原料加氫預(yù)處理與催化裂解裝置聯(lián)合運(yùn)行分析

朱長(zhǎng)健，姚孝勝

（中國(guó)石化安慶分公司，安徽 安慶246002）

催化裂解裝置以減壓蠟油等劣質(zhì)蠟油或減壓蠟油和渣油的混合物為原料，可以生產(chǎn)價(jià)值較高的液化氣、汽油和柴油等輕質(zhì)產(chǎn)品。原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化的趨勢(shì)導(dǎo)致現(xiàn)有催化裂解裝置原料難以滿足日益嚴(yán)格的汽油產(chǎn)品質(zhì)量要求和環(huán)保要求。另外，高硫含量的催化裂解原料還會(huì)使煙氣中的SOx排放達(dá)不到環(huán)保要求，高氮含量的催化裂解原料會(huì)降低輕質(zhì)油收率［1］。鑒于催化裂化原料加氫預(yù)處理技術(shù)是解決上述矛盾、大幅提高輕質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量的主要方法之一，中國(guó)石化安慶分公司（簡(jiǎn)稱安慶分公司）于2009年7月28日建成2.2Mt/a蠟油加氫裝置，并于2009年10月17日一次試車成功，生產(chǎn)出硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1 000μg/g的合格產(chǎn)品。本文主要對(duì)安慶分公司催化裂解裝置原料經(jīng)蠟油加氫預(yù)處理裝置預(yù)處理前后的工業(yè)運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。

1 裝置簡(jiǎn)介

1.1 催化裂解裝置

催化裂解（DCC）工藝是中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院（簡(jiǎn)稱石科院）開(kāi)發(fā)的一種以重質(zhì)油為原料、多產(chǎn)輕烯烴的石油煉制工藝［2－4］。安慶分公司催化裂解裝置以中間基蠟油為原料，主要目的產(chǎn)品有丙烯、汽油、柴油和液化氣。0.4Mt/a催化裂解裝置于1995年建成，并于當(dāng)年3月24日一次投料成功。其后，經(jīng)過(guò)1997年6月、1999年6月兩次改造，目前裝置處理能力達(dá)0.65Mt/a，催化劑藏量約210t。

1.2 蠟油加氫預(yù)處理裝置

根據(jù)安慶分公司總流程安排，2.2Mt/a蠟油加氫預(yù)處理裝置是8Mt/a煉油擴(kuò)建改造工程的主體裝置之一。該裝置主要是為滿足安慶分公司含硫原油適應(yīng)性改造及油品質(zhì)量升級(jí)工程，改善產(chǎn)品質(zhì)量，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。目前該裝置生產(chǎn)的精制蠟油分別用作1.4Mt/a催化裂化裝置和0.65Mt/a催化裂解裝置的原料。蠟油加氫裝置采用石科院開(kāi)發(fā)的蠟油加氫預(yù)處理（RVHT）工藝［5］技術(shù)，選用RN－32V催化劑為主催化劑。蠟油加氫裝置進(jìn)料為焦化蠟油（質(zhì)量分?jǐn)?shù)15.6%）、熱直餾蠟油（質(zhì)量分?jǐn)?shù)75.9% ）和冷直餾蠟油（質(zhì)量分?jǐn)?shù)8.5%），生產(chǎn)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于1 200μg/g、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于900μg/g的催化裂化和催化裂解裝置原料，副產(chǎn)少量柴油和石腦油。

2 原料加氫預(yù)處理前后的性質(zhì)變化

蠟油加氫預(yù)處理裝置進(jìn)料為焦化蠟油、熱直餾蠟油和罐區(qū)冷直餾蠟油的混合蠟油，混合蠟油預(yù)處理前后的性質(zhì)見(jiàn)表1。從表1可以看出，原料蠟油性質(zhì)優(yōu)于設(shè)計(jì)值，其中硫含量、（Ni＋V）含量、殘?zhí)?、C7不溶物含量和終餾點(diǎn)均低于設(shè)計(jì)值，鐵含量略高于設(shè)計(jì)值，鈉含量遠(yuǎn)高于設(shè)計(jì)值。原料蠟油經(jīng)加氫精制后性質(zhì)大幅改善，密度（20℃）由0.910 6g/cm3下降到0.900 7g/cm3，90%餾分餾出溫度下降10℃，終餾點(diǎn)下降23℃，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5 872μg/g降至948μg/g，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)由2 900μg/g降到1 400μg/g。原料中硫含量較設(shè)計(jì)值偏低，為防止質(zhì)量過(guò)剩，反應(yīng)苛刻度控制較低，所以加氫精制蠟油中氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于設(shè)計(jì)值（900μg/g）。原料蠟油經(jīng)加氫預(yù)處理后，硫、氮、殘?zhí)?、膠質(zhì)、C7不溶物含量均顯著降低，原料脫硫率達(dá)83.86%，脫氮率達(dá)51.72%，殘?zhí)棵摮蔬_(dá)83.98%，可作為優(yōu)質(zhì)催化裂解原料。

表1 混合蠟油加氫預(yù)處理前后性質(zhì)對(duì)比

3 原料加氫預(yù)處理對(duì)催化裂解裝置的影響

3.1 操作條件

蠟油加氫預(yù)處理前后催化裂解裝置主要操作條件及能耗對(duì)比見(jiàn)表2。從表2可以看出：催化裂解原料經(jīng)加氫精制后，反應(yīng)－再生系統(tǒng)的生產(chǎn)操作條件得到優(yōu)化；由于反應(yīng)生焦量明顯減少，再生器燒焦負(fù)荷大大降低，因此主風(fēng)量下降較為明顯，再生溫度下降7.1℃；催化裂解裝置的總進(jìn)料量增加7.71t/h，裝置綜合能耗下降164.274MJ/t。

3.2 產(chǎn)物分布

原料加氫預(yù)處理前后催化裂解裝置產(chǎn)物分布對(duì)比見(jiàn)表3。從表3可以看出，蠟油加氫預(yù)處理后，催化裂解裝置產(chǎn)物分布得到改善，輕油收率（汽油、柴油產(chǎn)率之和）和總液體收率（液化氣、汽油和柴油產(chǎn)率之和）分別上升2.89、2.65百分點(diǎn)，其中汽油收率增加2.85百分點(diǎn)，柴油收率增加0.04百分點(diǎn)，干氣、液化氣、焦炭產(chǎn)率均有不同幅度的下降，液化氣收率下降主要是因?yàn)檠b置在增產(chǎn)汽油方案下標(biāo)定，此時(shí)停止汽油回?zé)挷僮鳌?/p>

表2 原料加氫預(yù)處理前后催化裂解裝置主要操作參數(shù)及能耗對(duì)比

表3 原料加氫預(yù)處理前后催化裂解裝置產(chǎn)物分布對(duì)比 w，%

3.3 產(chǎn)品組成與性質(zhì)

3.3.1 氣體組成 原料加氫預(yù)處理前后催化裂解裝置的干氣組成對(duì)比見(jiàn)表4。從表4可以看出，原料加氫預(yù)處理后，干氣中硫化氫含量明顯下降，氫氣/甲烷體積比由0.33降至0.26。當(dāng)催化劑重金屬污染嚴(yán)重時(shí)，會(huì)促進(jìn)脫氫反應(yīng)，使干氣中氫含量增加。原料加氫預(yù)處理后，產(chǎn)品干氣中氫氣/甲烷體積比減小，說(shuō)明催化劑重金屬污染有所減輕［6］。

原料加氫預(yù)處理前后催化裂解裝置的液化氣組成對(duì)比見(jiàn)表5。從表5可以看出，原料加氫預(yù)處理后，液化氣中硫化氫含量顯著下降，丙烯、異丁烯、順丁烯等含量均小幅降低，主要是因?yàn)榇呋呀庋b置以加氫蠟油為原料時(shí)采用的是增產(chǎn)汽油方案，而以未加氫蠟油為原料時(shí)則是采用增產(chǎn)丙烯方案。

表4 原料加氫預(yù)處理前后催化裂解裝置干氣組成對(duì)比 φ，%

表5 原料加氫預(yù)處理前后催化裂解裝置液化氣組成對(duì)比 φ，%

3.3.2 汽油、柴油性質(zhì) 原料加氫預(yù)處理前后催化裂解裝置汽油、柴油性質(zhì)對(duì)比分別見(jiàn)表6和表7。從表6可以看出，原料加氫預(yù)處理后，催化裂解汽油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低90.1%，烯烴、芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別下降 8.02、2.19 百分點(diǎn)，RON 和MON呈不同程度的下降，誘導(dǎo)期延長(zhǎng)了347min，說(shuō)明原料加氫后產(chǎn)品汽油中二烯烴含量降低，汽油安定性顯著提高［7］。原料加氫預(yù)處理后，催化裂解汽油各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽油的要求。從表7可以看出，原料加氫預(yù)處理后，催化裂解柴油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降50.1%，總氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降301μg/g，實(shí)際膠質(zhì)減少60mg/（100mL），十六烷值提高5.8個(gè)單位。總之，原料加氫預(yù)處理后，催化裂解汽油、柴油產(chǎn)品性質(zhì)得到明顯改善，為下一步油品質(zhì)量升級(jí)創(chuàng)造了有利條件。

表6 原料加氫預(yù)處理前后催化裂解汽油性質(zhì)對(duì)比

表7 原料加氫預(yù)處理前后催化裂解柴油性質(zhì)對(duì)比

4 結(jié) 論

（1）混合蠟油經(jīng)加氫預(yù)處理后，脫硫率與脫氮率分別為83.86%和51.72%，可以作為優(yōu)質(zhì)催化裂解原料。

（2）混合蠟油經(jīng)加氫預(yù)處理后，催化裂解裝置產(chǎn)物分布得到顯著優(yōu)化，輕油與總液體收率分別增加2.89、2.65百分點(diǎn)，綜合能耗下降164.274MJ/t。

（3）混合蠟油經(jīng)加氫預(yù)處理后，催化裂解產(chǎn)品質(zhì)量改善明顯，汽油、柴油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別降低90.1%和50.1%。汽油中烯烴、芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別下降8.02、2.19百分點(diǎn)，各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽油的要求。

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