催化裂化柴油加氫轉化裝置長周期生產運行分析

朱 長 健

(中國石化安慶分公司，安徽 安慶 246001)

隨著重質燃料油需求的不斷減少以及輕質清潔運輸燃料需求的快速增長，石油產品的需求結構正逐步向輕質油品轉變。催化裂化柴油(LCO)約占我國柴油池總量的30%，環(huán)保法規(guī)的日趨嚴格，清潔燃料升級換代的不斷加快，促使煉油企業(yè)不斷調整催化裂化柴油加工路線，深入優(yōu)化產品結構，持續(xù)提高輕質油收率，積極發(fā)展加氫裂化技術，以滿足不斷變化的油品市場需求，提高企業(yè)的經濟效益[1-4]。

中國石化安慶分公司(簡稱安慶分公司)原有兩套柴油加氫精制裝置，其中，一套2.2 Mt/a液相柴油加氫裝置以直餾柴油和少量焦化柴油為原料，生產硫質量分數不大于50 μg/g的國Ⅳ標準車用柴油(簡稱車柴)調合組分；另一套1.0 Mt/a柴油加氫精制(簡稱Ⅲ加氫)裝置以焦化柴油和LCO為原料，生產普通柴油(簡稱普柴)調合組分，硫質量分數為200～400 μg/g。兩套柴油加氫精制裝置以原有的柴油加工生產能力，車柴質量可達到國Ⅳ標準要求，車柴比例不足10%，普柴中硫質量分數約為150 μg/g，全廠柴汽比約為1.20。安慶分公司先后通過實施液相柴油加氫裝置升級改造項目、Ⅲ加氫裝置升級改造項目以及LTAG項目，實現了國Ⅴ標準柴油質量升級并將全廠柴汽比降至1.03。如何在國Ⅵ標準汽柴油質量升級的同時增產汽油，消滅普柴，降低煉油廠柴汽比，成為安慶分公司轉型升級的重要問題。

安慶分公司LCO年產量最高可達1.0 Mt，約占全廠柴油池的30%，這部分柴油密度和硫、氮、芳烴含量偏高，十六烷值低。隨著國內油品質量升級步伐的加快，以及“車柴、普柴并軌”政策的提出，安慶分公司積極拓寬LCO加工路線，尋求經濟合理、高效地利用LCO中芳烴資源的加工工藝。安慶分公司經多方比較、評估，決定采用中國石化石油化工科學研究院(簡稱石科院)開發(fā)的LCO生產高辛烷值汽油或BTX(苯、甲苯和二甲苯)原料的加氫裂化(RLG)技術，新建了一套1.0 Mt/a催化裂化柴油加氫轉化裝置(簡稱RLG裝置)，在對LCO進行加氫改質的同時，直接生產一部分高辛烷值汽油組分[5-6]。該裝置于2017年12月首次開車成功，2018年1月投入正常生產，從裝置工業(yè)運轉18個月的數據可以看出，RLG裝置可穩(wěn)定生產收率為45%～60%的高辛烷值汽油調合組分，同時兼顧生產部分低硫清潔柴油調合組分。經過不斷優(yōu)化調整工藝操作，在實現全面消滅普柴、降低企業(yè)柴汽比的同時，穩(wěn)定生產符合國Ⅵ標準清潔汽柴油產品，提高了企業(yè)經濟效益。

1 RLG裝置總體運行及工業(yè)標定情況

1.1 總體運行情況

RLG裝置采用石科院研發(fā)、中國石化催化劑有限公司長嶺分公司工業(yè)生產的專用RN-411加氫精制催化劑和RHC-100加氫裂化催化劑，加工原料為安慶分公司3套催化裂化裝置生產的混合LCO。該裝置于2017年12月完成催化劑預硫化和初活性鈍化，2018年1月2日生產出合格的國Ⅵ標準汽油、柴油調合組分。

RLG裝置平穩(wěn)運轉18個月，LCO累計加工量為1.19 Mt，生產高辛烷值汽油593 kt，低硫清潔柴油567 kt。產品汽油、柴油可分別作為國Ⅵ標準汽油、車柴調合組分，其中，高辛烷值汽油收率為45%～60%，硫質量分數小于2 μg/g，苯體積分數小于1%，研究法辛烷值(RON)達90～95；產品柴油硫質量分數小于5 μg/g，十六烷指數提高10～14個單位。

1.2 第一次工業(yè)標定情況

安慶分公司RLG裝置于2018年5月22—25日進行了首次工業(yè)技術標定，標定期間LCO的加工量為122.88 t/h，加氫精制催化劑和加氫裂化催化劑床層的平均溫度分別為374.7 ℃和388.4 ℃，化學氫耗為2.99%，汽油產品收率為46.33%。標定期間LCO的主要性質見表1，汽油和柴油產品主要性質見表2和表3，物料平衡數據見表4，能耗情況見表5。

表1 LCO的主要性質

由表1可以看出，裝置標定期間LCO的密度(20 ℃)為0.928 1～0.928 9 gcm3，十六烷指數為25.0～25.1。由表2可以看出，汽油產品的密度(20 ℃)為0.795 0～0.803 6 gcm3，硫質量分數為0.3～0.6 μgg，氮質量分數為0.3～0.5 μgg，RON為91.3～92.0，苯體積分數為0.78%～0.98%。由表3可以看出，柴油產品的密度(20 ℃)為0.870 4～0.873 9 gcm3，硫質量分數為1.5～2.2 μgg，氮質量分數為0.3～0.5 μgg，十六烷指數為38.0～39.5，十六烷指數與LCO相比提高了13.0～14.5個單位。由表4可以看出：標定期間裝置的生產負荷為103.21%，主要反應參數均在設計范圍內，汽油收率為46.33%，高于設計值；液化氣收率為4.03%，比設計值低3.26百分點；干氣產率比設計值低0.54百分點，較低的氣體產率表明RLG技術專用加氫催化劑具有良好的加氫活性和選擇性。由表5可以看出，標定期間裝置能耗為1 307.96 kJkg，較設計值低239.51 kJkg。

表2 汽油產品的主要性質

表3 柴油產品的主要性質

表4 標定期間物料平衡數據

表5 標定期間能耗數據

1)單位為kW·h。

2 RLG裝置長周期生產運行情況及經濟效益測算

2.1 長周期生產運行情況

RLG裝置自2017年12月31日開工，已連續(xù)穩(wěn)定運轉18個月。運轉期間，RLG裝置整體生產平穩(wěn)，未發(fā)生過大的裝置波動或者飛溫事故。

圖1給出了RLG裝置LCO進料量隨運轉時間的變化趨勢。由圖1可見，根據全廠LCO的量，RLG裝置的LCO進料量維持在80～120 t/h，相當于裝置加工負荷維持在67%～100%，平均約84%。

圖1 RLG裝置LCO進料量的變化趨勢

圖2給出了RLG裝置的精制催化劑和裂化催化劑床層的平均溫度隨運轉時間的變化趨勢。由圖2可以看出，精制催化劑平均失活速率為每月0.95 ℃，裂化催化劑平均失活速率為每月0.77 ℃。從裝置催化劑失活情況看，催化劑可以穩(wěn)定運轉3年以上。催化劑失活緩慢為裝置的長周期運轉奠定了基礎。另外，從日常的溫度看，RLG裝置溫度波動小，除了因加工量變化進行溫度調整外，反應溫度控制平穩(wěn)。

圖2 RLG裝置的精制催化劑和裂化催化劑床層的平均溫度變化趨勢◆—精制催化劑； ■—裂化催化劑

圖3給出了RLG裝置的汽油收率和液化氣收率隨運轉時間的變化趨勢。由圖3可以看出，汽油收率基本維持在50%～60%之間，液化氣收率僅3.2%左右，干氣產率更低。液化氣收率較低，表明催化劑選擇性好，氫氣利用效率高。汽油收率高，表明催化劑活性高，目標產品收率高。

圖4給出了穩(wěn)定汽油的RON和硫含量隨運轉時間的變化趨勢。由圖4可以看出：穩(wěn)定汽油硫質量分數多數在1 μg/g以下，平均值約0.5 μg/g；RON在90～95之間。

圖3 RLG裝置汽油收率和液化氣收率變化趨勢▲—汽油； ●—液化氣

圖4 穩(wěn)定汽油RON和硫含量變化趨勢▲—RON； ●—硫質量分數

圖5給出了LCO十六烷指數、柴油產品十六烷指數及硫含量隨運轉時間的變化趨勢。由圖5可以看出：LCO的十六烷指數在20～25之間；柴油產品的十六烷指數在35～40之間，較原料柴油提高了10～15個單位；柴油產品的硫質量分數在5 μg/g以下，平均值約2 μg/g。

圖5 LCO十六烷指數、柴油產品十六烷指數及硫含量變化趨勢▲—LCO十六烷指數； ×—柴油產品十六烷指數； ◆—柴油產品硫質量分數

2.2 經濟效益測算

RLG裝置投產后，安慶分公司實現了生產國Ⅵ標準車柴產品的目標，柴汽比由1.03降低至0.74。RLG技術的成功應用為安慶分公司消減劣質LCO、降低柴汽比做出突出貢獻。RLG裝置自2018年1月至2019年6月的效益測算結果見表6。測算中按照裝置實際投入和產出，考慮裝置本身消耗的燃料動力費用、輔材費用、新增固定費用等因素，LCO依據2017年實際出廠價與車柴的價差測算，氫氣為安慶分公司煤氣化裝置自產，增供氫不增加該裝置固定費用，按其變動成本測算，其余價格按2018年及2019年1—6月實際價格測算。由表6可以看出，RLG裝置自2018年1月至2019年6月的累計經濟效益為2.61億元，年均經濟效益為1.74億元，每噸LCO的經濟效益為219元。

表6 RLG裝置經濟效益核算

1)不含增值稅、消費稅及附加費。

3 結 論

(1)為優(yōu)化企業(yè)產品結構，提高經濟效益，安慶分公司新建了一套1.0 Mt/a催化裂化柴油加氫轉化裝置。技術標定和工業(yè)運轉結果表明，RLG裝置以劣質LCO為原料，可穩(wěn)定生產硫質量分數小于2 μg/g、RON為90～95、苯體積分數為0.5%、收率為45%～60%的高辛烷值汽油調合組分，同時柴油產品十六烷指數較LCO提高12～14個單位。

(2)RLG裝置長周期運轉結果表明，RLG裝置運行平穩(wěn)，催化劑失活緩慢，具備長期穩(wěn)定生產國Ⅵ標準汽柴油調合組分的能力；汽油產品辛烷值高、硫含量低，是優(yōu)質的高辛烷值汽油調合組分；柴油產品硫含量低、十六烷指數提高幅度大，實現了LCO的高效轉化。

(3)RLG技術的成功工業(yè)應用，使安慶分公司在RLG裝置投產后，實現了全面消減普柴、生產國Ⅵ車用柴油調合組分、多產汽油的目標，柴汽比由1.03降低至0.74，全廠年均新增經濟效益約1.74億元，經濟效益顯著提高。