焦化餾分油加氫裂化－加氫精制組合工藝的原料適應(yīng)性研究

杜艷澤，汪 琦，關(guān)明華，石友良

（1.中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001；2.中國石化揚(yáng)子石油化工股份有限公司）

延遲焦化作為渣油輕質(zhì)化手段，已獲得了廣泛的工業(yè)應(yīng)用。該工藝過程以渣油為原料，在高溫下進(jìn)行深度熱裂化反應(yīng)，制取輕質(zhì)餾分油和石油焦等產(chǎn)品。焦化工藝的優(yōu)點(diǎn)是可加工各種劣質(zhì)渣油，工藝過程簡單，裝置建設(shè)投資和操作費(fèi)用低；缺點(diǎn)則是液體產(chǎn)品（焦化汽油、焦化柴油和焦化蠟油）收率低，產(chǎn)品中硫、氮、烯烴含量高，且氧化安定性差，不能直接作為產(chǎn)品或其它原料使用，需要進(jìn)行深度加工處理［1－3］。

除幾家國有大型煉油公司外，我國還有許多地方和私營煉油企業(yè)。這些企業(yè)的特點(diǎn)是規(guī)模相對較小，所加工的原料來源雜、質(zhì)量差，大多采用“小蒸餾、大焦化”的短流程加工路線［4］。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量升級，其焦化餾分產(chǎn)品需要進(jìn)行深度加氫處理，如果建設(shè)多套小規(guī)模的加氫裝置，經(jīng)濟(jì)上沒有競爭力。根據(jù)焦化各餾分加氫處理的不同特點(diǎn)，將條件不同的處理過程有機(jī)地進(jìn)行整合，重質(zhì)原料先進(jìn)行加氫裂化，產(chǎn)物再與輕質(zhì)原料混合后一起進(jìn)行加氫精制，精制產(chǎn)品進(jìn)入分餾系統(tǒng)，分餾出石腦油和柴油等產(chǎn)品。根據(jù)這一工藝設(shè)計(jì)思路，中國石化撫順石油化工研究院（簡稱FRIPP）開發(fā)出輕、重焦化餾分分段并流加工的組合工藝技術(shù)，即FHC－FHF分段進(jìn)料組合工藝技術(shù)。本課題分別通過選取典型的高氮含量和高干點(diǎn)焦化原料，對FHC－FHF組合工藝進(jìn)行原料適應(yīng)性研究。

1 FHC－FHF分段進(jìn)料組合工藝技術(shù)簡介

焦化裝置的液體產(chǎn)品主要是焦化汽油、焦化柴油和焦化蠟油等。表1為典型焦化裝置餾分油產(chǎn)品的主要性質(zhì)。

表1 典型焦化裝置餾分油產(chǎn)品的主要性質(zhì)

從表1中數(shù)據(jù)可以看出，焦化液體產(chǎn)品的密度大，硫、氮雜質(zhì)和不飽和烴含量高，導(dǎo)致其氧化安定性差，加工難度非常大，不能直接作為產(chǎn)品使用，甚至不能直接作為下游加工裝置的進(jìn)料，需要對其進(jìn)行加氫精制、加氫處理或加氫改質(zhì)。

鑒于焦化餾分油處理工藝技術(shù)存在諸多問題，F(xiàn)RIPP開發(fā)出輕、重焦化餾分分段并流加工的組合加氫工藝技術(shù)，即FHC－FHF分段進(jìn)料組合工藝技術(shù)。輕餾分油的主要加工目的是實(shí)現(xiàn)脫硫，該餾分油僅通過精制反應(yīng)器，主要發(fā)生加氫脫硫反應(yīng)，平均反應(yīng)溫度較低，催化劑體積空速也較大，在較為緩和的條件下達(dá)到加工目的；而重質(zhì)餾分油則需要進(jìn)行加氫脫氮、加氫脫硫和加氫裂化等較為復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，在組合工藝流程中，重餾分油先經(jīng)過高溫、低空速的加氫改質(zhì)反應(yīng)器實(shí)現(xiàn)雜質(zhì)的脫出和大分子裂化轉(zhuǎn)化，然后再經(jīng)過低溫、高空速的精制反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)深度補(bǔ)充精制，進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量。FHC－FHF組合工藝的原則工藝流程示意見圖1。該組合工藝將原料分為輕、重兩個(gè)餾分，在中等反應(yīng)壓力下，在串、并聯(lián)流程設(shè)置下的兩個(gè)反應(yīng)段進(jìn)行組合加工。第一反應(yīng)段級配裝填具有高加氫脫氮活性的加氫處理催化劑和對原料中的重組分有很強(qiáng)優(yōu)先裂解能力的加氫裂化催化劑，用于重餾分油雜質(zhì)加氫脫出和大分子加氫裂化轉(zhuǎn)化；第二反應(yīng)段裝填具有高脫硫、脫氮活性的加氫精制催化劑，用于對輕質(zhì)原料和第一段加氫裂化產(chǎn)物進(jìn)行深度加氫精制。該系統(tǒng)共用新氫、循環(huán)氫和產(chǎn)品分餾系統(tǒng)，是一個(gè)深度整合的加氫工藝過程，充分利用加氫過程反應(yīng)熱，實(shí)現(xiàn)節(jié)省裝置占地面積、節(jié)省人力資源、節(jié)省裝置建設(shè)投資、節(jié)省操作費(fèi)用和降低能耗等目的，滿足煉油廠對不同焦化餾分采用不同方式加工的需求。

圖1 FHC－FHF分段進(jìn)料組合工藝技術(shù)原則工藝流程

2 FHC－FHF組合工藝技術(shù)的原料適應(yīng)性研究

FHC－FHF組合工藝技術(shù)的原料適用性試驗(yàn)是在中型加氫試驗(yàn)裝置上進(jìn)行的。裂化段R1反應(yīng)器級配裝填FF－20加氫精制催化劑和FC－12加氫裂化催化劑；精制段R2反應(yīng)器裝填FHUDS加氫精制催化劑。

2.1 加工高氮含量焦化輕質(zhì)和重質(zhì)原料

高氮含量焦化餾分油的主要性質(zhì)列于表2。主要工藝條件、產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì)列于表3和表4。

從表2可以看出，焦化輕餾分－1和焦化重餾分－1的密度分別為0.7909g／cm3和0.8970g／cm3，餾程分別為50～283℃和286～422℃，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為1.33%和2.21%，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別高達(dá)346μg／g和2639μg／g，屬于高氮焦化餾分原料。

表2 高氮含量焦化餾分油的主要性質(zhì)

表3 加工高氮含量焦化餾分油時(shí)的主要工藝條件

表4 加工高氮含量焦化餾分油時(shí)的主要產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì)

試驗(yàn)－1和試驗(yàn)－2均采用單程通過工藝流程，在產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量方面，小于65℃輕石腦油收率分別為4.43%和3.32%，鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)84.43%和80.85%，硫、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為1.0μg／g，是非常理想的蒸汽裂解原料；65～175℃重石腦油收率分別為20.52%和16.35%，芳烴潛含量分別為45.62%和41.27%，可作為催化重整預(yù)加氫單元進(jìn)料；大于175℃加氫柴油收率分別為73.72%和79.19%，密度分別為0.8358g／cm3和0.8403g／cm3，95%餾出溫度分別為348℃和354℃，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于10μg／g，十六烷值均為48.0，是很好的清潔柴油調(diào)合組分。

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，采用FHC－FHF分段進(jìn)料組合工藝技術(shù)及配套催化劑，在較緩和的工藝條件下，加工處理高氮含量焦化原料油，可以生產(chǎn)出高質(zhì)量加氫石腦油和超低硫清潔柴油產(chǎn)品。

2.2 加工高干點(diǎn)焦化輕質(zhì)和重質(zhì)原料

高干點(diǎn)焦化餾分油的主要性質(zhì)列于表5。主要工藝條件、產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì)列于表6和表7。

從表5可以看出，焦化輕餾分－2和焦化重餾分－2密度分別 為0.7457g／cm3和0.9305g／cm3，餾程分別為31～332℃和223～450℃，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.75%和1.85%，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為285μg／g和2500μg／g。焦化重餾分－2的BMCI值高達(dá)60.04，其性質(zhì)較焦化餾分－1的輕、重組分均更加劣質(zhì)化。

試驗(yàn)－3和試驗(yàn)－4采用單程通過工藝流程，在產(chǎn)品分布和產(chǎn)品質(zhì)量方面，小于65℃輕石腦油收率分別為4.09%和4.10%，鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別高達(dá)88.10%和85.69%，硫、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于1.0μg／g，是非常理想的蒸汽裂解原料；65～165℃重石腦油收率分別為13.54%和14.57%，芳烴潛含量分別為37.54%和37.75%，可作為催化重整預(yù)加氫單元進(jìn)料；大于165℃加氫柴油收率分別為80.10%和78.60%，密度分別為0.8423g／cm3和0.8413g／cm3，95%餾出溫度分別為357℃ 和353℃，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)均小于10μg／g，十六烷值分別為54.0和53.5，是很好的清潔柴油調(diào)合組分。

表5 高干點(diǎn)焦化餾分油的主要性質(zhì)

表6 加工高干點(diǎn)焦化餾分油時(shí)的主要工藝條件

上述試驗(yàn)結(jié)果表明，采用FHC－FHF分段進(jìn)料組合工藝技術(shù)及配套催化劑，在較緩和的工藝條件下，加工處理高干點(diǎn)焦化原料油，可以生產(chǎn)出合格的加氫石腦油和清潔柴油產(chǎn)品。

表7 加工高干點(diǎn)焦化餾分油時(shí)的主要產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì)

3 結(jié) 論

（1）針對現(xiàn)有焦化餾分油加氫技術(shù)綜合經(jīng)濟(jì)性差的情況，F(xiàn)RIPP開發(fā)出輕、重焦化餾分油并流加工的FHC－FHF分段進(jìn)料組合工藝技術(shù)。該工藝技術(shù)可以滿足焦化輕、重餾分在不同條件下同時(shí)加工處理的要求，具有工藝流程簡單、裝置整合度與共享度高、設(shè)備總數(shù)目少、產(chǎn)品質(zhì)量好、建設(shè)和操作費(fèi)用低等特點(diǎn)。

（2）采用FHC－FHF分段進(jìn)料組合工藝技術(shù)及配套催化劑，在8.0MPa等較緩和的工藝條件下，處理氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2639μg／g或干點(diǎn)為450℃的焦化原料，均可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的加氫石腦油和硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于10μg／g的清潔柴油產(chǎn)品，具有很好原料適應(yīng)性和操作方案靈活性。

［1］劉興武，李楊.焦化石腦油加氫脫芳烴生產(chǎn)乙烯料技術(shù)［J］.當(dāng)代化工，2008，37（2）：146－149

［2］曹勇，龍小柱，李長久，等.焦化柴油不安定因素考察［J］.遼寧化工，2004，33（11）：627－628

［3］李東平.焦化蠟油加工技術(shù)的探討［J］.產(chǎn)業(yè)與科技論壇，2010，9（4）：104－106

［4］劉慧仙，劉靈麗，周穎，等.含硫渣油加氫與焦化加工路線的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對比［J］.石油煉制與化工，2001，32（6）：42－46