一种组合加氢生产航空生物燃料的方法及系统与流程

本公开涉及石油化工领域，具体地，涉及一种组合加氢生产航空生物燃料的方法及系统。

背景技术：

1、传统化石航空燃料(航空煤油)燃烧后产生温室效应的能力及危害较大。利用动植物油脂或农林废弃物等可再生生物质制备的航空生物燃料，全生命周期的温室气体排放量明显低于化石航空喷气燃料，温室气体可减排50％以上。航空生物燃料具有原料来源广泛、环境友好及可再生的特点，且化学结构和物化性质与化石航煤接近，因此，航空生物燃料是具有潜力的化石航空燃料替代品。

2、专利cn106281401a公开了一种利用废动植物油脂生产航空生物燃料的方法，采用了两段加氢工艺，即原料油先经加氢处理单元(第一段加氢)，其反应产物经降压后在低压蒸汽汽提塔中脱除硫、氮、碳氧化物，并通过真空脱水处理，将水含量控制在300μg/g以下，再经升温升压后送至加氢转化单元(第二段加氢)，反应后的产物经降压和分馏得到生物航煤、柴油、石脑油及气体。

3、该方法需要两套独立的高压反应系统及相关高压设备，加氢处理产物降压到较低压力后，然后再进入加氢转化单元升压，此过程消耗的能量较多，造成装置的能耗偏高、设备数量多、占地面积大和投资成本高等问题；此外，由于加氢处理单元生成的co2等副产品无法被有效脱除，将导致co2在系统中的大量富集，使得循环氢系统中氢气分压降低，对加氢反应带来不利影响。

4、其它有关动植物油脂加氢制备马达燃料的专利如：cn102464997a、cn102504866a、cn103374401a、ep1744767、ep1744768、us20090158637a1和us20080284962a1等公开了由动植物油或掺混矿物油生产生物柴油的工艺，但未提及如何脱除加氢生成水的有效手段，因此催化剂活性将受到生成水的严重影响，装置往往无法长周期运行。

5、cn102027098a公开了一种从可再生原料中生产运输燃料的方法，如植物油和动物油中制备柴油沸程产物和航空沸程产物的方法。该方法包括，通过氢化和脱氧将可再生原料进行处理来提供烃类馏分，然后进行异构化和选择性裂化来形成柴油沸程产物和航空沸程产物。一部分柴油沸程产物、航空沸程产物、石脑油产物、lpg或它们的任何组合，可任选的在选择性热高压氢气汽提器中用作精馏剂，来减少汽提器顶流出物流中携带的产物量。

6、上述专利的方法中存在以下问题：

7、1)新氢消耗量大。该工艺流程中在异构化和选择性加氢反应部分无循环氢系统，仅以新氢注入来维持反应所需的氢油体积比(一般为几百或几千)，因此需要大量的氢气；另外，该工艺将新氢注入高压汽提塔，为满足汽提效果，汽提用氢的消耗量也较大。

8、2)胺吸收区不能选择性吸收酸性气(h2s、co2)。其采用胺(mdea)吸收方法对硫化氢和二氧化碳进行吸收，由于h2s与胺液的反应属气膜反应，co2与胺液的反应属液膜反应，故后者反应速率比前者反应速率慢的多，这就导致胺吸收方法可对循环氢中的h2s几乎完全脱除，而对co2的脱除相对较差。而实际上，根据生产经验和理论研究，循环氢中需要含有一定量的h2s，使加氢处理单元催化剂活性金属(ni、co、mo、w等)处于硫化态，以维持催化剂活性。由此可见，其胺吸收区不仅未有效去除co2，还过度去除了h2s，将导致循环氢系统中co2富集、催化剂反应活性降低。

9、3)循环氢利用率低，外排氢气量大。该工艺中高压汽提塔顶的富氢气相来自两个加氢单元(加氢脱氧单元、异构化和选择性加氢单元)的反应产物，富氢气相经净化脱硫、脱碳后一部分作为循环氢返回至加氢脱氧单元，其余部分外排。根据氢气平衡，外排氢气量和总氢耗量(包括化学耗氢、溶解耗氢及泄漏耗氢)之和，应与进入该系统的新氢量相当。为了满足异构化和选择性加氢单元的氢油比要求，需要补充大量的新氢，而该工艺的总氢耗所占比例较低，因此，将造成大量的富氢气相外排，运行成本不经济。

技术实现思路

1、本公开的目的是提供一种组合加氢生产航空生物燃料的方法及系统，为了解决现有技术中两段加氢反应器之间产生的大幅降温、降压过程、加氢处理循环氢时催化剂易失活，装置的能耗与运行成本较高的问题。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种组合加氢生产航空生物燃料的方法，该方法包括：使原料油与第一氢气进入加氢处理单元与第一加氢催化剂接触，进行第一加氢反应，得到加氢处理产物，其中所述第一氢气包括提纯氢气；使所述加氢处理产物与高温汽提气进入高压汽提单元进行高压汽提处理，得到汽提气相和汽提油相；使所述汽提气相进入脱碳单元进行脱碳氧化物处理，得到脱碳高分气；使所述汽提油相与第二氢气进入加氢转化单元与第二加氢催化剂接触，进行第二加氢反应，得到加氢转化产物；使所述加氢转化产物进入热高压分离单元进行热高压分离，得到热高分气和热高分油；使至少部分的所述热高分气依次进入洗涤吸收单元和提纯单元进行提纯处理，得到所述提纯氢气；将至少部分所述提纯氢气返回所述加氢处理单元；使所述热高分油进入分馏单元进行分馏，得到分馏气体、石脑油、生物航煤和生物柴油。

3、可选地，该方法还包括：将所述提纯氢气分为第一提纯氢和第二提纯氢，使所述第一提纯氢返回所述加氢处理单元继续使用，使所述第二提纯氢返回所述加氢转化单元继续使用；所述第一提纯氢与所述第二提纯氢的体积比为(0.5～10)：1；该方法还包括：使至少部分的来自所述分馏单元的生物柴油作为循环柴油馏分返回所述加氢转化单元进行回炼；所述循环柴油馏分与所述生物柴油的重量比为(0.1～10)：1。

4、可选地，使来自所述高压汽提单元的汽提气相进入冷高压分离单元进行冷高压分离处理，得到冷高分气和冷高分油；使所述冷高分气进入所述脱碳单元进行所述脱碳氧化物处理，得到所述脱碳高分气；使所述脱碳高分气与来自提纯单元的所述第一提纯氢混合后返回所述加氢处理单元继续处理。

5、可选地，该方法还包括：将所述热高分气至少分为两部分；使第一部分所述热高分气作为所述高温汽提气进入所述高压汽提单元；使第二部分所述热高分气作为余热高分气进入洗涤吸收单元与贫吸收剂接触进行洗涤处理，得到洗涤后余热高分气；所述高温汽提气与所述热高分气的体积比为1：(2～20)；使所述洗涤后余热高分气进入所述提纯单元进行提纯处理；优选地，所述贫吸收剂包括来自所述分馏单元得到的石脑油。

6、可选地，所述原料油选自动物油脂和/或植物油脂，优选为餐厨废油、棕榈油、菜籽油、玉米油、大豆油、橄榄油、花生油、麻疯树油、光皮树油、变质的食用油脂中的一种或几种；所述第一加氢催化剂包括活性金属，所述活性金属选自还原态的ni、mo、co和w中的至少一种；所述第二加氢催化剂包括加氢转化催化剂和加氢异构催化剂。

7、可选地，所述第一加氢反应的条件包括：反应温度为100～400℃，压力为1.0～16.0mpa，氢分压为1.0～12.0mpa，氢油体积比为(300～3000)：1；所述第二加氢反应的条件包括：反应温度为150～420℃，压力为2.0～16.0mpa，氢分压为2.0～10.0mpa，氢油体积比为(300～1500)：1。

8、可选地，所述脱碳单元所用的脱碳材料选自分离膜材料、固体脱碳材料和液体脱碳材料中的一种或几种；所述液体脱碳材料选自强碱弱酸盐溶液、离子液体和有机胺液中的一种或几种。

9、可选地，所述高压汽提处理的条件包括：温度为100℃～380℃，压力为3.0mpa～12.0mpa，所述高温汽提气与所述加氢处理产物的重量比为(0.01～0.1)：1；该方法还包括，使所述汽提油相中的一部分作为循环精制油与所述原料油混合后，返回所述加氢处理单元；所述循环精制油与所述原料油的重量比为(0.5～8)：1。

10、可选地，所述分馏单元包括脱气塔、产品分馏塔和石脑油稳定塔中的一种或几种；所述分馏气体与所述石脑油的馏分切割点为25～65℃，所述石脑油与所述生物航煤的馏分切割点为105～205℃，所述生物航煤与所述生物柴油的馏分切割点为260～310℃。

11、本公开第二方面提供一种组合加氢生产航空生物燃料的系统，该系统包括加氢处理单元、高压汽提单元、脱碳单元、加氢转化单元、热高压分离单元、洗涤吸收单元、提纯单元和分馏单元；所述加氢单元包括原料油入口、第一氢气入口和加氢处理产物出口；所述高压汽提单元包括加氢处理产物入口、高温汽提气入口、汽提气相出口和汽提油相出口；所述脱碳单元包括汽提气相入口和脱碳高分气出口；所述加氢转化单元包括汽提油相入口、第二氢气入口和加氢转化产物出口；所述热高压分离单元包括加氢转化产物出口、热高分气出口和热高分油出口；所述洗涤吸收单元包括热高分气入口和洗涤产物出口；所述提纯单元包括洗涤产物入口和提纯氢气出口；所述分馏单元包括热高分油入口、生物航煤出口和生物柴油出口；所述加氢单元的加氢处理产物出口与所述高压汽提单元的加氢处理产物入口连通；所述高压汽提单元的汽提气相出口与所述脱碳单元的汽提气相入口连通；所述高压汽提单元的汽提油相出口与所述加氢转化单元的汽提油相入口连通；所述加氢转化单元的加氢转化产物出口与所述热高压分离单元的加氢转化产物入口连通；所述热高压分离单元的热高分气出口与所述洗涤吸收单元的热高分气入口连通；所述洗涤吸收单元的洗涤产物出口与所述提纯单元的洗涤产物入口连通；所述热高压分离单元的热高分油出口与所述分馏单元的热高分油入口连通。

12、通过上述技术方案，采用高度联合的加氢流程，加氢处理产物无需经降压冷却后再大幅升压与大幅升温进行加氢转化单元，避免了常规两段工艺中先降温降压再升温升压造成的大量能量损失，节省了装置能耗。通过设置高压汽提塔，能够避免加氢处理产物中的h2s、h2o等造成的金属催化剂中毒失活，并且能够及时脱除加氢处理反应生成的碳氧化物、c1～c4轻烃组分等物质，能够提升加氢异构和加氢精制的反应效果，且减小后续反应器的气相负荷。通过设置脱碳单元，对循环氢中的co2进行选择性脱除，能够有效避免co2在系统内的富集，同时维持循环氢中h2s浓度，能够提高进入提纯单元的氢气纯度，并且，能够对气体携带的大量热量进行深度回收，达到了节能效果。另外，本公开采用一套循环氢系统，能够将两段加氢流程高度整合，流程排布紧凑、设备用量少，减少装置占地和设备投资。

13、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。