蠟油加氫裝置摻煉催化裂化柴油的工業應用

黃 劍，齊慶軒，尚計鐸

(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應用

黃 劍，齊慶軒，尚計鐸

(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%、反應溫度363 ℃、反應器入口氫分壓9.5 MPa、反應器入口氫油體積比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，氫質量分數從8.34%提高到10.92%，氮質量分數從633 μgg降至67 μgg，單環芳烴質量分數從15.9%升至51.6%，多環芳烴質量分數從77.4%降至18.7%，催柴性質改善顯著。加氫后的催柴與精制蠟油一起進催化裂化裝置，加氫催柴在催化裂化裝置的轉化率達48.15%，汽油產率達40.41%。

蠟油加氫 催化裂化柴油 烴類組成 催化裂化 轉化率

在我國，柴油主要用于重型機械車輛、公交車等大型車的發動機燃料，隨著我國經濟進入中速增長的新常態，市場對柴油的需求日益降低。因此，大多數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的少量柴油，其中催柴性質差，嚴重影響出廠柴油產品質量。

目前，催柴加工工藝技術主要有加氫精制工藝、加氫改質工藝[1]、加氫裂化工藝、加氫處理-催化裂化聯合工藝[2-3]。催柴通過加氫精制和加氫改質工藝，性質得到改善，但柴油十六烷值提高幅度有限，且不能降低柴油總產量；通過加氫裂化工藝，能夠將部分催柴轉化成高辛烷值汽油，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-催化裂化聯合工藝，能夠將部分催柴轉化成高辛烷值汽油，且加氫單元操作條件相對緩和，常規的加氫裝置即可滿足要求。我國大多數千萬噸級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催化裂化裝置，加氫后的催柴在催化裂化裝置的轉化率接近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效果，并提出影響蠟油加氫裝置加氫處理催柴的幾點約束條件，以期為其它煉化企業類似裝置提供參考。

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研究院(簡稱石科院)開發的劣質蠟油加氫處理技術(RVHT)[4-5]及配套催化劑，于2014年8月一次開車成功，生產出硫質量分數小于1 000 μgg、氮質量分數小于200 μgg的精制蠟油原料。石科院開發的RVHT技術及配套催化劑是國內應用最為廣泛的蠟油加氫處理技術，目前正在運轉的蠟油加氫裝置包括：國內最大的蠟油加氫裝置中國石化青島煉油化工有限責任公司3.20 Mta蠟油加氫處理裝置，原料性質最劣質的蠟油加氫裝置福建聯合石化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計加工直餾蠟油和焦化蠟油的混合原料，石科院根據原料性質特點及產品要求，設計了RG系列保護劑RVS系列脫硫劑RN系列脫硫脫氮劑的催化劑級配體系，在較緩和的工藝條件下，生產硫質量分數低于1 000 μgg、氮質量分數低于500 μgg的精制蠟油產品，且裝置運轉周期不小于3年。

面臨市場柴油產品供給過剩的現狀，石煉分公司為了降低全廠柴油產量，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催化裂化裝置，將部分催柴轉化成汽油產品的工藝方案。同時為了避免催柴在加氫單元和催化裂化裝置間連續循環導致催柴性質不斷劣質化的情況出現，催化裂化單元將少量催柴引入渣油加氫裝置，經渣油加氫裝置加氫處理后得到優質的柴油調合組分。

2 蠟油加氫裝置摻煉催柴的原料性質

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：混合原料氮質量分數為2 546 μgg，(Ni+V)質量分數達到1.8 μgg，是一種劣質的混合原料；催柴密度(20 ℃)高達0.981 7 gcm3，芳烴質量分數高達93.3%，多環芳烴質量分數77.4%，十六烷值小于15，是一種性質極差的柴油餾分，經常規的加氫精制和加氫改質對其性質改善幅度有限。

表1 蠟油加氫裝置原料性質

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品性質

蠟油加氫裝置加工催柴和蠟油混合原料時的標定工藝條件見表3，加氫產物基本性質見表4，加氫催柴性質見表5。由表3和表4可見：反應器入口溫度控制在328 ℃，一床層溫升達到24 ℃，主要因為催柴含有部分易反應的烯烴，在一床層發生反應；在反應溫度363 ℃、氫分壓9.5 MPa、主劑(精制劑)體積空速1.35 h-1、反應器入口氫油體積比491的工藝條件下，精制產品氮質量分數為762 μgg，脫氮率達到70%以上，精制蠟油硫質量分數為1 450 μgg，脫硫率達到87%；加氫催柴密度降至0.918 5 gcm3，氫質量分數升至10.92%，單環芳烴質量分數達到51.6%，多環芳烴質量分數降至18.7%，作為催化裂化原料，較易發生裂化反應生成芳烴含量較高的高辛烷值汽油組分。

表3 標定期間反應系統主要工藝參數

表4 蠟油加氫裝置分餾塔塔底產品性質

表5 加氫催柴產品性質

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據見表6，裝置能耗數據見表7。由表6和表7可見：蠟油加氫裝置摻煉27.23%的催柴，化學氫耗為1.07%，略高于加工蠟油時的常規氫耗；裝置能耗僅為300.960 MJt。本套蠟油加氫裝置提高負荷到84%以上時，原料油加熱爐對流室油路入口管線振動明顯，通過調整反應進料高壓換熱器旁路閥門的開度，降低原料換熱比例，解決了管線振動的問題。因為降低了原料油的換熱比例，所以估計其它正常蠟油加氫裝置加工催柴的能耗會更低。

表6 蠟油加氫裝置摻煉催柴的物料平衡數據(以新氫計)

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，采用石科院開發的CGP系列催化裂化催化劑，在劑油質量比6.7、反應溫度527 ℃的條件下，通過對比前期未摻煉加氫催柴的產品分布數據，計算得到加氫催柴的在催化裂化單元反應的產品分布情況，結果見表8。

表8 加氫催柴的催化裂化產品分布

6 蠟油加氫裝置摻煉催柴的瓶頸

結合蠟油加氫裝置摻煉催柴在工業生產中遇到的問題，總結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：催柴加氫反應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的負荷范圍內；②床層間冷氫量：催柴加氫反應放熱劇烈，必須通過床層間注冷氫的方式控制反應深度，較高的催柴摻煉比會導致床層間冷氫控制閥全開的情況下仍不能達到設定的反應溫度，從而導致床層溫度過高，影響催化劑的使用壽命和反應效果；③冷高分油輸出管線：較高的催柴摻煉比會導致生成的石腦油等輕組分較多，經熱高分進入冷高分，從冷高分經管線輸出到冷低分，這段管線設計的直徑一般較小，所以較高的催柴摻煉比會導致冷高分油無法排出的問題出現。

估計蠟油加氫裝置摻煉催柴適宜的比例為30%，摻煉比超過30%時，必須降低反應器入口溫度和反應平均溫度，以達到降低反應深度和氫耗，從而匹配蠟油加氫裝置現狀的目的。

7 結 論

通過蠟油加氫裝置摻煉催柴的工業應用數據可知，將催柴與蠟油原料混合進蠟油加氫裝置加氫處理后進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點，但同時需要注意蠟油加氫裝置摻煉催柴的幾點瓶頸。

[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

[2] 關志鵬.蠟油加氫處理技術在清潔汽油生產中的應用[J].石油煉制與化工，2012，43(7)：72-76

[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.延長蠟油加氫預處理裝置運行周期的技術關鍵與工業實踐[J].石油煉制與化工，2015，46(5)：28-33

[5] 胡志海，聶紅，石亞華，等.RIPP催化裂化原料加氫預處理技術實踐與發展[J].石油煉制與化工，2008，39(8)：5-9

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及管理相關工作。

黃劍，E-mail：huangjian.sjlh@sinopec.com。