柴油加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝裝置國Ⅴ升級改造

潘登，楊乾堅，楊旭東

（中國石油玉門油田煉油化工總廠，甘肅玉門 735200）

玉門油田煉油化工總廠50萬噸/年柴油加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝裝置（以下簡稱柴油改質(zhì)裝置）2002年底建成并投產(chǎn)，采用撫順石油化工研究院（FRIPP）開發(fā)的MCI技術(shù)，設計加工原料為催化柴油和直餾柴油。2011年9月，柴油改質(zhì)裝置進行了生產(chǎn)低凝柴油的技術(shù)改造，通過采用FRIPP的劣質(zhì)柴油加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝工藝（FHI）技術(shù)，使玉門煉廠具備了生產(chǎn)低凝柴油的能力。為實現(xiàn)全廠柴油國Ⅴ質(zhì)量升級，柴油改質(zhì)裝置進行了國Ⅴ柴油試生產(chǎn)，通過提高反應溫度和壓力來增大反應深度，同時增大新氫進量和外排廢氫量來提高循環(huán)氫的氫純。結(jié)果表明，在原加氫精制催化劑作用下，通過優(yōu)化生產(chǎn)條件生產(chǎn)的國Ⅴ柴油雖能達到國Ⅴ標準，但裝置加工能耗高，反應條件苛刻，操作難度大，且沒有可調(diào)整的上升空間。因此柴油改質(zhì)裝置于2016年7月進行了國Ⅴ升級適應性改造，在原有設備的基礎上更換加氫精制催化劑并新增循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)。改造后的柴油改質(zhì)裝置以催化柴油、焦化汽油和直餾柴油為加工原料。夏季執(zhí)行精制方案，生產(chǎn)0#優(yōu)質(zhì)柴油，冬季執(zhí)行降凝方案，生產(chǎn)–20#和–35#低凝柴油，以滿足低凝柴油的市場需求[1]。柴油改質(zhì)裝置自改造升級運行至今，已連續(xù)平穩(wěn)運行20個月，催化劑使用效果良好，各項指標均達到了設計預期目標，柴油產(chǎn)品質(zhì)量達到了國Ⅴ柴油的標準。

1 國V升級改造方案

1.1 工藝流程

柴油改質(zhì)裝置未升級改造前，通過直接排放廢氫的方式來控制循環(huán)氫中硫化氫的濃度，廢氫排放量為1 000～1 500 m3/h。改造后的柴油改質(zhì)裝置通過循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)來調(diào)節(jié)循環(huán)氫中硫化氫的濃度，使得廢氫排放量大幅降低，為300～500 m3/h，同時補充少部分新氫提高循環(huán)氫的氫純度。新增循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)的工藝流程如圖1所示。

1.2 催化劑裝填

圖1 循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)的流程（粗線為新增脫硫流程）

柴油改質(zhì)裝置采用單段雙劑串聯(lián)加氫一次通過的工藝流程[2-3]，加氫精制反應器R-501內(nèi)裝填FRIPP開發(fā)的FF-36型加氫精制催化劑，改質(zhì)降凝反應器R-502內(nèi)裝填FC-20型降凝催化劑。由于FF-36型加氫精制催化劑不適合深度脫硫，因此柴油改質(zhì)裝置在改造期間將FF-36更換為FRIPP新開發(fā)的適合深度脫硫的FF-36A型加氫精制催化劑。催化劑裝填采用密相裝填，采用FBN鳥巢保護劑。催化劑和保護劑主要物化指標見表1。

1.3 催化劑預硫化

催化劑預硫化采用濕法預硫化，硫化油為常減壓直餾柴油，硫化劑為二甲基二硫。在反應器入口溫度為180℃，壓力6.5 MPa的條件下，引硫化油對干燥的催化劑進行潤濕，待穿透催化劑床層后，將裝置改為硫化循環(huán)。反應器床層溫度達到200℃時，向反應系統(tǒng)注入硫化劑，總注入量為16 t，整個硫化過程中各項指標均控制在規(guī)定范圍內(nèi)。催化劑硫化階段的控制指標見表2。

2 裝置生產(chǎn)運行情況

2.1 原料性質(zhì)

柴油改質(zhì)裝置在夏季執(zhí)行精制方案，冬季執(zhí)行降凝方案（每年11月至第二年2月）。精制方案加工原料為催化柴油、焦化汽油和直餾柴油，直餾柴油所占比例較小。降凝生產(chǎn)方案中增加了直餾柴油的占比，主要是由于直餾柴油中高凝點組分的正構(gòu)烷烴含量較多，經(jīng)異構(gòu)化反應后可以獲得較大的降凝幅度，更有利于在冬季生產(chǎn)低凝柴油。混合原料油的主要性質(zhì)見表3。

表1 催化劑和保護劑主要物化指標

表2 催化劑硫化階段的控制指標

表3 原料油的主要性質(zhì)

2.2 操作條件

精制方案和降凝方案反應條件的差別主要體現(xiàn)在反應溫度上。原料油通過反應系統(tǒng)時，在加氫精制反應器R-501中進行烯烴飽和、脫硫、脫氮、脫氧等精制反應，在改質(zhì)降凝反應器R-502中進行異構(gòu)化、加氫裂化等改質(zhì)反應。執(zhí)行精制方案時，R-501床層溫升較大，R-502基本沒有溫升。國Ⅴ柴油試生產(chǎn)期間R-501床層平均溫度約為388℃，遠高于正式生產(chǎn)國Ⅴ柴油時R-501床層平均溫度（約371℃），在原加氫精制催化劑的作用下，加氫脫硫反應條件更加苛刻，操作難度大。執(zhí)行降凝方案時（以生產(chǎn)–20#柴油為例），需要提高R-502入口溫度，以達到降凝反應的引發(fā)溫度，具體的操作參數(shù)見表4。

表4 精制方案和降凝方案主要操作參數(shù)

2.3 產(chǎn)品性質(zhì)

柴油改質(zhì)裝置運行20個月來，運行平穩(wěn)，各項技術(shù)指標均達到了預期目標，可分別執(zhí)行精制方案和降凝方案生產(chǎn)不同標號的國Ⅴ柴油。精制柴油的主要性質(zhì)見表5。

由表5可見，執(zhí)行精制生產(chǎn)方案時，原料油在新型加氫精制催化劑FF-36A和降凝催化劑FC-20的共同作用下，可使柴油的硫含量降至4.5 μ g/g。執(zhí)行降凝生產(chǎn)方案時，柴油產(chǎn)品的凝點為–38℃，硫含量為3.8 μ g/g。應用結(jié)果表明，F(xiàn)F-36A型加氫精制催化劑具有優(yōu)異的催化活性和深度脫硫的性能，且與降凝催化劑FC-20活性匹配良好，很好地滿足了柴油改質(zhì)裝置生產(chǎn)國Ⅴ柴油的需求。

表5 柴油產(chǎn)品的主要性質(zhì)

3 結(jié)論

50萬噸/年柴油加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝裝置的國Ⅴ升級改造成功，通過更換加氫精制催化劑和增加循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)，可以滿足改質(zhì)裝置生產(chǎn)國Ⅴ柴油的需求。FF-36A型加氫精制催化劑具有優(yōu)異的催化活性和深度脫硫的性能，且與降凝催化劑FC-20活性匹配良好，可分別執(zhí)行精制方案和降凝方案生產(chǎn)不同標號的國Ⅴ柴油。