸餾餾分、脫瀝青油和從焦油砂和頁巖油得到的油類。
一般來說，加氫轉化和加氫裂解得到的流出物適于用本發明的方法處理。如果需要，可在適宜的加氫轉化或加氫裂解之前進行加氫脫金屬和/或加氫脫硫過程。此外，加氫精制過程的流出物也可與便地用本發明的方法處理。
加氫轉化和加氫裂解過程可在這些過程的一般條件下進行，其中包括在高溫、高壓下及在氫的存在下使用催化劑。根據所需產物的不同，可以調整工藝條件。一般的操作條件包括溫度于250-450℃范圍內，壓力于35-200巴的范圍內，較好的是溫度在300-425℃范圍內，壓力在45-175巴范圍內。
加氫轉化和/或加氫裂解過程可在適宜的催化劑的存在下進行，這些催化劑一般包括載于適宜的載體之上的元素周期表Ⅴ族、Ⅵ族或Ⅷ族金屬的一種或多種化合物。適宜金屬的實例包括鈷、鎳、鉬和鎢。可以有利地結合使用Ⅵ族和Ⅷ族金屬化合物。
含金屬化合物催化劑一般以氧化物形式使用，然后進行預脫硫處理，該處理過程可在使用場所之外進行，但最好在使用場所之內進行，特別是在與實際應用相似的條件下進行。金屬組分可載附于無機非晶形載體上，如二氧化硅、氧化鋁或二氧化硅-氧化鋁。可以用各種技術，包括浸漬、浸濕和共研糊，將金屬組分載附于耐高溫氧化物上。在加氫裂解中所用的催化劑可以是非晶形的，但最好是沸石型的。已經證明，沸石Y和現代改性的沸石Y在加氫裂解過程中是特別好的催化劑。此外，可通過本領域已知的任何技術，包括浸漬和離子交換，將金屬組分載附于沸石上。對于某種加氫裂解過程來說，除沸石外，在催化劑中還可以使用非晶形二氧化硅-氧化鋁，以及在這類催化劑中常常采用的粘合劑。事實上，這是較好的選擇。
催化活性材料的量可在較寬的范圍內變化。在加氫轉化和加氫裂解催化劑中，金屬組分的適宜量為0.1-40wt%。閃蒸餾分，即粗油的常壓蒸餾所得的沸程為380-600℃的餾分，可以用作加氫裂解過程的原料，加氫裂解后按本發明的分離技術進行分離。當然，也可以以通過渣油轉化過程得到的餾分為部分或全部加氫裂解原料。特別是，可以適宜地以閃蒸餾分和合成餾分的混合物作為加氫裂解過程的原料，再根據本發明的分離技術處理流出物。
在根據適宜反應器的工藝條件選擇的高溫、高壓下，可以得到典型的加氫裂解器和/或加氫轉化單元的流出物。一般來說，需分離的流出物的溫度在250-450℃之間，壓力在35-200巴之間。
將反應器的流出物送至第一分離區(S1)(高溫高壓分離器)，該分離器的操作壓力基本上與加氫轉化或加氫裂解過程的壓力相同，其操作溫度可使25-75wt%的反應器流出物變為第1蒸氣相(V1)。一般為液體的碳氫組分的沸程最好不超過400℃。一般為液體的碳氫組分是指那些在25℃和大氣壓下為液體的組分。
第1蒸氣相(V1)最好含有其沸程不超過375℃的一般為液體的碳氫化合物。第一分離區最好于250-315℃的溫度下操作，反應器內的操作壓力應能夠輸送所處理的流出物。很清楚，稍微偏離所采用的操作壓力是可以的，但最好在基本相同的壓力下進行第一次分離。該壓力一般在35-200巴之間，最好在125-175巴之間。
一般經熱交換冷卻至能夠進行進一步分離后，將從第一分離區得到的第1蒸氣相(V1)送至第二分離區(S2)。第二分離區(低溫高壓分離器)一般在與第一分離區基本相同的壓力下(或盡可能地接近第一分離區的壓力)，在25-85℃溫度范圍之間操作。通過按上述方法操作第一分離器和第二分離器，得到第二蒸氣相(V2)。該蒸氣相含有大量的氫，而無需使用洗油(一般將第四分離區的部分液體循環至第二分離區而提供洗油)。分離出的氫的純度足以能夠循環至輸送出流出物的加氫轉化單元或加氫裂解器中，如果需要，還可經再加壓處理后循環。這些氫可與用于氫加工反應器的補充的氫或新鮮氫一起提供氫加工操作條件下所需的氫，包括為消耗氫的過程提供氫。
將得到的第1液相(L1)(含有標準沸程大于400℃的流出物)送至第三分離區(S3)(高溫低壓分離器)。該分離器在與第一分離區基本相同的溫度下(或盡可能地接近第一分離區的溫度而無需補充能量)，10-50巴的壓力范圍下操作。必須注意的是，可將部分第1液相(L1)循環至氫加工反應器，如果需要，還可與部分或全部循環氫和/或任何新鮮的氫或補充的氫一起循環至氫加工反應器。通過按上述方式操作第三分離區，得到第3蒸氣相(V3)。該蒸氣相可進一步加工，或者最好將其至少一部分送至下面將要描述的第四分離區的進料流中。還得到第3液相(L3)。該液相可進一步加工，或其至少一部分作為產物回收，而且可從系統中收集，如果需要，可與部分或全部下面將要描述的第4液相一起收集。
將第二分離區操作時得到的第2液相(還可加入部分或全部第三分離區操作時得到的第3蒸氣相)送至第四分離區(S4)(低溫低壓分離器)。該分離器在與第二分離區的溫度基本相同、與第三分離區的壓力基本相同的條件下操作。第四分離區最好于25-85℃的溫度范圍和10-50巴的壓力范圍下操作。按上述方法操作第四分離區，得到第4蒸氣相(V4)，該蒸氣相基本上是油和氣的低壓混合物，該混合物可用于各種精制用途。還得到第4液相(L4)，該液相的至少一部分作為產物回收，也可與部分或全部第3液相(L3)一起回收。回收后可直接使用，也可進行進一步處理，如蒸餾和加氫精制。
很清楚，在本發明方法中占主導地位的操作順序和條件能夠保證基本上回收所有的第4液相，該液相不用來增加第2蒸氣相中所含的氫。現在，用下述實施例來說明本發明。
實施例用氫對閃蒸餾分進料(沸程380-600℃)進行加氫裂解處理，該處理過程是在非晶形(以Ni/W為催化活性物質)標準加氫裂解催化劑的存在下，在能將所有進料轉化為沸點低于395℃產物的條件下進行。
將從單級加氫裂解器中出來的流出物送至高溫高壓分離器(S1)。該分離器在154巴和300℃下操作。可能需要將加氫裂解器的流出物進行熱交換處理，以達到希望的S1中的溫度。
從S1中得到第1蒸氣相(V1)，將其送至熱交換系統使其溫度降至45℃，同時基本保持其壓力為S1的操作壓力。將這樣得到的第1蒸氣相(其中含有59wt%進入S1的流出物)送至低溫高壓分離器(S2)，該分離器于約45℃和150巴的條件下操作。從S2得到富含氫的第2蒸氣相，其純度為約85vol%，將其送至加氫裂解器，也可在稍微再加壓處理后再送至加氫裂解器，而且如果希望，還可與新鮮的氫或補充的氫一起送至加氫裂解器中。
可將得到的第1液相(L1)的一部分送至加氫裂解器，但最好將其送至高溫低壓分離器(S3)。該分離器的操作溫度基本與S1相同，壓力約為25巴。將從S3得到的第3蒸氣相送至下面敘述的第四分離區。用常規方法回收第3液相(L3)作為產物。
將S2得到的第2液相(L2)與第3液相(L3)一起送至低溫低壓分離器(S4)。S4的操作溫度基本與S2相同，操作壓力基本與S3相同。將第4液相(L4)作為產物回收，根據該相的進一步用途，也可與第3液相(L3)一起回收。無需將第4液相循環作為進入S2物料流的洗油。得到的第4蒸氣相(V4)含有低溫、低壓油和氣，而且可用于進一步加工/提高品位或作為煉油廠燃料池的一部分。
通過按照本發明的方法，用多分離器系統分離混合相碳氫流出物，基本上避免了氫的損失。如果在從S4中取出循環物流(一般以重量計為進入S2的總物料流的50%)的條件下重復上述過程，氫的損失會增加40%。由于在這樣的條件下操作還需要昂貴的設備(洗油泵將壓力從45巴提高至不低于150巴)，本發明方法的優越性就更明顯了。
權利要求
1.在多分離器系統中分離混合相碳氫流出物的方法，上述碳氫流出物是在氫的存在下、于高溫高壓下轉化碳氫進料而得到的，該流出物含有氫、一般為液體的碳氫組分和一般為氣體的碳氫組分，該方法包括(ⅰ)在第一分離區將流出物分離為第1液相(L1)和第1蒸氣相(V1)，(ⅱ)將得到的第1蒸氣相冷卻至25-85℃，在第二分離區(基本保持第一分離區的壓力)將冷卻的蒸氣相分離為第2液相(L2)和富含氫的第2蒸氣相(V2)。(ⅲ)在第三分離區(基本保持第一分離區的溫度，且壓力低于60巴)將第1液相分離為第3液相(L3)和第3蒸氣相(V3)。(ⅳ)在第四分離區(基本保持第二分離區的溫度，且壓力低于60巴)將第2液相分離為第4液相(L4)(至少其中的一部分作為產物回收)和第4蒸氣相(V4)，而且第一分離區在200-350℃溫度下操作，使第一蒸氣相(V1)中含有25-75wt%的流出物。
2.根據權利要求1的方法，其中第一分離區是在這樣的條件下操作的40-60wt%的流出物轉變為第1蒸氣相(V1)。
3.根據權利要求1或2方法，其中轉變為第1蒸氣相(V1)的液體流出物的標準沸程不超過400℃，最好不超過375℃。
4.根據權利要求1-3中一項或多項的方法，其中第一分離區的操作溫度為250-315℃，操作壓力為35-200巴，較佳壓力范圍為125-175巴。
5.根據權利要求1-4中一項或多項的方法，其中部分或全部第3液相與第4液相一起作為產物回收。
6.根據權利要求1-5中一項或多項的方法，其中部分或全部得到的第3蒸氣相(V3)在進入第四分離區之前與得到的第2液相(L2)混合。
7.根據權利要求1-6中一項或多項的方法，其中第二分離區的操作溫度在25-85℃之間。
8.根據權利要求1-7中一項或多項的方法，其中第三分離區的操作壓力在10-50巴之間。
9.根據權利要求1-8中一項或多項的方法，其中第四分離區的操作溫度在25-85℃之間，操作壓力在10-50巴之間。
10.根據權利要求1-9中一項或多項的方法，其中部分或全部于第2蒸氣相(V2)中得到的氫循環至碳氫進料的轉化區，也可經進一步提純處理和加壓處理之后再循環。
11.根據權利要求1-10中一項或多項的方法，其中進入第一分離區的反應器流出物是在加氫轉化和/或加氫裂解過程中得到的，特別是在單級加氫裂解過程中得到的。
12.根據權利要求11的方法，其中所用的流出物是從加氫轉化和/或加氫裂解過程中得到的，上述加氫轉化和/或加氫裂解過程是在催化劑存在下進行的，該催化劑含有載附于載體上的一種或幾種元素周期表中Ⅴ族、Ⅵ族或Ⅷ族金屬化合物。
13.根據權利要求12的方法，其中催化劑基于沸石Y和粘合劑，還可有非晶形的裂解組分。
14.根據上述權利要求中一項或多項所述的分離方法所得到的碳氫流出物。
全文摘要
在多分離器系統中分離混合相碳氫流出物的方法，上述碳氫流出物是在氫的存在下、于高溫高壓下轉化碳氫進料而得到的，該流出物含有氫、一般為液體的碳氫組分和一般為氣體的碳氫組分，該方法包括(i)將反應器的流出物送至第一分離區(高溫高壓分離器)，得到第1蒸氣相V1和第1液相L1；(ii)將V1送至第二分離區(低溫高壓分離器)，得到V2和L2；(iii)將L1在第三分離區(高溫低壓分離器)中分為V3和L3；(iv)將L2在第四分離區(低溫低壓分離器)分為V4和L4。
文檔編號C10G47/36GK1036600SQ8910187
公開日1989年10月25日 申請日期1989年3月29日 優先權日1988年3月31日
發明者瑟提瑞斯·沃勞 申請人:國際殼牌研究有限公司