多產重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術的工業應用

武寶平，莫昌藝，黎臣麟，蔣學章，童 軍

(1.中國石油四川石化有限責任公司，成都 611930；2.中國石化石油化工科學研究院)

近年來，我國成品油市場需求逐步分化，其中車用柴油市場需求進入負增長區，車用汽油市場需求增速減緩，而與此同時受民航運輸業發展的影響，噴氣燃料市場需求快速增長[1]；與成品油市場不同的是，我國烯烴和芳烴等化工原料對外依存度較高，市場需求旺盛且以較快的速率逐年增長[2-3]。

為應對市場需求變化，降低全廠柴汽比、增產重石腦油和噴氣燃料，同時改善用作蒸汽裂解制乙烯原料的加氫裂化尾油的質量，中國石油四川石化有限責任公司(簡稱四川石化)采用中國石化石油化工科學研究院(簡稱石科院)開發的多產重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術對2.7 Mta蠟油加氫裂化裝置進行了技術改造，并在裝置改造后的新運行周期中采用了與該技術配伍的加氫精制催化劑(簡稱精制劑)RN-410和加氫裂化催化劑(簡稱裂化劑)RHC-210、RHC-220[4]。以下主要介紹該技術在四川石化的工業應用情況。

1 裝置及催化劑

裝置原設計采用雙器串聯一次通過加氫裂化工藝流程，加工蠟油和催化裂化柴油的混合原料，生產輕石腦油、重石腦油、噴氣燃料、柴油和尾油。2018年對裝置分餾系統進行了適應性改造，并更換采用多產重石腦油和噴氣燃料的加氫裂化技術及其配伍催化劑。

尾油質量改善的關鍵在于催化劑載體分子篩的選擇，故多產重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術中采用B酸量更高的分子篩以提高催化劑的開環選擇性，使得鏈烷烴更容易保留在尾油餾分中[5]；同時，由于含Y分子篩的加氫裂化催化劑具有活性好、開環性能高、對富含環狀烴的重組分裂解選擇性高等優點，因此該技術所采用的加氫裂化催化劑以含改性Y分子篩的裂化劑RHC-210為主，其具有開環選擇性好、B酸酸量高的特點，此外RHC-220催化劑具有活性適中，重石腦油和噴氣燃料選擇性好、尾油質量相對較高的特點[4-6]。本周期裝置在部分精制劑和裂化劑利舊的情況下，精制劑采用RN-410，裂化劑采用級配裝填的RHC-210和RHC-220。裝置于2018年5月完成催化劑裝填工作，裝填情況如表1所示。

表1 本周期催化劑裝填情況

2 運行初期標定結果

2018年7月裝置改造后開車一次成功，截至2019年10月12日，裝置已運行滿14個月。2019年10月12日完成運行初期催化劑性能標定。

2.1 原料油性質

標定期間裝置的濾后混合原料油(簡稱混合原料)為蠟油摻混質量比例為12%的催化裂化輕循環油(簡稱催化柴油)，其性質如表2所示。由表2可知：混合原料的密度(20 ℃)為894.9 kgm3，硫質量分數為8 860 μgg，氮質量分數為836 μgg，BMCI為42.3，為典型的加氫裂化裝置進料；受上游常減壓蒸餾裝置分離效果影響，混合原料終餾點較高，為551 ℃，使得混合原料中金屬Fe和Na的質量分數偏高，分別為2.04 μgg和6.58 μgg。

表2 裝置標定期間的混合原料性質

2.2 主要工藝條件

標定期間裝置的主要工藝條件列于表3。由表3可知，標定期間精制反應器第一床層壓降、精制反應器總壓降和裂化反應器總壓降均較低，且精制和裂化反應器操作溫度匹配合理。

表3 標定期間裝置的主要工藝條件

2.3 物料平衡

標定期間裝置的物料平衡數據列于表4。由表4可知，標定期間控制尾油收率為18.86%時，產品重石腦油收率為29.47%，噴氣燃料收率為36.24%，表明該技術的產品選擇性較好。計算得到標定期間反應化學氫耗為2.45%，低于設計值(2.82%)，符合預期。

表4 標定期間裝置的物料平衡數據

2.4 產品性質

標定期間各產品的性質分別列于表5～表8。由表5可知，輕石腦油產品硫、氮質量分數很低，分別為0.1 μgg和0.2 μgg，可作為蒸汽裂解制乙烯原料或低硫、低芳烴汽油調合組分。由表6可知，重石腦油產品的硫、氮質量分數分別為0.3 μgg和0.2 μgg，芳烴潛含量(w)為55.8%，可作為優質的重整進料。由表7可知，噴氣燃料產品的密度(20 ℃)為801.0 kgm3，煙點為27 mm，冰點為-55.4 ℃，閃點(閉口)為45 ℃，滿足3號噴氣燃料指標要求。由表8可知，尾油產品的BMCI為7.8，可作為優質的蒸汽裂解制乙烯原料。

表5 標定期間輕石腦油產品性質

表6 標定期間重石腦油產品性質

表7 標定期間噴氣燃料產品性質

表8 標定期間尾油產品性質

2.5 裝置改造前后的產品分布對比

表9為該裝置上周期(技術改造前)與本周期(技術改造后)的產品分布。由表9可知，與上周期相比，相近轉化率下本周期噴氣燃料收率增加11.48百分點，柴油收率由11.52%降低至0，實現了柴油零產出。以上結果表明，裝置采用多產重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術改造后，達到了在壓減柴油的同時增產重石腦油和噴氣燃料、改善化工原料質量的預期目標。

表9 裝置上周期與本周期的產品分布 w,%

3 多產重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術的運行分析

在處理量接近滿負荷的情況下，裝置運行期間精制和裂化反應器平均反應溫度變化趨勢如圖1所示，重石腦油、噴氣燃料和尾油收率變化趨勢如圖2所示，噴氣燃料產品煙點變化趨勢如圖3所示，尾油產品BMCI變化趨勢如圖4所示。

圖1 精制和裂化反應器平均反應溫度變化趨勢■—精制反應器； ◆—裂化反應器

圖2 重石腦油、噴氣燃料和尾油收率的變化趨勢◆—重石腦油； ■—噴氣燃料； ●—尾油

圖3 噴氣燃料產品煙點變化趨勢

圖4 尾油產品BMCI變化趨勢

由圖1可知，在裝置處理量接近滿負荷的情況下，精制和裂化反應器平均溫度變化趨勢較為平穩，精制和裂化催化劑的失活速率均不大于84 ℃a。由圖2可知：控制尾油收率為15%～30%的情況下，裝置的重石腦油收率為25%～35%，噴氣燃料收率為30%～40%；控制尾油收率約為15%的情況下，裝置的重石腦油收率不小于34%，噴氣燃料收率為30%～35%，滿足裝置改造預期目標。由圖3可知，噴氣燃料產品的煙點為26.5～30.0 mm，滿足3號噴氣燃料指標要求。由圖4可知，尾油產品的BMCI總體不大于10，最低約為3.4，可作為優質的蒸汽裂解裝置原料。

4 結 論

四川石化采用多產重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術對2.7 Mta加氫裂化裝置進行了技術改造，并在改造后的新操作周期中應用了與該技術配伍的精制劑RN-410和裂化劑RHC-210、RHC-220。裝置改造后運行滿14個月時進行了初期標定，標定結果表明：在尾油收率為18.86%的情況下，重石腦油收率為29.47%，噴氣燃料收率為36.24%；與上周期相比，在相近轉化深度下，噴氣燃料收率增加11.48百分點，柴油零產出；重石腦油產品的芳烴潛含量(w)為55.8%，噴氣燃料產品的煙點為27.0 mm，尾油產品的BMCI為7.8；裝置運行期間催化劑的活性、裝置產品分布和產品性質較為穩定，實現了在壓減柴油的同時多產重石腦油和噴氣燃料、改善化工原料質量的預期目標。