PHC-05原料型加氫裂化催化劑開發及應用

田宏宇，李海巖，謝方明，孫發民，顏子金

（中國石油石油化工研究院大慶化工研究中心，黑龍江大慶163714）

近年來，國內煉油產業存在油品結構不合理、化工產能不足、芳烴和烯烴等基礎化工原料短缺等問題。2020年，中國1次煉油能力9.54×108t/a，開工率75%，煉油能力過剩2×108t/a，成品油供應過剩加劇［1］。目前在建裝置產能6 900×104t，規劃產能2.4×108t，預計“十四五”末期煉油產能超過10×108t，部分落后產能面臨淘汰，因此，需要煉油轉型升級、調整產品結構、降低柴汽比，從而實現煉化一體化，解決煉油能力過剩問題［2］。

1 PHC-05催化劑開發

針對煉化產品結構調整及煉化轉型升級需求，中國石油石油化工研究院（以下簡稱石化院）適時開發出了1 種化工原料型加氫裂化催化劑PHC-05。該催化劑以MSY 分子篩作為主要酸性組分，創新性的采用流化態水熱超穩化技術，大幅度脫除孔道中的非骨架鋁和鈉離子，實現了脫鋁、補硅的均勻改性，其中B 酸含量是L 酸的10.6 倍，介孔孔徑達45 nm。MSY 分子篩豐富的介孔結構和酸性中心，提高了蠟油分子2次裂化定向轉化能力，有效防止單環芳烴及環烷烴、直鏈烷烴理想產物的進一步裂化［3］。以MSY 分子篩為裂化活性組分，鎳鎢為加氫活性組分，采用絡合法組裝技術，實現催化劑加氫與裂化功能的合理匹配，最終開發出PHC-05化工原料型加氫裂化催化劑［4］。

PHC-05可將劣質2次加工油直接轉化為重整原料和乙烯原料，具有原料適應性強，產品質量好，生產方案靈活等優點，適應1 段串聯和全循環等工藝流程，實現多產重石腦油、多產尾油和兼產航煤，是適合中國煉化轉型升級的關鍵生產技術。該催化劑于2018 年在某石化公司120×104t/a 加氫裂化裝置成功應用，取得良好工業應用效果［5］。

2 PHC-05催化劑工業應用情況

為滿足某石化公司120×104t 加氫裂化裝置增產重石腦油、改善尾油產品質量和兼產航煤技術需求，采用化工原料型加氫裂化催化劑（PHC-05）技術完成裝置改造設計，于2018 年9 月在該石化公司120×104t 加氫裂化裝置首次工業應用并實現開車成功，其中加氫裂化預處理催化劑采用石化院自主開發的PHT-01。

2.1 原料油

該公司加氫裂化裝置采用的原料油主要包括常3、催化重柴油、減1、減2 線酮苯輕去蠟油、減2線酮苯重去蠟油、脫蠟油等，原料油性質見表1。

表1 加氫裂化裝置原料油性質

由表1 可知，原料油密度860.7 kg/m3、餾程246～470 ℃、硫含量841 mg/kg、氮含量477 mg/kg。

2.2 工藝條件及產品性質

采用上述原料油，在氫分壓14.2 MPa、入口氫油體積比580、裂化反應平均溫度368 ℃的條件下，PHC-05催化劑在120×104t/a加氫裂化裝置應用效果見表2、3。

從表2 可以看出，輕石腦油收率11.3%，重石腦油收率47.5%，化工原料總收率達到68.9%，同時能夠保證C5+液體收率達到99%以上，有效解決了高化工原料選擇性和高液體產品收率兼顧性的問題［6］。裂化平均溫度368 ℃，與技術指標≯385 ℃的要求仍有17 ℃空間，若將裂化體積空速提高，只需再補償5～6 ℃，產品可以滿足指標要求。

表2 120×104 t/a加氫裂化裝置產品收率

從表3 可以看出，重石腦油硫、氮含量均小于0.5，芳潛39%以上，航煤餾分煙點37 mm 以上，閃點44.5 ℃，柴油十六烷值70 以上，尾油BMCI 值不高于3.8，產品質量好。PHC-05 催化劑加工劣質油獲得的產品可直接作為重整原料和乙烯裂解料，能夠滿足該石化公司增產重石腦油、改善尾油產品質量和兼產航煤技術需求。

表3 120×104 t/a加氫裂化裝置產品性質

2.3 本周期與上周期對比

第2 周期，該石化公司120×104t/a 加氫裂化裝置運行采用PHC-05 化工原料型加氫裂化催化劑，提高了化工原料產品收率，改善了尾油產品質量。該石化公司120×104t/a 加氫裂化裝置第2 周期與第1周期產品收率、產品質量對比結果見表4。

表4 120×104 t/a加氫裂化裝置2周期運行情況對比

從表4 可以看出，第2 周期裂化溫度降低了10℃，且液體產品收率、產品結構、尾油產品質量顯著提升，液體產品收率提高2.3%，石腦油收率提高37.9%，化工原料收率提高32%，柴油收率顯著降低，實現了壓減柴油增產化工原料兼產航煤的需求。產品質量方面，第2周期航煤和尾油產品質量獲得顯著改善，航煤煙點提高3.4 單位，BMCI 值相比第1周期降低4.6單位。

2.4 裝置運行長周期

裝置從2019 年1 月累計運行24 個月，裂化平均溫度、轉化率及產品分布情況見圖1～3。

圖1 加氫裂化裝置運行情況

圖2 加氫裂化裝置產品情況（1）

從圖中可以看出，裝置在相同處理量下，裂化平均溫度變化趨勢較平穩，平均溫度從初始368 ℃最高升至371 ℃，總溫升≯5 ℃，通過推算滿負荷下PHC-05催化劑溫升≯5 ℃/a，產品轉化率平穩。

圖3 加氫裂化裝置產品情況（2）

3 結束語

（1）開發了PHC-05 化工原料型加氫裂化催化劑，以MSY 分子篩為酸活性中心，蠟油分子2 次裂化定向轉化能力顯著提高，有效防止理想產物的進一步裂化，具有原料適應性強，產品質量好，生產方案靈活等優點，實現多產重石腦油、多產尾油和兼產航煤技術需求。

（2）PHC-05 催化劑于2018 年在某石化公司120×104t/a 加氫裂化裝置成功應用。第2 周期在產品分布方面：輕石腦油收率11.3%，重石腦油收率47.5%，化工原料總收率達到68.9%，C5+液體收率達到99%以上；在產品質量方面：重石腦芳潛39%以上，航煤餾分煙點37 mm 以上，柴油十六烷值70 以上，尾油BMCI 值不高于3.8。與第1 周期相比裂化溫度降低10 ℃，液體產品收率提高2.3%，化工原料收率提高32%，航煤煙點提高3.4單位，BMCI 值降低4.6 單位。裝置累積平穩運行24 個月，裂化反應總溫升≯5 ℃，產品分布及質量均趨于穩定。