液化氣與焦化汽油混合加氫技術(shù)及工業(yè)應(yīng)用

祁文博，喬 凱，艾撫賓，彭紹忠，徐 彤，袁 毅

(中國石油化工股份有限公司大連（撫順）石油化工研究院，遼寧 大連 116045)

隨著原油日益變重及其加工深度的提高，作為重油加工的主要工藝之一，延遲焦化發(fā)揮了重要的作用。延遲焦化過程得到的焦化汽油由于不飽和烴及膠質(zhì)含量高，且硫、氮等雜質(zhì)含量也高，因此腐蝕性且安定性差，使其應(yīng)用受到限制。焦化汽油必須經(jīng)過加氫精制，才能用作汽油調(diào)和組分、催化重整原料或裂解制乙烯的原料。此外，近年來，國內(nèi)石化企業(yè)新建、擴建了多套大型乙烯生產(chǎn)裝置，造成了乙烯原料的短缺，迫使企業(yè)尋找新的乙烯原料，而液化氣加氫作乙烯原料就是解決這一問題的有效方法之一[1-6]。

目前，國內(nèi)許多走煉化一體化的石化企業(yè)，既有延遲焦化裝置，同時也有富裕的液化氣。如果能同時將液化氣與焦化汽油中的少量烯烴進(jìn)行飽和加氫，將會節(jié)約裝置投資及能耗，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益。因此，大連石油化工研究院開展了液化氣與焦化汽油混合加氫的技術(shù)開發(fā)工作。經(jīng)過多年的努力，成功開發(fā)出了擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的液化氣與焦化汽油混合加氫技術(shù)，并且于2014 年10 月10 日，在中國石化的某煉油廠成功進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用，裝置規(guī)模為60 萬t/a。

裝置實際運行結(jié)果表明，以液化氣與焦化汽油為原料進(jìn)行加氫，在壓力(基準(zhǔn)+1.0)MPa～(基準(zhǔn)+3.0)MPa，入口溫度(基準(zhǔn)+50)℃～(基準(zhǔn)+250)℃的條件下，加氫后液化氣與焦化汽油中烯烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)均≯1.0%，加氫后產(chǎn)物達(dá)到企業(yè)所提出的指標(biāo)。該項技術(shù)的開發(fā)成功，為企業(yè)搞好液化氣的綜合利用，提高裝置運行的經(jīng)濟性，提供了一條有效的選擇途徑。

1 技術(shù)特點

目前，由于國內(nèi)焦化汽油中含有的烯烴、二烯烴、實際膠質(zhì)及硫等雜質(zhì)的含量是同種原油直餾汽油的50 倍左右。因此，如果焦化汽油單獨加氫，會出現(xiàn)加氫反應(yīng)器入口部分結(jié)焦，床層壓力降增大，催化劑撇頭頻率增加等問題。目前解決的方法是，讓焦化汽油與其它類型油品（如焦化柴油、直餾柴油等）進(jìn)行組合加氫[7-8]。此外，單獨的液化氣加氫技術(shù)存在的問題是：①由于熱力學(xué)平衡控制，加氫深度受到限制；②反應(yīng)速度快，放熱量大且集中在反應(yīng)器上部。

綜合考慮焦化汽油單獨加氫及液化氣單獨加氫的難題，經(jīng)過大量理論研究與試驗研究，獲得了理想的解決方案，即將液化氣與焦化汽油組合加工—初步加氫的焦化汽油與液化氣再進(jìn)行混合加氫。該方案可以同時有效解決焦化汽油及液化氣單獨加氫的技術(shù)難題，還可獲得以下技術(shù)效果：①采用結(jié)構(gòu)簡單的絕熱反應(yīng)器實現(xiàn)工業(yè)化穩(wěn)定運行；②在不影響液化氣深度加氫的同時，焦化汽油也能深度加氫成為合格的乙烯原料；③通過調(diào)整焦化汽油的配比，可以實現(xiàn)與催化劑整個運轉(zhuǎn)周期內(nèi)的活性匹配。

2 液化氣與焦化汽油混合加氫實驗

2.1 實驗原料及催化劑

實驗所用原料來自于國內(nèi)某煉油廠，液化氣原料組成見表1，焦化汽油原料組成見表2。所用催化劑為大連石油化工研究院開發(fā)的LH-10B，液化氣與焦化汽油混合加氫專用催化劑，物性參數(shù)見表3。

表1 液化氣原料組成

表2 焦化汽油原料組成

表3 LH-10B 物性參數(shù)

2.2 評價裝置

實驗評價裝置為常規(guī)小型固定床反應(yīng)器。如圖1 所示。主反應(yīng)器長2.5m，內(nèi)徑40mm，評價時內(nèi)裝1.2L 催化劑。反應(yīng)為上進(jìn)料，反應(yīng)物料從反應(yīng)器底部流出，經(jīng)冷卻后進(jìn)入氣—液分離器中，尾氣從分離器頂部排出，底部液相定時取樣。

圖1 試驗裝置

2.3 分析方法

加氫后的液化氣用氣相色譜進(jìn)行分析，加氫后的焦化汽油用汽油組成分析儀進(jìn)行檢測。

3 結(jié)果與討論

由于焦化汽油中二烯烴含量較高，單獨加氫時對裝置長周期運行有影響。而液化氣中二烯烴很少，一般為焦化汽油中二烯烴含量的10%以下。因此，液化氣和焦化汽油混合可以降低混合原料中的二烯烴含量，有利于裝置的長周期運行。另外，同等反應(yīng)條件下，焦化汽油熱容比液化氣大20%～50%左右，混合加氫工藝可利用焦化汽油熱容大的特點，將液化氣加氫反應(yīng)熱取出。此外，混合加氫工藝使二個加氫反應(yīng)合二為一，共用一個反應(yīng)器，這樣可以減少投資、降低操作費用。

根據(jù)所設(shè)計的方案，在加氫小型裝置上進(jìn)行了考察試驗，試驗條件列于表4，加氫后液化氣與焦化汽油產(chǎn)品主要性質(zhì)列于表5、表6。

表4 反應(yīng)條件及結(jié)果

表5 液化氣加氫后產(chǎn)品主要性質(zhì)

表6 焦化汽油加氫后產(chǎn)品主要性質(zhì)

從表5、表6 可以看出，選用LH-10B 作為液化氣與焦化汽油混合加氫試驗的催化劑是可行的。在給定的反應(yīng)條件下，液化氣及焦化汽油加氫后，可達(dá)到加氫后液化氣及焦化汽油中烯烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)均≯1.0%的指標(biāo)。

4 工業(yè)應(yīng)用

大連石油化工研究院開發(fā)出的液化氣與焦化汽油混合加氫技術(shù)，于2014 年10 月10 日，在中國石化某煉油廠的60 萬t/a 液化氣與焦化汽油混合加氫裝置上進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用，成功地完成了原始性開車且一次成功。這是該技術(shù)在國內(nèi)外的首次工業(yè)應(yīng)用，具有首創(chuàng)性。到2019 年1 月初，這套加氫裝置已平穩(wěn)運轉(zhuǎn)33 個月。工業(yè)裝置實際運轉(zhuǎn)結(jié)果表明，以液化氣與焦化汽油為原料，通過加氫處理后液化氣中烯烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)≯1.0%，加氫后產(chǎn)物達(dá)到企業(yè)所提出的指標(biāo)。

5 結(jié)論

（1）在壓力(基準(zhǔn)+1.0)MPa～(基準(zhǔn)+3.0)MPa，體積空速(基準(zhǔn)+0.5)～(基準(zhǔn)+3.0)h-1，氫油比(基準(zhǔn)+100)～(基準(zhǔn)+300)，入口溫度(基準(zhǔn)+50)℃～(基準(zhǔn)+250)℃的條件下，加氫后液化氣與焦化汽油中烯烴含量均≯1.0%，加氫后產(chǎn)物可以達(dá)到企業(yè)所提出的指標(biāo)。

（2）液化氣與焦化汽油混合加氫技術(shù)已在國內(nèi)進(jìn)行了首次工業(yè)應(yīng)用，其各項技術(shù)指標(biāo)居國內(nèi)領(lǐng)先水平。

（3）液化氣與焦化汽油混合加氫技術(shù)是成功的。該項技術(shù)的開發(fā)成功，為企業(yè)搞好液化氣的綜合利用，提高裝置運行的經(jīng)濟性，提供了一條有效的選擇途徑。