柴油加氫精制裝置降凝方案比較

孟祥雷，吳文濤，何 鋒，鐘海軍

（1.中國石油遼陽石化公司油化廠，遼寧遼陽111003；2.中國石油遼陽石化公司煉油廠，遼寧遼陽111003；3.中國石油石油化工研究院，北京02206）

某石化公司為滿足柴油質量升級的需要，于2007年投產(chǎn)1套120×104t/a柴油加氫精制裝置，原料為俄羅斯原油的直餾柴油［1-2］。裝置采用生產(chǎn)國Ⅴ標準柴油的PHF-102超低硫催化劑，是中國石油開發(fā)并具有自主知識產(chǎn)權的PHF-102超低硫催化劑的首次國內工業(yè)化應用。

柴油深度和超深度加氫脫硫在反應機理上與常規(guī)的加氫脫硫有著很大的差異［3］。當進行深度脫硫時，面臨的是柴油餾分中結構相對復雜且有位阻效應的硫化物（如4，6-二甲基二苯并噻吩及2，4，6-三甲基二苯并噻吩類），所以脫除有空間位阻效應的硫化物時脫硫難度更大，對催化劑和裝置操作條件要求更為苛刻。

在初冬和春季，北方市場需求大量低凝柴油（-10#、-20#和-35#等），由于加氫裂化裝置柴油的產(chǎn)量小，調和生產(chǎn)低凝柴油不具有規(guī)模優(yōu)勢。而120×104t/a加氫精制裝置原設計生產(chǎn)0#柴油，無法以普通低凝柴油作為原料，脫硫后產(chǎn)出相同牌號的國Ⅴ柴油，存在產(chǎn)品精制后硫含量合格但凝點較高，產(chǎn)品質量升級但凝點高的現(xiàn)象。因此，如何利用現(xiàn)有裝置增產(chǎn)低凝柴油以提高經(jīng)濟效益成為攻關的難點。

通過科技攻關，成功生產(chǎn)出普通0#、國Ⅴ0#、低凝-10#和-35#柴油，極大的提高了經(jīng)濟效益。文中主要對PHF-102催化劑在120×104t/a柴油加氫裝置上生產(chǎn)清潔柴油的4種方案進行比較，并優(yōu)化了運行參數(shù)。

1 工藝流程簡介

原料經(jīng)過濾后進入原料油緩沖罐，再由反應進料泵升壓至9.1 MPa后，先與氫氣混合進入反應產(chǎn)物與混氫原料油換熱器殼程，然后進入反應進料加熱爐加熱至所需溫度（310～340℃），自上而下流經(jīng)加氫精制反應器。在反應器中，原料油和氫氣在催化劑作用下，進行加氫脫硫、脫氮、烯烴飽和等精制反應。從加氫精制反應器出來的反應產(chǎn)物經(jīng)換熱降溫至130℃后，再進入反應產(chǎn)物空冷器冷卻至50℃左右進入高壓分離器和低壓分離器中進行油、水、氣3相分離。自高壓分離器頂部出來的高分氣除少部分作為含氫氣體排出裝置外（根據(jù)反應部分的生產(chǎn)操作情況而定），大部分進入循環(huán)氫壓縮機入口緩沖罐。高壓分離器底部水相為含硫、含銨污水，至低壓分離器，經(jīng)過低壓分離器然后至含硫污水總管出裝置。

油相為加氫后的生成油，經(jīng)調節(jié)閥降壓后至低壓分離器。從高壓分離器出來的液體減壓后進到低壓分離器中繼續(xù)進行油、水、氣3相閃蒸分離。低壓氣體至裝置含硫氣總管，水相即含硫污水經(jīng)減壓后，送至污水汽提裝置處理［4］。

低分油送至分餾部分進行柴油和石腦油分離。由連續(xù)重整裝置提供或制氫提供來的氫氣，作為本裝置的新氫，新氫進入新氫緩沖罐經(jīng)新氫壓縮機升壓至9.1 MPa。同時高壓分離器頂氣體大部分進入循環(huán)氫壓縮機入口緩沖罐緩沖、脫液后進入循環(huán)氫壓縮機升壓至9.1 MPa后，與新氫壓縮機所排新氫混合，混合后再與原料混合，一并與反應產(chǎn)物換熱。裝置原則流程見圖1。

圖1 裝置原則流程

2 4種方案探索實踐

2.1 催化劑簡介

反應器共裝入3種催化劑：PHF-102、PHF-102P-2和PHF-102P-3。

其中PHF-102P-2和PHF-102P-3為保護劑，PHF-102為主催化劑。催化劑采用全床層密相裝填，PHF-102裝填密度900 kg/m3。催化劑裝填情況見表1。

表1 催化劑裝填表

2.2 4種方案比較

4種方案的原料組成、運行參數(shù)和產(chǎn)品性質比較分別見表2～4。

表2 4種原料性質比較

表3 4種方案主要工藝參數(shù)

表4 4種方案柴油產(chǎn)品性質分析

2.3 運行情況分析

（1）普通柴油要求硫含量控制在350μg/g以內，而國Ⅴ標準的超低硫柴油要求硫小于10μg/g。由表3和表4可見，同比條件下生產(chǎn)國Ⅴ標準產(chǎn)品操作條件更為苛刻，即生產(chǎn)普通柴油反應器入口溫度比國Ⅴ柴油低約5～10℃左右。所以，可以根據(jù)目的產(chǎn)品的不同，及時調整操作參數(shù)，在保證產(chǎn)品質量的前提下，要求產(chǎn)品質量不過剩，又能節(jié)省能耗和氫耗。

（2）由表3、4可見，通過調整操作工藝參數(shù)和原料組成，成功實現(xiàn)了普通0#、國Ⅴ0#、低凝-10#和-35#柴油的生產(chǎn)方案靈活變換。

由表3可見，-10#和-35#柴油95%點比0#柴油分別低約20℃和50℃左右，按照硫的一般分布規(guī)律測算［5］，-10#和-35#柴油中總硫含量和難脫除硫含量均低于0#柴油，所以由表4可見，生產(chǎn)-10#柴油和-35#柴油時反應器入口溫度同比降低約5℃和15℃左右。

（3）由表3和表4可見，由于-10#和-35#柴油50%和95%點比0#柴油低，所以，同樣操作條件下分餾塔底溫度同比約降低15℃和25℃左右。

（4）與普通柴油相比，國Ⅴ標準的超低硫柴油指標更加嚴格且指標的相互制約性增強，除對硫含量要求嚴格以外，還對十六烷值提出更高要求，另外，又增加了對密度、潤滑性和多環(huán)芳烴的要求。特別是生產(chǎn)低凝柴油時，既要保證硫合格，也要保證凝點和閃點合格，所以在操作中相互制約因素增加，提高了操作的難度。

（5）由表3和表4可見，在未設置循環(huán)氫脫硫設施情況下，系統(tǒng)中硫化氫濃度較高，抑制了催化劑加氫脫硫活性［6］，尤其是在超低硫產(chǎn)品質量要求的條件下，但2種工況下脫硫率均達到99.5%以上，十六烷值提高幅度約3個單位，而且柴油產(chǎn)品的多環(huán)芳烴含量等性質也得到一定程度的改善，產(chǎn)品滿足國Ⅴ標準的超低硫柴油要求。

（6）受系統(tǒng)氯化銨鹽堵塞影響，裝置負荷無法達到設計值［7］。

3 經(jīng)濟效益核算

120×104t/a柴油加氫精制裝置共生產(chǎn)京Ⅴ0#柴油62 370 t/a，其中京Ⅴ-10#柴油21 000 t，-35#柴油120 948 t。生產(chǎn)幾種柴油產(chǎn)品能耗和氫耗基本相差不大，其效益情況如下：

京Ⅴ0#柴油與普通0#柴油差價約254元/t，增加效益62 370 t×254元/t＝1 584.2×104元；

京Ⅴ-10#柴油與京Ⅴ0#柴差價約307元/t，增加效益21 000 t×307元/t＝644.7×104元；

-35#柴油與普通0#柴油差價約900元/t，增加效益120 948 t×900元/t＝1.088×108元。

4 結束語

通過調整操作工藝參數(shù)和原料組成，某石化公司120×104t/a加氫精制裝置成功地實現(xiàn)了生產(chǎn)普通0#、國Ⅴ0#、低凝-10#和-35#柴油的生產(chǎn)方案靈活變換，無需改造就實現(xiàn)了1套裝置生產(chǎn)各標準和牌號柴油，并探索優(yōu)化了各種方案下的運行參數(shù)，裝置可以根據(jù)市場需求，及時調整生產(chǎn)方案，提高經(jīng)濟效益。