MIP技術(shù)加工加氫渣油的優(yōu)勢分析

陳 堯 煥

(中國石化北海煉化分公司，廣西 北海 536016)

MIP技術(shù)加工加氫渣油的優(yōu)勢分析

陳 堯 煥

(中國石化北海煉化分公司，廣西 北海 536016)

對以加氫渣油為原料的工業(yè)MIP裝置與常規(guī)FCC裝置的液體產(chǎn)品收率與產(chǎn)品性質(zhì)進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明：與常規(guī)FCC技術(shù)相比，MIP技術(shù)即使在加氫渣油原料性質(zhì)略差時(shí)，其液體產(chǎn)品收率仍提高1.35～3.23百分點(diǎn)，汽油收率較高，油漿產(chǎn)率較低；而且所產(chǎn)汽油的硫含量低、烯烴含量較低、辛烷值較高。MIP技術(shù)具有獨(dú)特的串聯(lián)雙反應(yīng)區(qū)反應(yīng)系統(tǒng)，重油轉(zhuǎn)化能力高，汽油品質(zhì)好，在加工加氫渣油時(shí)比常規(guī)FCC技術(shù)更有優(yōu)勢。

催化裂化 渣油加氫 組合工藝 MIP技術(shù) 優(yōu)勢分析

近年來石油資源日益緊缺而原油重質(zhì)化不斷加劇，高、低硫原油價(jià)差不斷拉大，促進(jìn)煉油廠采取措施增強(qiáng)渣油加氫處理能力，優(yōu)化催化裂化原料，從而最大限度地將含硫重質(zhì)油轉(zhuǎn)化為汽油、丙烯等高附加值產(chǎn)品，充分利用寶貴的石油資源，以進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

目前渣油加氫-催化裂化組合工藝是加工劣質(zhì)渣油的較佳選擇[1-2]。該類工藝已在大連西太平洋石油化工有限公司以及中國石化茂名分公司、上海石油化工股份有限公司(簡稱上海石化)、海南煉油化工有限公司(簡稱海南煉化)等企業(yè)成功應(yīng)用，其中渣油催化裂化裝置均加工100%的加氫渣油。中國石化石油化工科學(xué)研究院(簡稱石科院)開發(fā)了渣油加氫-催化裂化雙向組合技術(shù)(RICP)，該技術(shù)將催化裂化的回?zé)捰蛽饺氲皆图託湓现?，一起加氫后再作催化裂化原料，進(jìn)一步提高組合工藝的經(jīng)濟(jì)效益[3]；石科院還開發(fā)了串聯(lián)雙反應(yīng)區(qū)多產(chǎn)異構(gòu)烷烴的催化裂化MIP技術(shù)[4]，該技術(shù)具有重油轉(zhuǎn)化能力高、產(chǎn)品分布好、汽油中烯烴和硫含量低以及裝置能耗低等優(yōu)點(diǎn)[5-6]，因而得以迅速推廣，已成功地應(yīng)用到國內(nèi)50套催化裂化裝置上并出口古巴等國。MIP技術(shù)可改善產(chǎn)品質(zhì)量、直接生產(chǎn)清潔汽油，且對原料的適應(yīng)性強(qiáng)，除了可以加工減壓蠟油、焦化蠟油、常壓渣油以及加氫蠟油外，還可以直接加工加氫渣油等。

本文對以加氫渣油為原料的工業(yè)MIP裝置與常規(guī)FCC裝置的液體產(chǎn)品收率與產(chǎn)品性質(zhì)進(jìn)行對比分析，為煉油企業(yè)選擇適合加工加氫渣油的催化裂化技術(shù)提供參考。

1 MIP裝置與常規(guī)FCC裝置的工業(yè)數(shù)據(jù)對比

采用加氫渣油為原料的MIP系列技術(shù)分別在海南煉化、中國石化齊魯分公司、中國石化長嶺分公司、上海石化、中化泉州石化有限公司等企業(yè)的催化裂化裝置上實(shí)施。以SH公司MIP裝置為例，并與同樣采用加氫渣油原料的DL公司與MM公司的FCC裝置進(jìn)行對比，其原料性質(zhì)、產(chǎn)物分布及汽油產(chǎn)品性質(zhì)見表1。

SH公司催化裂化裝置采用MIP技術(shù)，由中國石化工程建設(shè)公司(SEI)設(shè)計(jì)，反應(yīng)-再生系統(tǒng)為兩器并列型式，其中再生部分采用重疊兩段不完全再生的方式，反應(yīng)器采用提升管與沉降器同軸布置的內(nèi)提升管型式，設(shè)計(jì)加工能力為3.50 Mta，表1中SH公司的數(shù)據(jù)取自該裝置2013年全年的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。DL公司FCC裝置的反應(yīng)器為外置常規(guī)提升管，而沉降器與第一再生器同軸式布置，與第二再生器并列布置，第二再生器為燒焦罐與密相床串聯(lián)，設(shè)計(jì)加工能力為2.0 Mta，表1中DL公司的數(shù)據(jù)取自該廠FCC裝置2006年1月19日標(biāo)定數(shù)據(jù)。MM公司FCC裝置為反應(yīng)-再生系統(tǒng)結(jié)構(gòu)型式，與DL公司FCC裝置的相同，并且均為中國石化洛陽工程建設(shè)公司(LPEC)設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)加工能力為1.2 Mta，表1中MM公司的數(shù)據(jù)取自該廠3 號催化裂化裝置2010年全年的生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

表1 原料性質(zhì)、產(chǎn)物分布及汽油產(chǎn)品性質(zhì)

1) 液化氣、汽油與柴油產(chǎn)品的總質(zhì)量收率。

2)STC指硫傳遞系數(shù)[7]。

1.1 原料性質(zhì)

由表1可見，DL公司與MM公司FCC裝置的原料性質(zhì)相當(dāng)，而SH公司MIP裝置的原料性質(zhì)比二者劣質(zhì)很多，主要表現(xiàn)在其密度(20 ℃)分別高10.8、13.9 kgm3、殘?zhí)糠謩e高0.68、0.56百分點(diǎn)，Ni質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別高4.48、1.10 μgg，V質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別高5.64、4.95 μgg。工業(yè)實(shí)踐表明，原料中的殘?zhí)壳吧砦?0%以上生成焦炭，原料殘?zhí)吭礁邉t生焦傾向越大。SH公司MIP裝置加氫渣油原料的V與Ni含量較高，二者沉積在催化劑表面上，尤其是V容易堵塞催化劑孔道，降低催化劑裂化性能；而沉積在催化劑上的Ni具有脫氫作用，導(dǎo)致干氣中氫含量增加以及生焦量增加，因此原料中重金屬含量嚴(yán)重影響加氫渣油的可裂化性與產(chǎn)品選擇性。

1.2 產(chǎn)物分布

從表1可以看出：SH公司MIP裝置的液體收率分別比DL公司與MM公司常規(guī)FCC裝置高3.23、1.35百分點(diǎn)；SH公司MIP裝置的汽油收率為48.11%，而MM公司與DL公司常規(guī)FCC裝置的汽油收率分別為43.05%、44.68%，SH公司MIP裝置的油漿產(chǎn)率為5.68%，而MM公司與DL公司常規(guī)FCC裝置的油漿產(chǎn)率分別為7.62%、8.82%。MIP裝置的汽油收率高而油漿產(chǎn)率低，主要與MIP技術(shù)的串聯(lián)雙反應(yīng)區(qū)新型反應(yīng)系統(tǒng)有關(guān)。

另外，與常規(guī)FCC技術(shù)相比，以加氫渣油為原料、多產(chǎn)汽油方案的MIP技術(shù)不僅汽油收率高而且輕質(zhì)油收率也高，SH公司MIP裝置比DL公司與MM公司常規(guī)FCC裝置的輕質(zhì)油收率分別高10.38、3.61百分點(diǎn)。MIP技術(shù)輕質(zhì)油收率高，主要是其汽油收率高所致。

通過以上分析可以看出，與常規(guī)FCC裝置相比，雖然MIP裝置的原料性質(zhì)差，但是MIP技術(shù)的重油轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)，汽油收率高，液體產(chǎn)品收率較高。

1.3 產(chǎn)品性質(zhì)

由于加氫渣油原料的特殊性，加氫渣油催化裂化所生產(chǎn)汽油的烯烴含量比直餾餾分油低，且汽油硫傳遞系數(shù)(STC)也較低。由表1可見：雖然均以加氫渣油為原料，但SH公司MIP裝置所生產(chǎn)汽油的烯烴體積分?jǐn)?shù)分別比DL公司與MM公司常規(guī)FCC裝置低6.0、21.8百分點(diǎn)，辛烷值RON分別高0.7、0.6個(gè)單位；3套裝置所生產(chǎn)汽油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)相當(dāng)，但DL公司FCC裝置的汽油硫傳遞系數(shù)較高(4.8%)，而SH公司MIP裝置與DL公司FCC裝置的汽油硫傳遞系數(shù)相同，均為3.1%。汽油性質(zhì)除了受反應(yīng)深度尤其是氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)程度影響外，汽油的干點(diǎn)對汽油的烯烴含量、芳烴含量以及硫含量也有影響，3套裝置的汽油干點(diǎn)相當(dāng)。

催化裂化汽油的烯烴含量取決于汽油烯烴的生成與轉(zhuǎn)化反應(yīng)。SH公司MIP裝置的汽油烯烴含量低，主要是因?yàn)镸IP技術(shù)第二反應(yīng)區(qū)強(qiáng)化了烯烴的異構(gòu)化與氫轉(zhuǎn)移等轉(zhuǎn)化反應(yīng)，從而降低了汽油烯烴含量。另外，催化裂化汽油烯烴含量除了與原料油性質(zhì)有關(guān)外，主要與反應(yīng)深度、平衡劑活性和催化劑類型等有關(guān)[4]。DL公司與MM公司FCC裝置均采用常規(guī)催化裂化技術(shù)，但是由于DL公司FCC裝置反應(yīng)深度較高，轉(zhuǎn)化率為75.12%，比MM公司FCC裝置轉(zhuǎn)化率高6.9百分點(diǎn)，因此其汽油烯烴含量較低，比MM公司催化裂化汽油烯烴體積分?jǐn)?shù)低15.8百分點(diǎn)。

汽油辛烷值與其烴類組成有關(guān)，芳烴、烯烴與異構(gòu)烷烴的辛烷值較高。SH公司MIP裝置的汽油辛烷值高，主要是與其高辛烷值組分(芳烴)含量高有關(guān)。另外，汽油辛烷值還與原料性質(zhì)、催化劑性質(zhì)以及反應(yīng)深度有關(guān)[5]；汽油芳烴、異構(gòu)烷烴與烯烴分子越小，異構(gòu)化程度越高，則其辛烷值越高?？赡苁怯捎诜肿哟笮∨c結(jié)構(gòu)的影響，盡管MM公司FCC汽油芳烴與烯烴體積分?jǐn)?shù)均高于DL公司，但是二者的辛烷值水平相當(dāng)。

催化裂化汽油硫含量與工藝條件、催化劑的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)能力以及原料硫含量有關(guān)[6]。MIP技術(shù)通過強(qiáng)化選擇性氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)，在降低汽油烯烴含量的同時(shí)也相應(yīng)地促進(jìn)了汽油中含硫化合物的氫轉(zhuǎn)移脫除反應(yīng)，從而使其汽油硫占原料硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)更低，另外，汽油烯烴含量的降低減少了汽油烯烴與H2S反應(yīng)二次生成汽油硫化物的量。因此，SH公司MIP裝置的汽油硫傳遞系數(shù)比MM公司常規(guī)FCC裝置低。而反應(yīng)深度也影響催化裂化汽油硫含量，當(dāng)反應(yīng)深度高時(shí)，可強(qiáng)化汽油中含硫化合物尤其是噻吩硫的氫轉(zhuǎn)移脫除反應(yīng)，因此DL公司FCC裝置的汽油硫傳遞系數(shù)比MM公司FCC裝置要低得多。

2 MIP技術(shù)適合加工加氫渣油的原因分析

渣油加氫-催化裂化組合工藝是加工含硫渣油、提高煉油廠效益的較佳選擇。然而，加氫渣油(HVR)的性質(zhì)如硫含量、氮含量、金屬(Ni+V)含量、殘?zhí)康?，對FCC裝置操作以及產(chǎn)物分布與產(chǎn)品性質(zhì)影響較大。渣油經(jīng)加氫后，硫含量和黏度大幅度降低，氫含量有所提高，有利于催化裂化液體收率提高和輕質(zhì)產(chǎn)品硫含量降低；但是，渣油加氫裝置的降殘?zhí)?、脫金屬效果有限，工業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐表明，其殘?zhí)康慕档吐室话悴怀^50%，而重金屬脫除率一般不超過70%，加氫渣油中仍然含有大量難以裂化的重芳烴、膠質(zhì)以及少量瀝青質(zhì)，氫含量一般低于12.4%。由表1可知，3套裝置的原料殘?zhí)烤哂?.5%，重金屬含量較高，尤其是SH公司MIP裝置原料的V質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)9.97 μgg。當(dāng)殘?zhí)颗c重金屬含量高時(shí)，則導(dǎo)致加氫渣油裂化性能不如未加氫即可直接裂化的餾分油如減壓蠟油或石蠟基常壓渣油等。因此，加工加氫渣油時(shí)要求FCC技術(shù)的重油轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)，而MIP技術(shù)恰好具有重油轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)的特點(diǎn)[8-9]。

MIP技術(shù)具有由串聯(lián)提升管反應(yīng)器構(gòu)成的雙反應(yīng)區(qū)新型反應(yīng)系統(tǒng)，在不同的反應(yīng)區(qū)內(nèi)設(shè)計(jì)與烴類反應(yīng)相適應(yīng)的工藝條件，并充分利用專用催化劑結(jié)構(gòu)和活性組元，控制適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)化率，強(qiáng)化重油裂化能力，減少干氣和焦炭產(chǎn)率，大幅度提高汽油收率和液體產(chǎn)品收率，并有利于產(chǎn)品性質(zhì)的改善。MIP技術(shù)的第一反應(yīng)區(qū)是快速床反應(yīng)器，采用較高的反應(yīng)苛刻度，有利于烴類從大分子裂化為小分子的C—C鍵斷裂反應(yīng)的進(jìn)行，從而有利于重油轉(zhuǎn)化以及汽油餾分的生成。第二反應(yīng)區(qū)通過擴(kuò)徑并維持一定藏量而成為床層反應(yīng)器，采用較為緩和的操作條件，不僅有利于第一反應(yīng)區(qū)生成的烯烴的氫轉(zhuǎn)移反應(yīng)和異構(gòu)化反應(yīng)的進(jìn)行，并且使其適度進(jìn)行二次裂化反應(yīng)，從而使烴類發(fā)生單分子反應(yīng)和雙分子反應(yīng)的深度和方向得到有效的控制，烴類在新型反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi)可選擇性地轉(zhuǎn)化為富含異構(gòu)烷烴的低烯烴含量、低硫含量、高辛烷值的汽油。此外，第二反應(yīng)區(qū)的床層反應(yīng)器中劑油比大、反應(yīng)時(shí)間長，更有利于重油的轉(zhuǎn)化以及柴油進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為汽油和液化氣，進(jìn)一步提高了汽油與液化氣收率，從而有利于提高液體收率。因此，MIP技術(shù)的重油轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)而且汽油品質(zhì)好，更適于加工加氫渣油。

3 結(jié) 論

(1) 與常規(guī)FCC技術(shù)相比，MIP技術(shù)即使在加氫渣油原料性質(zhì)略差時(shí)，其液體產(chǎn)品收率仍提高1.35～3.23百分點(diǎn)，汽油收率較高，油漿產(chǎn)率較低；而且所產(chǎn)汽油的硫含量低、烯烴含量較低、辛烷值較高。

(2) MIP技術(shù)具有獨(dú)特的串聯(lián)雙反應(yīng)區(qū)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，重油轉(zhuǎn)化能力強(qiáng)，液體產(chǎn)品收率高，汽油品質(zhì)好，在加工加氫渣油時(shí)具有一定的優(yōu)勢。

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ADVANTAGE ANALYSIS OF MIP TECHNOLOGY FOR PROCESSING HYDROGENATED RESIDUE

Chen Yaohuan

(SINOPECBeihaiRefining&ChemicalBranch，Beihai，Guangxi536016)

The data of liquid yields and product qualities of MIP unit were compared with the results of traditional FCC units，all of which use hydrotreated residue as feedstock. The commercial data show that MIP technologies， although processing poorer quality of hydrotreated residue feedstocks， has higher total liquid yield， higher gasoline and lower slurry yields. Compared with the results of conventional FCC technologies， the liquid yield of MIP is higher by about 1.35—3.23 percentage points. MIP technology can achieve gasoline with lower olefin and sulfur content and higher octane number. MIP process based on the unique double reaction sections in series in one riser reactor intensifies the heavy oil conversion，and improves the quality of gasoline， and has more advantages in processing hydrotreated residue than common FCC.

FCC； residue hydrotreating； combined process； MIP technology； advantage analysis

2015-06-15； 修改稿收到日期： 2015-08-12。

陳堯煥，高級工程師，1985年畢業(yè)于華東理工大學(xué)，獲學(xué)士學(xué)位?，F(xiàn)從事石油加工生產(chǎn)管理工作。

陳堯煥，E-mail：chenyh.bhsh@sinopec.com。