FDHC柴油中壓加氫裂化技術(shù)的開發(fā)

吳子明，曹正凱，曾榕輝，彭 沖

(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順113001)

FDHC柴油中壓加氫裂化技術(shù)的開發(fā)

吳子明，曹正凱，曾榕輝，彭 沖

(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順113001)

為了滿足煉油企業(yè)減產(chǎn)柴油、降低柴汽比的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整需求，中國石化撫順石油化工研究院開發(fā)了FDHC柴油中壓加氫裂化技術(shù)。該技術(shù)采用加氫裂化-補(bǔ)充精制工藝流程，解決了中壓加氫裂化噴氣燃料餾分煙點(diǎn)偏低和裝置運(yùn)行末期產(chǎn)品質(zhì)量下降等難題，通過優(yōu)化原料構(gòu)成、催化劑體系和操作參數(shù)，使之適用于加工直餾柴油原料，靈活增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)噴氣燃料產(chǎn)品、重整原料和蒸汽裂解制乙烯原料。生產(chǎn)的噴氣燃料餾分煙點(diǎn)可達(dá)28.1 mm，可作為優(yōu)質(zhì)3號噴氣燃料；未轉(zhuǎn)化柴油餾分BMCI可達(dá)9.5，可作為優(yōu)質(zhì)的蒸汽裂解制乙烯原料。

直餾柴油 中壓加氫裂化 噴氣燃料 蒸汽裂解原料 重整原料

近年來中國成品油消費(fèi)結(jié)構(gòu)變化明顯，汽油和噴氣燃料表觀消費(fèi)量快速上升，柴油表觀消費(fèi)量的增長逐漸放緩，消費(fèi)柴汽比逐年降低，煉油企業(yè)因柴油庫存壓力而被迫降低原油加工量，影響其整體經(jīng)濟(jì)效益的提升[1-3]。

中國石化撫順石油化工研究院(FRIPP)前期已成功開發(fā)MHC緩和加氫裂化、MPHC中壓加氫裂化、MHUG加氫改質(zhì)、MCI最大限度提高催化裂化柴油十六烷值和FD2G催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化等系列中壓加氫技術(shù)[4-8]。根據(jù)上述中壓加氫技術(shù)工藝研究結(jié)果，在中等壓力下加工柴油原料增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)噴氣燃料產(chǎn)品和蒸汽裂解制乙烯原料存在三方面問題：首先，由于反應(yīng)壓力偏低，常規(guī)中壓加氫裂化技術(shù)所產(chǎn)噴氣燃料餾分通常芳烴飽和深度不足，導(dǎo)致其煙點(diǎn)偏低，并且在裝置運(yùn)行末期，隨著反應(yīng)溫度超過加氫熱力學(xué)平衡限制點(diǎn)，加氫產(chǎn)品的芳烴飽和深度較初期明顯下降，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)一步降低；其次，以柴油為原料的中壓加氫裂化技術(shù)的操作模式由最大量生產(chǎn)柴油向增產(chǎn)噴氣燃料和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蒸汽裂解制乙烯原料方向轉(zhuǎn)變；第三，不同柴油原料的組成不同，直接影響加氫裂化產(chǎn)品質(zhì)量，需優(yōu)化各類柴油原料的最佳加工路線，選擇最適宜增產(chǎn)噴氣燃料或蒸汽裂解制乙烯原料的柴油原料。

本課題對上述問題依次開展工藝研究工作，采用加氫裂化-補(bǔ)充精制工藝流程，通過在中等壓力等級下考察反應(yīng)壓力、轉(zhuǎn)化深度、原料油、切割方案以及有無補(bǔ)充精制反應(yīng)器等對產(chǎn)品性質(zhì)的影響，開發(fā)FDHC柴油中壓加氫裂化技術(shù)，以增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)噴氣燃料、蒸汽裂解制乙烯原料和催化重整原料等產(chǎn)品，從而明顯降低柴汽比，滿足煉油企業(yè)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的迫切需求。

1 技術(shù)路線

FRIPP在FDHC柴油中壓加氫裂化技術(shù)開發(fā)過程中分別進(jìn)行了原料類型優(yōu)選、加氫裂化催化劑類型優(yōu)化、補(bǔ)充精制工藝流程優(yōu)選等方面的工作，最終確定技術(shù)路線為：采用加氫裂化-補(bǔ)充精制工藝流程，選用活性適宜、優(yōu)先轉(zhuǎn)化環(huán)狀烴、鏈烷烴保留能力強(qiáng)的高中油型加氫裂化催化劑和非貴金屬補(bǔ)充精制催化劑，在中等壓力下加工直餾柴油原料和少量焦化柴油原料，直接增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)噴氣燃料產(chǎn)品、蒸汽裂解制乙烯原料和重整原料。圖1為FDHC柴油中壓加氫裂化技術(shù)原則工藝流程示意。

圖1 FDHC柴油中壓加氫裂化技術(shù)原則工藝流程示意

2 結(jié)果與討論

2.1 工藝條件研究

以中國石化上海石油化工股份有限公司(簡稱上海石化)常三線直餾柴油為原料，在總體積空速0.8 h-1、入口氫油體積比700、裂化反應(yīng)溫度364 ℃和補(bǔ)充精制反應(yīng)溫度330 ℃的條件下，考察反應(yīng)氫分壓對中壓加氫裂化產(chǎn)品分布及主要產(chǎn)品性質(zhì)的影響，結(jié)果如表1所示。由表1可以看出：在加氫裂化反應(yīng)溫度相同時(shí)，不同氫分壓下加氫裂化轉(zhuǎn)化深度相當(dāng)，產(chǎn)品分布基本相同；隨著氫分壓的提高，化學(xué)氫耗略有增加；在補(bǔ)充精制反應(yīng)溫度相同時(shí)，隨著氫分壓上升，芳烴飽和能力提高，噴氣燃料餾分和未轉(zhuǎn)化柴油等主要產(chǎn)品的質(zhì)量明顯改善，在氫分壓由6.6 MPa提高到8.0 MPa時(shí)，噴氣燃料餾分煙點(diǎn)由26.6 mm提高至28.1 mm，可以直接生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)3號噴氣燃料，未轉(zhuǎn)化柴油的BMCI由11.9降低至10.7、十六烷值由67.8提高至69.0，可作為優(yōu)質(zhì)的蒸汽裂解制乙烯裂解原料或滿足國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)車用柴油(簡稱國Ⅴ柴油)的調(diào)合組分。

表1 反應(yīng)氫分壓對產(chǎn)品分布及主要產(chǎn)品性質(zhì)的影響

轉(zhuǎn)化深度對產(chǎn)品分布及化學(xué)氫耗的影響見圖2，對產(chǎn)品性質(zhì)的影響見圖3。由圖2可以看出，隨著轉(zhuǎn)化深度由約55%提高到85%，未轉(zhuǎn)化柴油餾分收率由44.19%降低至15.12%，噴氣燃料餾分收率僅從40.17%提高至48.17%，石腦油收率由15.02%快速提高至31.61%，化學(xué)氫耗由1.37%提高至2.06%。由此可見，隨著轉(zhuǎn)化深度的提高，噴氣燃料餾分收率增長緩慢，石腦油收率增長幅度大，代價(jià)是化學(xué)氫耗也快速增加。由圖3可以看出：隨著轉(zhuǎn)化深度由約55%提高到85%，芳烴飽和能力總體提高，主要目的產(chǎn)品的質(zhì)量明顯提高，其中未轉(zhuǎn)化柴油餾分的BMCI由13.4降低至9.5，鏈烷烴富集程度提高，芳烴含量降低，裂解性能進(jìn)一步提高，同時(shí)十六烷值由63.5提高至69.0，調(diào)合生產(chǎn)國Ⅴ柴油的能力更強(qiáng)；重石腦油的芳烴潛含量由56.8%降低至49.2%，仍然是優(yōu)質(zhì)的催化重整原料。

圖2 轉(zhuǎn)化深度對產(chǎn)品分布及化學(xué)氫耗的影響●—噴氣燃料收率; ■—未轉(zhuǎn)化柴油收率;▲—石腦油收率; ◆—化學(xué)氫耗

圖3 轉(zhuǎn)化深度對產(chǎn)品性質(zhì)的影響●—重石腦油芳烴潛含量，%; ■—噴氣燃料煙點(diǎn),mm;▲—柴油BMCI; ◆—柴油十六烷值

綜上所述，煉油企業(yè)在減產(chǎn)柴油的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整規(guī)劃中可以利用現(xiàn)有的8.0 MPa壓力等級的柴油加氫裝置或更高壓力等級的中壓加氫裂化裝置，經(jīng)適應(yīng)性改造后，以直餾柴油為主要原料，增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)噴氣燃料產(chǎn)品、蒸汽裂解制乙烯原料和重整原料，降低柴汽比，緩解目前存在的柴油銷售壓力；并可根據(jù)企業(yè)對蒸汽裂解制乙烯原料與重整原料的需求情況，選擇適宜的轉(zhuǎn)化深度。

2.2 餾分切割方案研究

在相同轉(zhuǎn)化深度下，不同餾分切割方案下未轉(zhuǎn)化柴油與噴氣燃料餾分的收率及主要性質(zhì)分別見表2和表3。由表2和表3可知：未轉(zhuǎn)化柴油餾分收率隨切割點(diǎn)溫度的降低而增加，但其BMCI則明顯升高；在柴油餾分中包含噴氣燃料組分時(shí)，其BMCI超過15，裂解性能明顯降低；噴氣燃料餾分收率隨著切割點(diǎn)溫度的提高而明顯增加，其煙點(diǎn)和芳烴含量指標(biāo)有所改善，但是冰點(diǎn)明顯提高；在切割點(diǎn)溫度提高到280 ℃時(shí)，噴氣燃料餾分冰點(diǎn)已不能滿足3號噴氣燃料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，但是柴油餾分的十六烷值提高，可以作為清潔車用柴油調(diào)合組分。因此，煉油企業(yè)可以根據(jù)自身產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整需求，選擇適宜的柴油中壓加氫裂化轉(zhuǎn)化深度和餾分切割范圍，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化。

表2 不同切割方案下未轉(zhuǎn)化柴油餾分收率及主要性質(zhì)

表3 不同切割方案下噴氣燃料餾分收率及主要性質(zhì)

2.3 原料油的適應(yīng)性研究

以上海石化常三線直餾柴油(直柴A)、中國石化北京燕山分公司直餾柴油(直柴B)和中國石化茂名分公司焦化柴油(焦柴C)為原料，控制相同轉(zhuǎn)化深度，考察FDHC柴油中壓加氫裂化技術(shù)對不同原料油的適應(yīng)性，結(jié)果見表4。由表4可以看出，與直餾柴油原料相比，加工焦化柴油原料時(shí)主要產(chǎn)品質(zhì)量明顯降低，其中噴氣燃料餾分煙點(diǎn)降低2個(gè)單位以上，未轉(zhuǎn)化柴油餾分的十六烷值略有降低，BMCI升高至17.0，裂解性能降低，但是其鏈烷烴含量較高，特殊情況下仍然可以作為蒸汽裂解制乙烯原料。因此，采用FDHC中壓加氫裂化技術(shù)生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)噴氣燃料產(chǎn)品和蒸汽裂解制乙烯原料時(shí)，應(yīng)在產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)有富余的情況下，才可以考慮摻煉部分焦化柴油原料。

表4 加工不同原料油時(shí)的工藝條件及主要產(chǎn)品性質(zhì)

2.4 不同工藝生產(chǎn)的蒸汽裂解制乙烯原料性質(zhì)對比

FDHC柴油中壓加氫裂化技術(shù)所產(chǎn)未轉(zhuǎn)化柴油與常規(guī)減壓蠟油加氫裂化技術(shù)所產(chǎn)柴油餾分和未轉(zhuǎn)化尾油均可作蒸汽裂解制乙烯原料，其主要性質(zhì)對比見表5。由表5可知:未轉(zhuǎn)化柴油的BMCI與未轉(zhuǎn)化尾油相當(dāng)，但其鏈烷烴體積分?jǐn)?shù)比后者提高近20百分點(diǎn)；與加氫裂化柴油餾分相比，未轉(zhuǎn)化柴油的BMCI降低約5個(gè)單位，鏈烷烴體積分?jǐn)?shù)提高50%以上，芳烴體積分?jǐn)?shù)降低50%以上。因此，柴油中壓加氫裂化的未轉(zhuǎn)化柴油是優(yōu)質(zhì)的蒸汽裂解制乙烯原料，其乙烯收率至少不低于未轉(zhuǎn)化尾油，高于加氫裂化柴油。

表5 不同蒸汽裂解制乙烯原料的性質(zhì)對比

2.5 反序串聯(lián)補(bǔ)充精制的技術(shù)優(yōu)勢

反序串聯(lián)補(bǔ)充精制是將直餾柴油經(jīng)中壓加氫裂化所產(chǎn)全餾分直接進(jìn)行補(bǔ)充精制，精制前后噴氣燃料餾分的芳烴含量及煙點(diǎn)見表6。由表6可以看出，與精制前相比，將直餾柴油經(jīng)中壓加氫裂化所產(chǎn)全餾分直接進(jìn)行補(bǔ)充精制后，噴氣燃料的芳烴體積分?jǐn)?shù)降低5～7百分點(diǎn)，煙點(diǎn)提高4～5個(gè)單位，均達(dá)到25 mm以上，可以直接用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的3號噴氣燃料。

表6 精制前后噴氣燃料餾分的芳烴含量及煙點(diǎn)

3 結(jié) 論

FDHC柴油中壓加氫裂化技術(shù)采用加氫裂化-補(bǔ)充精制工藝流程，解決了中壓加氫裂化噴氣燃料餾分煙點(diǎn)偏低和裝置運(yùn)行末期產(chǎn)品質(zhì)量下降等難題，通過優(yōu)化原料構(gòu)成、催化劑體系和操作參數(shù)，適用于加工直餾柴油原料，靈活增產(chǎn)優(yōu)質(zhì)噴氣燃料產(chǎn)品、重整原料和蒸汽裂解制乙烯原料。生產(chǎn)的噴氣燃料餾分煙點(diǎn)可達(dá)28.1 mm，可作為優(yōu)

質(zhì)3號噴氣燃料；未轉(zhuǎn)化柴油餾分BMCI可達(dá)9.5，可作為優(yōu)質(zhì)的蒸汽裂解制乙烯原料。該技術(shù)有助于滿足煉油企業(yè)減產(chǎn)柴油、降低柴汽比的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整需求。

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DEVELOPMENT OF FDHC TECHNOLOGY FOR DIESEL MIDDLE-PRESSURE HYDROCRACKING

Wu Ziming, Cao Zhengkai, Zeng Ronghui, Peng Chong

(SINOPECFushunResearchInstituteofPetroleumandPetrochemicals,Fushun,Liaoning113001)

To reduce the dieselgasoline ratio, SINOPEC Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals has developed a diesel middle pressure hydrocracking FDHC technology, consisting of hydrocracking and hydrorefining processes.The problems of lower smoke point of jet fuel produced by middle pressure hydrocracking process and the quality reduction of products at the end of running are solved.The optimized catalyst system, feedstocks, and operation conditions make the FDHC technology suitable to process straight-run diesel fraction, meanwhile the high quality jet fuel, feedstocks for catalytic reforming and steam cracking can flexibly be produced.The smoke point of jet fuel produced reaches 28.1 mm, which can be used as 3#jet fuel.The BMCI of unconverted diesel oil is only 9.5, a high quality feed for steam cracking unit.

straight-run diesel； middle pressure hydrocracking； jet fuel; steam cracking feed； reforming feed

2016-08-15； 修改稿收到日期： 2016-10-18。

吳子明，大學(xué)本科，高級工程師，主要從事加氫裂化工藝技術(shù)研發(fā)工作。

彭沖，E-mail：pengchong.fshy@sinopec.com。