FDC單段兩劑加氫裂化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

彭 沖，曾榕輝，黃新露

(中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001)

FDC單段兩劑加氫裂化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

彭 沖，曾榕輝，黃新露

(中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001)

介紹了中國(guó)石化撫順石油化工研究院開(kāi)發(fā)的FDC單段兩劑多產(chǎn)中間餾分油加氫裂化技術(shù)，該技術(shù)在中國(guó)石化金陵分公司1.5 Mta和中國(guó)石化海南煉油化工有限公司1.2 Mta加氫裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，該技術(shù)具有中間餾分油收率高(分別為78.99%和74.87%)、化學(xué)氫耗低(分別為2.31%和2.15%)、產(chǎn)品質(zhì)量好、裝置綜合能耗低等特點(diǎn)，不僅保持了常規(guī)單段加氫裂化工藝技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)單、體積空速大等優(yōu)點(diǎn)，而且彌補(bǔ)了常規(guī)單段加氫裂化工藝技術(shù)對(duì)原料油適應(yīng)性差、催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)周期短和加氫裂化產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)較差等不足。

中間餾分油 加氫裂化 催化劑

加氫裂化是生產(chǎn)低硫柴油、高煙點(diǎn)噴氣燃料等優(yōu)質(zhì)燃料油及化工原料的重要工藝[1]。加氫裂化工藝具有原料適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)操作和產(chǎn)品方案靈活性大、產(chǎn)品質(zhì)量好等特點(diǎn)，可加工減壓蠟油、焦化蠟油、催化裂化回?zé)捰偷攘淤|(zhì)原料。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外各大煉油公司和科研單位在加氫裂化技術(shù)開(kāi)發(fā)方面獲得了顯著的進(jìn)步[2-6]。截止2012年，全球加氫裂化裝置總加工能力已達(dá)278 Mt/a以上，占原油一次加工能力的6.26%[7]，已成為現(xiàn)代煉油和石油化學(xué)工業(yè)中最重要的重油深度加工工藝之一[8]。

目前在工業(yè)裝置上應(yīng)用的加氫裂化工藝流程雖有多種形式，但從基本原理方面，大致可歸納成一段串聯(lián)加氫裂化、單段加氫裂化和兩段加氫裂化工藝流程[9]。單段加氫裂化技術(shù)不僅工藝流程簡(jiǎn)單、裝置建設(shè)投資相對(duì)較低，而且因其所用催化劑的特殊性，單段加氫裂化技術(shù)是多產(chǎn)中間餾分油，尤其是多產(chǎn)柴油的最佳工藝技術(shù)[10]。但常規(guī)的單段單劑加氫裂化技術(shù)存在對(duì)原料適應(yīng)性差、催化劑使用周期短等不足，與我國(guó)各煉油企業(yè)加工原料油品種雜、質(zhì)量變化大等國(guó)情不相適應(yīng)。為滿足多產(chǎn)清潔柴油的市場(chǎng)需求，中國(guó)石化撫順石油化工研究院(簡(jiǎn)稱(chēng)FRIPP)開(kāi)發(fā)了FDC單段兩劑加氫裂化新技術(shù)，同時(shí)開(kāi)發(fā)了新型加氫裂化催化劑以及不同催化劑級(jí)配使用方法。本文主要介紹FRIPP開(kāi)發(fā)的FDC單段兩劑多產(chǎn)中間餾分油加氫裂化技術(shù)在中國(guó)石化金陵分公司(簡(jiǎn)稱(chēng)金陵分公司)1.5 Mt/a和中國(guó)石化海南煉油化工有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)海南煉化)1.2 Mt/a加氫裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果。

1 FDC單段兩劑加氫裂化技術(shù)的開(kāi)發(fā)

一段串聯(lián)加氫裂化和常規(guī)單段加氫裂化最大差別在于原料油與一段串聯(lián)加氫裂化所用裂化催化劑接觸前，先經(jīng)過(guò)裝填有精制催化劑的加氫精制反應(yīng)器，將原料油中的氮、硫脫除，并對(duì)烯烴、芳烴加氫飽和，經(jīng)加氫精制后，與裂化催化劑接觸的原料性質(zhì)基本是穩(wěn)定的，基本不含有機(jī)硫及對(duì)裂化催化劑活性有抑制作用、并容易導(dǎo)致裂化催化劑結(jié)焦、失活的有機(jī)氮和烯烴，二環(huán)以上芳烴含量也很低。因此一段串聯(lián)加氫裂化具有對(duì)原料油性質(zhì)變化適應(yīng)性好(裝置不易飛溫、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定)、催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)周期長(zhǎng)(催化劑1個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期可達(dá)4年以上)；而常規(guī)單段加氫裂化雖然也裝有加氫精制催化劑，但加氫精制催化劑裝量很少(約占催化劑總量的10%)，對(duì)原料油起不到明顯的加氫脫硫、脫氮的效果，即常規(guī)單段加氫裂化的裂化催化劑基本上是直接與原料油接觸，因此，對(duì)原料油適應(yīng)性差、催化劑易結(jié)焦、運(yùn)轉(zhuǎn)周期短(催化劑1個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)周期一般只有1年)。

1.1 工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)

FDC技術(shù)是針對(duì)多產(chǎn)清潔柴油的需要而開(kāi)發(fā)的一種加氫裂化新工藝。該技術(shù)通過(guò)在單段加氫裂化技術(shù)中使用加氫精制和加氫裂化兩種主催化劑，充分發(fā)揮兩種催化劑的協(xié)同作用，使加氫裂化的總體性能達(dá)到最佳效果，同時(shí)配套開(kāi)發(fā)的加氫裂化催化劑FC-14是通過(guò)合成小晶粒β分子篩并對(duì)小晶粒特殊改性。FDC單段兩劑加氫裂化技術(shù)原則工藝流程見(jiàn)圖1。該工藝主要包括反應(yīng)和分餾兩部分，反應(yīng)部分級(jí)配使用加氫裂化預(yù)處理催化劑和配套開(kāi)發(fā)的加氫裂化催化劑，原料與氫氣受熱后進(jìn)入反應(yīng)器，發(fā)生加氫脫硫、脫氮、芳烴飽和及加氫裂化等反應(yīng)。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)氣液分離，分出富氫氣體，循環(huán)使用。液體物流則經(jīng)分餾得到各種產(chǎn)品。

圖1 FDC技術(shù)工藝流程示意

1.2 配套催化劑開(kāi)發(fā)

對(duì)于不同類(lèi)型加氫裂化催化劑，達(dá)到最佳效果時(shí)加氫精制、加氫裂化兩種催化劑的比例不盡相同。由此，發(fā)明了不同催化劑級(jí)配使用的加氫裂化技術(shù)方法。這種級(jí)配使用方法可以使不同性能的催化劑如精制、裂化、飽和、耐氮中毒等反應(yīng)活性水平發(fā)揮協(xié)同促進(jìn)效應(yīng)，通過(guò)掌握級(jí)配的反應(yīng)工藝和工程規(guī)律，可以提高加氫裂化技術(shù)對(duì)原料的適應(yīng)性、生產(chǎn)靈活性、延長(zhǎng)催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)周期、提高裝置處理能力及反應(yīng)熱的優(yōu)化利用等整體性能。

通過(guò)選擇適宜的合成條件，制備出晶粒較小的β分子篩，成功地解決了小晶粒β分子篩的過(guò)濾速率和收率問(wèn)題；通過(guò)對(duì)小晶粒β分子篩進(jìn)行特殊改性處理，制備出一種高硅、高結(jié)晶度、酸性適宜、二次孔多的小晶粒β分子篩。該分子篩具有高的活性和中間餾分油選擇性以及較好的異構(gòu)性能。同時(shí)制備出了一種酸性適宜、表面富硅的大孔無(wú)定形硅鋁；對(duì)上述特殊改性β分子篩和無(wú)定形硅鋁進(jìn)行復(fù)合及優(yōu)化，從而使該復(fù)合裂化組分的活性和中間餾分油選擇性同時(shí)得到明顯改善；選擇了非貴金屬中加氫活性最高的金屬鎢-鎳的組合作為催化劑的加氫組分，F(xiàn)C-14加氫裂化催化劑主要物化性質(zhì)見(jiàn)表1。以沙中VGO為原料(20 ℃密度為0.920 8 gcm3，餾程為325～536 ℃，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.45%，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為842 μgg)，采用單段一次通過(guò)流程，在反應(yīng)壓力為15.7 MPa、體積空速為1.03 h-1的條件下，F(xiàn)DC加氫裂化催化劑的反應(yīng)性能見(jiàn)表2。表2中同時(shí)給出了國(guó)外參比劑(無(wú)定型)的數(shù)據(jù)。從表2可以看出：在相同操作條件下，F(xiàn)C-14加氫裂化催化劑采用單段一次通過(guò)流程，當(dāng)控制370 ℃以上餾分的單程轉(zhuǎn)化率為60%時(shí)，反應(yīng)溫度比國(guó)外參比劑低11 ℃；當(dāng)控制370 ℃以上餾分單程轉(zhuǎn)化率為70%時(shí)，反應(yīng)溫度比國(guó)外參比劑低13 ℃。兩種轉(zhuǎn)化率條件下，130～370 ℃中間餾分油選擇性分別比參比劑高3.61百分點(diǎn)和2.48百分點(diǎn)，目的產(chǎn)品噴氣燃料和柴油的主要質(zhì)量均優(yōu)于國(guó)外參比劑。

表1 FC-14加氫裂化催化劑主要物化性質(zhì)

表2 FDC催化劑反應(yīng)性能

1) (>370 ℃)餾分單程轉(zhuǎn)化率。

2 FDC單段兩劑加氫裂化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

表3 FDC技術(shù)在金陵分公司的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果

3 結(jié) 論

(1) 在相同操作條件下，F(xiàn)C-14加氫裂化催化劑采用單段一次通過(guò)流程，當(dāng)控制370 ℃以上餾分的單程轉(zhuǎn)化率為60%時(shí)，反應(yīng)溫度比國(guó)外參比劑低11 ℃；當(dāng)控制370 ℃以上餾分單程轉(zhuǎn)化率為70%時(shí)，反應(yīng)溫度比國(guó)外參比劑低13 ℃。兩種轉(zhuǎn)化率條件下，130～370 ℃中間餾分油選擇性分別比參比劑高3.61百分點(diǎn)和2.48百分點(diǎn)，目的產(chǎn)品噴氣燃料和柴油的主要質(zhì)量均優(yōu)于國(guó)外參比劑。

(2) FDC單段兩劑多產(chǎn)中間餾分油加氫裂化技術(shù)在金陵分公司1.5 Mta和海南煉化1.2 Mta加氫裂化裝置的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，F(xiàn)DC技術(shù)不僅具有中間餾分油收率高(分別為 78.99%和74.87%)、化學(xué)氫耗低(分別為2.31%和2.15%)、產(chǎn)品質(zhì)量好、裝置綜合能耗低等特點(diǎn)，還保持了常規(guī)單段加氫裂化工藝技術(shù)工藝流程簡(jiǎn)單、體積空速大等優(yōu)點(diǎn)，而且彌補(bǔ)了常規(guī)單段加氫裂化工藝技術(shù)對(duì)原料油適應(yīng)性差、催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)周期短和加氫裂化產(chǎn)品質(zhì)量相對(duì)較差等不足。

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COMMERCIAL APPLICATION OF SINGLE-STAGE， DOUBLE-CATALYST HYDROCRACKING TECHNOLOGY

Peng Chong， Zeng Ronghui， Huang Xinlu

(FushunResearchInstituteofPetroleumandPetrochemicals，SINOPEC，F(xiàn)ushun，Liaoning113001)

A single-stage， double-catalyst hydrocracking technology (FDC technology) is developed by FRIPP， which converts heavy gas oil to maximum clean diesel. FDC technology has been successfully applied in six commercial units. The commercial results in Jinling Branch hydrocracking unit with 1.5 Mt/a as well as Hainan Petrochemical Co.， Ltd hydrocracking unit with 1.2 Mt/a show that the middle distillate yield is high (78.99%， 74.87%， respectively) and chemical hydrogen consumption is low(2.31%， 2.15%， respectively). The FDC technology possesses the properties of simple flow sheet and high LHSV of the single-stage hydrocracking technology and remedy for some shortcomings of single-stage hydrocracking technology such as bad feed adaptability， short running cycle of catalyst and bad quality of hydrocracking product. Moreover， the FDC technology is also featured by good quality of products and flexibility for product slate and low production cost as well.

mid-distillate； hydrocracking； catalyst

2013-12-12； 修改稿收到日期： 2014-03-03。

彭沖，碩士，主要從事加氫催化劑及工藝研究工作。

曾榕輝，E-mail：zengrongh.fshy@sinopec.com。

國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃 (No.2012BAE05B04)和中國(guó)石油化工股份有限公司合同項(xiàng)目(No.103089)。