加氫裂化裝置摻煉催化裂化柴油的探討

孔 健

(中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司， 102503)

加氫裂化裝置摻煉催化裂化柴油的探討

孔 健

(中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司， 102503)

隨著環(huán)境保護(hù)要求的日益嚴(yán)格，國家對柴油質(zhì)量的要求也越來越高。中國石油化工股份有限公司燕山分公司加氫裂化裝置進(jìn)行了摻煉催化裂化(FCC)柴油的嘗試。結(jié)果表明，通過將一定比例的FCC柴油摻入到加氫裂化裝置進(jìn)行加工處理，低十六烷值的FCC柴油除部分轉(zhuǎn)化為石腦油、航煤等輕質(zhì)產(chǎn)品外，所得產(chǎn)品柴油仍能滿足北京市地方標(biāo)準(zhǔn)，為FCC柴油的加工處理手段進(jìn)行了有益探索。但摻煉加工FCC柴油比例不宜過大，因為摻入FCC柴油后會造成裝置冷氫用量增加、氫氣消耗量增加，且航煤、柴油及尾油質(zhì)量都會受到不同程度的影響。

催化裂化 柴油 加氫裂化 十六烷值

催化裂化(FCC)柴油的性質(zhì)較差，一般都表現(xiàn)為密度高，硫和氮等雜質(zhì)含量高，烯烴、芳烴含量高，十六烷值低，膠質(zhì)含量高，儲存安定性差。在我國，F(xiàn)CC柴油主要用于柴油成品油的調(diào)和組分［1］。隨著人們環(huán)保意識的增強，我國車用柴油質(zhì)量升級進(jìn)程明顯加快。我國已于2011年7月1日在全國范圍內(nèi)實施相當(dāng)于歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)的車用柴油標(biāo)準(zhǔn)，北京市則率先于2012年5月31日實施硫含量、十六烷值等指標(biāo)較國家標(biāo)準(zhǔn)更先進(jìn)的DB 11/239—2012地方車用柴油標(biāo)準(zhǔn)，其中硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)要求小于10×10－6，0#及 －10#柴油十六烷值要求不小于 51［2］。

中國石油化工股份有限公司北京燕山分公司(以下簡稱燕山石化)地處北京，因此在車用柴油質(zhì)量升級加快的背景下，亟需對FCC柴油進(jìn)一步處理，提高品質(zhì)，以滿足目前北京市車用柴油的要求。

1 燕山石化催化裂化柴油加工方案分析及選擇

車用柴油的關(guān)鍵質(zhì)量指標(biāo)包括密度、硫含量、十六烷值以及多環(huán)芳烴含量。柴油密度、十六烷值和芳烴含量均與柴油的烴族組成有關(guān)，而硫含量則表示柴油中的非烴類雜質(zhì)含量水平。

依據(jù)燕山石化FCC柴油的產(chǎn)品性質(zhì)和北京市DB 11/239—2012地方車用柴油標(biāo)準(zhǔn)，燕山石化FCC柴油的密度高達(dá)930 kg/m3，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)中不高于845 kg/m3的要求，且十六烷值僅為27，低于標(biāo)準(zhǔn)要求24個單位，總芳烴體積分?jǐn)?shù)為61.6%，其中雙環(huán)及三環(huán)芳烴體積分?jǐn)?shù)超過了50%。提高十六烷值，需要降低FCC柴油的芳烴含量。多環(huán)芳烴加氫飽和一個環(huán)相對較容易，但完全加氫飽和進(jìn)一步提高十六烷值則受到單環(huán)芳烴加氫的限制［3］。根據(jù)目前的加氫技術(shù)，多環(huán)芳烴含量比較高的劣質(zhì)FCC柴油通過加氫精制手段難以直接生產(chǎn)十六烷值達(dá)到要求的優(yōu)質(zhì)清潔柴油。

加氫裂化技術(shù)具有產(chǎn)品質(zhì)量好、產(chǎn)品方案靈活的特點［4］，可靈活生產(chǎn)石腦油、航煤、柴油及優(yōu)質(zhì)的尾油餾分?，F(xiàn)有加氫裂化技術(shù)表明［5］，劣質(zhì)的FCC柴油與直餾蠟油混煉可以得到滿足歐V標(biāo)準(zhǔn)的柴油餾分，而且部分柴油餾分裂化后，還可增產(chǎn)部分航煤餾分和石腦油流放。

燕山石化目前擁有1套2 Mt/a的高壓加氫裂化裝置，用于加工進(jìn)口原油的減壓蠟油和部分焦化蠟油，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的石腦油、航煤、柴油和尾油。燕山石化長期為首都機場供應(yīng)民用航煤，該高壓加氫裂化裝置也是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)航煤餾分的主體裝置之一。

在增產(chǎn)航煤、柴油質(zhì)量升級的大背景下，現(xiàn)有高壓加氫裂化裝置蠟油原料中嘗試摻煉部分劣質(zhì)的FCC柴油餾分，一方面可解決FCC柴油質(zhì)量升級的問題，另一方面也可通過該方法增加航空煤油(以下簡稱航煤)產(chǎn)量。

根據(jù)上述分析，燕山石化于2012年在高壓加氫裂化裝置實施了摻煉FCC柴油的工業(yè)試驗，增加處理FCC柴油的手段，提高柴油質(zhì)量;同時階段性增產(chǎn)航煤、重石腦油組分等。

2 加氫裂化裝置概況

燕山石化2 Mt/a高壓加氫裂化裝置由中國石化工程建設(shè)公司(SEI)設(shè)計，采用中國石化石油化工科學(xué)研究院(RIPP)開發(fā)的加氫裂化技術(shù)及催化劑，裝置設(shè)計氫分壓13.0 MPa，加工進(jìn)口原油的減壓瓦斯油(VGO)與焦化蠟油(CGO)的混合油(CGO比例為16.6%)，主要產(chǎn)品為石腦油、航煤、柴油及用作制乙烯原料的尾油。裝置于2007年5月投料開車，于2010年5月轉(zhuǎn)入第二生產(chǎn)周期。根據(jù)生產(chǎn)需要，第二運行周期裝置采用了RIPP開發(fā)的RN—32V精制催化劑和RHC—3裂化催化劑，用于增產(chǎn)航煤并進(jìn)一步提高尾油質(zhì)量。

該加氫裂化裝置的技術(shù)特點為:裝置由反應(yīng)、分餾、吸收穩(wěn)定及液化氣和低分氣脫硫等4部分組成;反應(yīng)部分采用雙劑串聯(lián)一次通過、冷熱高低分加氫裂化工藝流程;分餾部分采用硫化氫汽提塔+常壓塔方案;吸收穩(wěn)定部分采用重石腦油作吸收劑的方案;脫硫部分采用甲基二乙醇胺(MDEA)作脫硫劑，進(jìn)行液化氣和低分氣脫硫的方案。這樣可使液化氣做民用，低分氣直接進(jìn)變壓吸附(PSA)提純氫氣，降低能耗，提高效益。

2 Mt/a高壓加氫裂化裝置自建成開始已平穩(wěn)運行超過5年，在長期加工摻煉較高比例焦化蠟油的條件下，得到了高質(zhì)量的石腦油、航煤、柴油及用作乙烯料的尾油，且裝置能耗逐步降低，為燕山石化加工進(jìn)口原油、生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)航煤及油化一體化方面做出了重要貢獻(xiàn)。

3 加氫裂化裝置摻煉FCC柴油

2012年4月開始引FCC的0#柴油進(jìn)2 Mt/a高壓加氫裂化裝置，開始摻煉5 t/h，然后逐漸增加到摻煉10～15 t/h。同時根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量情況調(diào)節(jié)操作條件，在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的情況下，對摻煉的原料FCC柴油、加氫后的產(chǎn)品進(jìn)行分析，與未摻煉時進(jìn)行對比。

從表1可以看出:在總加工量基本一致的前提下，摻煉FCC柴油后精制反應(yīng)溫度在平均降低4.3 K的情況下，精制反應(yīng)器冷氫總量增加了超過20 000 m3/h;裂化反應(yīng)器平均反應(yīng)溫度降低3.8 K，裂化溫升略有降低;同時，摻煉FCC柴油后工業(yè)耗氫量增加3 166 m3/h(見表1)。

表1 摻煉催化柴油前后主要操作條件

以上數(shù)據(jù)說明，在摻煉FCC柴油的情況下，原料變輕，精制反應(yīng)平均溫度和裂化反應(yīng)平均溫度有所下降，但冷氫用量及耗氫量增加。氫氣消耗量的增加主要是由于FCC柴油中的芳烴含量非常高，在高壓加氫裂化條件下芳烴深度飽和需要消耗大量的氫。

表2為摻煉FCC柴油后液化氣的質(zhì)量對比，摻入FCC柴油后對液化氣質(zhì)量未產(chǎn)生不利影響，其烴組成中丙烷的含量有所增加。表3為摻煉FCC柴油后產(chǎn)品重石腦油餾分的質(zhì)量對比。

表2 摻煉FCC柴油前后液化氣(脫硫后)質(zhì)量對比 %

表3 摻煉FCC柴油前后重石腦油質(zhì)量對比

由表3中數(shù)據(jù)可見:摻入FCC柴油后，重石腦油中環(huán)烷烴含量相當(dāng)，芳烴含量增加(芳潛增加)?？梢姡瑩饺隖CC柴油后，由于原料中芳烴含量的增加，使得產(chǎn)品重石腦油的芳潛含量增加，提升了作為重整料的重石腦油的質(zhì)量。

表4、表5分別為摻煉FCC柴油前后加氫裂化產(chǎn)品航煤、柴油餾分的變化情況。從表4可以看出:在摻煉FCC柴油后航煤的質(zhì)量受到一定程度的影響，具體表現(xiàn)為航煤餾分的密度增加，煙點下降(由25.9 mm降低到23.5 mm)，航煤其他性質(zhì)未受影響。由FCC柴油芳烴含量高的特點可知，航煤餾分煙點降低與其環(huán)狀烴含量上升有關(guān)。

表4 摻煉FCC柴油前后航煤質(zhì)量對比

表5 摻煉FCC柴油前后柴油質(zhì)量對比

同樣，摻入FCC柴油后，對柴油質(zhì)量的影響也表現(xiàn)在烴組成有所變化，具體體現(xiàn)在摻煉FCC柴油后加氫裂化產(chǎn)品柴油餾分的十六烷值略有下降，由62.9降低到57.9，但總體質(zhì)量仍滿足北京市地方標(biāo)準(zhǔn)(十六烷值大于51，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10×10－6)。

表6為摻煉FCC柴油前后加氫裂化產(chǎn)品尾油性質(zhì)的變化情況。從表6可以看出:在維持尾油收率相當(dāng)?shù)那闆r下，摻入FCC柴油后加氫裂化產(chǎn)品尾油的質(zhì)量有所降低，其芳烴指數(shù)(BMCI值)升高了2.1個單位。尾油質(zhì)量的降低有兩個方面的原因:一是由于FCC柴油芳烴含量高，經(jīng)加氫裂化過程后有一部分較重的餾分會進(jìn)入到尾油中，造成尾油中的環(huán)狀烴含量升高，從而使尾油的BMCI值升高;二是在保持尾油收率相當(dāng)?shù)那闆r下，摻入FCC柴油后，造成蠟油原料的實際轉(zhuǎn)化率降低，這也對尾油BMCI值的升高具有一定的影響。

表6 摻煉FCC柴油前后尾油質(zhì)量對比

為考察加氫裂化產(chǎn)品分布是否受到摻煉FCC柴油的影響，在高壓加氫裂化裝置摻入量10～15 t/h的工況下，選取48 h的生產(chǎn)情況進(jìn)行了統(tǒng)計，產(chǎn)品分布對比如表7所示。

由表7可見，在尾油收率相當(dāng)?shù)那闆r下，產(chǎn)品航煤餾分增加0.61%左右，重石腦油增加0.66%，輕石腦油、液化氣收率均有所下降，但下降幅度較低(小于0.5%)。

表7 摻煉FCC柴油后高壓加氫裝置產(chǎn)品分布對比

4 結(jié)束語

燕山石化2 Mt/a加氫裂化裝置對摻煉加工劣質(zhì)的FCC柴油進(jìn)行了嘗試。結(jié)果表明，通過將一定比例的FCC柴油摻入到加氫裂化裝置進(jìn)行加工處理，低十六烷值的FCC柴油部分轉(zhuǎn)化為石腦油、航煤等輕質(zhì)產(chǎn)品，相應(yīng)的石腦油和航煤比例有所增加;所得產(chǎn)品柴油餾分仍是滿足京標(biāo)C標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)柴油，為FCC柴油的加工處理手段進(jìn)行了有益探索。

但需要注意的是，加氫裂化裝置摻煉加工FCC柴油比例不宜過大，本次嘗試上限為摻煉量小于6%，負(fù)面影響要引起重視:首先是摻入FCC柴油后裝置冷氫用量增加，床層溫升控制難度加大，裝置能耗增加;其次，由于不飽和烴增加，裂化加劇等因素造成氫氣消耗量增加;再次是航煤的煙點、柴油的十六烷值及尾油的BMCI值等質(zhì)量指標(biāo)均隨著摻煉增加而有所降低。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)工廠的實際情況進(jìn)行摻煉。

ABSTRACT

［1］ 胡志海，石玉林，史建文，等．劣質(zhì)催化裂化柴油加氫改質(zhì)技術(shù)的開發(fā)及工業(yè)應(yīng)用［J］．石油煉制與化工，2000，31(9):8－11．

［2］ 蔣東紅，任亮，辛靖，等．高選擇性靈活加氫改質(zhì)MHUG－Ⅱ技術(shù)的開發(fā)［J］石油煉制與化工，2012，43(6):25 －30．

［3］ 張德義．含硫原油加工技術(shù)［M］．北京:中國石化出版社，2003:325．

［4］ 李大東．加氫處理工藝與工程［M］．北京:中國石化出版社，2004:1093．

［5］ 張毓瑩，胡志海，辛靖，等．MHUG技術(shù)生產(chǎn)滿足歐V排放標(biāo)準(zhǔn)柴油的研究［J］．石油煉制與化工，2009，40(6):4 －10．

With the increasingly strict demand on environment protection，the State’s requirements on diesel quality are becoming higher．The hydrocracking plant of SINOPEC Yanshan Company made trial on blending inferior FCC diesel into the plant for processing．Result showed that excepting part of the FCC diesel with low cetane number was converted into light oil products as naphtha and jet fuel，the diesel product still could meet Beijing local standard，which made a good exploration for processing measures of FCC diesel．However，the proportion of inferior FCC diesel should not be too high，for it might cause increasing of cold hydrogen and hydrogen gas consumption，and affect the quality of jet fuel，diesel and tail oil to different extent．

Exploration on Blending FCC Diesel into Hydrocracking Plant

Kong Jian
(SINOPEC Yanshan Company，Beijing 102503)

FCC，diesel，hydrocracking，cetane number

1674－1099 (2012)05－0018－04

TE624

A

2012-07-30。

孔健，男，1974年出生，1997年畢業(yè)于中國石油大學(xué)(華東)化學(xué)工程專業(yè)，工程碩士，高級工程師，長期從事煉油生產(chǎn)技術(shù)管理工作。