影響加氫裂化尾油質量的因素分析及對策研究

魏亞彩，趙 寧，王 毅

中國石油獨山子石化分公司煉油廠 （新疆 獨山子 833600）

中國石油獨山子石化分公司煉油廠200萬t/a加氫裂化裝置于2007年10月建成，由UOP公司提供設計，以減壓蠟油、焦化蠟油為原料，采用單段一次通過流程，最大限度生產BMCI（芳烴指數）＜10的尾油（作乙烯原料）和硫含量＜50mg/kg、十六烷值＞55的優質柴油，同時副產輕烴氣體、液態烴和石腦油。加氫裂化是重質餾分油深度加工的主要工藝之一，是煉油工業生產輕質油品的重要手段，是其他工藝不可替代的[1]。

表1 尾油質量要求

1 生產狀況

1）反應部分采用單段一次通過流程，一臺反應器，熱壁結構，采用爐后混氫流程，加熱爐只加熱循環氫，原料油采用自動反沖洗過濾器，濾去＞25μm的固體雜質，分餾系統采用主汽提塔與產品分餾塔結構來提高產品質量和收率。

2）加氫裂化反應是原料油在高溫高壓、臨氫及催化劑作用下進行加氫、脫硫、脫氮、脫氧、脫金屬、分子骨架結構重排和裂解等反應的一種轉化過程，其技術核心是催化劑[2]。催化劑一旦選定，加氫裂化反應的性能已基本確定，影響尾油質量的主要因素就是原料油性質、反應參數和分餾塔切割方式。

3）尾油質量要求，如表1所示。

2 影響尾油質量的因素及解決措施

2.1 原料

200萬t/a加氫裂化選用常減壓直供減壓蠟油（VGO）、罐區減壓蠟油，回煉部分尾油，摻煉部分焦化蠟油（CGO），摻煉比0～0.3。摻煉CGO比值增大，混合原料油的硫氮含量增加，精制效果變差，同時裂化反應溫度下降。相同反應溫度下，原料油的餾分重，尾油98%餾出溫上升，BMCI值上升。

原料油餾分越重，除因為黏度增大導致向催化劑內部擴散速度減慢，而降低反應速度以外，同時原料餾分重，所含雜環氮化物增加，影響加氫飽和與加氫裂化反應性能，并且原料中所含的稠環芳烴還會在加氫裂化產品的流出物中析出固體結晶物而造成系統壓降增大或堵塞現象，原料油干點必須控制[3]。原料經過加氫裂化反應后，僅能降低原料干點15℃左右，按照尾油98%餾出溫度≤495℃計算，加氫裂化裝置的原料干點應控制不高于510℃，方能保證尾油質量合格。

由表2可以清楚看出，隨著原料直供VGO、罐區的CGO98%餾出溫度的下降，尾油的98%餾出溫度也隨之下降。

表2 原料98%和尾油98%餾出溫度對比

解決措施：加強對原料性質的監控，尤其是在換罐和直供VGO變重或尾油回煉增大時。當原料性質變重時，反應溫度CAT1（反應器精制床層溫度）、CAT2（裂化床層溫度）進行適當提高，必要時可以降低CGO的摻煉比或尾油的回煉量，以保證尾油的98%餾出溫度合格。

2.2 反應壓力

對于加氫和裂化反應同時發生的加氫裂化工藝過程，反應壓力起著十分重要的作用。壓力參數有2種表示方式：反應總壓和氫分壓，影響加氫反應的決定因素則是反應物中的氫分壓。

裂化反應遵循正碳離子反應和β鍵斷裂機理，與氫分壓基本無關，故反應壓力對產品分布沒有什么影響，但是反應氫分壓對產品質量的影響很大。氫分壓增大，可以促進芳烴加氫飽和反應，產品中的芳烴含量下降，與芳香烴有關的指標會變好。但是由于200萬t/a加氫裂化裝置反應壓力基本保持在14.5MPa，故壓力對尾油影響不計。

2.3 氫油比

工業裝置體積氫油比，它是指在每小時單位體積的進料所需要通過的循環氫氣的標準體積量。其他工況不變時，氫油比的增加實質上是增加了反應過程中的氫分壓。某種意義上講，氫油比對裂化深度的影響機理與氫分壓的影響基本是相同的。200萬t/a加氫裂化裝置要求氫油比≥900,現控制在1 100,氫油比穩定對尾油質量影響不大。

2.4 空速

空速決定了反應物在催化劑床層的停留時間。加氫裂化反應器內裝有固定量的催化劑，空速的變化相當于進料速率的變化，空速與反應溫度在一定范圍內是互補的，即當提高空速（提高加工量）而要保持一定的轉化深度時，可以用提高反應溫度來進行補償，反之亦然。在其他反應參數一定時，改變空速，對加氫裂化尾油質量的影響如表3所示。

表3 空速對尾油98%餾出溫度的影響

由表3數據可見，與220t/h負荷相比，當負荷降至200、180t/h并沒有進行溫度補償時，反應深度下降，尾油干點有所上升、BMCI值有所上升。

解決措施：裝置在提高加工量的同時，反應溫度需要提高，以增大反應深度，保證尾油98%餾出溫度、BMCI值合格。反之需要適當降低CAT2溫度，避免過高的轉化率導致二次裂解加劇。

2.5 反應溫度

溫度是加氫裂化重要的控制參數之一，當反應溫度提高，轉化率增加時，變化明顯的是與芳香烴有關的物化性質，直接影響尾油的組成。但是較高的轉化率，易造成催化劑的失活速率增加，縮短裝置運行周期。因此需要控制轉化率，一般控制在78%～80%。

在實際生產過程中，反應溫度將直接影響尾油質量與收率，如摻煉10%的焦化蠟油時，裂化溫度CAT2由404℃降至400℃，尾油的98%餾出溫度上升。在其他工況穩定情況下，尾油不合格主要為CAT2的原因。CAT2對尾油98%餾出溫度的影響很大，如表4所示。

解決措施：反應溫度上升時，尾油的鏈烷烴量明顯增加，干點下降，BMCI值降低，所以保持高轉化率的加氫裂化反應有利于尾油質量。

2.6 分餾塔產品的分割

分餾塔切割方式不同會對尾油的收率和BMCI值產生影響。BMCI值建立基礎是設正己烷的BMCI值為0，苯的BMCI值100。BMCI的大小表示了油品中芳香烴含量的高低。其計算公式為：

芳烴指數=48 640/（t+273）+473.7×d－456.8

其中：t表示體積平均沸點，℃；d為15.6℃時相對密度。

根據計算公式，降低BMCI值可通過降低相對密度即提高反應深度，提高體積平均沸點，在保證輕、重柴油質量的前提下，將輕、重柴油干點拔高，從而提高尾油體積平均沸點，降低BMCI值[4-5]。表5是在調整生產方案航煤或輕柴油時尾油的質量和收率變化。

表4 CAT2溫度與尾油98%餾出溫度

表5 生產不同產品時尾油的收率

由表5可見，生產輕柴油時，輕柴油干點升高，導致尾油98%餾出溫度稍微有所上升，收率下降。

3 結論

1）通過以上分析，200萬t/a加氫裂化裝置，影響尾油質量的因素主要是原料性質、反應溫度、分餾塔切割方式。原料油優化可以通過調整VGO質量或是調節CGO摻煉比，反應溫度和空速的調整影響加氫裂化轉化率，從而影響尾油質量。分餾塔的操作也可以影響尾油，各側線抽出量增大使尾油發生改變，主要影響尾油98%餾出溫度的因素是混合原料油的干點及合適的轉化率，因原料性質變重時，需提高反應轉化率，保證尾油98%餾出溫度合格，同時轉化率升高后，尾油收率會有一定程度的降低。

2）由于原油日趨重質化和劣質化，進一步提高尾油質量和收率將會給乙烯提供優質的裂解原料，延長裂解裝置生產周期，減緩裂解爐生焦速度，提高乙烯收率。

[1]韓崇仁.加氫裂化工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2012.

[2]蔣春林.影響高壓加氫裂化尾油質量因素分析[J].精細石油化工進展，2010,11（3）：17-19.

[3]楊有亮，唐匯云，孔健.提高尾油質量技術在高壓加氫裂化裝置上的應用[J].石油煉制與化工，2009，40（1）：15-18.

[4]200萬加氫裂化裝置操作規程[S].

[5]金德浩，劉建暉，申濤.加氫裂化裝置技術問答[M].北京：中國石化出版社，2006.