FDC單段兩劑加氫裂化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

彭 沖，曾榕輝，黃新露

(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001)

FDC單段兩劑加氫裂化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

彭 沖，曾榕輝，黃新露

(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001)

介紹了中國石化撫順石油化工研究院開發(fā)的FDC單段兩劑多產(chǎn)中間餾分油加氫裂化技術(shù)，該技術(shù)在中國石化金陵分公司1.5 Mta和中國石化海南煉油化工有限公司1.2 Mta加氫裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，該技術(shù)具有中間餾分油收率高(分別為78.99%和74.87%)、化學氫耗低(分別為2.31%和2.15%)、產(chǎn)品質(zhì)量好、裝置綜合能耗低等特點，不僅保持了常規(guī)單段加氫裂化工藝技術(shù)工藝流程簡單、體積空速大等優(yōu)點，而且彌補了常規(guī)單段加氫裂化工藝技術(shù)對原料油適應(yīng)性差、催化劑運轉(zhuǎn)周期短和加氫裂化產(chǎn)品質(zhì)量相對較差等不足。

中間餾分油 加氫裂化 催化劑

加氫裂化是生產(chǎn)低硫柴油、高煙點噴氣燃料等優(yōu)質(zhì)燃料油及化工原料的重要工藝[1]。加氫裂化工藝具有原料適應(yīng)性強、生產(chǎn)操作和產(chǎn)品方案靈活性大、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點，可加工減壓蠟油、焦化蠟油、催化裂化回煉油等劣質(zhì)原料。近年來，國內(nèi)外各大煉油公司和科研單位在加氫裂化技術(shù)開發(fā)方面獲得了顯著的進步[2-6]。截止2012年，全球加氫裂化裝置總加工能力已達278 Mt/a以上，占原油一次加工能力的6.26%[7]，已成為現(xiàn)代煉油和石油化學工業(yè)中最重要的重油深度加工工藝之一[8]。

目前在工業(yè)裝置上應(yīng)用的加氫裂化工藝流程雖有多種形式，但從基本原理方面，大致可歸納成一段串聯(lián)加氫裂化、單段加氫裂化和兩段加氫裂化工藝流程[9]。單段加氫裂化技術(shù)不僅工藝流程簡單、裝置建設(shè)投資相對較低，而且因其所用催化劑的特殊性，單段加氫裂化技術(shù)是多產(chǎn)中間餾分油，尤其是多產(chǎn)柴油的最佳工藝技術(shù)[10]。但常規(guī)的單段單劑加氫裂化技術(shù)存在對原料適應(yīng)性差、催化劑使用周期短等不足，與我國各煉油企業(yè)加工原料油品種雜、質(zhì)量變化大等國情不相適應(yīng)。為滿足多產(chǎn)清潔柴油的市場需求，中國石化撫順石油化工研究院(簡稱FRIPP)開發(fā)了FDC單段兩劑加氫裂化新技術(shù)，同時開發(fā)了新型加氫裂化催化劑以及不同催化劑級配使用方法。本文主要介紹FRIPP開發(fā)的FDC單段兩劑多產(chǎn)中間餾分油加氫裂化技術(shù)在中國石化金陵分公司(簡稱金陵分公司)1.5 Mt/a和中國石化海南煉油化工有限公司(簡稱海南煉化)1.2 Mt/a加氫裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果。

1 FDC單段兩劑加氫裂化技術(shù)的開發(fā)

一段串聯(lián)加氫裂化和常規(guī)單段加氫裂化最大差別在于原料油與一段串聯(lián)加氫裂化所用裂化催化劑接觸前，先經(jīng)過裝填有精制催化劑的加氫精制反應(yīng)器，將原料油中的氮、硫脫除，并對烯烴、芳烴加氫飽和，經(jīng)加氫精制后，與裂化催化劑接觸的原料性質(zhì)基本是穩(wěn)定的，基本不含有機硫及對裂化催化劑活性有抑制作用、并容易導致裂化催化劑結(jié)焦、失活的有機氮和烯烴，二環(huán)以上芳烴含量也很低。因此一段串聯(lián)加氫裂化具有對原料油性質(zhì)變化適應(yīng)性好(裝置不易飛溫、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定)、催化劑運轉(zhuǎn)周期長(催化劑1個運轉(zhuǎn)周期可達4年以上)；而常規(guī)單段加氫裂化雖然也裝有加氫精制催化劑，但加氫精制催化劑裝量很少(約占催化劑總量的10%)，對原料油起不到明顯的加氫脫硫、脫氮的效果，即常規(guī)單段加氫裂化的裂化催化劑基本上是直接與原料油接觸，因此，對原料油適應(yīng)性差、催化劑易結(jié)焦、運轉(zhuǎn)周期短(催化劑1個運轉(zhuǎn)周期一般只有1年)。

1.1 工藝技術(shù)開發(fā)

FDC技術(shù)是針對多產(chǎn)清潔柴油的需要而開發(fā)的一種加氫裂化新工藝。該技術(shù)通過在單段加氫裂化技術(shù)中使用加氫精制和加氫裂化兩種主催化劑，充分發(fā)揮兩種催化劑的協(xié)同作用，使加氫裂化的總體性能達到最佳效果，同時配套開發(fā)的加氫裂化催化劑FC-14是通過合成小晶粒β分子篩并對小晶粒特殊改性。FDC單段兩劑加氫裂化技術(shù)原則工藝流程見圖1。該工藝主要包括反應(yīng)和分餾兩部分，反應(yīng)部分級配使用加氫裂化預(yù)處理催化劑和配套開發(fā)的加氫裂化催化劑，原料與氫氣受熱后進入反應(yīng)器，發(fā)生加氫脫硫、脫氮、芳烴飽和及加氫裂化等反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣液分離，分出富氫氣體，循環(huán)使用。液體物流則經(jīng)分餾得到各種產(chǎn)品。

圖1 FDC技術(shù)工藝流程示意

1.2 配套催化劑開發(fā)

對于不同類型加氫裂化催化劑，達到最佳效果時加氫精制、加氫裂化兩種催化劑的比例不盡相同。由此，發(fā)明了不同催化劑級配使用的加氫裂化技術(shù)方法。這種級配使用方法可以使不同性能的催化劑如精制、裂化、飽和、耐氮中毒等反應(yīng)活性水平發(fā)揮協(xié)同促進效應(yīng)，通過掌握級配的反應(yīng)工藝和工程規(guī)律，可以提高加氫裂化技術(shù)對原料的適應(yīng)性、生產(chǎn)靈活性、延長催化劑運轉(zhuǎn)周期、提高裝置處理能力及反應(yīng)熱的優(yōu)化利用等整體性能。

通過選擇適宜的合成條件，制備出晶粒較小的β分子篩，成功地解決了小晶粒β分子篩的過濾速率和收率問題；通過對小晶粒β分子篩進行特殊改性處理，制備出一種高硅、高結(jié)晶度、酸性適宜、二次孔多的小晶粒β分子篩。該分子篩具有高的活性和中間餾分油選擇性以及較好的異構(gòu)性能。同時制備出了一種酸性適宜、表面富硅的大孔無定形硅鋁；對上述特殊改性β分子篩和無定形硅鋁進行復合及優(yōu)化，從而使該復合裂化組分的活性和中間餾分油選擇性同時得到明顯改善；選擇了非貴金屬中加氫活性最高的金屬鎢-鎳的組合作為催化劑的加氫組分，F(xiàn)C-14加氫裂化催化劑主要物化性質(zhì)見表1。以沙中VGO為原料(20 ℃密度為0.920 8 gcm3，餾程為325～536 ℃，硫質(zhì)量分數(shù)為2.45%，氮質(zhì)量分數(shù)為842 μgg)，采用單段一次通過流程，在反應(yīng)壓力為15.7 MPa、體積空速為1.03 h-1的條件下，F(xiàn)DC加氫裂化催化劑的反應(yīng)性能見表2。表2中同時給出了國外參比劑(無定型)的數(shù)據(jù)。從表2可以看出：在相同操作條件下，F(xiàn)C-14加氫裂化催化劑采用單段一次通過流程，當控制370 ℃以上餾分的單程轉(zhuǎn)化率為60%時，反應(yīng)溫度比國外參比劑低11 ℃；當控制370 ℃以上餾分單程轉(zhuǎn)化率為70%時，反應(yīng)溫度比國外參比劑低13 ℃。兩種轉(zhuǎn)化率條件下，130～370 ℃中間餾分油選擇性分別比參比劑高3.61百分點和2.48百分點，目的產(chǎn)品噴氣燃料和柴油的主要質(zhì)量均優(yōu)于國外參比劑。

表1 FC-14加氫裂化催化劑主要物化性質(zhì)

表2 FDC催化劑反應(yīng)性能

1) (>370 ℃)餾分單程轉(zhuǎn)化率。

2 FDC單段兩劑加氫裂化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

表3 FDC技術(shù)在金陵分公司的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果

3 結(jié) 論

(1) 在相同操作條件下，F(xiàn)C-14加氫裂化催化劑采用單段一次通過流程，當控制370 ℃以上餾分的單程轉(zhuǎn)化率為60%時，反應(yīng)溫度比國外參比劑低11 ℃；當控制370 ℃以上餾分單程轉(zhuǎn)化率為70%時，反應(yīng)溫度比國外參比劑低13 ℃。兩種轉(zhuǎn)化率條件下，130～370 ℃中間餾分油選擇性分別比參比劑高3.61百分點和2.48百分點，目的產(chǎn)品噴氣燃料和柴油的主要質(zhì)量均優(yōu)于國外參比劑。

(2) FDC單段兩劑多產(chǎn)中間餾分油加氫裂化技術(shù)在金陵分公司1.5 Mta和海南煉化1.2 Mta加氫裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，F(xiàn)DC技術(shù)不僅具有中間餾分油收率高(分別為 78.99%和74.87%)、化學氫耗低(分別為2.31%和2.15%)、產(chǎn)品質(zhì)量好、裝置綜合能耗低等特點，還保持了常規(guī)單段加氫裂化工藝技術(shù)工藝流程簡單、體積空速大等優(yōu)點，而且彌補了常規(guī)單段加氫裂化工藝技術(shù)對原料油適應(yīng)性差、催化劑運轉(zhuǎn)周期短和加氫裂化產(chǎn)品質(zhì)量相對較差等不足。

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COMMERCIAL APPLICATION OF SINGLE-STAGE， DOUBLE-CATALYST HYDROCRACKING TECHNOLOGY

Peng Chong， Zeng Ronghui， Huang Xinlu

(FushunResearchInstituteofPetroleumandPetrochemicals，SINOPEC，F(xiàn)ushun，Liaoning113001)

A single-stage， double-catalyst hydrocracking technology (FDC technology) is developed by FRIPP， which converts heavy gas oil to maximum clean diesel. FDC technology has been successfully applied in six commercial units. The commercial results in Jinling Branch hydrocracking unit with 1.5 Mt/a as well as Hainan Petrochemical Co.， Ltd hydrocracking unit with 1.2 Mt/a show that the middle distillate yield is high (78.99%， 74.87%， respectively) and chemical hydrogen consumption is low(2.31%， 2.15%， respectively). The FDC technology possesses the properties of simple flow sheet and high LHSV of the single-stage hydrocracking technology and remedy for some shortcomings of single-stage hydrocracking technology such as bad feed adaptability， short running cycle of catalyst and bad quality of hydrocracking product. Moreover， the FDC technology is also featured by good quality of products and flexibility for product slate and low production cost as well.

mid-distillate； hydrocracking； catalyst

2013-12-12； 修改稿收到日期： 2014-03-03。

彭沖，碩士，主要從事加氫催化劑及工藝研究工作。

曾榕輝，E-mail：zengrongh.fshy@sinopec.com。

國家“十二五”科技支撐計劃 (No.2012BAE05B04)和中國石油化工股份有限公司合同項目(No.103089)。