影響加氫裂化尾油質量的因素分析及對策研究

魏亞彩，趙 寧，王 毅

中國石油獨山子石化分公司煉油廠 （新疆 獨山子 833600）

中國石油獨山子石化分公司煉油廠200萬t/a加氫裂化裝置于2007年10月建成，由UOP公司提供設計，以減壓蠟油、焦化蠟油為原料，采用單段一次通過流程，最大限度生產BMCI（芳烴指數(shù)）＜10的尾油（作乙烯原料）和硫含量＜50mg/kg、十六烷值＞55的優(yōu)質柴油，同時副產輕烴氣體、液態(tài)烴和石腦油。加氫裂化是重質餾分油深度加工的主要工藝之一，是煉油工業(yè)生產輕質油品的重要手段，是其他工藝不可替代的[1]。

表1 尾油質量要求

1 生產狀況

1）反應部分采用單段一次通過流程，一臺反應器，熱壁結構，采用爐后混氫流程，加熱爐只加熱循環(huán)氫，原料油采用自動反沖洗過濾器，濾去＞25μm的固體雜質，分餾系統(tǒng)采用主汽提塔與產品分餾塔結構來提高產品質量和收率。

2）加氫裂化反應是原料油在高溫高壓、臨氫及催化劑作用下進行加氫、脫硫、脫氮、脫氧、脫金屬、分子骨架結構重排和裂解等反應的一種轉化過程，其技術核心是催化劑[2]。催化劑一旦選定，加氫裂化反應的性能已基本確定，影響尾油質量的主要因素就是原料油性質、反應參數(shù)和分餾塔切割方式。

3）尾油質量要求，如表1所示。

2 影響尾油質量的因素及解決措施

2.1 原料

200萬t/a加氫裂化選用常減壓直供減壓蠟油（VGO）、罐區(qū)減壓蠟油，回煉部分尾油，摻煉部分焦化蠟油（CGO），摻煉比0～0.3。摻煉CGO比值增大，混合原料油的硫氮含量增加，精制效果變差，同時裂化反應溫度下降。相同反應溫度下，原料油的餾分重，尾油98%餾出溫上升，BMCI值上升。

原料油餾分越重，除因為黏度增大導致向催化劑內部擴散速度減慢，而降低反應速度以外，同時原料餾分重，所含雜環(huán)氮化物增加，影響加氫飽和與加氫裂化反應性能，并且原料中所含的稠環(huán)芳烴還會在加氫裂化產品的流出物中析出固體結晶物而造成系統(tǒng)壓降增大或堵塞現(xiàn)象，原料油干點必須控制[3]。原料經過加氫裂化反應后，僅能降低原料干點15℃左右，按照尾油98%餾出溫度≤495℃計算，加氫裂化裝置的原料干點應控制不高于510℃，方能保證尾油質量合格。

由表2可以清楚看出，隨著原料直供VGO、罐區(qū)的CGO98%餾出溫度的下降，尾油的98%餾出溫度也隨之下降。

表2 原料98%和尾油98%餾出溫度對比

解決措施：加強對原料性質的監(jiān)控，尤其是在換罐和直供VGO變重或尾油回煉增大時。當原料性質變重時，反應溫度CAT1（反應器精制床層溫度）、CAT2（裂化床層溫度）進行適當提高，必要時可以降低CGO的摻煉比或尾油的回煉量，以保證尾油的98%餾出溫度合格。

2.2 反應壓力

對于加氫和裂化反應同時發(fā)生的加氫裂化工藝過程，反應壓力起著十分重要的作用。壓力參數(shù)有2種表示方式：反應總壓和氫分壓，影響加氫反應的決定因素則是反應物中的氫分壓。

裂化反應遵循正碳離子反應和β鍵斷裂機理，與氫分壓基本無關，故反應壓力對產品分布沒有什么影響，但是反應氫分壓對產品質量的影響很大。氫分壓增大，可以促進芳烴加氫飽和反應，產品中的芳烴含量下降，與芳香烴有關的指標會變好。但是由于200萬t/a加氫裂化裝置反應壓力基本保持在14.5MPa，故壓力對尾油影響不計。

2.3 氫油比

工業(yè)裝置體積氫油比，它是指在每小時單位體積的進料所需要通過的循環(huán)氫氣的標準體積量。其他工況不變時，氫油比的增加實質上是增加了反應過程中的氫分壓。某種意義上講，氫油比對裂化深度的影響機理與氫分壓的影響基本是相同的。200萬t/a加氫裂化裝置要求氫油比≥900,現(xiàn)控制在1 100,氫油比穩(wěn)定對尾油質量影響不大。

2.4 空速

空速決定了反應物在催化劑床層的停留時間。加氫裂化反應器內裝有固定量的催化劑，空速的變化相當于進料速率的變化，空速與反應溫度在一定范圍內是互補的，即當提高空速（提高加工量）而要保持一定的轉化深度時，可以用提高反應溫度來進行補償，反之亦然。在其他反應參數(shù)一定時，改變空速，對加氫裂化尾油質量的影響如表3所示。

表3 空速對尾油98%餾出溫度的影響

由表3數(shù)據(jù)可見，與220t/h負荷相比，當負荷降至200、180t/h并沒有進行溫度補償時，反應深度下降，尾油干點有所上升、BMCI值有所上升。

解決措施：裝置在提高加工量的同時，反應溫度需要提高，以增大反應深度，保證尾油98%餾出溫度、BMCI值合格。反之需要適當降低CAT2溫度，避免過高的轉化率導致二次裂解加劇。

2.5 反應溫度

溫度是加氫裂化重要的控制參數(shù)之一，當反應溫度提高，轉化率增加時，變化明顯的是與芳香烴有關的物化性質，直接影響尾油的組成。但是較高的轉化率，易造成催化劑的失活速率增加，縮短裝置運行周期。因此需要控制轉化率，一般控制在78%～80%。

在實際生產過程中，反應溫度將直接影響尾油質量與收率，如摻煉10%的焦化蠟油時，裂化溫度CAT2由404℃降至400℃，尾油的98%餾出溫度上升。在其他工況穩(wěn)定情況下，尾油不合格主要為CAT2的原因。CAT2對尾油98%餾出溫度的影響很大，如表4所示。

解決措施：反應溫度上升時，尾油的鏈烷烴量明顯增加，干點下降，BMCI值降低，所以保持高轉化率的加氫裂化反應有利于尾油質量。

2.6 分餾塔產品的分割

分餾塔切割方式不同會對尾油的收率和BMCI值產生影響。BMCI值建立基礎是設正己烷的BMCI值為0，苯的BMCI值100。BMCI的大小表示了油品中芳香烴含量的高低。其計算公式為：

芳烴指數(shù)=48 640/（t+273）+473.7×d－456.8

其中：t表示體積平均沸點，℃；d為15.6℃時相對密度。

根據(jù)計算公式，降低BMCI值可通過降低相對密度即提高反應深度，提高體積平均沸點，在保證輕、重柴油質量的前提下，將輕、重柴油干點拔高，從而提高尾油體積平均沸點，降低BMCI值[4-5]。表5是在調整生產方案航煤或輕柴油時尾油的質量和收率變化。

表4 CAT2溫度與尾油98%餾出溫度

表5 生產不同產品時尾油的收率

由表5可見，生產輕柴油時，輕柴油干點升高，導致尾油98%餾出溫度稍微有所上升，收率下降。

3 結論

1）通過以上分析，200萬t/a加氫裂化裝置，影響尾油質量的因素主要是原料性質、反應溫度、分餾塔切割方式。原料油優(yōu)化可以通過調整VGO質量或是調節(jié)CGO摻煉比，反應溫度和空速的調整影響加氫裂化轉化率，從而影響尾油質量。分餾塔的操作也可以影響尾油，各側線抽出量增大使尾油發(fā)生改變，主要影響尾油98%餾出溫度的因素是混合原料油的干點及合適的轉化率，因原料性質變重時，需提高反應轉化率，保證尾油98%餾出溫度合格，同時轉化率升高后，尾油收率會有一定程度的降低。

2）由于原油日趨重質化和劣質化，進一步提高尾油質量和收率將會給乙烯提供優(yōu)質的裂解原料，延長裂解裝置生產周期，減緩裂解爐生焦速度，提高乙烯收率。

[1]韓崇仁.加氫裂化工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2012.

[2]蔣春林.影響高壓加氫裂化尾油質量因素分析[J].精細石油化工進展，2010,11（3）：17-19.

[3]楊有亮，唐匯云，孔健.提高尾油質量技術在高壓加氫裂化裝置上的應用[J].石油煉制與化工，2009，40（1）：15-18.

[4]200萬加氫裂化裝置操作規(guī)程[S].

[5]金德浩，劉建暉，申濤.加氫裂化裝置技術問答[M].北京：中國石化出版社，2006.