提高页岩油加氢精制脱氮率工艺的研究

陈松，杨光，周扬，丁会敏，王晓栋

（黑龙江省能源环境研究院，黑龙江哈尔滨150090）

提高页岩油加氢精制脱氮率工艺的研究

陈松，杨光，周扬，丁会敏，王晓栋

（黑龙江省能源环境研究院，黑龙江哈尔滨150090）

本文提出了以全馏分页岩油作为原料，经两次加氢精制工艺生产低硫低氮柴油，并副产高附加值的LPG和加氢石脑油，解决了目前页岩油加氢精制工艺中存在柴油产品的安定性差，加氢精制催化剂操作运转周期短的技术问题，可同时实现轻质油产品深度脱硫的目的。为从事页岩油深加工企业提供了一种提高页岩油加氢精制脱氮率的有效工艺方法。

全馏分页岩油；加氢脱氮；加氢精制柴油

页岩油是油页岩热解时有机质受热分解生成的产物，其碳氢比类似天然石油，也称“人造石油”。我国页岩油中约含3%的石脑油馏分，约40%的轻柴油馏分，约45%的重柴油馏分[1]。根据页岩油馏分特点，页岩油主要采用催化加氢工艺或与裂化工艺组成联合工艺生产车用柴油，副产石脑油、LPG和干气。柴油可作为商品直接出售；石脑油既可作为汽油调和组分，又可作为化工轻油生产“三烯”；LPG可作为工业或民用清洁燃料；干气可用作企业自用或作为生产LNG原料。

1 工艺开发背景

国内生产的页岩油属高氮石蜡基油种，在工业加氢装置上，页岩油氮化物会导致催化剂床层积炭、堵塞孔道，降低催化剂表面的利用率。另外石脑油作为重整料和加氢裂化中裂化段进料对氮含量也有严格要求，以避免重整剂和催化剂中毒失活[2]，因此，在页岩油加氢精制过程中，除了选择适宜的加氢脱氮催化剂，提高加氢脱氮率外，还要综合考虑催化剂的使用寿命。

页岩油高氮化物含量的特性也直接影响产品柴油的颜色和安定性，由于氮含量与产品颜色及氧化安定性等指标均有关联，柴油的安定性差，将对油品的储存、使用及环境造成负面影响。此外，为保证加氢装置正常运转，高氮化物含量的加氢原料必须通过提高加氢操作苛刻度来确保脱氮率指标，这将不可避免地增加装置的负荷和能耗，降低产能。因此，针对当前页岩油加氢精制生产柴油工艺中存在产品的安定性较差，且催化剂操作运转周期短的技术问题，如何提高页岩油加氢精制脱氮率，延长催化剂的操作运转周期显得尤为重要。

2 工艺流程

本工艺采取的技术方案是：通过预处理、预分馏、一次加氢精制反应、二次加氢精制反应、产品分馏工艺单元生产运输燃料，主产品为加氢精制柴油；副产品为高附加值的LPG、加氢石脑油；工艺装置甩出的重质页岩油和加氢尾油可去下游装置进一步加工利用。其原则工艺流程见图1。

图1原则流程图Fig.1Principle process flow of all fraction shale oil

2.1 原料预处理单元工艺流程

预处理单元自罐区来的全馏分页岩油经两段换热进入自动反冲洗过滤器进行过滤，过滤后进入原料油缓冲罐。原料油缓冲罐温度为60～80℃、压力为0.1～0.3MPaG。其工艺流程见图2。

图2原料预处理单元工艺原则流程图Fig.2Principle process flow of pretreatment unit

2.2 预分馏单元

全馏分页岩油进入常压分馏塔进行原料预分馏，分馏产物为轻质页岩油、重质页岩油和不凝气。轻质页岩油分为3路：一路去一次加氢精制反应单元加工；一路送至吸收塔作为吸收油吸收不凝气中的重组分；一路作为常压分馏塔塔顶回流；不凝气经压缩进入吸收塔，利用轻质页岩油作为吸收剂，吸收塔作为吸收装置对不凝气中的LPG组分进行吸收，并利用闪蒸罐将吸收油中的LPG组分分离，分离后的解析气（LPG）作为送出装置，解吸油返常压塔顶回流罐。常压分馏塔塔顶温度为160～180℃、塔底温度为290～310℃、塔顶压力为0.2～0.4MPaG。其工艺流程见图3。

图3预分馏单元工艺原则流程图Fig.3Principle process flow of pre-fractionation unit

2.3 一次加氢精制反应单元

自原料预分馏单元来的轻质页岩油作为一次加氢精制反应单元的进料，与自新氢压缩机和循环氢压缩机来的混合氢混合，经换热进入加氢进料加热炉加热后与自二次加氢精制反应单元来的加氢产物混合进入第一加氢反应器，在加氢保护剂和加氢催化剂的条件下完成催化加氢反应；加氢反应产物进入高、低压分离器进行分离，分离产物为低分气和低分油；低分气去低压气体脱硫系统处理，低分油入汽提塔进行汽提，汽提产物为一次加氢石脑油和一次加氢柴油。第一加氢反应器入口氢分压为4.0～6.0MPaG，入口温度为300～320℃，出口温度为340～380℃，氢油比为400∶1～800∶1。其工艺流程见图4。

图4一次加氢精制单元工艺原则流程图Fig.4Principle process flow of the first hydrofining unit

2.4 二次加氢精制反应单元

自一次加氢精制反应单元来的一次加氢柴油作为二次加氢精制反应单元的进料，与自新氢压缩机和循环氢压缩机来的混合氢混合，经换热后进入加氢进料加热炉加热并送至第二加氢反应器，在加氢催化剂的条件下完成加氢反应，加氢反应产物一部分送至一次加氢精制反应单元与第一加氢反应器进料混合，余料进入高、低压分离器进行分离，分离产物为低分气和低分油；低分气去低压气体脱硫系统，低分油经换热去产品分馏单元。第二加氢反应器入口氢分压为4.0～8.0MPaG，入口温度为300～320℃，出口温度为340～380℃，氢油比为400∶1～1000∶1。其工艺流程见图5。

图5二次加氢精制反应单元工艺原则流程图Fig.5Principle process flow of the second hydrofining unit

2.5 产品分馏单元

自二次加氢精制反应单元来的低分油经换热进入产品分馏塔分馏，产品分馏塔塔顶油气经冷凝冷却进入产品分馏塔塔顶回流罐进行气液分离，分出的二次加氢石脑油一部分返回产品分馏塔塔顶作为回流，另一部分经冷却汇入一次加氢石脑油一同作为副产品加氢石脑油送出装置；产品分馏塔底油分为两路：一路经重沸炉加热后作为热源返回产品分馏塔，另一路作为柴油汽提塔塔底重沸器的热源，经换热冷却后作为加氢尾油送出装置；从产品分馏塔侧线抽出柴油馏分进入柴油汽提塔汽提。

柴油汽提塔塔底设置重沸器作为柴油汽提塔的热源，柴油汽提塔物流分为3路：（1）由柴油汽提塔塔顶排出作为回流返回产品分馏塔；（2）经重沸器加热后返回柴油汽提塔；（3）由柴油汽提塔塔底泵抽出，其中的一部分经冷却作为回流返回柴油汽提塔，另一部分经冷却后作为主产品加氢精制柴油送出装置。产品分馏塔塔顶压力为0.15～0.25MPaG，进料温度为300～360℃，塔顶温度为160～180℃，柴油馏分抽出温度为180～360℃，塔底温度为350～360℃；柴油汽提塔塔顶压力为0.15～0.45MPaG，进料温度为270～290℃，塔顶温度为260～280℃，塔底温度为250～270℃。其工艺流程见图6。

图6产品分馏单元工艺原则流程图Fig.6Principle process flow of fractional unit

本工艺采用黑龙江省达连河及东宁矿区加工的页岩油作为原料，页岩油的性质见表1。

表1 页岩油的性质Tab.1Properties of shale oil

采用本工艺制取加氢精制柴油产品的性质见表2。

表2 加氢精制柴油产品的性质Tab.2Properties of hydrogenated diesel oil

3 结论

（1）采用二次加氢工艺加工全馏分页岩油具有轻质油收率高，柴油氮含量低，柴油的色度和安定性符合国Ⅴ标准要求，为从事页岩油深加工企业提供了一种提高页岩油加氢精制脱氮率的有效工艺方法。

（2）本工艺采取部分二次加氢产物与一次加氢进料混合，降低原料的氮含量，从而延长催化剂的操作运转周期。

（3）本工艺采取常压分馏塔不设侧线，低操作苛刻度的加氢精制反应，“双塔”分馏产品等工艺方案，具有工艺流程简单、能耗低、氢耗量小；此外还具有装置选材要求低、节省投资的特点。

［1］钱家麟、尹亮等.油页岩-石油的补充能源，中国石化出版社，2008，（229）.7

［2］李大东，等.加氢处理工艺与工程，中国石化出版社，2004，（746）.12

Study on the process of improving the rate of hydro-denitrification from shale oil

CHEN Song,YANG Guang,ZHOU Yang,DING Hui-min,WANG Xiao-dong
（Energy and Environmental Research Institute of Heilongjiang Province,Harbin 150090,China）

This paper provide the way of producing the Low-sulfur and low-nitrogen content diesel oil by all fraction shale oil through the two hydrofining Process,and by-product of high value-added LPG hydrogenation naphtha.The Process solves the technical problems of the poor stability of the diesel oil products in the present shale oil hydrogenation refining,process and the short operation cycle of the hydrofining catalyst,It achieve the purpose of deep desulfurization of light oil products at the same time,The way provides an effective method for improving the rate of hydro-denitrification from shale oil for the deep processing enterprises of shale oil.

all fraction shale oil；hydro-denitrification；hydrofining diesel oil

O616

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20170571

2017-02-28

陈松，男，硕士，高级工程师，现从事石油化工及煤化工能源研究和技术开发。