加氢转化烃的方法和设备
阅读：127发布：2020-05-08
专利汇可以提供加氢转化烃的方法和设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且围绕诸如Veba Combi‑Cracker(VCC)的浆料相加氢裂化工艺单元建造的炼油厂比较简单，生成更多的作为运输 燃料 的液体产物且具有比围绕焦化器或其他底渣升级方法建造的炼油厂高得多的净现金利润。所述VCC单元替换了通常作为单独且不同的加工单元包括在炼油厂中的一个或多个加工步骤，包括重质馏出物/ 瓦斯油 裂化和任选的底渣升级及柴油和 汽油 范围馏分的深度 脱硫 。所述炼油厂设计特别适合重质 原油 升级并且可被调整以提供广泛的汽油:馏出物生产比。所述炼油厂设计是“无底渣的”，其意义在于其不生成重质 燃料油 或 沥青 作为产物并且不生成 固体燃料 (例如， 石油焦 )。，下面是加氢转化烃的方法和设备专利的具体信息内容。
1.一种转化烃的方法，其包括：
将烃原料引入常压蒸馏单元中以形成包括直馏轻质馏出物、直馏中间馏出物和常压底渣的产物；
将所述常压底渣引入真空蒸馏单元中以形成包括直馏真空瓦斯油和真空渣油的产物；
将所述真空渣油引入在浆料相加氢裂化单元中的液相或浆料相第一阶段加氢转化反应器中以形成第一阶段反应产物；
将所述第一阶段反应产物和所述直馏真空瓦斯油引入在所述浆料相加氢裂化单元中的第二阶段加氢加工反应部分中以形成第二阶段反应产物；
将所述第二阶段反应产物引入分馏单元中以形成包括燃料气体、回收的石脑油、回收的中间馏出物和回收的未转化的真空瓦斯油的回收产物；和
将所述回收的未转化的真空瓦斯油的至少一部分作为再循环料流引入在所述浆料相加氢裂化单元中的第二阶段加氢加工反应部分中，
其中所述常压蒸馏单元和所述真空蒸馏单元并不生成被引入到流化床催化裂化单元中的产物，并且所述方法不包括流化床催化裂化单元。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将所有的回收的未转化的真空瓦斯油引入在所述浆料相加氢裂化单元中的第二阶段加氢加工反应部分中。
3.根据权利要求1所述的方法，其还包括将所述直馏轻质馏出物、所述直馏中间馏出物或两者与所述直馏真空瓦斯油一起引入在所述浆料相加氢裂化单元中的所述第二阶段加氢加工反应部分中。
4.根据权利要求1所述的方法，其还包括将所述直馏轻质馏出物、所述直馏中间馏出物或两者引入加氢处理反应器中以形成加氢处理过的产物，且将所述加氢处理过的产物引入所述分馏单元中。
5.根据权利要求4所述的方法，其还包括将所述第二阶段反应产物与所述直馏中间馏出物一起引入所述加氢处理反应器中以形成组合的加氢处理过的产物，且将所述组合的加氢处理过的产物引入所述分馏单元中。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其还包括将所述回收的未转化的真空瓦斯油引入加氢转化反应器中且将来自所述加氢转化反应器的流出物与所述第二阶段反应产物组合。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中所述常压蒸馏单元和所述真空蒸馏单元不生成被引入到焦化单元中的产物。
8.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中所述常压蒸馏单元和所述真空蒸馏单元不生成被引入到独立的瓦斯油加氢裂化单元中的产物。
9.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中不将所述直馏中间馏出物引入中间馏出物加氢处理单元中。
10.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中并不生成作为产物的重质燃料油和沥青。
11.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中并不生成作为产物的石油焦。
12.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中所述回收的产物包括相对于常压底渣的量而言超过80％的液体产率。
13.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中所述回收的产物包括相对于常压底渣的量而言超过85％的液体产率。
14.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中所述回收的产物包括相对于在所述常压底渣中的碳的量而言超过85％的碳保留。
15.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中所述回收的产物包括相对于在所述常压底渣中的碳的量而言超过90％的碳保留。
16.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中所述烃原料包括包含0.86或更大的比重的重质原油。
17.根据权利要求1～5中任一项所述的方法，其中所述烃原料包括包含0.88或更大的比重的重质原油。
18.一种用于生成轻质馏出物产物和中间馏出物产物的集成烃炼油厂设备，所述设备包括：
常压蒸馏单元，其用于形成包括直馏轻质馏出物、直馏中间馏出物和常压底渣的产物；
真空蒸馏单元，其接收来自所述常压蒸馏单元的常压底渣并形成包括直馏真空瓦斯油和真空渣油的产物；
浆料相加氢裂化单元，所述浆料相加氢裂化单元包括第一阶段加氢转化浆料反应部分和第二阶段加氢加工反应部分，其中所述第一阶段加氢转化浆料反应部分与第二阶段加氢加工反应部分连通，所述第一阶段加氢转化浆料反应部分接收来自所述真空蒸馏单元的真空渣油并形成第一阶段反应产物，所述第二阶段加氢加工反应部分接收所述第一阶段反应产物和所述直馏真空瓦斯油并形成第二阶段反应产物；和
分馏单元，其接收所述第二阶段反应产物并生成包含石脑油产物、柴油产物和未转化的真空瓦斯油的产物，其中所述分馏单元包括与所述第二阶段加氢裂化反应器部分再循环连通的未转化的真空瓦斯油产物流；
条件是所述炼油厂设备不包括流化床催化裂化单元。
19.根据权利要求18所述的集成烃炼油厂设备，条件是所述炼油厂设备不包括独立的瓦斯油加氢裂化单元。
20.根据权利要求18所述的集成烃炼油厂设备，条件是所述炼油厂设备不包括独立的石脑油加氢处理单元。
21.根据权利要求18所述的集成烃炼油厂设备，条件是所述炼油厂设备不包括独立的柴油加氢处理单元。
22.根据权利要求18～21中任一项所述的集成烃炼油厂设备，其中所述第二阶段加氢加工反应部分包括第二阶段加氢裂化反应器部分和第二阶段加氢处理反应器部分，并且所述第二阶段加氢加工反应部分还接收来自所述常压蒸馏单元的直馏中间馏出物进料流。
23.根据权利要求22所述的集成烃炼油厂设备，其中所述浆料相加氢裂化单元还包括与所述分馏单元连通的所述第二阶段加氢处理反应器部分，所述第二阶段加氢处理反应器部分接收所述直馏中间馏出物进料流和来自所述第二阶段加氢裂化反应器部分的流出物。
加氢转化烃的方法和设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于重质烃原料的热加氢转化的方法。
背景技术
[0002] 随着原油的世界供应变得越来越重且含有较高的硫水平，所以满足对于轻质、高品质、低硫的运输燃料的日益增加的需求是一项挑战。重质烃原料的升级可能有助于满足这一需求。可使用几种方法来升级重质烃原料。一种这样的方法被称为浆料相加氢裂化。浆料相加氢裂化在氢气存在下在高温和高压下，例如约750℉(400℃)至约930℉(500℃)和约1450psig(10,000kPa)至约4000psig(27,500kPa)或更高下转化衍生自矿物油、合成油、煤、生物过程等的任何含氢和碳的原料；烃渣油，诸如真空渣油(VR)、常压渣油(AR)、脱沥青底渣(bottoms)、煤焦油等。为了防止在反应期间过度焦化，可以向液体进料中加入由碳、铁盐或其他材料制成的细粉状添加剂颗粒。在反应器内，液体/粉末混合物由于添加剂颗粒的小粒度而理想地表现为单一的均匀相。在实践中，反应器可以作为上流气泡塔式反应器或作为循环床式反应器(circulating ebulated bed reactor)等以三相操作，这是由于氢组成和轻反应产物有助于气相，较大的添加剂颗粒有助于固相，且较小的添加剂颗粒、原料和较重的反应产物有助于液相，其中添加剂和液体的组合构成浆料。在浆料相加氢裂化中，原料向有价值的转化产物的转化率可超过90％，且当真空渣油为原料时，甚至超过95％。
[0003] 浆料相加氢裂化的一个实例被称为Veba Combi-CrackingTM(VCCTM)技术。该技术通常以单程模式操作，其中将专用微粒添加剂加到诸如真空渣油(VR)的重质原料中以形成浆料进料。将浆料进料充入氢气并加热至反应温度以使真空渣油裂化成更轻的产物。蒸发的转化产物可能或可能不在第二阶段固定床催化反应器中进一步加氢处理和/或加氢裂化。制造各种蒸馏产品，包括真空瓦斯油、中间馏分(诸如柴油和煤油)、石脑油和轻质气体。
[0004] 虽然已知浆料相加氢裂化用于处理由蒸馏的原油获得的重质馏分，但许多炼油厂利用其他独立的加工单元以将原油的中间馏分转化为更有价值的柴油和汽油产物。例如，重质真空瓦斯油可以被送到独立的加氢裂化器以生成加氢裂化的柴油、煤油和汽油。可以将真空瓦斯油和重质常压馏出物送到独立的流化床催化裂化器(FCC)以生成FCC汽油。自常压蒸馏单元获得的中间馏出物(柴油和煤油)可以用加氢处理器单元精整以获得成品柴油或喷气燃料。石脑油馏分可以在送到催化重整器单元或异构化单元之前引入加氢处理器单元中以获得可用于在汽油池中共混的重整产物或异构化产物。
[0005] 尽管存在可用于升级重质烃和轻质原油馏分的各种方法和供选方案，但仍然需要改善现有的方法，以有利于单元操作的经济性、效率和有效性。同样地，在设计新的基层炼油厂的过程中，有机会研发具有较少的独立工艺单元的较简单的流程图，同时仍然维持一个完整的升级产品构成(slate)，由此显著降低操作的复杂性和资本需求。
发明内容
[0006] 关于浆料相加氢裂化单元设计的用于加工烃原料的方法和设备提供具有较少的独立加工单元的简单的炼油厂流程图。
[0007] 一方面，所述方法包括：将烃原料引入常压蒸馏单元中以形成包括直馏轻质馏出物、直馏中间馏出物和常压底渣的产物；将所述常压底渣引入真空蒸馏单元中以形成包括直馏真空瓦斯油和真空渣油的产物；将所述真空渣油引入在浆料加氢裂化单元中的一个或多个第一阶段加氢转化浆料反应器中以形成第一阶段反应产物；将所述第一阶段反应产物和所述直馏真空瓦斯油引入在所述浆料相加氢裂化单元中的第二阶段加氢加工反应部分中以形成第二阶段反应产物；将所述第二阶段反应产物引入分馏单元中以形成包括燃料气体、回收的石脑油、回收的中间馏出物和回收的未转化的真空瓦斯油的回收产物；和将所述回收的未转化真空瓦斯油的至少一部分作为再循环料流引入在所述浆料相加氢裂化单元中的第二阶段加氢加工反应部分中，其中所述常压蒸馏单元和所述真空蒸馏单元并不生成被引入到流化床催化裂化(FCC)单元中的产物。优选并不将这样的产物引入焦化单元或独立的加氢裂化单元中。
[0008] 第二方面，所述设备包括：常压蒸馏单元；接收来自所述常压蒸馏单元的第一进料流的真空蒸馏单元；浆料相加氢裂化单元，其接收来自所述真空蒸馏单元的第二进料流和来自所述常压蒸馏单元的第三进料流；和分馏单元，其接收包含来自所述浆料相加氢裂化单元的产物的第四进料流并生成包含石脑油产物、柴油产物的产物；条件是所述炼油厂设备不包括流化床催化裂化单元。
附图说明
[0010] 图1为根据一个实施方式的炼油厂的主要加工单元和设备的代表性简化工艺流程图。
[0011] 图2为根据另一实施方式的浆料相加氢裂化工艺单元的代表性简化工艺流程图。
[0012] 图3为根据又一实施方式的浆料相加氢裂化工艺单元的代表性简化工艺流程图。
[0013] 图4为根据又一实施方式的模拟包括浆料相加氢裂化工艺单元的炼油厂的简化工艺流程图。
[0014] 图5为模拟包括浆料相加氢裂化工艺单元和流化床催化裂化单元的炼油厂的比较实施例的简化工艺流程图。
[0015] 图6为模拟包括延迟焦化单元和流化催化裂化单元的炼油厂的比较实施例的简化工艺流程图。
具体实施方式
[0016] 炼油厂流程图、石油化工工艺和/或炼制设备的简单构造可以用诸如Veba Combi-CrackingTM(VCCTM)技术的浆料相加氢裂化方法执行。炼油厂流程图利用VCC单元(即，浆料相加氢裂化单元)的集成加氢裂化和加氢加工反应器的优势以消除在常规炼油厂流程图中见到的独立的加氢裂化单元、流化床催化裂化(FCC)单元、焦化单元和独立的加氢处理单元。在本发明的各种实施方式中使用的浆料相加氢裂化技术的一项特点在于混合原始瓦斯油与来自第一阶段加氢裂化浆料反应器(例如，液相加氢转化反应器)的产物作为浆料加氢裂化单元的第二阶段集成催化加氢加工反应部分(例如，气相或混合相加氢加工反应器)的原料的潜力。
[0017] 在本发明的各种实施方式中使用的浆料相加氢裂化技术的另一特点在于能够在VCC单元的第二阶段集成加氢加工反应部分中使瓦斯油加氢裂化。这可以通常在一个或多个反应器容器中进行以加氢处理到低氮水平，接着经双功能加氢裂化催化剂加氢裂化，接着后处理以使硫重组最少化。此外，在第二阶段中的加氢转化充当精整来自第一阶段浆料加氢裂化反应器的加氢裂化产物的后处理步骤。后处理可以在集成到浆料相加氢裂化单元高压部分中的单独反应器中在加氢裂化步骤之后执行，以加工所有的加氢裂化流出物。另外，可以将来自原油单元常压蒸馏塔的直馏柴油和/或直馏石脑油进料到后处理器部分中。第二阶段集成加氢加工反应部分也可以被称为第二阶段加氢加工多反应器系统。因此，所述多反应器系统可以由1～5个反应器组成，其各自具有一个或多个催化剂床，其中优选的构造具有三个反应器，诸如在下文中以例示性方式说明的构造。
[0018] 利用浆料相加氢裂化单元在其下操作的高温和高压，可以在炼油厂的构造中在反应部分的中心嵌入浆料相加氢裂化单元以传递比现有技术炼油厂设计简单的流程图且同时传递较高的碳保留且因此传递高液体产物产率。特别有利的是加工含有高容量的真空渣油的重质原油，而且对于广泛范围的中等和重质含硫原油，例如具有小于32°或优选小于30°的API或在其他方面超过0.86或优选0.88或更高的比重(SG)的原油有利。有利加工的原油包括例如但不限于Arabian Heavy(API 27.7°，SG 0.89)(其中SG为比重的缩写)、Kuwait Blend(API 30.2°，SG 0.88)、Maya(API 21.8°，SG 0.92)、Merey(API 16°，SG 0.96)和North Slope Alaska(API 31.9°，SG 0.87)。可以加工的其他烃原料包括Canadian Heavy、Russian Heavy、沥青砂、煤炭浆料及具有低到例如8.6°或更低的API或高达例如1.01或更高的SG的其他烃。
[0019] 浆料相加氢裂化单元通常加工作为初级原料的真空渣油，且将其视为优异的焦化技术。浆料相加氢裂化单元，特别是VCC单元，可以对于焦化和其他底渣升级技术获得大于95％的真空渣油转化率以及优异的液体产率。因为浆料相加氢裂化单元使真空渣油有利地升级成较高价值的较轻馏出物，所以浆料相加氢裂化单元可以集成来自原油单元的其他物流的广泛范围的较轻原料。例如，在炼油厂流程图的一个实施方式中，浆料相加氢裂化单元可以构造成在其集成的第二阶段加氢加工反应部分中加工原始的瓦斯油，诸如来自原油单元真空蒸馏塔的真空瓦斯油。另外，集成的第二阶段加氢加工反应部分的操作压力足以支持全部加氢处理和/或加氢裂化操作。因此，浆料相加氢裂化单元可以合并先前包括在常规炼油厂流程图中的若干炼油厂加工步骤。
[0020] 因此，炼油厂流程图的实施方式提供若干优势。在炼油厂流程图的中心处的浆料相加氢裂化单元具有共同加工来自炼油厂原油单元的原始瓦斯油的能力。浆料相加氢裂化单元具有在第二阶段加氢加工反应部分中使瓦斯油加氢裂化的能力，因此消除分隔诸如独立的瓦斯油加氢裂化器或流化床催化加氢裂化器(FCC)的炼油厂瓦斯油加工单元的需要。FCC单元通常在催化剂再生器中燃烧其进料的5～10％的碳含量。因此，有利的是不包括FCC单元，从而由简化的炼油厂结构获得变成液体燃料产物的较高的碳保留，并降低汽油生产量以及显著的资本节约。
[0021] 浆料相加氢裂化单元也可以构造成提供深度产物脱硫，诸如包括但不限于将柴油处理到ULSD规格，和将石脑油处理到典型的重整器进料规格，因此消除对于分隔诸如独立柴油加氢处理器单元和石脑油加氢处理单元的炼油厂加氢处理单元的需要。由于这些优势，与包括瓦斯油加氢裂化单元的常规炼油厂设计相比较，炼油厂流程图的实施方式可以每桶原油生成更多的运输燃料产物(汽油、喷气燃料和柴油)。炼油厂流程图的实施方式可以特别适合其中柴油为优选的运输产品的市场，且可以调节炼油厂操作以根据时间和季节性需求提供广泛的汽油-柴油生产比。
[0022] 利用上述优势的炼油厂流程图的一个实施方式包括转化烃原料的方法。所述方法包括：将诸如原油的烃原料引入常压原油蒸馏单元中以形成包括诸如直馏石脑油的直馏轻质馏分、直馏中间馏出物和常压底渣的产物；将所述常压底渣引入真空蒸馏单元中以形成包括直馏真空瓦斯油和真空渣油的产物；将所述真空渣油引入在浆料相加氢裂化单元中的浆料相或液相第一阶段加氢转化反应器中以形成第一阶段反应产物；将所述第一阶段反应产物和所述直馏真空瓦斯油引入在所述浆料相加氢裂化单元中的第二阶段加氢加工反应部分中以形成第二阶段反应产物；将所述第二阶段反应产物引入分馏单元中以形成包括燃料气体、回收的石脑油、回收的中间馏出物和回收的真空瓦斯油的回收产物；和将所述回收的真空瓦斯油作为再循环料流引入在所述浆料相加氢裂化单元中的第二阶段加氢加工反应部分中。优选地，将基本上所有的回收的真空瓦斯油引入在所述浆料相加氢裂化单元中的第二阶段加氢加工反应部分中。优选地，来自常压原油蒸馏单元或真空蒸馏单元的产物并不被引入到流化床催化裂化单元中。
[0023] 在一个实施方式中，可以将直馏石脑油、直馏中间馏出物或两者与直馏真空瓦斯油一起引入在浆料相加氢裂化单元中的第二阶段加氢加工反应部分中。供选地，在另一实施方式中，将直馏石脑油、直馏中间馏出物或两者引入加氢处理反应器中以形成加氢处理过的产物，且将加氢处理过的产物引入分馏单元中。
[0024] 另一方面，所述方法自浆料加氢裂化分馏单元获得回收的产物，其代表相对于常压底渣的量而言超过80％、优选超过85％的液体产率。所述方法还可以自浆料加氢裂化分馏单元获得回收的产物，其包括相对于在常压底渣中的碳的量而言超过85％、优选超过90％的碳保留。另一方面，所提到的液体产率和/或碳保留碳可以使用包含小于32°或优选小于30°的API的重质原油或包含0.86或更高或优选0.88或更高的比重的重质原油作为烃原料获得。
[0025] 所述炼油厂流程图的一个优势在于可以消除在常规炼油厂中见到的某些加工单元。因而，在所述炼油厂流程图的一个优选的实施方式中，常压蒸馏单元和真空蒸馏单元并未生成被引入到流化床催化裂化(FCC)单元中的产物。任选地还优选直馏石脑油并不引入石脑油加氢处理单元中，且任选地优选直馏中间馏出物并不引入柴油加氢处理单元中，因此消除对于两种独立的加氢处理单元的需要。此外，在某些构造中，可以消除独立的瓦斯油加氢裂化单元和/或焦化单元。
[0026] 所述炼油厂流程图的另一优势在于某些重质低价值的产物可以通过利用VCC单元的能力来升级较重的原料来消除。因而，在所述炼油厂流程图的优选实施方式中，并不生成作为产物的重质燃料油和沥青。同样，在没有焦化单元的情况下，也不生成作为产物的石油焦。
[0027] 为了执行炼油厂流程图的实施方式，可以提供炼油厂设备的各种实施方式。在一个实施方式中，用于制造诸如石脑油的轻质馏出物产物和诸如柴油的中间馏出物产物的集成烃炼油厂设备包括常压蒸馏单元；真空蒸馏单元，接收来自所述常压蒸馏单元的第一进料流；浆料加氢裂化单元，接收来自所述真空蒸馏单元的第二进料流和来自所述常压蒸馏单元的第三进料流；和分馏单元，接收包含来自所述浆料加氢裂化单元的产物的第四进料流并产生包括石脑油产物、中间馏出物产物的产物；条件是所述炼油厂设备不包括流化床催化裂化单元。优选地，所述炼油厂设备不包括任何单独的瓦斯油加氢裂化单元。在优选的实施方式中，所述炼油厂设备不包括石脑油加氢处理单元和/或不包括柴油加氢处理单元。
[0028] 在所述炼油厂设备的优选的实施方式中，所述浆料加氢裂化单元包括第一阶段加氢转化浆料反应器，其与包括加氢裂化反应器的第二阶段加氢加工反应部分连通，其中所述第一阶段加氢转化浆料反应器接收第二进料流且第二阶段加氢加工反应部分接收第三进料流。优选地，所述分馏单元包括与第二阶段加氢加工反应器再循环连通的产物流，其中回收的真空瓦斯油可以与所述进料流一起再循环到所述加氢加工反应器。供选地，可以将所述回收的未转化的真空瓦斯油进料到分离的加氢加工反应器中且将流出物与来自另一加氢加工反应器的流出物相组合。
[0029] 在其他优选的实施方式中，所述浆料加氢裂化单元另外包括与所述分馏单元连通的加氢处理反应器，其中所述加氢处理反应器接收来自所述常压蒸馏单元的进料流，诸如直馏石脑油和/或直馏柴油，及来自所述第二阶段加氢加工反应器的反应产物。基于由该炼油厂流程图操作的方法的以下描述和实施例，可用于所述炼油厂流程图的其他设备对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。
[0030] 参考图1，简化的工艺流程图说明根据本文的教导合并浆料相加氢裂化单元的炼油厂流程图的一个实施方式。炼油厂10包括引入原油蒸馏单元(CDU)14中的原油进料流12。与原油蒸馏单元的相关的显著产物为来自在原油蒸馏单元中的常压蒸馏塔的直馏石脑油物流16、直馏中间馏出物流18和底渣20。来自原油蒸馏单元的气体产物流22在常规轻质烃加工和硫回收单元23加工技术中加工。更多的产物可以自原油蒸馏单元获得，但在该实施方式中，简化的炼油厂构造可以通过使用在直馏石脑油产物流16和中间馏出物产物流18中的广沸点范围馏分获得。
[0031] 常压底渣20作为进料流引入真空蒸馏单元24中。真空蒸馏单元生成真空瓦斯油(VGO)产物流26和真空渣油产物流28。将真空渣油28引入浆料加氢裂化单元30的液相第一阶段反应部分32。优选地，浆料相加氢裂化单元30为Veba Combi-CrackingTM单元(VCC)。然而，其他批准的其他浆料相加氢裂化单元可以构造成在与本文公开的构型类似的炼油厂构型中操作。将VGO物流26引入VCC的第二阶段反应部分34中。可以将中间馏出物产物流18引入第二相反应部分34的中间物流部分中，如在下文更详细地描述。任选地，VGO产物流26可以在引入VCC单元的第二阶段34中之前与中间馏出物产物流18相组合。
[0032] 真空渣油物流28作为第一阶段加氢转化浆料反应部分32的进料流引入浆料相加氢裂化单元。第一阶段反应产物36作为进料流引入第二阶段加氢加工反应部分34。来自第一阶段反应器部分的重质VCC残留产物38可以再循环到该单元(未示出)的原料中，或者可以用于诸如焦油沥青或沥青的其他产物。将来自第二阶段加氢加工反应部分34的组合反应产物40引入产物分馏单元42。
[0033] 产物分馏单元42包括产物分馏塔及其他设备以将来自浆料加氢裂化单元的反应产物分离成一系列各种馏出物及其他产物，其可以基本不含硫。所述产物包括轻质气流(例如，LPG)44、石脑油产物流46、中间馏出物煤油产物流48、柴油产物流50和回收的真空瓦斯油产物流52。优选柴油产物流50将具有足以用于生成Euro-5柴油产物的十六烷值。石脑油产物流46可以是用于用以制造石油化学品或汽油产品的催化重整单元56的合适原料54。回收的真空瓦斯油产物流52可以作为第二阶段加氢加工反应部分34的另外进料流66再循环回到浆料相加氢裂化单元30。任选地，一部分回收的真空瓦斯油产物流68可以作为燃料油产品使用。
[0034] 在供选的实施方式中，可以将直馏石脑油产物流16(或更广泛的轻质馏分，根据CDU 14操作)送到独立的轻质馏出物加氢处理单元58。可以将产物流60引入重整单元56或异构化单元(未示出)。当更广泛的轻质馏出物从CDU中馏出时，加氢处理过的馏出物62可以与引入重整单元的较轻石脑油馏分一起分馏且较重的煤油产物馏分64可以与来自浆料加氢裂化单元分馏单元42的煤油产物馏分48相组合。任选地，可以将一部分直馏中间馏出物流18送到独立的柴油加氢处理单元(未示出)，其产物可以与来自浆料加氢裂化单元分馏单元42的产物50的柴油相组合。任选地，蒸汽甲烷重整器单元25可用以转化天然气以提供浆料加氢裂化单元30的氢气补充气27的来源或轻质馏出物加氢处理单元58的氢气补充气29的来源。
[0035] 通常，浆料相加氢裂化单元可以对于大量的进料和制成品操作。通常，真空蒸馏单元渣油具有大于540℃的馏出温度，且直馏真空瓦斯油(VGO)具有约320℃～540℃的馏出温度。根据这些进料，可操作VCC产物分馏器以提供具有以下典型分馏温度的各种产物：石脑油，70～180℃；煤油，160～280℃；柴油，240～380℃；和未转化的油(UCO)，320～540℃。制成品可以是在50～220℃下的汽油，在160～300℃下的煤油和在180～380℃下的柴油。
[0036] 参考图2，示出了说明浆料相加氢裂化单元的一个实施方式的简化工艺流程图且其可以用于诸如在图1中示出的炼油厂流程图。将来自第一阶段加氢转化浆料相反应器(未示出)的反应器流出物70引入热分离器72。所述热分离器的塔底物流74包括浆料加氢裂化渣油且进料到浆料真空蒸馏单元76。来自热分离器的轻质气相产物流78可以与自浆料真空蒸馏单元回收的重质馏出物流80相组合且组合的进料流82可以与自原油真空蒸馏单元回收的真空瓦斯油物流84相组合并作为进料引入包括催化剂负载的反应器86和88的第二阶段加氢加工反应部分。
[0037] 第二阶段催化反应器86和88可以包括固定床催化剂部分以便集成加氢处理、加氢裂化和后处理组合的进料。供选地，可以对于不同的催化剂使用单独的反应器。任选地，可以将来自第二第二阶段反应器88的流出物90与来自原油常压蒸馏单元的直馏中间馏出物馏分流92相组合并进料到包括固定床催化剂部分的第三第二阶段加氢加工反应器94中，以便后精整并加氢处理中间馏出物流。第二阶段反应器操作温度通常为300～400℃(572～752℉)。第二阶段反应器压力通常由第一阶段反应部分的压力需要来设定，因此对于两个阶段，可使用通用的气体压缩设备。
[0038] 第二阶段加氢加工反应器部分的合适加氢处理催化剂通常由分散在高表面积载剂上的活性相组成。所述活性相通常为以硫化物形式的VIII和VIB族金属的组合。所述载剂通常为具有包括IIA～VIIA族元素的各种助剂和沸石的γ氧化铝。催化剂粒度、形状和孔结构对于待加工的特定原料来优化。
[0039] 第二阶段加氢加工反应器的合适加氢裂化催化剂可以含有裂化功能和加氢功能两者，且因此通常被称为双功能催化剂。所述裂化功能可以由非晶形、非晶形加沸石或仅沸石材料提供。加氢功能可以由与加氢处理催化剂类似的材料提供。将具有裂化和加氢功能的这些材料与粘合剂组合以生成具有对于待加工的特定原料优化的粒度、形状和孔结构的催化剂颗粒。合适的催化剂包括通常用于炼油工艺的那些和特殊的单或多用途催化剂。根据原料和期望产物系列的需要，催化剂可布置在单一床中，在集成到单一反应器容器中、单独地在多个反应器中的多个床中，或者任何组合。
[0040] 合适的催化剂可以布置成多种构造。在图2的实施方式的构造的一个实施例中，第一第二阶段反应器86可以含有两个加氢处理催化剂床，第二第二阶段反应器88可以含有两个加氢裂化催化剂床，且第三第二阶段反应器94可以含有一个加氢处理催化剂床。
[0041] 将来自第二第二阶段加氢加工反应器的流出物90或来自第三第二阶段加氢加工反应器94的流出物96(如果使用该选项的话)送到第二阶段分离器98。发送来自分离器98的气体流100以便回收氢气，从而再循环回到浆料相加氢裂化单元中，且发送其他废气以用于处理。将来自分离器的液体产物流102送到产物分馏单元。可将从分离器回收的工艺水流104送到水汽提塔。可以使来自浆料真空蒸馏单元的残留底渣106再循环回到浆料相第一阶段加氢转化反应器或者可以将其用于其他产物，诸如焦油沥青或沥青。
[0042] 参考图3，示出了说明浆料相加氢裂化单元的另一实施方式的简化工艺流程图且其可以用于诸如在图1中示出的炼油厂流程图。将来自浆料相第一阶段加氢转化反应器(未示出)的反应器流出物110引入热分离器112中。所述热分离器的塔底物流114包括浆料加氢裂化渣油且将其进料到浆料真空蒸馏单元(未示出)。可以将来自热分离器的轻质气相产物流116与自浆料真空蒸馏单元回收的重质馏出物流120相组合且可以将组合的进料流122与自原油真空蒸馏单元回收的真空瓦斯油流124相组合并作为进料引入第一第二阶段加氢加工反应器126中。
[0043] 第一第二阶段加氢加工反应器126可以包括固定床催化剂部分以便集成加氢处理、加氢裂化并后处理组合的进料。供选地，可以对于不同的催化剂使用单独的反应器。将来自第一第二阶段加氢加工反应器126的流出物130送到第二阶段加氢加工反应部分分离器138。任选地，将来自原油常压蒸馏单元的直馏中间馏出馏分流132进料到包括固定床催化剂部分的第二第二阶段加氢加工反应器134中以便后精整并加氢处理中间馏出物流。将来自第二第二阶段加氢加工反应器134(如果使用该选项的话)的流出物136送到第二阶段加氢加工反应部分分离器138。任选地，多个第二阶段加氢加工反应部分分离器(未示出)可以独立地配置或者与来自单个第二阶段加氢加工反应器的流出物组合配置。
[0044] 发送来自分离器138的气体流140以便回收氢气，从而再循环回到浆料相加氢裂化单元中，且发送其他废气以用于处理。将来自分离器的液体产物流142送到产物分馏单元。可以将从分离器回收的水流144送到水汽提塔。
[0045] 来自浆料加氢裂化产物分馏单元的残留底渣146主要含有自浆料加氢裂化反应未转化的油并且可以将其进料到可以包括固定床催化剂部分的第三第二阶段加氢加工反应部分反应器148以便集成加氢裂化和后处理。供选地，可以对于不同的催化剂使用单独的反应器。将来自第三第二阶段加氢加工反应部分反应器148(如果使用该选项的话)的流出物150送到第二阶段分离器138。
[0046] 合适的催化剂可以以多种构造布置。在使用图3的实施方式的构造的一个实施例中，第一第二阶段反应器126可以依次含有加氢处理催化剂、双功能加氢处理/加氢裂化催化剂和加氢裂化催化剂的三个床。第二第二阶段反应器134可以依次含有加氢处理催化剂和双功能加氢处理/加氢裂化催化剂的两个床。第三第二阶段反应器148可以依次含有加氢处理催化剂、加氢裂化催化剂和加氢裂化催化剂的三个床。
[0047] 通过以下定量实施例和比较实施例可以理解并且更加显而易见上述例示性实施方式及其他实施方式。
[0048] 实施例
[0049] 执行根据本发明的一个实施方式的炼油厂方法的质量平衡和产物产率的计算机模拟并将其与两个比较实施例的模拟结果相比较。为了比较在炼油厂流程图中的不同加氢裂化反应构造，实施例1为仅具有VCC单元的炼油厂流程图，比较实施例2为具有VCC和FCC单元的炼油厂流程图，且比较实施例3为具有延迟焦化器和FCC单元的炼油厂流程图。
[0050] 对于所有三个实施例使用以下原料和假设执行模拟：
[0051] 原油蒸馏单元(CDU)的进料为Arabian Heavy。基于浆料加氢裂化(VCC)单元的50,000bpd最大第一阶段反应器容量，原油蒸馏单元在173,834bpd容量下操作。常压残留底渣的分馏点为360℃且具有82.1重量％的碳含量。操作真空蒸馏单元(VDU)，其中真空渣油分馏点为550℃。
[0052] 操作流化催化裂化(FCC)单元，其中真空瓦斯油(VGO)转化率为65％，轻质石脑油终点为121℃且重质石脑油终点为221℃。FCC焦炭含有90重量％碳，FCC气体含有57重量％碳，FCC LPG含有83重量％碳且FCC石脑油和轻质循环油(LCO)各自含有84.5重量％碳。
[0053] 操作延迟焦化单元(DCU)，其中C1-C4气体占进料的11重量％。DCU生成34.53重量％的焦炭补充物。焦炭具有91重量％的碳含量。DCU液体产物具有0.900t/m3的组合密度和85.9重量％的碳含量。烃气体的碳含量为80重量％。
[0054] 浆料加氢裂化(VCC)单元包括浆料相第一阶段加氢转化反应部分和第二阶段加氢加工反应部分。第一阶段部分具有83重量％的质量转化率。以第一阶段进料密度的百分比计，第一阶段产物经历86％的密度降低。第二阶段部分具有1.5重量％气体补充。以第二阶段进料密度的百分比计，第二阶段产物经历80.1％的密度降低。第二阶段液体产物具有85.9重量％的碳含量。在第二阶段气流中50重量％的碳含量平衡所述方法。
[0055] 如在以下实施例中所示，相对于比较实施例而言，实施例1展示优异的液体产物产率和碳保留。
[0056] 实施例1
[0057] 根据本发明的该实施例模仿如在图4中说明的简化炼油厂工艺流程图的一个实施方式。将炼油厂工艺方案简化以便计算机模拟且包括进料到CDU 202的原油流200。CDU的常压渣油或底渣204进料到VDU 206。真空渣油208进料到VCC的浆料相第一阶段加氢转化部分210。VGO 212和第一阶段产物214作为组合的进料216引入VCC的第二阶段加氢加工反应部分218。液体产物220自第二阶段加氢加工反应部分218回收。假设相对于其他物流而言，来自第一阶段反应部分210的VCC渣油222可以忽略。来自第一阶段反应部分210的气体224与来自第二阶段加氢加工反应部分218的气体226一起回收且假设相对于其他物流而言可以忽略。表1列出实施例1的质量平衡、产率和碳保留。
[0058] 表1：
[0059]
[0060] 比较实施例2
[0061] 该比较实施例模仿如在图5中说明的简化炼油厂工艺流程图，其包括VCC单元和FCC单元两者。将该炼油厂工艺方案简化以便计算机模拟且包括进料到CDU 232的原油流230。CDU的常压渣油或底渣234进料到VDU 236。可以将来自VDU 236的VGO物流238分流，使得VGO 238的第一部分240进料到FCC单元242。该流程图说明FCC单元242的各种产物，包括焦炭燃烧物244、轻质气体246、LPG 248、石脑油250、LCO 252和浆油254。将浆油254与真空渣油256相组合以提供VCC单元的第一阶段加氢转化反应部分260的组合进料258。将第一阶段产物262与VGO 238的第二部分264和LCO 250相组合以作为组合的进料266进料到VCC单元的第二阶段加氢加工反应部分268。液体产物270自第二阶段加氢加工反应部分268回收。
假设相对于其他物流而言，来自第一阶段加氢转化反应部分260的VCC渣油272可以忽略。来自第一阶段加氢转化反应部分260的气体274与来自第二阶段加氢加工反应部分268的气体
276一起回收且假设相对于其他物流而言可以忽略。表2列出比较实施例2的质量平衡、产率和碳保留。
假设相对于其他物流而言，来自第一阶段加氢转化反应部分260的VCC渣油272可以忽略。来自第一阶段加氢转化反应部分260的气体274与来自第二阶段加氢加工反应部分268的气体
276一起回收且假设相对于其他物流而言可以忽略。表2列出比较实施例2的质量平衡、产率和碳保留。
[0062] 表2：
[0063]
[0064]
[0065] 比较实施例3
[0066] 该比较实施例模仿如在图6中说明的简化炼油厂工艺流程图，其包括延迟焦化单元(DCU)和FCC单元两者。将该炼油厂工艺方案简化以便计算机模拟且包括进料到CDU 282的原油流280。CDU的常压渣油或底渣284进料到VDU 286。将VGO 290进料到FCC单元292。该流程图说明FCC的各种产物，包括焦炭燃烧物294、轻质气体296、LPG 298、石脑油300、LCO 302和浆油304。将浆油304与真空渣油306相组合以提供进料到DCU 310的组合进料308。DCU反应产物包括气体312、液体产物314和焦炭314。表3列出比较实施例3的质量平衡、产率和碳保留。
[0067] 表3：
[0068]
[0069]
[0070] 基于上文示出的实施例和比较实施例的计算机模拟，在下表4中对于各个实施例示出作为相对于进料到VDU的常压渣油(即，CDU底渣)的百分数的总液体产物的产率。在下表4中对于各个实施例示出在液体产物中作为进料到VDU的进料的碳的百分数的碳保留。该数据说明相对于用在包括FCC单元的常规炼油厂流程图中的VCC单元替换DCU单元获得的已知改善。此外，该数据示出对于仅包括VCC而没有FCC单元的炼油厂流程图获得的优异结果。因此，根据本文中的教导的炼油厂工艺流程图可以相对于所生成的常压渣油实现超过
80％、超过81％、超过84％或优选超过85％的液体产物产率和在液体产物中超过85％、超过
87％或优选超过90％的碳保留。这些结果优于在炼油厂流程图包括FCC单元时获得的结果。
80％、超过81％、超过84％或优选超过85％的液体产物产率和在液体产物中超过85％、超过
87％或优选超过90％的碳保留。这些结果优于在炼油厂流程图包括FCC单元时获得的结果。
[0071] 表4：
[0072] 实施例1(图4) 比较实施例2(图5) 比较实施例3(图6)
构造 仅VCC FCC+VCC FCC+DCU
总液体产物(重量％) 89.3％ 77.9％ 57.4％
碳保留(重量％) 93.4％ 81.2％ 59.6％
构造 仅VCC FCC+VCC FCC+DCU
总液体产物(重量％) 89.3％ 77.9％ 57.4％
碳保留(重量％) 93.4％ 81.2％ 59.6％
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