液相柴油加氫裝置摻煉催化柴油的實踐

王方光

摘 要：惠州石化催化柴油原本由煉油一期加工處理，煉油二期不處理催化柴油。由于2019年一季度煉油一期停工檢修，導致煉油二期所產催柴無法連續加工。這時就提出了由煉油二期相關裝置來繼續加工煉油二期所產催柴是否可行的問題。經研究決定由液相蠟油加氫裝置、渣油加氫裝置和液相柴油加氫裝置三套裝置共同處理煉油二期所產催化柴油。經實踐，液相蠟油加氫裝置和渣油加氫裝置摻煉催化柴油最大能力為100t/h，由液相柴油加氫裝置所產精制柴油產品能夠達到國Ⅴ標準，摻煉催化柴油對液相柴油加氫裝置催化劑活性負面影響大，方案不適宜長時間實施。

關鍵詞：液相柴油加氫;催化柴油;催化劑失活;國Ⅴ標準

1 裝置特點與工藝流程說明

液相柴油加氫裝置采用美國杜邦公司 IsoTherming“全液相等溫床”加氫專利技術，催化劑床層溫升小，溫度分布均勻，無局部過熱及“飛溫”現象，使得加氫過程更安全、可控。

采用熱低分+冷低分流程，提高熱量回收率 ，氣體及石腦油產率低、催化劑使用壽命長，取消循環氫系統，流程簡單、建設投資少、運行能耗低，裝置本質安全性能更高;高壓換熱器采用纏繞管換熱器，提高傳熱效率，進一步降低建設投資。

本裝置采用美國杜邦公司IsoTherming等溫液相床加氫專利技術，反應產物分離采用“熱低分+冷低分+分餾塔”工藝流程。與常規“滴流床”加氫工藝相比，該技術具有流程簡單、生產過程更安全、催化劑壽命長、能耗低等特點。

2 摻煉催柴生產標定

為了檢驗液相柴油加氫裝置摻煉催化柴油的能力和可行性，首先進行了標定。隨著催柴摻煉量的增加，原料密度由839.3kg/m3逐漸增加至857.4kg/m3，原料中的總芳烴含量增加，十六烷值下降，當摻煉量達到80t/h時，原料中的總芳烴含量增加10.5%，十六烷值下降12.9單位。整個摻煉催柴過程中，精制柴油產品硫、氮含量滿足國Ⅵ要求。柴油加氫精制柴油產品顏色逐漸加深，精制柴油色度由摻煉前的0.5上升至1.5，但滿足產品質量要求。隨著催柴摻煉量的逐步增加，精制柴油產品十六烷值逐步下降，當摻入量達到70t/h時，精制柴油十六烷值為50.9低于國標要求（國Ⅵ要求≥51），可適當加入一定十六烷值改進劑即可。當催柴摻煉量提高到80t/h時，反應器入口溫度較之前提約7℃，一反加權平均溫度上升7.5℃，二反加權平均溫度上升8.5℃。整個標定過程精制柴油產品硫含量小于10ppm。綜合標定數據分析情況可知，液相柴油加氫裝置摻煉催柴，可以生產合格的國Ⅴ質量標準柴油產品;摻煉催柴過程會導致液相柴油加氫裝置原料的總芳烴含量增加，十六烷值下降;摻煉催化柴油會導致精制柴油產品十六烷值降低，色度增加;摻煉催化柴油生產質量合格的國Ⅴ質量標準柴油，需要更高的反應溫度。

3 實際摻煉過程分析及對策

2019年2月1日，柴油加氫裝置完成摻煉催柴生產標定，開始轉入正式實施摻煉催柴方案。摻煉過程持續至2019年5月結束。

2019年1至5月份，柴油加氫裝置催柴摻煉量范圍為0t/h-100t/h，實際摻煉量的選擇是根據煉油二期催化（II）裝置催柴產量以及中間罐容選擇的合適摻煉量，其中2月中旬至4月下旬，實際摻煉催柴量大于標定期間確定的最大摻煉量80t/h。精制柴油硫含量變化范圍為4.0ppm-10.3ppm，隨著催柴摻煉量的變化和摻煉時間的增長，精制柴油硫含量總體是增加的。截止到4月末，精制柴油硫含量進本可以達到控制指標不大于8ppm，進入5月份，精制柴油硫含量大部分時間處于8ppm-10ppm之間，按照原定的工藝卡片，是屬于超標的，但是根據生產實際，以及對精制柴油產品性質的預判，5月前，經與指揮中心請示，在保證不影響產品出廠的前提下，提前將產品硫含量控制指標修改為不大于10ppm。這樣就保證了1月至5月份摻煉催柴期間的所有精制柴油產品完全達到了指標要求。針對整個摻煉過程中的精制柴油硫含量變大以及精制柴油色度變大問題。經過研究，采用了增加蠟油加氫和渣油加氫反應深度和氫分壓的操作方法盡量讓芳烴飽和反應在高氫分壓下進行，嚴格控制加氫柴油流程不大于360℃，降低柴油加氫的脫硫壓力，降低柴油加氫裝置反應苛刻度，保證了精制柴油色度不大于2。整個摻煉過程中精制柴油產品十六烷值在50左右，低于產品控制指標，針對這個問題，經與指揮中心溝通，可以通過適當加入一定十六烷值改進劑即可解決。

4 摻煉催化柴油對反應催化劑的影響及對策

液相柴油加氫裝置設計的反應入口末期溫度為368℃，床層允許最高溫度為400℃，由圖1可以看出，可以看出摻煉催柴過程中，反應各溫度已經接近甚至達到了設計末期溫度。這還是實踐過程中平均加工負荷低于滿負荷的表現。若加工負荷為滿負荷，那么反應溫度數據顯然將更加高。說明摻煉催柴對液相柴油加氫裝置反應催化劑負面影響很大。裝置開工穩定后，WABT整體為提溫趨勢。沒摻煉催柴前平均失活速率約0.63℃/月;摻煉催柴期間失活速率高達1.2℃/月。反應加權平均溫度為最高達到390℃（設計末期溫度為387℃），若按摻催柴失活速率計算，催化劑能使用至2019年12月上旬，催化劑實際使用壽命將低于設計使用周期。若按不摻催柴失活速率計算，催化劑能使用至2020年5月上旬，催化劑使用壽命可以達到設計的使用周期。自5月下旬停止摻煉催柴，根據精制柴油產品化驗分析情況，反應器溫度逐步降低，截止2019年6月末，反應器入口溫度降至351.5℃，較摻煉催柴時最高溫度降低15℃。但相比1月份摻煉催柴前的343℃的反應入口溫度仍高8.5℃。根據截止到2019年6月的相關數據對比分析，可以知道，反應催化劑活性在摻煉催柴過程中損失較大。為了降低催化劑失活速率，生產實際操作中，采取了如下操作方法：及時準確的監控催化柴油原料性質，保證催化柴油密度和餾程嚴格控制在指標內;保證液相蠟油加氫裝置和渣油加氫裝置加氫柴終餾點不大于360℃;加大蠟油加氫與渣油加氫反應深度，使催柴組分中芳烴及不飽和烴盡力飽和;制定完整妥善的新氫中斷事故處理預案，防止新氫管網劇烈波動對液相柴油加氫反應的影響;精細化調整反應溫度，使產品合格的情況下盡最大努力降低反應入口溫度;通過開大反應器各床層釋放氣調節閥增加反應氫分壓;在滿足產品出廠合格前提下適時調高精制柴油硫含量控制指標。

5 結論

①中海油惠州石化液相柴油加氫裝置摻煉催化柴油生產國Ⅴ柴油是可行的，但需要液相蠟油加氫裝置和渣油加氫裝置首先對催化柴油進行預加工;②中海油惠州石化液相柴油加氫裝置摻煉催化柴油生產質量合格的國Ⅴ質量標準柴油，需要更高的反應溫度;③中海油惠州石化液相柴油加氫裝置摻煉催化柴油對催化劑活性影響大，會加速催化劑失活速率，不適宜長時間大量摻煉催柴。

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