中壓加氫改質(zhì)-噴氣燃料加氫補充精制組合工藝生產(chǎn)3號噴氣燃料技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

劉建山，李 榮，安曉杰

(中國石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834003)

中壓加氫改質(zhì)-噴氣燃料加氫補充精制組合工藝生產(chǎn)3號噴氣燃料技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

劉建山，李 榮，安曉杰

(中國石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司，新疆 克拉瑪依 834003)

中國石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司采用中國石化撫順石油化工研究院開發(fā)的中壓加氫改質(zhì)-噴氣燃料加氫補充精制組合工藝，以焦化柴油和催化裂化柴油為主要構(gòu)成的混合柴油作原料，在緩和加氫條件下對中壓加氫改質(zhì)單元所生產(chǎn)的噴氣燃料餾分進行深度加氫補充精制后，噴氣燃料餾分中芳烴體積分?jǐn)?shù)由14.9%降至5.8%，煙點由22 mm提高至26 mm，完全符合3號噴氣燃料質(zhì)量要求。

噴氣燃料 中壓加氫改質(zhì) 補充精制

隨著國內(nèi)外航空業(yè)的飛速發(fā)展，噴氣燃料的需求量不斷增加。我國噴氣燃料消費量保持每年9.2%左右的增長速率，遠(yuǎn)高于全球5%的增長水平，年消費量超過25 Mt[1]，預(yù)計到2020年將超過40 Mt，這將極大推動煉油企業(yè)多產(chǎn)噴氣燃料產(chǎn)品應(yīng)對市場需求，同時也極大推動了噴氣燃料生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。目前，在噴氣燃料生產(chǎn)中，按照加工原料的不同，可以分為3種工藝：①以直餾組分為原料，通過加氫或非加氫處理工藝[2]生產(chǎn)合格的噴氣燃料，這類原料處理起來較容易，但原料來源不足；②以減壓餾分油(VGO)或其相應(yīng)餾分為原料的高壓加氫裂化工藝[3]，該工藝投資和操作費用高；③以劣質(zhì)低十六烷值柴油為原料的中壓加氫改質(zhì)技術(shù)[4-8]，該工藝投資及操作費用低，但難于得到芳烴含量和煙點均合格的噴氣燃料。2009年開始，中國石油克拉瑪依石化有限責(zé)任公司(簡稱克石化)與中國石化撫順石油化工研究院(簡稱撫研院)合作開展了重質(zhì)原油組分生產(chǎn)噴氣燃料的研究工作，開發(fā)了中壓加氫改質(zhì)-噴氣燃料加氫補充精制(MHUG-KHF)組合工藝。克石化于2011年4月建成投產(chǎn)1.2 Mta柴油中壓加氫改質(zhì)-噴氣燃料加氫補充精制工業(yè)裝置。裝置對環(huán)烷基直餾柴油、催化裂化柴油、焦化柴油實現(xiàn)深度改質(zhì)的同時生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的3號噴氣燃料。本文主要介紹克石化采用MHUG-KHF組合工藝生產(chǎn)3號噴氣燃料的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果。

1 工藝技術(shù)特點

MHUG-KHF組合工藝的特點：①增加貴金屬Pt噴氣燃料加氫補充精制單元，解決在中壓條件下芳烴加氫飽和深度相對較低的問題，能夠生產(chǎn)出質(zhì)量優(yōu)良的噴氣燃料產(chǎn)品；②相比原有定型的加氫裂化工藝而言，是一種改進型加氫裂化工藝，增加了貴金屬Pt加氫補充精制單元，可以確保因加氫改質(zhì)催化劑活性降低而造成噴氣燃料產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的問題；③噴氣燃料加氫補充精制單元可以通過調(diào)整加氫精制反應(yīng)溫度，靈活控制噴氣燃料芳烴含量；④可以實現(xiàn)低十六烷值柴油原料改質(zhì)生產(chǎn)清潔柴油的同時兼產(chǎn)噴氣燃料。

2 工藝流程

MHUG-KHF組合工藝流程示意見圖1。原料油與氫氣混合，經(jīng)換熱、加熱到反應(yīng)溫度后，自上而下流經(jīng)加氫改質(zhì)反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)自上而下依次裝有保護劑、精制催化劑和裂化催化劑。

原料油和氫氣在催化劑的作用下進行加氫脫硫、脫氮、脫氧、烯烴飽和、芳烴飽和、多環(huán)烴類選擇性開環(huán)、重餾分裂解等加氫精制與加氫裂化反應(yīng)；反應(yīng)流出物經(jīng)換熱后進入分離器進行氣液分離，分離出的生成油經(jīng)換熱、加熱后進入產(chǎn)品分餾系統(tǒng)，從分餾塔側(cè)線獲得噴氣燃料餾分，噴氣燃料餾分增壓后與新氫混合，經(jīng)換熱后進補充精制反應(yīng)器進行深度加氫補充精制，反應(yīng)流出物進入分離器進行氣液分離，分離出的油相經(jīng)分餾塔去除溶解的氫氣及生成的微量氣體后得到符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的3號噴氣燃料。

圖1 MHUG-KHF組合工藝流程示意

3工業(yè)應(yīng)用

3.1 催化劑

采用撫研院開發(fā)的FZC系列保護劑、FF-36加氫精制催化劑、FC-32加氫裂化催化劑及FHDA-10煤油精制專用催化劑。催化劑的主要物化性質(zhì)見表1。

加氫改質(zhì)單元采用1臺反應(yīng)器4個床層，噴氣燃料加氫補充精制單元采用1臺反應(yīng)器1個床層。

各反應(yīng)器催化劑的裝填情況見表2。FZC系列保護劑裝填在改質(zhì)反應(yīng)器頂部，進行飽和烯烴、脫除金屬等雜質(zhì)反應(yīng)，同時起到保護主催化劑的作用。FF-36精制催化劑的主要功能是飽和芳烴、脫除進料的氮化物和硫化物。FC-32催化劑的主要作用是實現(xiàn)環(huán)烷烴的選擇性開環(huán)改質(zhì)。FHDA-10催化劑的主要功能是使噴氣燃料餾分中的芳烴得到深度加氫飽和，煙點得到提高。

表1 催化劑的主要物化性質(zhì)

表2 各反應(yīng)器催化劑的裝填情況

3.2 原料油

以直餾柴油、催化裂化柴油、焦化柴油為構(gòu)成的環(huán)烷基混合柴油作為加氫改質(zhì)原料，混合柴油的主要性質(zhì)見表3，混合柴油的質(zhì)譜組成見表4。由表3和表4可見：相對于設(shè)計原料，實際混合柴油餾分偏重，硫、氮含量偏高；混合柴油的鏈烷烴、總環(huán)烷、總芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為19.8%，50.6%，27.0%，氫碳摩爾比為0.14，表現(xiàn)出混合柴油環(huán)烷基特性。

表3 混合柴油性質(zhì)

表4 混合柴油組成 w，%

3.3 主要操作條件

主要操作條件見表5和表6。由表5和表6可見：加氫改質(zhì)主要操作條件為反應(yīng)壓力12.3 MPa、氫油體積比1 214、精制平均溫度364.5 ℃、改質(zhì)床層平均溫度384.7 ℃、體積空速1.7 h-1；噴氣燃料加氫補充精制主要操作條件為反應(yīng)壓力1.8 MPa、氫油體積比402、反應(yīng)床層平均溫度185.0 ℃、體積空速1.5 h-1。

3.4 噴氣燃料餾分加氫補充精制前后性質(zhì)對比

混合柴油通過12.0 MPa加氫改質(zhì)單元后，在150～250 ℃條件下，噴氣燃料餾分再經(jīng)貴金屬Pt加氫精制催化劑深度加氫補充精制，噴氣燃料補充精制前后性質(zhì)見表7。從表7可以看出：噴氣燃料餾分補充精制前除煙點外，其它指標(biāo)均滿足3號噴氣燃料要求，因此，還需要進一步降低芳烴含量，提高煙點；經(jīng)貴金屬加氫補充精制后，芳烴體積分?jǐn)?shù)由14.9%降至5.8%，煙點由22 mm提高至26 mm，其它性質(zhì)變化不大，完全符合3號噴氣燃料質(zhì)量要求。

表5 加氫改質(zhì)主要操作條件

表6 噴氣燃料加氫補充精制主要操作條件

表7 噴氣燃料加氫補充精制前后性質(zhì)

3.5 物料平衡

裝置物料平衡見表8。從表8可以看出：裝置的化學(xué)氫耗為1.53%，氣體收率為1.46%，石腦油收率為11.88%，噴氣燃料收率為29.43%，改質(zhì)柴油收率為55.59%。噴氣燃料收率較設(shè)計值降低約4百分點是因為要控制噴氣燃料的閃點在40～50 ℃范圍，則噴氣燃料餾分餾程初餾點由設(shè)計值的145 ℃提高到了160 ℃，相應(yīng)噴氣燃料收率較設(shè)計值低。另外，低的氣體收率表明裂化催化劑有較好的選擇性，有利于提高氫氣利用率，降低氫氣消耗量。

表8 裝置的物料平衡(以純氫計) w，%

3.6 貴金屬催化劑脫芳烴活性及穩(wěn)定性

圖2 近4年噴氣燃料加氫補充精制反應(yīng)器入口出口溫度

表9 近4年噴氣燃料餾分加氫補充精制前后主要性質(zhì)

4結(jié)論

以環(huán)烷基混合柴油為原料的中壓加氫改質(zhì)-噴氣燃料加氫補充精制組合技術(shù)在克石化近4年的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，在緩和加氫條件下對中壓加氫改質(zhì)單元所產(chǎn)噴氣燃料餾分進行貴金屬Pt催化劑深度加氫補充精制，噴氣燃料餾分芳烴體積分?jǐn)?shù)由10.2%～16.8%降低至7.0%左右，煙點由19～24 mm提高到25 mm以上，補充精制后所生產(chǎn)3號噴氣燃料滿足質(zhì)量指標(biāo)要求。

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INDUSTRIALAPPLICATIONOFMHUG-KHFCOMBINEDTECHNOLOGYFORNo.3JETFUELPRODUCTION

Liu Jianshan， Li Rong， An Xiaojie

(PetroChinaKaramayPetrochemicalCo.Ltd.，Karamay，Xinjiang834003)

The combined process of the medium pressure hydroupgrading(MHUG) and kerosene hydrofinishing(KHF)，developed by Fushun research institute of petroleum and petrochemical，was adopted for production of No.3 jet fuel in PetroChina Karamay Petrochemical Co.Ltd.The mixture of coking diesel，F(xiàn)CC LCO and SR diesel was used as feedstock.Industrial application results show that after the jet fuel fraction from MHUG process was deeply hydrofinished under the mild reaction conditions，the aromatics in jet fuel product is reduced from 14.9% to 5.8%，the smoke point rises from 22 mm to 26 mm，in compliant with the quality specification of GB 6537—2006.

jet fuel； medium-pressure hydro-upgrading； hydrofinishing

2017-01-11；修改稿收到日期： 2017-03-02。

劉建山，工學(xué)碩士，高級工程師，長期從事煉油生產(chǎn)技術(shù)管理工作。

劉建山，E-mail：liujs2@petrochina.com.cn。