SRH柴油液相循環(huán)加氫技術(shù)在九江石化的工業(yè)應(yīng)用

徐 志 海

SRH柴油液相循環(huán)加氫技術(shù)在九江石化的工業(yè)應(yīng)用

徐 志 海

（中國(guó)石油化工股份有限公司 九江分公司，江西 九江 332004）

SRH 柴油液相循環(huán)加氫技術(shù)是以利用油品中的溶解氫來(lái)滿足加氫反應(yīng)的需要，以油品中氫濃度的變化作為反應(yīng)的推動(dòng)力。該技術(shù)反應(yīng)部分不設(shè)置氫氣循環(huán)系統(tǒng)，反應(yīng)器出口增設(shè)高溫、高壓循環(huán)油泵將反應(yīng)產(chǎn)物循環(huán)至反應(yīng)器入口，催化劑三個(gè)床層處于全液相中、接近等溫操作，反應(yīng)效率高、產(chǎn)品收率高；催化劑使用撫順石油化工研究院開發(fā)的FHUDS-2深度加氫催化劑。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果證明，SRH液相循環(huán)加氫技術(shù)以直餾柴油和焦化柴油的混合油（質(zhì)量比85% : 15%）為原料，經(jīng)過(guò)加氫脫硫、脫氮，能生產(chǎn)硫含量小于50 μg/g的清潔柴油。

FHUDS-2；液相加氫；清潔柴油

隨著全球?qū)Νh(huán)境保護(hù)的重視，環(huán)境保護(hù)法規(guī)的日益嚴(yán)格，近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外柴油產(chǎn)品質(zhì)量要求日益提高，柴油產(chǎn)品的硫含量標(biāo)準(zhǔn)在逐年修訂，發(fā)展和使用超低硫甚至無(wú)硫柴油是當(dāng)今世界范圍內(nèi)清潔燃料發(fā)展的趨勢(shì)[1]。例如2015年1月1日起全面執(zhí)行國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)供應(yīng)市場(chǎng)，硫含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）從0.2%降到0.005%，按照我國(guó)車用柴油發(fā)展規(guī)劃，2018年1月 1日前，全國(guó)車用柴油硫含量進(jìn)一步降低至 10 μg/g。

生產(chǎn)清潔油品是我國(guó)煉油工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的大形勢(shì)下，近年來(lái)我國(guó)油品質(zhì)量升級(jí)步伐明顯加快。如果要生產(chǎn)國(guó)Ⅳ柴油，需要對(duì)包括直餾柴油在內(nèi)的所有柴油餾分進(jìn)行深度加氫處理，以期脫除原料中絕大部分的硫化物。在現(xiàn)代煉油行業(yè)，加氫處理裝置往往由于操作條件較為苛刻，所以裝置投資很大[2]。為了滿足環(huán)保對(duì)油品質(zhì)量要求和市場(chǎng)對(duì)清潔燃料的需求，各科研單位相繼開發(fā)了柴油深度脫硫的催化劑和工藝，SRH柴油柴油液相循環(huán)加氫技術(shù)就是柴油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)過(guò)程中開發(fā)的新工藝并，逐步工業(yè)化，收到了理想的效果[3]。

1 催化劑的物化性質(zhì)

該裝置加氫催化劑使用 FHUDS-2催化劑。FHUDS-2是FRIPP針對(duì)加工直餾柴油或直餾柴油與部分二次加工柴油混合油并生產(chǎn)超低硫清潔柴油的需要。通過(guò)載體制備方式的創(chuàng)新及金屬負(fù)載后分散性能的調(diào)變等改進(jìn)措施，彌補(bǔ)了有機(jī)絡(luò)合技術(shù)制備催化劑初期活性高但穩(wěn)定性不足的缺陷。同時(shí)也解決了載體孔徑增加與比表面積及酸性降低的矛盾，并提高了有利于大分子硫化物脫除的直通形孔道比例，具有加氫脫氮、芳烴飽和活性好等優(yōu)勢(shì)。FHUDS-2催化劑物化性質(zhì)見表1[4]。

表1 催化劑物化性質(zhì)Table 1 Physico-chemical properties of catalysts

2 SRH柴油液相循環(huán)加氫裝置概況

中國(guó)石油化工股份有限公司九江分公司150萬(wàn)噸/年柴油液相循環(huán)加氫裝置，采用上進(jìn)料的柴油液相循環(huán)加氫技術(shù)（SRH），由中國(guó)石油化工股份有限公司九江分公司作為組長(zhǎng)單位，與撫順石油化工研究院、洛陽(yáng)石油化工工程公司、長(zhǎng)嶺分公司、湛江分公司共同承擔(dān)開發(fā)，屬中國(guó)石化“十條龍”攻關(guān)項(xiàng)目。該裝置應(yīng)用的核心技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備特點(diǎn)如下：

（1）采用SRH柴油液相循環(huán)加氫技術(shù)。與傳統(tǒng)加氫技術(shù)相比，具有流程短、高壓設(shè)備少、投資小、裝置能耗低等特點(diǎn)，取消了傳統(tǒng)工藝的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，僅設(shè)置進(jìn)料加熱爐，加氫反應(yīng)器、氫氣混合器等高壓設(shè)備，利用液相產(chǎn)品循環(huán)時(shí)帶進(jìn)反應(yīng)系統(tǒng)的溶解氫來(lái)提供新鮮原料進(jìn)行加氫反應(yīng)所需要的氫氣。其優(yōu)勢(shì)是大幅降低投資和操作費(fèi)用，裝置能耗降低40%以上，降低反應(yīng)器的溫升，提高催化劑的利用效率，延長(zhǎng)催化劑壽命。

（2）采用國(guó)產(chǎn)2.25Cr-1Mo厚鋼板制造的熱壁板焊加氫反應(yīng)器。反應(yīng)器內(nèi)徑4.4 m，內(nèi)設(shè)三個(gè)催化劑床層，每個(gè)床層上部和下部均設(shè)有熱電偶套管，床層內(nèi)裝填催化劑和瓷球，催化劑床層間設(shè)新氫注入口。反應(yīng)器每個(gè)床層都有卸料口，反應(yīng)器從上到下內(nèi)設(shè)入口擴(kuò)散器、頂部分配盤、支承梁與格柵、新氫盤管、氫油混合溶解器、再分配盤和出口收集器。

（3）采用國(guó)產(chǎn)液相循環(huán)油泵。循環(huán)油泵是150萬(wàn)t/a柴油液相循環(huán)加氫裝置的關(guān)鍵設(shè)備，由洛陽(yáng)石油化工工程公司、九江分公司、沈陽(yáng)太平洋水泵股份有限公司、沈陽(yáng)工業(yè)泵制造有限公司共同承擔(dān)研制。主要目標(biāo)是研制滿足入口壓力10.0 MPa、入口溫度400 ℃工藝條件的設(shè)備，同時(shí)需考慮溶氫的飽和態(tài)柴油介質(zhì)中含微量催化劑粉末的沖刷問(wèn)題以及防汽蝕問(wèn)題。

流程設(shè)置：采用爐后混氫、熱低分工藝流程。典型的雙塔汽提流程，脫硫化氫汽提塔采用過(guò)熱水蒸汽汽提，產(chǎn)品分餾塔采用重沸爐供熱。

原料及其產(chǎn)品：以直餾柴油和焦化柴油的混合油（質(zhì)量比85%∶15%）為原料，生產(chǎn)硫含量小于50 μg/g的精制柴油，副產(chǎn)少量石腦油。反應(yīng)部分工藝示意圖見圖1。

圖1 反應(yīng)部分工藝示意圖Fig.1 Schematic diagram of the reaction part process

表2 反應(yīng)器主要操作條件Table 2 The main reactor operating conditions

3 工業(yè)應(yīng)用結(jié)果

為了考察 SRH柴油液相循環(huán)加氫技術(shù)工業(yè)應(yīng)用效果，同時(shí)考察150萬(wàn)t/a柴油液相循環(huán)加氫裝置采用 FHUDS-2催化劑生產(chǎn)低硫柴油時(shí)的穩(wěn)定性，裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)4個(gè)月后，于2012年12月19日開始對(duì)裝置進(jìn)行為期3天的標(biāo)定，標(biāo)定前裝置工況一直運(yùn)行平穩(wěn)符合標(biāo)定條件，進(jìn)料為直餾柴油和焦化柴油（質(zhì)量比為85% : 15%），精制柴油硫含量小于50 μg/g。

3.1 反應(yīng)系統(tǒng)

生產(chǎn)硫含量＜50 μg/g的精制柴油主要操作參數(shù)見表2。

3.2 分餾系統(tǒng)

3.2.1 脫硫化氫汽提塔

標(biāo)定期間汽提塔的操作條件見表3。

表3 脫硫化氫汽提塔操作條件Table 3 Hydrogen sulfide stripping tower operating conditions

從表3可以看出，回流物料的溫度比設(shè)計(jì)值低，這是由于原料中摻煉了部分常一線柴油，產(chǎn)品輕組分較多，導(dǎo)致塔頂回流罐液位比較難控制，在標(biāo)定期間，為了控制回流罐液位，汽提塔回流泵雙泵運(yùn)行，導(dǎo)致回流量較大，汽提塔頂溫度偏低。

3.2.2 產(chǎn)品分餾塔

標(biāo)定期間產(chǎn)品分餾塔的操作條件見表4。

表4 產(chǎn)品分餾塔操作條件Table 4 Fractionating tower operating conditions

從表4可以看出，由于循環(huán)油泵P102B沖洗油量大，正常備用時(shí)90 t/h,運(yùn)行期間達(dá)到100 t/h，導(dǎo)致產(chǎn)品分餾塔進(jìn)料與反應(yīng)產(chǎn)物換熱深度不夠，進(jìn)料溫度偏低。塔頂石腦油產(chǎn)品作為重整原料，為了控制石腦油干點(diǎn)不超標(biāo)，適當(dāng)?shù)恼{(diào)整了塔頂溫度與塔底溫度。

3.2.3 干氣脫硫塔

標(biāo)定期間干氣脫硫塔的操作條件見表5。

表5 干氣脫硫塔操作條件Table 5 Dry gas desulfurization tower operating conditions

從表5可以看出，為了降低裝置能耗，對(duì)貧胺液進(jìn)行了提濃，降低了貧胺液循環(huán)量。在正常生產(chǎn)期間，富胺液出裝置有不暢情況發(fā)生，為了確保胺液循環(huán)正常，適當(dāng)?shù)奶岣吡嗽撍牟僮鲏毫Α?/p>

3.3 物料能耗衡算分析

3.3.1 裝置物料平衡

裝置標(biāo)定期間，物料平衡見表6。

表6 物料平衡表Table 6 Material balance table

從表6可以看出：

（1）精制柴油收率為95.47%，比設(shè)計(jì)值99.24%低3.77%。主要是由于標(biāo)定原料中輕組分較多，石腦油收率較高，再加上裝置污油收率比設(shè)計(jì)工況大很多。

（2）石腦油收率為1.23%，比設(shè)計(jì)值0.4%高0.83%。主要是由于標(biāo)定原料油中輕組分較多。

（3）污油收率為 0.8%。設(shè)計(jì)新氫純度為94.04%，而實(shí)際工況新氫純度只有85%。新氫中攜帶了大量輕組分，經(jīng)過(guò)新氫壓縮機(jī)壓縮后凝縮液至污油罐，導(dǎo)致污油收率偏高。

3.3.2 原料、產(chǎn)品性質(zhì)與裝置能耗

裝置標(biāo)定期間，原料和產(chǎn)品分析結(jié)果見表7。

從表7可以看出，原料油組成中，輕組分多，氮含量較高，硫含量較低；產(chǎn)品質(zhì)量分析看，本次產(chǎn)品硫含量達(dá)到設(shè)計(jì)要求；因?yàn)樵系扛邔?dǎo)致產(chǎn)品氮含量較高。

表7 標(biāo)定生產(chǎn)原料和產(chǎn)品分析Table 7 Calibration of the production raw materials and product analysis

裝置標(biāo)定期期間能耗和傳統(tǒng)滴流床加氫裝置能耗對(duì)比結(jié)果見表8。

表8 裝置能耗對(duì)比Table 8 Unit energy consumption comparison

從表7的產(chǎn)品分析結(jié)果可以看出，裝置可以生產(chǎn)合格的目的產(chǎn)品；從表8對(duì)比結(jié)果來(lái)看：液相加氫技術(shù)與國(guó)內(nèi)常規(guī)加氫技術(shù)相比取消了循環(huán)氫系統(tǒng)，蒸汽消耗大幅下降[5]。生產(chǎn)硫含量小于50μg/g的柴油產(chǎn)品時(shí)，裝置的運(yùn)行能耗為5.048 kg標(biāo)油/t，相當(dāng)于生產(chǎn)硫含量小于 350μg/g的常規(guī)加氫裝置能耗的48.53%，節(jié)能效果明顯，符合低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展方向。

4 結(jié) 論

（1）SRH柴油液相循環(huán)加氫工藝技術(shù)，在九江石化150萬(wàn)t/a柴油液相循環(huán)加氫裝置上的應(yīng)用表明，該工藝加工直餾柴油為主的原料時(shí)，可以生產(chǎn)硫含量小于50μg/g的精制柴油。

（2）FHUDS-2催化劑在九江石化 150萬(wàn) t/a柴油液相循環(huán)加氫裝置上活性穩(wěn)定，能滿足工藝設(shè)計(jì)要求。

（3）循環(huán)油在反應(yīng)器進(jìn)出口大量循環(huán)，不僅可以溶解氫氣，又能將反應(yīng)放出的熱量及時(shí)帶出，反應(yīng)器床層溫升減小，床層溫度分布均勻，有助于保護(hù)催化劑。

（4）使用SRH液相循環(huán)加氫技術(shù)生產(chǎn)硫含量小于50μg/g的柴油產(chǎn)品，裝置能耗相當(dāng)于常規(guī)加氫裝置的48.53%，節(jié)能效果明顯。

［1］邊思穎，邊鋼月，張福琴. 煉油行業(yè)發(fā)展清潔燃料面臨的形式分析[J].總外能源，2010(7):73-77.

［2］李哲，康久常，孟慶巍. 液相加氫技術(shù)進(jìn)展[J]. 當(dāng)代化工，2012,41(03):292-294.

［3］謝清峰，巢文輝，夏登剛. SRH液相循環(huán)加氫技術(shù)工藝試驗(yàn)[J].煉油技術(shù)和工程，2012,42(12):12-14.

［4］王建偉. FHUDS-2/FHUDS-5組合催化劑在鎮(zhèn)海煉化300萬(wàn)t/a柴油加氫裝置的應(yīng)用[J]. 當(dāng)代化工,2012,06:578-581+593.

［5］王萌，金月昶，等．液相加氫技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展前景[J]. 當(dāng)代化工，2013(4)：436-438．

Commercial Application of SRH Liquid Products Recycling Hydrogenation Technology in Jiujiang Petrochemical Company

XV Zhi-hai
(Sinopec Jiujiang Refining &Chemical Company, Jiangxi Jiujiang 332004，China）

SRH liquid products recycling hydrogenation technology is to use dissolved hydrogen concentration change in the oil as the driving force for the reaction to meet the hydrogenation reaction requirements. The reaction part of the technology does not set the hydrogen circulation system, high temperature and high pressure circulating oil pump at the reactor outlet is used to recycle reaction products to the reactor entrance.SRH technology has some advantages as follows: catalyst is enwrapped in the liquid phase and the reaction is close to isotherm operation, high reaction efficiency can be gained as well as high product yield.FHUDS-2 diesel depth hydrotreating catalysts developed by Fushun research institute of petroleum and petrochemical (FRIPP) were used in this unit. The commercial application results show that: when SRH technology is applied, the feed blended with SRGO and coker diesel（the mass ratio of 85%:15%）after hydrogenation desulfurization, denitrogenation, can be processed to stably produce clean diesel whose sulfur content is less than 50μg/g;

FHUDS-2; Liquid phase hydrogenation; Clean diesel

TE 624

： A

： 1671-0460（2015）04-0833-04

2015-02-10

徐志海（1987-），男，江西九江人，2010年畢業(yè)九江學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，從事加氫重整裝置生產(chǎn)工藝技術(shù)工作。E-mail：xuzhh.jjsh@sinopec.com，電話：0792-8493541。