FDHC柴油中壓加氫裂化技術的開發(fā)

吳子明，曹正凱，曾榕輝，彭 沖

(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順113001)

FDHC柴油中壓加氫裂化技術的開發(fā)

吳子明，曹正凱，曾榕輝，彭 沖

(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順113001)

為了滿足煉油企業(yè)減產(chǎn)柴油、降低柴汽比的產(chǎn)品結構調整需求，中國石化撫順石油化工研究院開發(fā)了FDHC柴油中壓加氫裂化技術。該技術采用加氫裂化-補充精制工藝流程，解決了中壓加氫裂化噴氣燃料餾分煙點偏低和裝置運行末期產(chǎn)品質量下降等難題，通過優(yōu)化原料構成、催化劑體系和操作參數(shù)，使之適用于加工直餾柴油原料，靈活增產(chǎn)優(yōu)質噴氣燃料產(chǎn)品、重整原料和蒸汽裂解制乙烯原料。生產(chǎn)的噴氣燃料餾分煙點可達28.1 mm，可作為優(yōu)質3號噴氣燃料；未轉化柴油餾分BMCI可達9.5，可作為優(yōu)質的蒸汽裂解制乙烯原料。

直餾柴油 中壓加氫裂化 噴氣燃料 蒸汽裂解原料 重整原料

近年來中國成品油消費結構變化明顯，汽油和噴氣燃料表觀消費量快速上升，柴油表觀消費量的增長逐漸放緩，消費柴汽比逐年降低，煉油企業(yè)因柴油庫存壓力而被迫降低原油加工量，影響其整體經(jīng)濟效益的提升[1-3]。

中國石化撫順石油化工研究院(FRIPP)前期已成功開發(fā)MHC緩和加氫裂化、MPHC中壓加氫裂化、MHUG加氫改質、MCI最大限度提高催化裂化柴油十六烷值和FD2G催化裂化柴油加氫轉化等系列中壓加氫技術[4-8]。根據(jù)上述中壓加氫技術工藝研究結果，在中等壓力下加工柴油原料增產(chǎn)優(yōu)質噴氣燃料產(chǎn)品和蒸汽裂解制乙烯原料存在三方面問題：首先，由于反應壓力偏低，常規(guī)中壓加氫裂化技術所產(chǎn)噴氣燃料餾分通常芳烴飽和深度不足，導致其煙點偏低，并且在裝置運行末期，隨著反應溫度超過加氫熱力學平衡限制點，加氫產(chǎn)品的芳烴飽和深度較初期明顯下降，導致產(chǎn)品質量進一步降低；其次，以柴油為原料的中壓加氫裂化技術的操作模式由最大量生產(chǎn)柴油向增產(chǎn)噴氣燃料和生產(chǎn)優(yōu)質蒸汽裂解制乙烯原料方向轉變；第三，不同柴油原料的組成不同，直接影響加氫裂化產(chǎn)品質量，需優(yōu)化各類柴油原料的最佳加工路線，選擇最適宜增產(chǎn)噴氣燃料或蒸汽裂解制乙烯原料的柴油原料。

本課題對上述問題依次開展工藝研究工作，采用加氫裂化-補充精制工藝流程，通過在中等壓力等級下考察反應壓力、轉化深度、原料油、切割方案以及有無補充精制反應器等對產(chǎn)品性質的影響，開發(fā)FDHC柴油中壓加氫裂化技術，以增產(chǎn)優(yōu)質噴氣燃料、蒸汽裂解制乙烯原料和催化重整原料等產(chǎn)品，從而明顯降低柴汽比，滿足煉油企業(yè)調整產(chǎn)品結構的迫切需求。

1 技術路線

FRIPP在FDHC柴油中壓加氫裂化技術開發(fā)過程中分別進行了原料類型優(yōu)選、加氫裂化催化劑類型優(yōu)化、補充精制工藝流程優(yōu)選等方面的工作，最終確定技術路線為：采用加氫裂化-補充精制工藝流程，選用活性適宜、優(yōu)先轉化環(huán)狀烴、鏈烷烴保留能力強的高中油型加氫裂化催化劑和非貴金屬補充精制催化劑，在中等壓力下加工直餾柴油原料和少量焦化柴油原料，直接增產(chǎn)優(yōu)質噴氣燃料產(chǎn)品、蒸汽裂解制乙烯原料和重整原料。圖1為FDHC柴油中壓加氫裂化技術原則工藝流程示意。

圖1 FDHC柴油中壓加氫裂化技術原則工藝流程示意

2 結果與討論

2.1 工藝條件研究

以中國石化上海石油化工股份有限公司(簡稱上海石化)常三線直餾柴油為原料，在總體積空速0.8 h-1、入口氫油體積比700、裂化反應溫度364 ℃和補充精制反應溫度330 ℃的條件下，考察反應氫分壓對中壓加氫裂化產(chǎn)品分布及主要產(chǎn)品性質的影響，結果如表1所示。由表1可以看出：在加氫裂化反應溫度相同時，不同氫分壓下加氫裂化轉化深度相當，產(chǎn)品分布基本相同；隨著氫分壓的提高，化學氫耗略有增加；在補充精制反應溫度相同時，隨著氫分壓上升，芳烴飽和能力提高，噴氣燃料餾分和未轉化柴油等主要產(chǎn)品的質量明顯改善，在氫分壓由6.6 MPa提高到8.0 MPa時，噴氣燃料餾分煙點由26.6 mm提高至28.1 mm，可以直接生產(chǎn)優(yōu)質3號噴氣燃料，未轉化柴油的BMCI由11.9降低至10.7、十六烷值由67.8提高至69.0，可作為優(yōu)質的蒸汽裂解制乙烯裂解原料或滿足國Ⅴ排放標準車用柴油(簡稱國Ⅴ柴油)的調合組分。

表1 反應氫分壓對產(chǎn)品分布及主要產(chǎn)品性質的影響

轉化深度對產(chǎn)品分布及化學氫耗的影響見圖2，對產(chǎn)品性質的影響見圖3。由圖2可以看出，隨著轉化深度由約55%提高到85%，未轉化柴油餾分收率由44.19%降低至15.12%，噴氣燃料餾分收率僅從40.17%提高至48.17%，石腦油收率由15.02%快速提高至31.61%，化學氫耗由1.37%提高至2.06%。由此可見，隨著轉化深度的提高，噴氣燃料餾分收率增長緩慢，石腦油收率增長幅度大，代價是化學氫耗也快速增加。由圖3可以看出：隨著轉化深度由約55%提高到85%，芳烴飽和能力總體提高，主要目的產(chǎn)品的質量明顯提高，其中未轉化柴油餾分的BMCI由13.4降低至9.5，鏈烷烴富集程度提高，芳烴含量降低，裂解性能進一步提高，同時十六烷值由63.5提高至69.0，調合生產(chǎn)國Ⅴ柴油的能力更強；重石腦油的芳烴潛含量由56.8%降低至49.2%，仍然是優(yōu)質的催化重整原料。

圖2 轉化深度對產(chǎn)品分布及化學氫耗的影響●—噴氣燃料收率; ■—未轉化柴油收率;▲—石腦油收率; ◆—化學氫耗

圖3 轉化深度對產(chǎn)品性質的影響●—重石腦油芳烴潛含量，%; ■—噴氣燃料煙點,mm;▲—柴油BMCI; ◆—柴油十六烷值

綜上所述，煉油企業(yè)在減產(chǎn)柴油的產(chǎn)品結構調整規(guī)劃中可以利用現(xiàn)有的8.0 MPa壓力等級的柴油加氫裝置或更高壓力等級的中壓加氫裂化裝置，經(jīng)適應性改造后，以直餾柴油為主要原料，增產(chǎn)優(yōu)質噴氣燃料產(chǎn)品、蒸汽裂解制乙烯原料和重整原料，降低柴汽比，緩解目前存在的柴油銷售壓力；并可根據(jù)企業(yè)對蒸汽裂解制乙烯原料與重整原料的需求情況，選擇適宜的轉化深度。

2.2 餾分切割方案研究

在相同轉化深度下，不同餾分切割方案下未轉化柴油與噴氣燃料餾分的收率及主要性質分別見表2和表3。由表2和表3可知：未轉化柴油餾分收率隨切割點溫度的降低而增加，但其BMCI則明顯升高；在柴油餾分中包含噴氣燃料組分時，其BMCI超過15，裂解性能明顯降低；噴氣燃料餾分收率隨著切割點溫度的提高而明顯增加，其煙點和芳烴含量指標有所改善，但是冰點明顯提高；在切割點溫度提高到280 ℃時，噴氣燃料餾分冰點已不能滿足3號噴氣燃料質量標準要求，但是柴油餾分的十六烷值提高，可以作為清潔車用柴油調合組分。因此，煉油企業(yè)可以根據(jù)自身產(chǎn)品結構調整需求，選擇適宜的柴油中壓加氫裂化轉化深度和餾分切割范圍，優(yōu)化產(chǎn)品結構和產(chǎn)品質量，實現(xiàn)經(jīng)濟效益最大化。

表2 不同切割方案下未轉化柴油餾分收率及主要性質

表3 不同切割方案下噴氣燃料餾分收率及主要性質

2.3 原料油的適應性研究

以上海石化常三線直餾柴油(直柴A)、中國石化北京燕山分公司直餾柴油(直柴B)和中國石化茂名分公司焦化柴油(焦柴C)為原料，控制相同轉化深度，考察FDHC柴油中壓加氫裂化技術對不同原料油的適應性，結果見表4。由表4可以看出，與直餾柴油原料相比，加工焦化柴油原料時主要產(chǎn)品質量明顯降低，其中噴氣燃料餾分煙點降低2個單位以上，未轉化柴油餾分的十六烷值略有降低，BMCI升高至17.0，裂解性能降低，但是其鏈烷烴含量較高，特殊情況下仍然可以作為蒸汽裂解制乙烯原料。因此，采用FDHC中壓加氫裂化技術生產(chǎn)優(yōu)質噴氣燃料產(chǎn)品和蒸汽裂解制乙烯原料時，應在產(chǎn)品質量指標有富余的情況下，才可以考慮摻煉部分焦化柴油原料。

表4 加工不同原料油時的工藝條件及主要產(chǎn)品性質

2.4 不同工藝生產(chǎn)的蒸汽裂解制乙烯原料性質對比

FDHC柴油中壓加氫裂化技術所產(chǎn)未轉化柴油與常規(guī)減壓蠟油加氫裂化技術所產(chǎn)柴油餾分和未轉化尾油均可作蒸汽裂解制乙烯原料，其主要性質對比見表5。由表5可知:未轉化柴油的BMCI與未轉化尾油相當，但其鏈烷烴體積分數(shù)比后者提高近20百分點；與加氫裂化柴油餾分相比，未轉化柴油的BMCI降低約5個單位，鏈烷烴體積分數(shù)提高50%以上，芳烴體積分數(shù)降低50%以上。因此，柴油中壓加氫裂化的未轉化柴油是優(yōu)質的蒸汽裂解制乙烯原料，其乙烯收率至少不低于未轉化尾油，高于加氫裂化柴油。

表5 不同蒸汽裂解制乙烯原料的性質對比

2.5 反序串聯(lián)補充精制的技術優(yōu)勢

反序串聯(lián)補充精制是將直餾柴油經(jīng)中壓加氫裂化所產(chǎn)全餾分直接進行補充精制，精制前后噴氣燃料餾分的芳烴含量及煙點見表6。由表6可以看出，與精制前相比，將直餾柴油經(jīng)中壓加氫裂化所產(chǎn)全餾分直接進行補充精制后，噴氣燃料的芳烴體積分數(shù)降低5～7百分點，煙點提高4～5個單位，均達到25 mm以上，可以直接用于生產(chǎn)優(yōu)質的3號噴氣燃料。

表6 精制前后噴氣燃料餾分的芳烴含量及煙點

3 結 論

FDHC柴油中壓加氫裂化技術采用加氫裂化-補充精制工藝流程，解決了中壓加氫裂化噴氣燃料餾分煙點偏低和裝置運行末期產(chǎn)品質量下降等難題，通過優(yōu)化原料構成、催化劑體系和操作參數(shù)，適用于加工直餾柴油原料，靈活增產(chǎn)優(yōu)質噴氣燃料產(chǎn)品、重整原料和蒸汽裂解制乙烯原料。生產(chǎn)的噴氣燃料餾分煙點可達28.1 mm，可作為優(yōu)

質3號噴氣燃料；未轉化柴油餾分BMCI可達9.5，可作為優(yōu)質的蒸汽裂解制乙烯原料。該技術有助于滿足煉油企業(yè)減產(chǎn)柴油、降低柴汽比的產(chǎn)品結構調整需求。

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DEVELOPMENT OF FDHC TECHNOLOGY FOR DIESEL MIDDLE-PRESSURE HYDROCRACKING

Wu Ziming, Cao Zhengkai, Zeng Ronghui, Peng Chong

(SINOPECFushunResearchInstituteofPetroleumandPetrochemicals,Fushun,Liaoning113001)

To reduce the dieselgasoline ratio, SINOPEC Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals has developed a diesel middle pressure hydrocracking FDHC technology, consisting of hydrocracking and hydrorefining processes.The problems of lower smoke point of jet fuel produced by middle pressure hydrocracking process and the quality reduction of products at the end of running are solved.The optimized catalyst system, feedstocks, and operation conditions make the FDHC technology suitable to process straight-run diesel fraction, meanwhile the high quality jet fuel, feedstocks for catalytic reforming and steam cracking can flexibly be produced.The smoke point of jet fuel produced reaches 28.1 mm, which can be used as 3#jet fuel.The BMCI of unconverted diesel oil is only 9.5, a high quality feed for steam cracking unit.

straight-run diesel； middle pressure hydrocracking； jet fuel; steam cracking feed； reforming feed

2016-08-15； 修改稿收到日期： 2016-10-18。

吳子明，大學本科，高級工程師，主要從事加氫裂化工藝技術研發(fā)工作。

彭沖，E-mail：pengchong.fshy@sinopec.com。