渣油加氫摻煉催化重柴，實現降柴改質，延長渣油加氫運行周期

熊榮清

（湖南省岳陽市中石化長嶺分公司調度處，湖南岳陽 414012）

渣油加氫摻煉催化重柴，實現降柴改質，延長渣油加氫運行周期

熊榮清

（湖南省岳陽市中石化長嶺分公司調度處，湖南岳陽 414012）

催化柴油十六烷值低，密度大，是生產車柴最不理想組分，因此作為減產柴油的首選；采用柴油回煉不失為一種見效快、改造小的降低柴油產量的方法，在眾多的柴油回煉方案中，長嶺分公司采用了利用渣油加氫，摻煉比催化柴油稍重的催化一中油，達到了降低催柴，增產液態烴、汽油的目的，同時改善了渣油加氫的操作條件，延長了裝置開工周期。

渣油加氫 催化一中油 摻煉 降低柴油

1 前言

隨著家庭汽車的普及，汽油消費量大幅增加，相對于使用柴油的重型機械車、施工車、公交車，增量遠不如汽車增長速度快，部分公交車改用清潔天然氣原料，柴油耗量進一步減少，造成市場需求柴汽比下降，煉廠柴油出現富余，各大煉廠出現柴油銷售配置不足等現象，如何降低煉廠柴油產量，特別是普柴產量，是各大煉廠急需解決的問題。

目前煉廠柴油一般有直餾柴油、加氫裂化柴油、催化柴油、焦化柴油和少量渣油加氫柴油，這些除加氫柴油外的其它柴油均需經加氫精制后再調合出廠，其中催化柴油是質量最差的一種柴油，其十六烷值低，密度大，含硫高，難以滿足出廠指標要求，需調入高十六烷值柴油和添加劑，才能生產合格普柴和車柴，如何降低這部分柴油產量，是解決柴油過剩，提高柴油品質的關鍵。

催化柴油產量大，一般可采用的改善方法有：加氫改質工藝（MHUG、MPHG技術等）、加氫轉化工藝，加氫處理-催化裂化工藝［1］，還有加氫精制也可適當改善產品性質，但幅度有限。

中國石化長嶺分公司（以下簡稱長嶺分公司）通過分析討論，采取將催化分餾塔第一中段回流（以下簡稱催化一中油、相當于重柴）進入渣油加氫裝置進行摻煉，然后和加氫重油一起進催化裂化作原料裂解，生產高辛烷值汽油、液化氣等產品，取得較好效果，達到了降低催化柴油的目的，同時一中油摻入渣油加氫做原料，降低了渣油加氫原料的粘度，降低了原料中金屬雜質、膠質、瀝青質比例，對降低渣油加氫反應床層壓降、降低反應苛刻度起到了積極作用，延長了裝置運行周期。

2 1.7 MT/a渣油加氫裝置情況簡介

中國石化長嶺分公司（以下簡稱長嶺分公司）渣油加氫裝置是由洛陽石化工程公司設計，天津四公司建設安裝，以脫硫、脫氮、脫金屬及降低油品殘碳為目的的催化原料預處理裝置，裝置于2011年5月建成中交，同年8月投產。

該裝置以勝利管輸：阿曼（4：6）混合原油的減壓渣油、直餾重蠟、焦化蠟油為原料，使用中石化科研院開發的固定床RHT系列催化劑，產品作為兩套重油催化的原料，設計負荷1.7Mt/a，年開工時數8000小時，是一套單系列渣油加氫裝置［2］。

3 2.8 MT/a催化裂化裝置情況簡介

長嶺分公司3#催化裂化裝置是由洛陽石化工程公司設計，使用中石化科研院開發的MIP技術，2010年11月首次開工，2014大檢修升級改造為MIP-DCR技術，2014年5月投入運行，設計負荷2.8Mt/ a，年開工時數8400小時，三年一修［3］。

表1 煉廠各裝置柴油性質表（參考長嶺分公司數據）

表2 3#催化柴油和一中油性質對比

表3 1#催化柴油部分自回煉，未摻煉一中油時主要產品收率

4 降低柴油問題的提出

隨著市場對柴油需求的減少，煉廠柴油出現富余，特別是普通柴油需求大幅減少，為了多產車柴，少產普柴，首先要對目前煉廠柴油的來源品質分析，一般來說，煉廠柴油有直餾柴油、加氫裂化柴油、催化柴油、焦化柴油和少量渣油加氫柴油等，通過加氫、調合生產合格產品，這些柴油組分的性質見表1。

由表1可知，催化柴油是性質最差的柴油，其十六烷值低，密度大，是生產車柴最不理想組分，因此作為減產柴油的首選，而在目前不增加新裝置的情況下，柴油回煉不失為一種改造小、見效快的降低柴油產量的方法。

5 渣油加氫摻煉催化柴油的試驗

長嶺分公司通過各種柴油回煉方法對比后，決定利用渣油加氫能力，回煉部分重質催化柴油，經加氫后的柴油再進催化進行反應裂解，達到降低柴油產量提高柴油質量的目的。

5.1 摻煉催化柴油過程

首先為了減少對生產的影響，決定在2015年4月大檢修停工前，提前10天進行了摻柴油試驗，在2015 年3月25日以后，將3#催化柴油引進渣油加氫做進料，控制摻煉量先是5t/h，并逐步提高到10t/ h，后來由于柴油較輕，對渣油加氫進料泵造成影響（原料溫度高汽化），振動大，并偶有抽空現象，且冷高分空冷器超負荷出現出口溫度偏高，試驗因摻煉量提高有限且不安全，暫停試驗。

3#催化柴油性質和一中油性質對比見表2。

渣油加氫原料溫度一般控制在260～270℃左右，柴油270℃含量占50%，但一中油270℃含量卻在10%以內，所以對油品汽化的影響要小得多，這對提高摻煉量提高有很大作用。

5.2 摻煉催化一中油過程

2015年大檢修后5月開工，決定進行摻煉催化一中回流油的試驗，由于一中油比柴油稍重，減輕了輕質柴油對渣油加氫裝置的影響。

2015年5月12日渣油加氫開工后，經過一段時間的調整，操作穩定后，自5月25日開始，進行了摻煉3#催化第一中段回流油（以下簡稱催化一中油）的試驗，摻煉過程如下：5月25日15：00時開始投用一中油至渣油加氫裝置，初始量5t/h，操作穩定一段時間后，從26日～28日，以每天一中油流量提高5t/h的速度，提至20t/h，摻煉量以不影響渣油加氫操作為前提，由于各方面限制的原因，一段時間沒有再往上提。

以下列出在其它條件基本相同，1#催化回煉部分自產柴油的情況下，渣油加氫摻煉一中油和不摻煉一中油的情況對比，由于摻入渣油加氫的一中油通過加氫重油進入兩套催化做原料，對兩套催化產品分布均產生影響，所以計算收率需要兩套催化合并計算，才能看出效果。即收率以兩套催化產品比兩套催化總加工量之和。見表3和表4。

表4 1#催化柴油部分自回煉，摻煉一中油時主要產品收率

表5 摻入催化一中油對渣油加氫原料的影響

表6 3#催化柴油部分自回煉，1#催化回煉低分油，未摻煉一中油時主要產品收率

表7 3#催化柴油部分自回煉，1#催化回煉低分油，摻煉一中油時主要產品收率

表8 摻煉催化一中油前后，催化柴油比重、十六烷指數變化

由表3、表4比較可知：摻煉一中油量約20.5噸/時（對占催化總加工量比例為20.5*24/9101=5.41%）后，液化氣+汽油對總催化原收率增加3.42%，催化柴油對總催化原料收率減少2.14%，油漿+生焦收率減少1.22%。

5.3 全廠低負荷條件下，渣油加氫摻煉一中油的效果比較

進入2016年，形式更加嚴峻，原油加工量進一步降低，全廠負荷降低后，渣油加氫降低了摻煉比，渣油加氫原料得以改善，摻入一中油后，進一步改善了原料質量，各種油品性質見表5。

以下列出在其它條件基本相同，3#催化回煉部分自身柴油，1#催化回煉固定數量的120萬加氫低分油的情況下，渣油加氫摻煉一中油和不摻煉一中油的情況對比（因渣油加氫空冷改造，2016年3月27日～3月29日，停止回煉催化一中油），同樣催化裝置主要產品收率以兩套催化合并計算。

收率以兩套催化產品比兩套催化總加工量之和。見表6、表7。

由表6、表7比較可知：摻煉一中油量約23.3噸/時（對催化總原料占比為23.3*24/8419.2=6.64%）后，液化氣+汽油對總催化原料收率增加4.20%，催化柴油對總催化原料收率減少3.09 %，油漿+生焦收率減少1.23 %。

5.4 渣油加氫摻煉催化一中油對催化裝置及渣油加氫裝置及所產柴油的影響

（1）對3#催化的影響：催化裂化重餾份油（這里為催化一中油）含有大量稠環芳烴，是催化裂化的非理想原料，進自己本裝置自身回煉難以裂化，生焦大，產品分布差，但摻入渣油加氫裝置，不僅可以作為低粘度稀釋油，改善渣油加氫運行效果，而且加氫后的稠環芳烴可以起著供氫劑的作用，促進大分子的瀝青質和膠質進行加氫轉化反應，在高溫、高壓條件下加氫，油品中稠環芳烴具有強的反應性能，極易在催化劑活性中心發生飽和反應，生成部分芳環加氫飽和的環烷并芳烴，成為較好的催化原料［4］，加氫后的油品再回到催化裂化進行裂解，得到更多我們需要的目的產品，減少了焦炭、干氣的產生。

一中油的抽出，直接減少了部分柴油（見一中油分析）和部分回煉油，它們經加氫后進催化裂化反應生成液態烴、汽油、柴油等產品，所以摻煉一中油對催化裂化影響是：多產了液態烴、汽油等目標產品，減少了催化柴油產量（由表3、表4對比可以說明），也減少了生焦，柴油比重稍有變輕，十六烷指數有所降低，但幅度很小。（見表8）

（2）對渣油加氫裝置的影響：由于催化一中油富含稠環芳烴和多環芳烴，比重大、十六烷值低等特點，摻入渣油加氫裝置后，渣油加氫柴油品質變差，耗氫增加，但改善了渣油加氫原料油的流動性，降低了反應苛刻度等，具體分析如下：

首先，渣油加氫摻入一中油前后，渣油加氫柴油密度升高，變化情況見圖1。

摻入一中油降低了渣油加氫柴油十六烷值，有時為降低柴油產量而壓干點也降低了柴油十六烷指數，所以渣油加氫的柴油十六烷值下降（見圖2），十六烷指數也下降（見圖3）。

渣油加氫摻入一中油后，原料硫含量略微降低，但原料粘度降低，改善了反應-接觸性能，柴油硫含量因此降低。摻入一中油前后柴油硫含量變化情況見圖4。

對柴油產量的影響：加上為了減少柴油總量，在渣油加氫分餾部分，抽出柴油實行窄餾份控制，根據產量需要，通過柴油干點調節柴油抽出，柴油干點一般控制為325～355℃，所以一中油的摻煉對渣油加氫柴油產量影響不大，實際上，柴油中的重餾份壓入加氫重油輸送到催化做原料。

對渣油加氫耗氫的影響，由于催化一中油不飽和烴多，進入渣油加氫后，增加裝置氫耗， 2015年3月27日停止摻煉催化一中油后，渣油加氫耗氫減少約6 KM3/h，見圖5，按減少23噸/時一中油計算，催化一中油耗氫261Nm3/噸油。

表9 渣油加氫原料中油品性質變化情況

對渣油加氫原料性質的影響：催化一中油富含稠環芳烴、多環芳烴等組份，粘度低、殘炭低等，渣油加氫摻入一中油后，降低了原料油的粘度和殘碳，改變了原料性質，降低殘碳就降低了反應苛刻度，降低粘度就減少了壓降，通過減少油品在催化劑上的滯留時間，減少了催化劑結焦，改善了油品在床層的分布等，有利于延長裝置運行周期；渣油加氫原料性質、催化一中油性質、摻煉一中油后的混合原料的性質見表9。

總之，摻煉催化一中油，對渣油加氫柴油品質，產生不利的影響，但柴油產量小，不構成大的影響，有時為減少柴油產量，還會全部送催化回煉生產液態烴、汽油，所以，總體對裝置運行產生正面影響，延長了運行周期。

6 存在問題及瓶頸

（1）由于一中油中含有部分柴油，輕組分依然會對進料泵振動和可能的汽化引起抽空產生影響，因而限制了摻煉量的進一步提高，特別是夏天氣溫高時，輕組分對冷高分入口空冷冷后溫度受到限制，有時還需要降量。

（2）在原料泵等總負荷限制條件下，摻煉一中油制約了處理量的提高，摻煉一中油需同時需要減少減三線進料量。

（3）摻煉一中油，耗氫會增加，由于催化產品中含不飽和烴多，加氫反應中耗氫增加，需注意增壓機負荷在調節范圍內。

7 摻煉一中油注意事項

（1）要注意冷低分溫度，注意摻煉比例對原料泵運行情況影響，防止抽空。

（2）催化一中油進渣油加氫回煉后，再進催化進行反應，如果是一對一的裝置，則形成閉路循環，對處理效果會有影響，最好形成開路，渣油加氫后路有兩套或多套催化裝置。

8 結語

中石化長嶺分公司利用渣油加氫裝置摻煉催化裝置重質柴油（催化一中油）在渣油加氫高壓高溫條件下，對催化重質柴油進行加氫后，作為催化原料進兩套催化反應，能顯著減少柴油產量，增加液態烴+汽油目的產品。

在目前不增加新裝置的條件下，渣油加氫摻煉催化一中油是一種行之有效的降低普通柴油產量，增產車柴的一種方法，同時降低了渣油加氫苛刻度，和改善了油品的流動性，使催化劑壽命得以延長，從而延長了催化劑壽命及裝置生產周期。

［1］張海源.提高催化裂化柴油十六烷值技術探討及應用［J］.當代化工，2016.45（2）∶412-415.

［2］長嶺分公司170萬噸/年渣油加氫技術操作規程［S］.

［3］長嶺分公司280萬噸/年催化裂化技術操作規程［S］.

［4］劉鐵斌，耿新國，等.渣油加氫與催化裂化深度聯合工藝技術研究［J］.當代化工，2012.41（6）∶582-585.