靈活加氫改質技術生產清潔柴油的研究

吳顯軍，王　棟，王甫村*，李鳳鉉，謝方明，侯鵬宇，孫發民，張鐵珍，馬守濤

(1.中國石油石油化工研究院大慶化工研究中心，黑龍江 大慶 163714;2.中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠，新疆 烏魯木齊 830019)

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石油化工與催化

靈活加氫改質技術生產清潔柴油的研究

吳顯軍1，王棟2，王甫村1*，李鳳鉉1，謝方明1，侯鵬宇2，孫發民1，張鐵珍1，馬守濤1

(1.中國石油石油化工研究院大慶化工研究中心，黑龍江 大慶 163714;2.中國石油烏魯木齊石化公司煉油廠，新疆 烏魯木齊 830019)

針對某企業冬季生產-35#低凝柴油、夏季生產0#柴油的技術需求，開發了冬、夏季靈活生產清潔柴油的加氫精制/改質組合技術。在氫分壓6.4 MPa、氫油體積比500∶1、總體積空速1.5 h-1和反應溫度(315～350) ℃條件下，生產的-35#低凝柴油十六烷值達48.2，硫含量1.8 μg·g-1；0#柴油十六烷值達53.1，硫含量1.0 μg·g-1，產品性質均達到國Ⅴ車用柴油指標要求，冬季和夏季方案生產的柴油產品均可直接作為國Ⅴ車用柴油調和組分，表明研發的柴油加氫改質技術具有靈活性、實用性和先進性。

石油化學工程;清潔柴油;加氫改質;國Ⅴ標準

隨著柴油發動機技術的發展，世界各國對柴油的需求量越來越大，充分利用現有的石油資源，提高柴油產率，對劣質柴油的深加工顯得尤為重要。環保法規對我國車用燃油質量提出更嚴格要求，生產環境友好的車用油品，以滿足日益苛刻的市場需求成為我國煉油企業亟待解決的課題。目前，生產低硫、低氮和高十六烷值的清潔柴油及減少有害物質的排放已成為煉油工業發展的主題[1-3]。

國內某公司柴油加氫精制裝置以催化柴油、焦化柴油、焦化汽油和常一線的混合油為原料，采用一臺精制反應器、爐前混氫和冷高分流程，通過調整原料組成和工藝條件，按照夏季生產0#柴油、冬季生產-35#低凝柴油方案運行。在全面實施柴油國Ⅴ標準后，采用調和手段，柴油成品-35#低凝柴油十六烷值和0#柴油硫含量仍難以滿足標準要求。針對裝置原料性質、工藝條件及產品指標，開發了HF-1加氫精制催化劑和HU-2加氫改質催化劑組合技術，本文采用200 mL加氫評價裝置，以冬、夏季兩種運行方案考察催化劑性能。

1　評價條件

1.1原料與氫氣組成

表1為各組分原料及混合原料油性質，經過加氫改質后，十六烷值分別達到國家標準要求，由于改質劑體積空速較高(3.0 h-1)和裝置氫分壓較低(6.4 MPa)，增加了加氫改質難度。

表 1　原料油性質

使用廠區管輸裂解H2，φ(H2)=97.36%,φ(CH4)=2.64%,φ(C2H6)<0.01%。

1.2評價工藝與油品分析

采用200 mL加氫評價裝置，第一反應器裝填HF-1加氫精制催化劑，第二反應器裝填HU-2加氫改質催化劑，催化劑采用濕法硫化。評價條件：氫分壓6.4 MPa，氫油體積比500∶1，總體積空速1.5 h-1，反應溫度(315～350) ℃。圖1為200 mL加氫評價裝置，表2為油品分析方法。

圖 1　200 mL加氫評價裝置Figure 1　200 mL Hydrogenation evaluation apparatus

分析項目分析方法密度GB/T1884餾程GB/T6536氮含量ASTMD4629硫含量SH/T0689十六烷指數SH/T0694十六烷值GB/T386族組成SH/T0606氣體組成ASTMD1945凝點GB/T510

2　結果與討論

2.1冬季方案

冬季方案-35#產品指標為:十六烷值>47，硫含量<10 μg·g-1，原料為常一線油、一重輕柴油、二重輕柴油及焦化汽油混合油。在精制反應溫度318 ℃和改質反應溫度343 ℃條件下，以160 ℃為切割點對生成油進行實沸點切割，切割后柴油餾分性質評價結果見表3，原料及產品中柴油餾分族組成見表4。

表 3　冬季方案切割后柴油餾分性質評價結果

①產品中>160 ℃柴油餾分÷原料中>160 ℃柴油餾分

表 4　原料及產品中柴油餾分族組成

由表3～4可以看出，原料柴油餾分中的鏈烷烴和環烷烴增加，芳烴尤其是多環芳烴大幅減少，表明在催化劑作用下，芳烴發生加氫飽和開環反應，柴油產品性質得到有效改善。產品柴油餾分的十六烷值48.2，凝點<-45 ℃，硫含量1.8 μg·g-1，滿足國Ⅴ車用柴油標準對低凝柴油技術指標的要求。

2.2夏季方案

夏季方案0#柴油產品指標為:十六烷值>51，硫含量<10 μg·g-1，原料為焦化柴油、一重輕柴油、二重輕柴油及焦化汽油混合油。在精制反應溫度340 ℃和改質反應溫度350 ℃條件下，以160 ℃為切割點對生成油進行實沸點切割，切割后柴油餾分性質評價結果見表5。

表 5　夏季方案切割后柴油餾分性質評價結果

①產品中>160 ℃柴油餾分÷原料中>160 ℃柴油餾分

由表5可以看出，>160 ℃柴油產品的十六烷值為53.1，硫含量1.0 μg·g-1，達到國Ⅴ車用柴油標準對0#柴油技術指標的要求。通過調整反應溫度，原料全部為二次加工劣質汽柴油組分，實現了在較低壓力和較高空速下生產國Ⅴ清潔柴油產品的目標。

3　結　論

(1) 針對某企業冬季生產-35#低凝柴油、夏季生產0#柴油的技術需求，開發了冬、夏季靈活生產清潔柴油的加氫精制/改質組合技術，以常一線油、催化柴油和焦化汽油混合油為原料，在適當工藝條件下，可滿足煉油廠冬季和夏季方案生產低凝及0#柴油的生產需求。

(2) 冬季方案柴油餾分產品十六烷值48.2，凝點<-45 ℃，硫含量1.8 μg·g-1，滿足國V車用柴油標準中對-35#低凝柴油技術指標要求；夏季方案柴油餾分產品十六烷值53.1，硫含量1.0 μg·g-1，滿足國Ⅴ車用柴油標準對0#柴油技術指標的要求。

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[3]宋文模.柴油餾分的加氫脫硫脫芳烴[J].煉油設計，2002,32(2):7-12.

Song Wenmo.LCO Hydrodesulfurization and dearomatization[J].Petroleum Refinery Engineering，2002,32(2):7-12.

Study of flexible hydro-upgrading technology for clean diesel production

WuXianjun1,WangDong2,WangFucun1*,LiFengxuan1,XieFangming1,HouPengyu2，SunFamin1,ZhangTiezhen1,MaShoutao1

(1.Daqing Petrochemical Research Center, Research Institute of Petrochemical Engineering of PetroChina, Daqing 163714, Heilongjiang, China; 2.Refinery of Urumchi Petrochemical Company, PetroChina, Urumchi 830019, Xinjiang, China)

To meet the demand of producing -35#low freezing point diesel in winter and 0#diesel in summer,the hydrogen refining/upgrading combination technology to flexibly produce clean diesel both in winter and summer was developed. Under the operation condition of hydrogen pressure 6.4 MPa,hydrogen/oil volume ratio 500∶1,space velocity 1.5 h-1and reaction temperature (315-350) ℃,the cetane number and sulfur content of -35#low freezing point diesel were 48.2 and 1.8 μg·g-1,respectively, and the cetane number and sulfur content of 0#diesel reached 53.1 and 1.0 μg·g-1, respectively.-35#Low freezing point diesel and 0#diesel could reach the standards of the national V diesel, and could be directly used as diesel blending components,which showed that the developed hydroupgrading technology was flexible,practical and advanced.

petrochemical chemical engineering; clean diesel; hydro-upgrading; national V standard

TE624;TE626.24Document code: AArticle ID: 1008-1143(2016)08-0043-04

2016-03-14;

2016-06-03

吳顯軍,1980年生，工程師，主要從事加氫催化劑開發及工藝研究。

王甫村。

10.3969/j.issn.1008-1143.2016.08.008

TE624;TE626.24

A

1008-1143(2016)08-0043-04

doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.08.008