渣油加氫與催化裂化深度聯(lián)合工藝技術(shù)研究

劉鐵斌，耿新國，吳 銳，李洪廣，蔣立敬

（中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順113001）

石油化工

渣油加氫與催化裂化深度聯(lián)合工藝技術(shù)研究

劉鐵斌，耿新國，吳 銳，李洪廣，蔣立敬

（中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順113001）

S-RHTa渣油固定床加氫處理技術(shù)為各煉廠加工含硫劣質(zhì)渣油提供強(qiáng)有力的技術(shù)支持。為滿足當(dāng)前以及未來劣質(zhì)渣油加工的需要，F(xiàn)RIPP開發(fā)出一種新的渣油加氫處理和催化裂化組合工藝技術(shù)即渣油加氫與催化裂化深度聯(lián)合工藝技術(shù)，該工藝過程靈活、簡單，主要生產(chǎn)高價(jià)值液化氣、汽油產(chǎn)品，同時(shí)降低設(shè)備投資和裝置操作能耗。

S-RHTa；渣油加氫；催化劑；催化裂化；工藝

中國石化開發(fā)的 S-RHTa渣油固定床加氫處理技術(shù)使劣質(zhì)渣油中的硫、金屬等雜質(zhì)含量及殘?zhí)恐荡蠓档停瑲浜吭黾?，其性質(zhì)得到明顯改善[1]。渣油催化裂化(簡稱 FCC)是渣油深度加工，提高煉油廠經(jīng)濟(jì)效益的有效方法[2,3]。渣油固定床加氫處理工藝技術(shù)成熟，作為催化裂化原料加氫預(yù)處理技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)上得到成功應(yīng)用。

常規(guī)的渣油加氫處理與催化裂化組合工藝是渣油進(jìn)行加氫處理后，加氫生成油分離出石腦油和柴油餾分，重組分加氫常渣作為下游重油催化裂化進(jìn)料，進(jìn)行催化裂化反應(yīng)，產(chǎn)物為干氣、液化氣、汽油、柴油和焦炭，回?zé)捰瓦M(jìn)行催化回?zé)捇蜓h(huán)回渣油加氫裝置與渣油加氫處理原料混合進(jìn)行加氫處理，催化油漿外甩或部分催化回?zé)捇蜓h(huán)回渣油加氫裝置。

眾所周知，催化裂化重餾分(包括回?zé)捰?，油漿以及催化裂化柴油重組分)富含稠環(huán)芳烴，是催化裂化原料中的非理想組分且難于裂化，在催化裂化裝置中循環(huán)裂解，不僅降低了催化裂化裝置生產(chǎn)效率，增加焦炭產(chǎn)量和再生器燒焦負(fù)荷，而且嚴(yán)重影響催化裂化汽油和液化氣產(chǎn)品產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量[4,6]。另外，在渣油經(jīng)加氫處理過程中，由于加氫裂化率較低，加氫生成油若進(jìn)行分餾得到的石腦油、柴油產(chǎn)率有限，通常小于 10%(m)，且該柴油餾分仍不能滿足高質(zhì)量柴油產(chǎn)品的要求。催化裂化柴油中硫等雜質(zhì)含量較高，安定性差，還需要進(jìn)一步加氫處理才可作為合格的柴油產(chǎn)品。

為充分發(fā)揮渣油加氫和催化裂化兩套裝置在煉廠重油轉(zhuǎn)化中的核心作用，進(jìn)一步提高清潔油品產(chǎn)率和質(zhì)量，中國石化撫順石油化工研究院(FRIPP)開發(fā)出了SFI渣油加氫處理和催化裂化深度組合技術(shù)。通過渣油加氫與催化裂化兩套裝置深度組合，可以實(shí)現(xiàn)渣油深度轉(zhuǎn)化，生產(chǎn)更多的高價(jià)值汽油和液化氣產(chǎn)品，取得更好的經(jīng)濟(jì)效益。

1 SFI技術(shù)介紹

在SFI工藝過程中，渣油加氫不設(shè)分餾系統(tǒng)，渣油加氫生成油直接進(jìn)入催化裂化裝置，催化裂化反應(yīng)流出物分離出干氣、液化氣、催化裂化汽油和(或)催化裂化輕柴油餾分，可靈活調(diào)節(jié)柴汽比，催化裂化重餾分循環(huán)會(huì)渣油加氫裝置與渣油原料混合進(jìn)行加氫反應(yīng)。SFI工藝過程簡單，生產(chǎn)高價(jià)值汽油、液化氣和柴油產(chǎn)品，降低設(shè)備投資和裝置操作能耗，使得企業(yè)收益大幅提高，其原則流程圖見圖1。

圖1. SFI工藝流程圖Fig.1 Flow chart of SFI

2 SFI技術(shù)中試試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)在固定床渣油加氫中試裝置上進(jìn)行，該裝置采用兩個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)工藝流程，主要包括高低壓分離器，硫化氫洗滌塔、汽提塔和氫氣循環(huán)系統(tǒng)。裝置的自動(dòng)化程度高，工藝參數(shù)控制精確平穩(wěn)。試驗(yàn)數(shù)據(jù)重復(fù)性好，能與工業(yè)裝置的實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)果較好的吻合。

催化裂化裝置為高低并列式提升管催化裂化裝置，處理量為0.3～1.2 kg/h，催化劑填裝量為1.2～2.2 kg，該裝置運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，重復(fù)性好，可以模擬工業(yè)提升管催化裂化裝置進(jìn)行反應(yīng)－再生連續(xù)循環(huán)操作。

2.2 催化劑

試驗(yàn)所用的渣油加氫處理催化劑為撫順石油化工研究院開發(fā)的 FZC系列減壓渣油加氫處理催化劑，包括脫硫、脫氮、脫金屬和保護(hù)劑四大類不同功能的催化劑。

催化裂化評(píng)價(jià)試驗(yàn)所用催化劑組成為：95%LB O-16降烯烴催化劑和5%LBO-A提高辛烷值助劑。

2.3 試驗(yàn)原料油

試驗(yàn)所用原料油 A為典型的中東減渣和直餾蠟油組成，原料油B減渣比例與A一致，采用催化裂化柴油，回?zé)捰鸵约坝蜐{（以下統(tǒng)稱催化裂化重餾分）替代部分直餾蠟油，主要性質(zhì)見表1～表3。

從表1數(shù)據(jù)可以看出，渣油原料A粘度大，金屬等雜質(zhì)含量與殘?zhí)恐蹈撸庸るy度較大。從加入催化裂化重餾分替代部分直餾蠟油后，原料B的密度略有增加，硫和金屬等雜質(zhì)含量都有不同程度的降低，油品性質(zhì)得到改善，特別是粘度降低至98.4 mm2/s這將有利于受擴(kuò)散控制的渣油加氫反應(yīng)的進(jìn)行。從表2數(shù)據(jù)可以看出盡管催化裂化回?zé)捰秃陀蜐{的密度較大在1 000 kg·m-3左右，而且油漿的殘?zhí)恐蹈哌_(dá) 8.55%(m)，但催化裂化各餾分從粘度及雜質(zhì)含量來看，可以替代直餾蠟油以作為渣油加氫原料的稀釋油。

表1 渣油加氫原料的主要性質(zhì)Table1 Main properties of residue hydrotreating feedstock

表2 渣油加氫稀釋油的主要性質(zhì)Table2 Main properties of dilution oil of residue hydrotreating feedstock

另外從表2可以看出，催化裂化柴油、回?zé)捰秃陀蜐{稠環(huán)芳烴含量高，對(duì)于催化裂化裝置來說是非理想組分，在催化裂化裝置內(nèi)直接回?zé)?，?duì)增產(chǎn)汽油和液化氣貢獻(xiàn)有限。但是，若將它們循環(huán)到渣油加氫處理裝置，則不僅可以作為低粘度稀釋油，改善渣油加氫裝置實(shí)際運(yùn)行效果，而且部分加氫后的稠環(huán)芳烴可以起著供氫劑的作用，促進(jìn)大分子的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)進(jìn)行加氫轉(zhuǎn)化反應(yīng)。另外，在渣油加氫裝置高溫、高壓運(yùn)行條件下，催化裂化柴油、回?zé)捰秃?或油漿中的稠環(huán)芳烴具有很強(qiáng)的反應(yīng)性，極易在加氫催化劑活性中心上發(fā)生加氫飽和反應(yīng)，生成部分芳環(huán)加氫飽和的環(huán)烷并芳烴，成為理想的催化裂化裝置進(jìn)料。

3 試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 摻煉催化裂化重餾分對(duì)渣油加氫反應(yīng)的影響

分別以A和B為原料進(jìn)行渣油加氫反應(yīng)，以考察摻煉稀釋油對(duì)渣油加氫反應(yīng)的影響。渣油加氫反應(yīng)條件為見表3，加氫生成油性質(zhì)見表4。

表3 渣油加氫反應(yīng)主要工藝條件Table3 Main operating conditions of residue hydrotreating

表4 加氫生成油主要性質(zhì)Table4 Main properties of hydrotreated products

由表4數(shù)據(jù)可以看出，B試驗(yàn)摻煉催化裂化重餾分后，同A加氫生成油性質(zhì)有了一定的改善，硫、氮、以及金屬等雜質(zhì)含量都有一定的降低，而且加氫生成油殘?zhí)恐档玫搅嗣黠@的降低，其裂化性能得到改善。表明渣油加氫裝置摻煉加工催化裂化重餾分在技術(shù)是可行的，有利于渣油加氫反應(yīng)的進(jìn)行，同時(shí)可節(jié)省高價(jià)值的餾分油作為渣油原料的稀釋油，有利于提高煉油企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 催化裂化試驗(yàn)及產(chǎn)品分布

催化裂化評(píng)價(jià)試驗(yàn)是在處理量1.0 kg/h的小型提升管流化催化裂化試驗(yàn)裝置上進(jìn)行的。將A試驗(yàn)渣油加氫生成油進(jìn)行實(shí)沸點(diǎn)切割，達(dá)到加氫石腦油、加氫柴油以及加氫常渣，再分別將A試驗(yàn)加氫常渣，B試驗(yàn)加氫生成油全部進(jìn)行催化裂化試驗(yàn)。催化裂化試驗(yàn)條件為：反應(yīng)溫度505 ℃，劑油比7∶1?？紤]渣油加氫和催化裂化聯(lián)合裝置中的液體收率，經(jīng)過計(jì)算得到以下產(chǎn)品分布，詳見表5。

由表5數(shù)據(jù)可以看出，A試驗(yàn)代表了現(xiàn)有渣油加氫催化裂化組合工藝的結(jié)果，B試驗(yàn)代表了 SFI組合工藝的結(jié)果?？梢钥闯鯞試驗(yàn)的液化氣產(chǎn)率較A試驗(yàn)高1.31個(gè)百分點(diǎn)，B試驗(yàn)的催化汽油產(chǎn)率較A試驗(yàn)催化汽油（包括加氫石腦油）產(chǎn)率高出3.91個(gè)百分點(diǎn)，B試驗(yàn)的催化柴油產(chǎn)率較A試驗(yàn)催化柴油（包括加氫柴油）產(chǎn)率低0.89個(gè)百分點(diǎn)，B試驗(yàn)的催化重油和焦炭產(chǎn)率均較A試驗(yàn)有一定的降低，能夠看出采用SFI聯(lián)合工藝使得總體的產(chǎn)品分布明顯改善和液體收率有了明顯的提升，尤其是高價(jià)值的液化氣和催化汽油的收率大幅提高，達(dá)到了工藝的設(shè)計(jì)預(yù)期。

表5 渣油加氫與催化裂化聯(lián)合裝置產(chǎn)品分布(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table 5 Product distribution of residue hydrotreating and FCC process %

4 結(jié) 論

（1）渣油加氫與催化裂化組合工藝是經(jīng)濟(jì)合理的渣油輕質(zhì)化方案，是煉油企業(yè)重油深度加工，增加輕油收率，提高經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的有效方法。為了進(jìn)一步發(fā)揮裝置的特點(diǎn)和提高企業(yè)效益FRIPP提出SFI組合工藝。

（2）SFI組合工藝過程簡單，生產(chǎn)高價(jià)值汽油、液化氣和(或)柴油產(chǎn)品，降低設(shè)備投資和裝置操作能耗，提高了渣油加氫工藝技術(shù)的競爭力，無論是企業(yè)新建裝置還是擴(kuò)能改造，都能使得企業(yè)收益大幅提高。

（3）渣油摻煉催化裂化重餾分有利于渣油加氫反應(yīng)的進(jìn)行，加氫生成油性質(zhì)較好，有利于改善催化裂化產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì)。

［1］ 蔣立敬，胡長祿，劉紀(jì)端，等．S-RHT渣油固定床加氫處理技術(shù)工業(yè)應(yīng)用研發(fā)[J].中國石化撫順石化院技術(shù)專輯(2)渣油加氫處理技術(shù)，2004，12：87-112.

［2］ 韓崇仁．發(fā)展渣油加氫-催化裂化組合工藝增產(chǎn)清潔運(yùn)輸燃料[J].當(dāng)代石油化工，2005，13(6)：8-14.

［3］ 候祥麟．中國煉油技術(shù)[M]．北京：中國石化出版社，1991：125-128.

［4］ 撫順石油化工研究院. 重芳烴及催化循環(huán)油加氫裂化制取輕芳烴工藝研究—報(bào)告之一[R].1996-02.

［5］韓照明．一種延長重、渣油加氫處理催化劑使用壽命的方法:CN,1609170A[P].2003.

［6］ 撫順石油化工研究院. 重芳烴及催化循環(huán)油加氫裂化制取輕芳烴工藝研究—報(bào)告之二[R].1996-02.

Study on the Integrate Process of Residue Hydrotreating and FCC

LIU Tie-bin, GENG Xin-guo, WU Rui, LI Hong-guang, JIANG Li-jing
（Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Liaoning Fushun 113001, China）

S-RHTaresidue hydrotreating process has provided technical support for refineries to process heavy residue. To meet requirement of processing heavy residue in present and future, FRIPP has developed the integrate process of residue hydrotreating and FCC. In the process, main products are liquefied gas and gasoline, which both are valuable in the market. The process is flexible and simple. Hence it can reduce the equipment investment and energy consumption for the refineries.

S-RHTa; Residue hydrotreating; Catalyst; Fluid catalytic cracking; Process

TE 624

A

1671-0460（2012）06-0582-03

2011-12-05

劉鐵斌（1978-），男，遼寧沈陽人，工程師，碩士研究生，2004年畢業(yè)于遼寧石油化工大學(xué)化學(xué)工藝專業(yè)，研究方向：從事渣油加氫工藝技術(shù)研究。E-mail：liutiebin.fshy@sinopec.com，電話：024-56440117。