【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能量密度航天燃料基础油制取，具体涉及一种煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法及其反应系统。
技术介绍
1、随着航天、军事领域的快速发展，对能够实现超音速、超远程、超常规气候环境飞行任务的各类飞行器产生了需求，进而对高能量密度航天燃料产生了亟需，性能要求比航空煤油更高，能量密度至少达到36mj/l以上、馏程分布更加集中等。目前航天燃料基础油的制备方法主要有石油路线和煤焦油路线。煤油共加氢是将煤粉与重劣质油混合后作为原料，在加氢催化剂作用下和临氢氛围中进行协同加氢的一种反应。我国煤炭资源丰富，实现煤与重劣质油的高效加氢制取高能量密度特种油品不但有利于煤炭的清洁有效利用、重劣质油的高效转化，还有利于保障国家能源战略安全。
2、cn201310241346.6公布了一种煤基军用燃料的制备方法及制备得到的军用燃料，包括：原料油通过蒸馏切割为轻质馏分油和重质馏分油；将催化剂、硫化剂和溶剂油混合均匀，制成催化剂油浆后将催化剂油浆、重馏分油和有催化剂的循环油混合加氢裂化，反应产物经过分离后得到液固相混合物，所述液固相混合物经分离得到轻质馏分油；得到的轻质馏分油进行加氢精制或选择性加氢提质得到的生成油经冷却、气液分离后进入分馏塔进行产品分馏，获得军用燃料。然而该专利未公开或涉及如何保证系统稳定运行的基础上促进重质馏分油转化以保证多产高性能航天燃料基础油的技术方案，未公开或涉及如何提升航天燃料冰点、热值等指标的技术方案，并且提供的技术方案中悬浮床加氢和固定床加氢为离线模式。
3、cn201710813372
4、综上所述，现有技术有利用煤油共加氢生产白油、军用柴油的技术方案，但未提供煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的技术方案，产品附加值低，而且现有技术也未提供促进煤油共加氢反应深度加氢、深度裂化交互促进、协同进行并稳定运行、高效转化的技术方案，在促进煤、油中稠环深度转化多产适合生产航天燃料基础油的原料方案有不足。
技术实现思路
1、为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，以煤、催化油浆为原料，先后经过微尺度混相床快速加氢裂化、微尺度混相床深度加氢裂化多产轻质煤油混合产物，然后再依次在线进行微尺度加氢改质、微尺度芳烃加氢异构、烷烃加氢异构，实现装置稳定运行制取得到性能高、收率高的煤油混合基高能量密度航天燃料基础油。
2、一种煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，包括以下步骤：
3、（1）将催化油浆、催化剂a与煤粉混合后通入微尺度混氢器与氢气混合后，进行快速加氢裂化反应，得到快速加氢裂化产物；
4、（2）将催化剂b和蒽油混合后，与步骤（1）得到的快速加氢裂化产物混合后进行深度加氢裂化反应，得到深度加氢裂化产物，分离得到轻质加氢裂化产物和重质加氢裂化产物；
5、（3）重质加氢裂化产物先经热低分、减压塔，分馏得到减压蜡油和尾渣，所述减压蜡油与步骤（2）得到的轻质加氢裂化产物混合后与氢气混合，进行加氢改质反应，得到加氢改质产物；
6、（4）将加氢改质产物进行加氢异构化反应，得到加氢异构产物，分离，得到石脑油、航天燃料基础油、重柴组分和蜡油组分。
7、优选地，所述步骤（1）中催化剂a为负载于多孔碳材料的α-feooh/γ-feooh，fe含量为5.5%～8.5%且α-feooh和γ-feooh的质量比为1：1～1：3；所述多孔碳材料的比表面积为550～650m2/g；所述快速加氢裂化反应的反应条件为：反应温度450～462℃、反应压力9～18mpa、氢油比1300～1700nm3/t，空速1～1.5h-1。
8、优选地，所述步骤（2）中所述催化剂b为层状水滑石ni-fe催化剂和微尺度的无定形硅铝，其中层状水滑石ni-fe催化剂活性金属fe、ni的含量为5%～6%且fe和ni的质量比为1：9～3：7；所述层状水滑石ni-fe催化剂和微尺度的无定形硅铝的质量比为4:1～1:1；所述深度加氢裂化反应条件为：反应的温度460～472℃、反应压力9～18mpa、氢油比1300～1700nm3/t，空速0.3～0.6h-1。
9、优选地，所述步骤（3）中减压蜡油馏程95%馏出点＜525℃；加氢改质反应的条件为：反应温度375～390℃、反应压力9～18mpa、氢油比800～1500nm3/t、空速0.5～1.5h-1。
10、优选地，所述步骤（4）中加氢异构化反应的催化剂由上到下依次为负载于载体usy分子筛、氧化铝和zsm-5分子筛上的活性金属pt催化剂和负载于载体usy分子筛、sapo-11分子筛和氧化铝且活性金属为ni-w催化剂；所述负载于载体usy分子筛、氧化铝和zsm-5分子筛上的活性金属pt催化剂占总催化剂量的25～40%，按照质量百分比计，usy分子筛占载体的质量比为5%～25%，zsm-5分子筛占载体的质量比为5%～15%，pt占载体的质量比为0.2～2.2%，余量为氧化铝；所述负载于载体usy分子筛、sapo-11分子筛和氧化铝且活性金属为ni-w催化剂按照质量百分比计， sapo-11占载体的质量比15～40%，usy分子筛占载体的质量比30-5%，活性金属为ni-w占载体的质量比14～28%，余量为氧化铝，所述ni、w的质量比为2：1～4：1；加氢异构化反应的条件为：反应温度365～385℃、反应压力9～18mpa、氢油比800～1500nm3/t、空速0.5～1.5h-1；所述航天燃料基础油馏程初馏点＞188℃且终馏点＜250℃。
11、优选地，步骤（1）中所述催化油浆为dcc催化油浆、fcc催化油浆、减压蜡油、中低温煤焦油、高温煤焦油、乙烯裂解焦油中的一种或多种组合；所述煤粉为魏墙煤；所述煤粉与催化油浆的质量比为2:8～4:6，所述催化剂a的添加量为煤粉和催化油浆总量的0.6～0.8%；所述蒽油的添加量为煤粉和催化油浆总量的10%，所述催化剂b的添加量为煤粉和催化油浆总量的0.5～0.8%。
12、一种煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的反应系统，所述反应系统包括依次相连的微尺度混氢器a（11）、微尺度混相床快速加氢裂化反应器（21）、微尺度混相床深度加氢裂化反应器（22）、热高本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，所述步骤（1）中催化剂A为负载于多孔碳材料的α-FeOOH/γ-FeOOH，Fe含量为5.5%～8.5%且α-FeOOH和γ-FeOOH的质量比为1：1～1：3；所述多孔碳材料的比表面积为550～650m2/g；所述快速加氢裂化反应的反应条件为：反应温度450～462℃、反应压力9～18MPa、氢油比1300～1700Nm3/t，空速1～1.5h-1。
3.根据权利要求1所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，所述步骤（2）中所述催化剂B为层状水滑石Ni-Fe催化剂和微尺度的无定形硅铝，其中层状水滑石Ni-Fe催化剂活性金属Fe、Ni的含量为5%～6%且Fe和Ni的质量比为1：9～3：7；所述层状水滑石Ni-Fe催化剂和微尺度的无定形硅铝的质量比为4:1～1:1；所述深度加氢裂化反应条件为：反应的温度460～472℃、反应压力9～18Mpa、氢油比1300～1700Nm3/t，空速0.3
4.根据权利要求1所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，所述步骤（3）中减压蜡油馏程95%馏出点＜525℃；加氢改质反应的条件为：反应温度375～390℃、反应压力9～18Mpa、氢油比800～1500Nm3/t、空速0.5～1.5h-1。
5.根据权利要求1所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，所述步骤（4）中加氢异构化反应的催化剂由上到下依次为负载于载体USY分子筛、氧化铝和ZSM-5分子筛上的活性金属Pt催化剂和负载于载体USY分子筛、SAPO-11分子筛和氧化铝且活性金属为Ni-W催化剂；所述负载于载体USY分子筛、氧化铝和ZSM-5分子筛上的活性金属Pt催化剂占总催化剂量的25～40%，按照质量百分比计，USY分子筛占载体的质量比为5%～25%，ZSM-5分子筛占载体的质量比为5%～15%，Pt占载体的质量比为0.2～2.2%，余量为氧化铝；所述负载于载体USY分子筛、SAPO-11分子筛和氧化铝且活性金属为Ni-W催化剂按照质量百分比计， SAPO-11占载体的质量比15～40%，USY分子筛占载体的质量比30-5%，活性金属为Ni-W占载体的质量比14～28%，余量为氧化铝，所述Ni、W的质量比为2：1～4：1；加氢异构化反应的条件为：反应温度365～385℃、反应压力9～18Mpa、氢油比800～1500Nm3/t、空速0.5～1.5h-1；所述航天燃料基础油馏程初馏点＞188℃且终馏点＜250℃。
6.根据权利要求1所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，步骤（1）中所述催化油浆为DCC催化油浆、FCC催化油浆、减压蜡油、中低温煤焦油、高温煤焦油、乙烯裂解焦油中的一种或多种组合；所述煤粉为魏墙煤；所述煤粉与催化油浆的质量比为2:8～4:6，所述催化剂A的添加量为煤粉和催化油浆总量的0.6～0.8%；所述蒽油的添加量为煤粉和催化油浆总量的10%，所述催化剂B的添加量为煤粉和催化油浆总量的0.5～0.8%。
7.根据权利要求1所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的反应系统，其特征在于，所述反应系统包括依次相连的微尺度混氢器A（11）、微尺度混相床快速加氢裂化反应器（21）、微尺度混相床深度加氢裂化反应器（22）、热高分单元（1）、热低分单元（2）、减压塔A（3）、微尺度混氢器B（12）、微尺度加氢改质反应器（23）、微尺度加氢异构反应器（24）、分离系统（6）；
8.根据权利要求7所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的反应系统，其特征在于，所述分离系统（6）包括分离单元（4）和减压塔B（5）；所述分离单元（4）气相出口管线与氢气管线相连，液相出口管线与减压塔（5）进口管线相连；所述减压塔B（5）重组分蜡油出口管线与微尺度混相床深度加氢裂化反应器（22）进口相连；所述减压塔B（5）重组分重柴组分出口管线与微尺度混氢器B（12）进口管线相连；所述减压塔A（3）底部出口与尾渣管线相连。
9.根据权利要求8所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的反应系统，其特征在于，所述微尺度混相床快速加氢裂化反应器的高径比为20：1-80：1；所述微尺度混相床深度加氢裂化反应器（22）的高径比为8：1～12：1。
...【技术特征摘要】
1.一种煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，所述步骤（1）中催化剂a为负载于多孔碳材料的α-feooh/γ-feooh，fe含量为5.5%～8.5%且α-feooh和γ-feooh的质量比为1：1～1：3；所述多孔碳材料的比表面积为550～650m2/g；所述快速加氢裂化反应的反应条件为：反应温度450～462℃、反应压力9～18mpa、氢油比1300～1700nm3/t，空速1～1.5h-1。
3.根据权利要求1所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，所述步骤（2）中所述催化剂b为层状水滑石ni-fe催化剂和微尺度的无定形硅铝，其中层状水滑石ni-fe催化剂活性金属fe、ni的含量为5%～6%且fe和ni的质量比为1：9～3：7；所述层状水滑石ni-fe催化剂和微尺度的无定形硅铝的质量比为4:1～1:1；所述深度加氢裂化反应条件为：反应的温度460～472℃、反应压力9～18mpa、氢油比1300～1700nm3/t，空速0.3～0.6h-1。
4.根据权利要求1所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，所述步骤（3）中减压蜡油馏程95%馏出点＜525℃；加氢改质反应的条件为：反应温度375～390℃、反应压力9～18mpa、氢油比800～1500nm3/t、空速0.5～1.5h-1。
5.根据权利要求1所述煤油共加氢多产高性能航天燃料基础油的方法，其特征在于，所述步骤（4）中加氢异构化反应的催化剂由上到下依次为负载于载体usy分子筛、氧化铝和zsm-5分子筛上的活性金属pt催化剂和负载于载体usy分子筛、sapo-11分子筛和氧化铝且活性金属为ni-w催化剂；所述负载于载体usy分子筛、氧化铝和zsm-5分子筛上的活性金属pt催化剂占总催化剂量的25～40%，按照质量百分比计，usy分子筛占载体的质量比为5%～25%，zsm-5分子筛占载体的质量比为5%～15%，pt占载体的质量比为0.2～2.2%，余量为氧化铝；所述负载于载体usy分子筛、sapo-11分子筛和氧化铝且活性...
【专利技术属性】
技术研发人员：高伟，杨涛，吴小园，魏江涛，问王伟，霍鹏举，黄传峰，杨猛，权亚文，郭彦新，李琦，韩智发，汪亚斌，李增勃，
申请(专利权)人：陕西延长石油集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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