蠟油加氫裝置摻煉催化裂化柴油的工業(yè)應(yīng)用

黃 劍，齊慶軒，尚計(jì)鐸

(中國石化石家莊煉化分公司，石家莊 052160)

蠟油加氫裝置摻煉催化裂化柴油的工業(yè)應(yīng)用

黃 劍，齊慶軒，尚計(jì)鐸

(中國石化石家莊煉化分公司，石家莊 052160)

蠟油加氫裝置加氫處理催化裂化柴油(催柴)和蠟油的混合原料，在催柴摻煉比27.23%、反應(yīng)溫度363 ℃、反應(yīng)器入口氫分壓9.5 MPa、反應(yīng)器入口氫油體積比493、主劑體積空速1.35 h-1的工藝條件下，催柴密度(20 ℃)從0.983 6 gcm3降至0.918 5 gcm3，氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)從8.34%提高到10.92%，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)從633 μgg降至67 μgg，單環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)從15.9%升至51.6%，多環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)從77.4%降至18.7%，催柴性質(zhì)改善顯著。加氫后的催柴與精制蠟油一起進(jìn)催化裂化裝置，加氫催柴在催化裂化裝置的轉(zhuǎn)化率達(dá)48.15%，汽油產(chǎn)率達(dá)40.41%。

蠟油加氫 催化裂化柴油 烴類組成 催化裂化 轉(zhuǎn)化率

在我國，柴油主要用于重型機(jī)械車輛、公交車等大型車的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料，隨著我國經(jīng)濟(jì)進(jìn)入中速增長的新常態(tài)，市場對(duì)柴油的需求日益降低。因此，大多數(shù)煉油廠面臨柴油市場供大于求的局面。我國煉油廠柴油池中的柴油組分主要包括直餾柴油、催化裂化柴油(簡稱催柴)、加氫裂化柴油及少量焦化柴油和其它加氫單元副產(chǎn)的少量柴油，其中催柴性質(zhì)差，嚴(yán)重影響出廠柴油產(chǎn)品質(zhì)量。

目前，催柴加工工藝技術(shù)主要有加氫精制工藝、加氫改質(zhì)工藝[1]、加氫裂化工藝、加氫處理-催化裂化聯(lián)合工藝[2-3]。催柴通過加氫精制和加氫改質(zhì)工藝，性質(zhì)得到改善，但柴油十六烷值提高幅度有限，且不能降低柴油總產(chǎn)量；通過加氫裂化工藝，能夠?qū)⒉糠执卟褶D(zhuǎn)化成高辛烷值汽油，但該工藝存在工藝條件苛刻，催化劑使用壽命短、氫耗高的問題；通過加氫處理-催化裂化聯(lián)合工藝，能夠?qū)⒉糠执卟褶D(zhuǎn)化成高辛烷值汽油，且加氫單元操作條件相對(duì)緩和，常規(guī)的加氫裝置即可滿足要求。我國大多數(shù)千萬噸級(jí)煉油廠建有蠟油加氫裝置，將催柴與蠟油原料混合作為蠟油加氫裝置原料，在蠟油加氫工藝條件下，將催柴加氫處理后進(jìn)催化裂化裝置，加氫后的催柴在催化裂化裝置的轉(zhuǎn)化率接近50%。

以下詳述中國石化石家莊煉化分公司(以下簡稱石煉分公司)蠟油加氫裝置摻煉催柴的工藝過程及加氫催柴在催化裂化單元的生產(chǎn)效果，并提出影響蠟油加氫裝置加氫處理催柴的幾點(diǎn)約束條件，以期為其它煉化企業(yè)類似裝置提供參考。

1 1.80 Mta蠟油加氫裝置概況

石煉分公司1.80 Mt/a蠟油加氫處理裝置采用中國石化石油化工科學(xué)研究院(簡稱石科院)開發(fā)的劣質(zhì)蠟油加氫處理技術(shù)(RVHT)[4-5]及配套催化劑，于2014年8月一次開車成功，生產(chǎn)出硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1 000 μgg、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于200 μgg的精制蠟油原料。石科院開發(fā)的RVHT技術(shù)及配套催化劑是國內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的蠟油加氫處理技術(shù)，目前正在運(yùn)轉(zhuǎn)的蠟油加氫裝置包括：國內(nèi)最大的蠟油加氫裝置中國石化青島煉油化工有限責(zé)任公司3.20 Mta蠟油加氫處理裝置，原料性質(zhì)最劣質(zhì)的蠟油加氫裝置福建聯(lián)合石化2.30 Mta蠟油加氫處理裝置，還包括中國石化茂名分公司1.80 Mta蠟油加氫處理裝置，武漢分公司1.80 Mta蠟油加氫處理裝置，齊魯分公司2.60 Mta蠟油加氫處理裝置，北京燕山分公司1.00 Mta蠟油加氫處理裝置，安慶分公司2.20 Mta蠟油加氫處理裝置，天津分公司1.80 Mta蠟油加氫處理裝置以及荊門分公司0.50 Mta蠟油加氫處理裝置。

石煉分公司蠟油加氫裝置設(shè)計(jì)加工直餾蠟油和焦化蠟油的混合原料，石科院根據(jù)原料性質(zhì)特點(diǎn)及產(chǎn)品要求，設(shè)計(jì)了RG系列保護(hù)劑RVS系列脫硫劑RN系列脫硫脫氮?jiǎng)┑拇呋瘎┘?jí)配體系，在較緩和的工藝條件下，生產(chǎn)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1 000 μgg、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于500 μgg的精制蠟油產(chǎn)品，且裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期不小于3年。

面臨市場柴油產(chǎn)品供給過剩的現(xiàn)狀，石煉分公司為了降低全廠柴油產(chǎn)量，決定采用蠟油加氫裝置加氫處理催柴，加氫柴油與精制蠟油一起進(jìn)催化裂化裝置，將部分催柴轉(zhuǎn)化成汽油產(chǎn)品的工藝方案。同時(shí)為了避免催柴在加氫單元和催化裂化裝置間連續(xù)循環(huán)導(dǎo)致催柴性質(zhì)不斷劣質(zhì)化的情況出現(xiàn)，催化裂化單元將少量催柴引入渣油加氫裝置，經(jīng)渣油加氫裝置加氫處理后得到優(yōu)質(zhì)的柴油調(diào)合組分。

2 蠟油加氫裝置摻煉催柴的原料性質(zhì)

蠟油加氫裝置加工的催柴來自2.20 Mt/a MIP催化裂化裝置，催柴及蠟油加氫裝置其它原料基本性質(zhì)見表1，催柴烴類組成見表2。由表1和表2可見：混合原料氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2 546 μgg，(Ni+V)質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到1.8 μgg，是一種劣質(zhì)的混合原料；催柴密度(20 ℃)高達(dá)0.981 7 gcm3，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)93.3%，多環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)77.4%，十六烷值小于15，是一種性質(zhì)極差的柴油餾分，經(jīng)常規(guī)的加氫精制和加氫改質(zhì)對(duì)其性質(zhì)改善幅度有限。

表1 蠟油加氫裝置原料性質(zhì)

表2 催柴烴類組成 w，%

3 蠟油加氫裝置摻煉催柴的工藝條件及產(chǎn)品性質(zhì)

蠟油加氫裝置加工催柴和蠟油混合原料時(shí)的標(biāo)定工藝條件見表3，加氫產(chǎn)物基本性質(zhì)見表4，加氫催柴性質(zhì)見表5。由表3和表4可見：反應(yīng)器入口溫度控制在328 ℃，一床層溫升達(dá)到24 ℃，主要因?yàn)榇卟窈胁糠忠追磻?yīng)的烯烴，在一床層發(fā)生反應(yīng)；在反應(yīng)溫度363 ℃、氫分壓9.5 MPa、主劑(精制劑)體積空速1.35 h-1、反應(yīng)器入口氫油體積比491的工藝條件下，精制產(chǎn)品氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為762 μgg，脫氮率達(dá)到70%以上，精制蠟油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1 450 μgg，脫硫率達(dá)到87%；加氫催柴密度降至0.918 5 gcm3，氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)升至10.92%，單環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到51.6%，多環(huán)芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)降至18.7%，作為催化裂化原料，較易發(fā)生裂化反應(yīng)生成芳烴含量較高的高辛烷值汽油組分。

表3 標(biāo)定期間反應(yīng)系統(tǒng)主要工藝參數(shù)

表4 蠟油加氫裝置分餾塔塔底產(chǎn)品性質(zhì)

表5 加氫催柴產(chǎn)品性質(zhì)

4 蠟油加氫裝置摻煉催柴的物料平衡及能耗

蠟油加氫裝置加工催柴與蠟油的混合原料，在上述的工藝條件下的物料平衡數(shù)據(jù)見表6，裝置能耗數(shù)據(jù)見表7。由表6和表7可見：蠟油加氫裝置摻煉27.23%的催柴，化學(xué)氫耗為1.07%，略高于加工蠟油時(shí)的常規(guī)氫耗；裝置能耗僅為300.960 MJt。本套蠟油加氫裝置提高負(fù)荷到84%以上時(shí)，原料油加熱爐對(duì)流室油路入口管線振動(dòng)明顯，通過調(diào)整反應(yīng)進(jìn)料高壓換熱器旁路閥門的開度，降低原料換熱比例，解決了管線振動(dòng)的問題。因?yàn)榻档土嗽嫌偷膿Q熱比例，所以估計(jì)其它正常蠟油加氫裝置加工催柴的能耗會(huì)更低。

表6 蠟油加氫裝置摻煉催柴的物料平衡數(shù)據(jù)(以新氫計(jì))

表7 蠟油加氫裝置摻煉催柴的能耗

5 加氫催柴的催化裂化性能

催柴經(jīng)蠟油加氫裝置加氫處理后部分返回到二套催化裂化裝置，二套催化裂化裝置為新建的石煉分公司2.20 Mt/a MIP裝置，采用石科院開發(fā)的CGP系列催化裂化催化劑，在劑油質(zhì)量比6.7、反應(yīng)溫度527 ℃的條件下，通過對(duì)比前期未摻煉加氫催柴的產(chǎn)品分布數(shù)據(jù)，計(jì)算得到加氫催柴的在催化裂化單元反應(yīng)的產(chǎn)品分布情況，結(jié)果見表8。

表8 加氫催柴的催化裂化產(chǎn)品分布

6 蠟油加氫裝置摻煉催柴的瓶頸

結(jié)合蠟油加氫裝置摻煉催柴在工業(yè)生產(chǎn)中遇到的問題，總結(jié)得出蠟油加氫裝置摻煉催柴主要有以下幾方面瓶頸：①新氫壓縮機(jī)：催柴加氫反應(yīng)的氫耗是蠟油加氫的1.5～2.0倍，所以催化裂化柴油摻煉比例必須控制在新氫壓縮機(jī)的負(fù)荷范圍內(nèi)；②床層間冷氫量：催柴加氫反應(yīng)放熱劇烈，必須通過床層間注冷氫的方式控制反應(yīng)深度，較高的催柴摻煉比會(huì)導(dǎo)致床層間冷氫控制閥全開的情況下仍不能達(dá)到設(shè)定的反應(yīng)溫度，從而導(dǎo)致床層溫度過高，影響催化劑的使用壽命和反應(yīng)效果；③冷高分油輸出管線：較高的催柴摻煉比會(huì)導(dǎo)致生成的石腦油等輕組分較多，經(jīng)熱高分進(jìn)入冷高分，從冷高分經(jīng)管線輸出到冷低分，這段管線設(shè)計(jì)的直徑一般較小，所以較高的催柴摻煉比會(huì)導(dǎo)致冷高分油無法排出的問題出現(xiàn)。

估計(jì)蠟油加氫裝置摻煉催柴適宜的比例為30%，摻煉比超過30%時(shí)，必須降低反應(yīng)器入口溫度和反應(yīng)平均溫度，以達(dá)到降低反應(yīng)深度和氫耗，從而匹配蠟油加氫裝置現(xiàn)狀的目的。

7 結(jié) 論

通過蠟油加氫裝置摻煉催柴的工業(yè)應(yīng)用數(shù)據(jù)可知，將催柴與蠟油原料混合進(jìn)蠟油加氫裝置加氫處理后進(jìn)催化裂化裝置是目前降低煉油廠柴汽比的有效方法之一，對(duì)于已建有蠟油加氫裝置的煉油廠，具有不用新建裝置、投資低和見效快的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)需要注意蠟油加氫裝置摻煉催柴的幾點(diǎn)瓶頸。

[1] Li Hua，Yang Jinliang，Weng Huixin，et al.Kinetic study on liquid-phase hydrodesulfurization of FCC diesel in tubular reactors[J].China Petroleum Processing and Petrochemical Technology，2015，17(2)：1-8

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[3] Bai Rui，Chai Yongming，Zhang Chengtao.Fluid catalytic cracking feed hydrotreatment and its impact on the distribution of sulfur and nitrogen compounds in FCC diesel[J].China Petroleum Processing and Petrochemical Techonology，2015，17(1)：69-74

[4] 任亮，蔣東紅，胡志海.延長蠟油加氫預(yù)處理裝置運(yùn)行周期的技術(shù)關(guān)鍵與工業(yè)實(shí)踐[J].石油煉制與化工，2015，46(5)：28-33

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PROCESSING MIXED FEED OF WAX OIL WITH FCC LCO IN WAX OIL HYDROTREATING UNIT

Huang Jian，Qi Qingxuan，Shang Jiduo

(SINOPECShijiazhuangRefining&ChemicalCompany，Shijiazhuag052160)

The blending feed of catalytic diesel (LCO，27.23%) and wax oil (the rest) was hydro-processed at 363 ℃，9.5 MPa，LHSV=1.35 h-1，H2/oil=493 in a wax oil hydrotreating unit.The commercial results show that the density of LCO is decreased from 0.983 6 g/cm3to 0.918 5 g/cm3，the hydrogen content is increased from 8.34% to 10.92%，the nitrogen content is decreased from 633 μgg to 67 μgg，the monocyclic aromatics content is increased from 15.9% to 51.6%，and the poly-nuclear aromatics is decreased from 77.4% to 18.7%，indicating the great improvement of properties of the LCO.The mixture of the hydrotreated catalytic diesel and the hydrotreated wax oil are processed in FCC unit，the conversion rate of hydrotreated catalytic diesel reaches 48.15% and yield of gasoline is 40.41%.

wax oil hydrotreating；LCO；hydrocarbon composition；fluid catalytic cracking；conversion rate

2015-11-11；修改稿收到日期：2015-12-30。

黃劍，工程師，從事加氫處理工藝生產(chǎn)及管理相關(guān)工作。

黃劍，E-mail：huangjian.sjlh@sinopec.com。