焦化汽柴油加氢装置掺炼催化裂化柴油工业试验

李畅

摘要：２０２０年，中国汽油表观消费量为１１６．９０Ｍｔ，较２０１１年增长４０．１３Ｍｔ，增幅５２．２６％；中国柴油表观消费量为１４１．２２Ｍｔ，较２０１１年减少２５．９５Ｍｔ，降幅１５％。柴油表观消费量自２０１５年起逐年降低，近年来柴汽比逐年下降。２０２１年６月，中国柴汽比已降低至０．８８左右，柴油产品的销售问题严重制约着炼油厂的可持续高效发展，传统燃料型炼油厂经济效益损失惨重。而相对于成品油市场增长缓慢，中国国内芳烃市场需求增长迅速。２０２０年，中国催化重整原料需求量近１００Ｍｔ，而混合芳烃全年进口总量为６．４６Ｍｔ，芳烃市场仍存在较大缺口。随着中国炼油能力和实际加工量逐年增加，必然需要将过剩的柴油馏分转化为催化重整原料和蒸汽裂解制乙烯原料，在实现压减柴油产量的同时，生产部分市场需求旺盛的化工原料，实现企业炼化一体化发展。

关键词：催化裂化柴油；加氢；工业试验

引言

柴油加氢精制装置常见于炼化企业，其主要目的是对常减压直馏柴油进行加氢脱硫、脱氮，使其达到调和国VI柴油的要求。柴油加氢装置的反应压力决定了反应的深度，是加氢过程的重要控制参数。影响反应压力的因素包括：系统总阻力、新氢组成、高分气排放量、高压分离器操作温度、新氢流量和循环氢流量等。压力波动较大时，反应器进出口法兰可能泄漏，高温油气遇空气会立即自燃，因此稳定的反应压力对加氢过程至关重要。

１装置概况

某公司焦化汽柴油加氢装置的加工量为２．０Ｍｔ/ａ，设计采用ＨＰ系列保护剂（捕硅剂）和中国石化大连石油化工研究院开发的ＦＨ－４０Ｃ轻质馏分油加氢催化剂和工艺技术。反应部分由第一反应器（Ｒ１０１）和第二反应器（Ｒ１０２）串联使用，Ｒ１０１主要装填捕硅剂，Ｒ１０２主要装填加氢精制催化剂。装置自２００９年开工以来，分别于２０１１年、２０１４年和２０１９年进行了３次换剂检修。２０１９年换剂检修期间装置更换了催化剂，Ｒ１０１装填捕硅剂ＨＰＳ－０２Ａ和ＨＰＳ－０２Ｂ，Ｒ１０２装填超深度加氢脱硫催化剂ＦＨＵＤＳ－８。装置于２０１９年４月开车成功，主要原料为焦化汽油和焦化柴油的混合进料，氢气主要使用连续催化重整装置的副产氢气。原料油在Ｒ１０１入口氢分压为６．４ＭＰａ、入口氢油体积比不小于５００、主催化剂反应器体积空速为１．８ｈ－１及Ｒ１０２平均反应温度为３５９～３９０℃的条件下进行加氢精制，精制得到的柴油产品作为国Ⅴ车用柴油调合组分，石脑油产品作为乙烯原料送至下游装置。目前受上游焦化装置汽柴油收率偏低影响，焦化汽柴油产量约为２００ｔ/ｈ，焦化汽柴油加氢装置加工负荷长期维持在８０％左右，可充分利用装置剩余的加工能力掺炼催化柴油。

2 350万t·a-1柴油加氢裂化装置工艺流程特点

根据装置原料油性质及目标产品的质量要求，采用UOP两段全循环柴油加氢裂化工艺技术。反应部分设置一台一段加氢反应器和一台二段加氢反应器。新鲜进料在一段反应器内进行加氢精制和加氢裂化反应,分馏塔底未转化柴油进入二段反应器进一步进行加氢裂化反应。采用热高分流程，提高反应流出物热能利用率，降低能耗；两段反应共用一套高分设施，节省占地及操作费用。设置循环氢脱硫设施，降低反应系统操作压力，并减缓设备腐蚀等。

3中型试验

3.1加氢精制催化剂的筛选

以混合柴油为原料，考察催化剂活性金属类型对加氢精制反应的影响。在反应压力为６．８ＭＰａ、氢油体积比为５００、体积空速为１．５ｈ－１、相同加氢精制反应温度下，在相同反应条件下，Ｎｉ－Ｍｏ型加氢精制催化剂的加氢脱硫、脱氮以及芳烃饱和性能最好。柴油加氢装置在生产重整原料时，为了提高石脑油馏分的芳烃含量，原料油中往往掺炼部分催化裂化柴油。而柴油加氢装置反应压力相对较低，为了使下部的加氢裂化催化剂在较低的温度下实现对多环芳烃的开环裂解反应，以达到生产高芳烃潜含量（芳潜）石脑油以及高十六烷值柴油的目的，需要级配使用高加氢活性的加氢精制催化剂。因此，Ｎｉ－Ｍｏ型加氢精制催化剂更适宜作为混合柴油加氢生产重整原料技术的精制催化剂。

3.2操作调整

在满负荷下循环氢及系统压力波动的原因可能与原料油和氢气两相混合不均有关。原料油和循环量进料量一定下，若原料油管线直径设计过大、流速过小，将影响混氢点处氢气与原料油的混合。武汉石化分别尝试了开大氢油混合换热器E3101原料油副线及开大循环氢压缩机K3102返回线两种方式，来降低混氢点处气相负荷，以实现混氢点处氢气与原料气液两相充分混合。结果发现，两种措施均能达到装置满负荷生产，开大E3101原料油副线时，装置关键设备运行的苛刻度较高；而通过开大K3102返回线来达到装置满负荷生产时，关键设备运行的苛刻度较低。借鉴武汉石化操作经验，对高换副线进行开启调整，当循环氢压缩机返回线未开启时，对缓解压力波动有一定效果，但此时预热效果变差，加热炉负荷明显增大。

3.3物料平衡

随着催化柴油掺炼比例的提高，焦化汽柴油加工量逐渐降低，柴油产品的收率逐渐增加，石脑油收率逐渐减少，干气产率逐渐增加，各主要产品收率的变化主要由原料油组成变化所致；随着催化柴油掺炼比例的提高，装置氢耗逐渐增大，这主要是由于催化柴油芳烃含量高，加氢过程中的氢耗要远大于焦化汽柴油加氢过程。另外，受装置加工负荷限制需考虑掺炼催化柴油后焦化汽柴油物料平衡问题，当催化柴油掺炼比例（ｗ）不大于２０％时，可充分利用焦化汽柴油加氢装置剩余加工能力进行加工；继续提高催化柴油掺炼比例则需考虑将部分焦化柴油改至直馏柴油加氢装置进行加工。

4结论

1)柴油加氢裂化装置能耗主要是燃料气消耗以及电耗，其次是水消耗以及蒸汽消耗等，在进行装置节能优化时，要首先优化能耗量大、能源转化率底的设备，其次要根据装置工艺特点，重点优化装置多余能量等，从而达到对整个装置进行有效的节能优化目的。2)装置节能优化改造后，要根据装置工艺特点和生产状况，适时投入节能设备，如加氢装置进料泵液力透平，在投用前，首先要保证装置要达到一定的生产负荷以保证液力透平正常运转，其次也要保证系统管线清洁度，特别是对于新开工装置，不可一开工就投用，以免介质脏频繁切泵清理过滤器，待管线基本清洁后，再投用液力透平。

结束语

(1)本次标定中由于催化柴油劣质化较为严重，必要时需要改变掺炼比例，有利于催化剂更长周期的运转。(2)本周期以生产国VI标准柴油为主，反应温度较上周期略有上升，且由于原料中硫氮含量上升，氢耗增加，产品的液收与上周期相比略有下降。(3)R101保护剂捕硅剂使用性能良好；R102新装填的FHUDS-8催化剂性能良好，脱硫脱氮性能优异，柴油硫含量为7.6µg/g，完全满足国VI≥10µg/g的要求。

参考文献

[1]郭林超.柴油加氢装置掺炼FCC重汽油的技术应用分析[J].炼油与化工,2020,31(06):5-7.

[2]李丽蓉,袁小彬.汽柴油加氢装置催化剂性能考察及长周期运行操作优化[J].石油炼制与化工,2020,51(11):35-39.

[3]史春波,底浩,葛玉龙,谭永刚,刘涛.裂解柴油加氢装置进料泵断轴原因分析和预防措施[J].石油化工腐蚀与防护,2020,37(05):53-58.

[4]张辉.试论柴油加氢装置中循环氢脱硫技术改造[J].石化技术,2020,27(10):50-51.

[5]古鑫,马文礼.柴油加氢装置原料性质对加氢反应的影响[J].炼油与化工,2020,31(05):12-16.