催化柴油摻煉對加氫精制柴油質(zhì)量的影響分析

溫井春 于文奇 龔朝兵 張 盛

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

催化裂化技術(shù)作為重要的重質(zhì)油輕質(zhì)化工藝在我國得到了廣泛的應(yīng)用，但其生產(chǎn)的催化裂化柴油(簡稱催化柴油)性質(zhì)較差，不適合直接作為車用柴油調(diào)和組分。隨著消費柴汽比的逐步降低，煉油企業(yè)需要尋找催化柴油的高效加工路線。目前，催化柴油的加工路線主要有：進加氫裂化裝置摻煉、進柴油加氫精制裝置摻煉(適用于催化柴油占比較小的企業(yè))、進渣油加氫裝置和蠟油加氫裝置摻煉以及催化柴油加氫轉(zhuǎn)化工藝，如UOP公司的LCO Unicracking技術(shù)、中國石油化工股份有限公司石油化工科學(xué)研究院的RLG技術(shù)等。某煉廠催化柴油一般進4.0 Mt/a蠟油加氫裂化裝置、3.6 Mt/a煤柴油加氫裂化裝置和2.0 Mt/a汽柴油加氫精制裝置摻煉加工，混合柴油產(chǎn)品質(zhì)量滿足車用柴油國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)[1]。

2019年2—4月，該煉廠一期煉油停工檢修，歸屬一期煉油的蠟油加氫裂化裝置、煤柴油加氫裂化裝置、汽柴油加氫精制裝置相應(yīng)停工。文章對停工檢修期間催化柴油進渣油加氫裝置和蠟油加氫裝置摻煉時遇到的問題進行了探討。

1 催化柴油的性質(zhì)

某煉廠催化裂化柴油性質(zhì)見表1。從表1可知：該廠催化柴油密度高，硫、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)高，芳烴體積分?jǐn)?shù)高，十六烷值低，是柴油質(zhì)量升級的難點。2019年2—4月一期煉油檢修時，由于無法平衡95 t/h的柴油，只能改進4.0 Mt/a渣油加氫脫硫裝置、2.6 Mt/a蠟油加氫裝置摻煉加工，渣油加氫裝置和蠟油加氫裝置的柴油餾分去3.4 Mt/a柴油加氫裝置處理，柴油加氫裝置的柴油產(chǎn)品去柴油罐區(qū)。蠟油加氫裝置和柴油加氫裝置采用杜邦公司的液相加氫技術(shù)。

表1 催化柴油的基本性質(zhì)

2 催化柴油摻煉量對加氫精制柴油的影響

2.1 對加氫原料性質(zhì)的影響

催化柴油摻煉量對柴油加氫原料性質(zhì)的影響見表2。

從表2可知：隨著催化柴油摻煉量的增加，柴油加氫裝置柴油原料的終餾點，硫和氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化不大，但總芳烴、單環(huán)芳烴及雙環(huán)以上多環(huán)芳烴體積分?jǐn)?shù)增加，密度增大，堿性氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)下降，十六烷值下降較多。與無催化柴油摻煉時相比，摻煉30 t/h催化柴油時，單環(huán)芳烴體積分?jǐn)?shù)從18.9%增加到24.9%，十六烷值略有下降(下降2個單位)；摻煉60 t/h催化柴油時，單環(huán)芳烴體積分?jǐn)?shù)增加到27.7%，十六烷值下降較多，從54.3下降至45.9；摻煉80 t/h催化柴油時柴油原料密度從839.3 kg/m3升至857.4 kg/m3，雙環(huán)+多環(huán)芳烴體積分?jǐn)?shù)從9.8%升高至11.2%，十六烷值大幅下降，從54.3降至41.4，下降12.9個單位。

表2 催化柴油摻煉前后柴油加氫濾后原料油性質(zhì)對比

2.2 對柴油加氫操作參數(shù)的影響

渣油加氫和蠟油加氫裝置摻煉催化柴油時，柴油加氫裝置氫氣單耗為105 m3/t，與摻煉催化柴油前的氫氣單耗103 m3/t相比增加不多，主要原因是提高了渣油加氫和蠟油加氫裝置的反應(yīng)深度，盡量讓芳烴飽和反應(yīng)在高氫分壓下進行，以降低柴油加氫裝置的反應(yīng)苛刻度。

隨著催化柴油摻煉量的不斷增加，第一反應(yīng)器(以下簡稱一反)入口溫度、第二反應(yīng)器(以下簡稱二反)的出口溫度、一反平均溫度、二反平均溫度均相應(yīng)上升。當(dāng)催化柴油摻煉量逐步提高至95 t/h時，一反入口溫度較摻煉之前提高9 K，二反出口溫度較摻煉前提高9.5 K，一反加權(quán)平均溫度上升約9.5 K，二反加權(quán)平均溫度上升約11.5 K。

2.3 對柴油加氫裝置精制柴油質(zhì)量的影響

渣油加氫和蠟油加氫裝置摻煉催化柴油過程中，柴油加氫裝置精制柴油產(chǎn)品硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)、多環(huán)芳烴體積分?jǐn)?shù)等指標(biāo)均滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。但隨著催化柴油摻煉量的增加，十六烷值逐步降低，在催化柴油摻煉30 t/h時，精制柴油十六烷值從60.5降至53.8；催化柴油摻煉60 t/h時，精制柴油十六烷值為52.1；摻煉催化柴油80 t/h時，精制柴油十六烷值為49，已不能滿足柴油產(chǎn)品要求,需要添加部分十六烷值改進劑才能滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求，具體見表3～4。

表3 催化柴油摻煉前后精制柴油產(chǎn)品主要性質(zhì)對比

表4 摻煉催化柴油時精制柴油十六烷值對比

隨著催化柴油摻煉量的增加，柴油加氫精制柴油產(chǎn)品顏色逐漸加深，精制柴油色度由摻煉前的0.5上升至1.5(催化柴油摻煉達到95 t/h時精制柴油色度達到2)。在催化柴油摻煉量較大時，精制柴油雖然各項指標(biāo)均合格，但色度變差，精制柴油顏色易出現(xiàn)“熒光綠”，需要降價銷售或降低催化柴油摻煉比例[2]。

3 催化柴油摻煉分析

一期煉油停工時，催化柴油進渣油加氫和蠟油加氫裝置摻煉，渣油加氫和蠟油加氫的柴油餾分進柴油加氫裝置加工。催化柴油產(chǎn)量約95 t/h，其中65 t/h進渣油加氫裝置，30 t/h進蠟油加氫裝置。當(dāng)催化柴油進渣油加氫和蠟油加氫裝置摻煉時，柴油加氫裝置的精制柴油產(chǎn)品顏色易出現(xiàn)“熒光綠”，雖然各種分析指標(biāo)均合格，但客戶對精制柴油產(chǎn)品的接受度不高，需要降價銷售或降低催化柴油摻煉比例。根據(jù)摻煉經(jīng)驗，催化柴油摻煉量大于10 t/h時精制柴油就出現(xiàn)“熒光綠”現(xiàn)象。由于催化柴油占催化產(chǎn)品的20%左右，其產(chǎn)量一般在95 t/h，大量催化柴油直接外銷難度較大，因此按照催化柴油摻煉再銷售精制柴油方案進行考慮。按照每月柴油產(chǎn)品產(chǎn)量200 kt計算，柴油降價150元/t進行銷售，2個月檢修期間預(yù)計損失6 000萬元。

催化柴油95 t/h摻煉初期，柴油加氫一反和二反入口溫度均增加9 K，摻煉2個月后，一反和二反入口溫度分別增加24,23 K，說明催化柴油摻煉影響其催化劑活性。當(dāng)催化柴油逐步撤出時，柴油加氫裝置反應(yīng)器溫度下降較緩慢，由于柴油加氫裝置屬于液相加氫工藝，大比例的催化柴油加工可能導(dǎo)致催化劑的臨時性失活，其長期影響有待觀察。

4 結(jié)語

催化柴油性質(zhì)較差，隨著催化柴油摻煉量的增加，柴油加氫裝置柴油原料中的總芳烴及多環(huán)芳烴體積分?jǐn)?shù)增加，密度增大，十六烷值下降較多。當(dāng)催化柴油摻煉量達95 t/h時，反應(yīng)器入口溫度較摻煉之前提高9 K，一反加權(quán)平均溫度上升約9.5 K，二反加權(quán)平均溫度上升約11.5 K。精制柴油雖然各項指標(biāo)均合格，但十六烷值下降至49，需要添加十六烷值助劑。柴油色度變差，色度為1.5～2.0，柴油出現(xiàn)“熒光綠”，需要降價銷售，2個月合計損失6 000萬元。