加氫裂化最新技術(shù)進(jìn)展以及未來(lái)的發(fā)展方向和趨勢(shì)

鄭祥旭 胡錦

摘 要：加氫裂化經(jīng)過(guò)多年發(fā)展，在工藝催化劑及設(shè)備技術(shù)方面都有長(zhǎng)足進(jìn)步。加氫裂化能夠在石油、煤炭、柴油等生產(chǎn)過(guò)程中，提供裂解原料，并且能夠以其靈活的生產(chǎn)流程、高效的裂解方式提升經(jīng)濟(jì)效益。因此，加氫裂化技術(shù)在工業(yè)中重要性及作用也越來(lái)越大。加氫裂化技術(shù)隨著不同時(shí)期、不同地區(qū)、不同領(lǐng)域應(yīng)用而產(chǎn)生不同變化，本文據(jù)此淺談加氫裂化技術(shù)在催化劑方面及運(yùn)行優(yōu)化方面的技術(shù)進(jìn)展，并探索發(fā)展方向和趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：加氫裂化;新技術(shù)

加氫裂化在生產(chǎn)原料方面，范圍較寬，操作方案較多，能夠?qū)埘ピ稀⒍妆街卣?、生產(chǎn)乙烯等具體工業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行原料的裂解，提升生產(chǎn)靈活性，保障工業(yè)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

1 加氫裂化技術(shù)催化劑方面的技術(shù)進(jìn)展

1.1 煉油新一代加氫裂化預(yù)處理催化劑

為進(jìn)一步提升加氫裝置的優(yōu)化，煉油技術(shù)領(lǐng)域研發(fā)出新一代加氫裂化預(yù)處理催化劑，ICR-513。該催化劑是在原有ICR-157、178、179、511及512研究基礎(chǔ)上，發(fā)展出創(chuàng)新研發(fā)的高度芳烴飽和、深度脫硫脫氮預(yù)處理催化劑。該催化劑能夠提升加氫脫氮的性能，并且強(qiáng)化酚環(huán)保和性能，實(shí)現(xiàn)活性金屬的利用最大化。在加氫裂化原料油中，通過(guò)加氫裂化處理，達(dá)到深度加氫脫氮目的。ICR-513催化劑，提高了高水平芳香烴飽和與高水平脫氮脫氧的活性，并且能保證，通過(guò)孔結(jié)構(gòu)優(yōu)化和高加氫脫氮活性催化劑結(jié)合，促使煉油過(guò)程中更適合加工出高干點(diǎn)的原料油。與其他預(yù)處理競(jìng)爭(zhēng)催化劑相比，同樣是593℃焦化重瓦斯混合油，ICR-513能夠提升加氫脫氮活性比競(jìng)爭(zhēng)催化劑提高至10℉，其脫氮率高達(dá)98.9%，芳香烴轉(zhuǎn)化率可達(dá)77%，均高于競(jìng)爭(zhēng)催化劑70%比率。通過(guò)ICR-513活性催化劑研究，可適應(yīng)高苛刻加氫裂化裝置煉油生產(chǎn)，對(duì)加氫裂化原料油，完成加氫預(yù)處理，提供更為優(yōu)化的催化劑性能。

1.2 高活性、高抗氮加氫裂化催化劑

在傳統(tǒng)催化劑應(yīng)用方面，為適應(yīng)高操作的苛刻催化性能要求，HC-14是主要催化劑應(yīng)用物，其獲得廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)發(fā)展，HC-24被開(kāi)發(fā)研制出來(lái)。HC-24通過(guò)研發(fā)改進(jìn)，其催化效果能夠在HC-14的基礎(chǔ)上，增加表面積15%左右，更進(jìn)一步提升催化活性。HC-24具有更高活性、更高抗氮性等加氫裂化催化劑性能，延長(zhǎng)開(kāi)工周期，提高加氫裂化處理量，保證對(duì)含氮原料的高處理能力。HC-24的活性提升，能夠保證其在石腦油、噴氣燃料、柴油等多模式中，實(shí)現(xiàn)加氫裂化的生產(chǎn)性能開(kāi)發(fā)。在處理流化焦化重瓦斯油和催化裂化重循環(huán)油混合版料的過(guò)程中，其轉(zhuǎn)化率達(dá)到65%，并在HC-14轉(zhuǎn)化過(guò)程之上，降低床層溫度，極大延長(zhǎng)開(kāi)工周期。通過(guò)其抗氮能力，提升產(chǎn)品活性，并且不損失成品的選擇性和獨(dú)特性，能在預(yù)處理反應(yīng)器有氮穿過(guò)時(shí)，仍然作為獨(dú)立催化劑使用，發(fā)揮較優(yōu)良性能。HC-24是一種鉬鎳分子篩催化劑，其催化劑呈現(xiàn)圓柱形的小條，壓緊堆密度約為0.697，作為HC-14替代品，能夠從活性和抗氮能力方面增加運(yùn)行效果，提升加工強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

2 加氫裂化技術(shù)運(yùn)行優(yōu)化方面的技術(shù)進(jìn)展

2.1 中間餾分油技術(shù)優(yōu)化

近年來(lái)，中國(guó)石油產(chǎn)業(yè)對(duì)于加氫裂化技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)了石油多產(chǎn)中間餾分油技術(shù)的生產(chǎn)需求，開(kāi)發(fā)出加氫裂化PHC-03。該技術(shù)通過(guò)PHC-03催化劑的脫氧脫硫活性，確保最終加氫裂化生成油氮含量小于10ppm，加氫裂化催化劑通過(guò)USY與高硅Beta二元分子篩合理復(fù)配，實(shí)現(xiàn)分子協(xié)同催化作用，通過(guò)金屬組分高效負(fù)載技術(shù)，可用于串聯(lián)、單段雙系、尾油等部分循環(huán)或全循環(huán)加氫裂化裝置應(yīng)用。充分的試用中間餾分油型加氫裂化生產(chǎn)。在原有加氫裂化生產(chǎn)，油液回收率基礎(chǔ)上，提高液體回收率達(dá)到98%。并且提升產(chǎn)品質(zhì)量，保證中石油芳烴潛在含量小于40%，石油零點(diǎn)大于0℃，并且尾油BMCI值在3.0～10.0之間。與以往加氫裂化技術(shù)相比，能夠提升轉(zhuǎn)化率，并提高煤油和柴油的總回收率達(dá)3%～4%。同時(shí)對(duì)于柴油凝點(diǎn)、尾油BMCI值都有性質(zhì)優(yōu)化，提供煉油企業(yè)最優(yōu)生產(chǎn)方案。

2.2 加氫裂化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行技術(shù)進(jìn)展

加氫裂化裝置在長(zhǎng)周期運(yùn)行期間，原料性質(zhì)、氫分壓、循環(huán)氫含量、溫度等方面都會(huì)影響運(yùn)行穩(wěn)定性。通過(guò)加氫裂化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行技術(shù)進(jìn)行反應(yīng)壓力優(yōu)化、反應(yīng)溫度優(yōu)化、優(yōu)化控制循環(huán)氫流率和補(bǔ)充氫能夠提升加氫裂化裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行穩(wěn)定性。

反應(yīng)壓力優(yōu)化，以VGO為原料的加氫裂化制造生產(chǎn)，在整體生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)以高壓控制為主，高壓過(guò)程會(huì)達(dá)到87%以上。這是由于加氫裂化過(guò)程中會(huì)更傾向于高壓的轉(zhuǎn)化，而高壓能提升對(duì)原料的加工靈活性。針對(duì)更重或者雜質(zhì)含量更高的原料，起到較好的加工質(zhì)量，進(jìn)一步提升加氫裂化長(zhǎng)周期運(yùn)行效果，優(yōu)化生產(chǎn)超低硫、無(wú)硫或者低芳烴的清潔燃料，可優(yōu)化反應(yīng)裝置壓力在15MPa，提升工藝壓力控制能力，壓力浮動(dòng)范圍控制在14-16.3MPa。

反應(yīng)溫度優(yōu)化。在加氫裂化過(guò)程中，精制長(zhǎng)周期運(yùn)行的反應(yīng)溫度是十分重要的，關(guān)系著產(chǎn)品的穩(wěn)定，影響整個(gè)精制階段的反應(yīng)器脫氮深度，關(guān)系著生產(chǎn)主要參數(shù)的變量。優(yōu)化反應(yīng)溫度能保證催化劑的加氫活性。當(dāng)催化劑加氫活性降低時(shí)，通過(guò)要求的加氫脫氮深度控制，提升反應(yīng)器的入口溫度，即可保證加氫活性回升。如出現(xiàn)精制油氮的含量超過(guò)10ppm時(shí)，可以通過(guò)反應(yīng)器入口溫度升高1℃到3℃完成含量控制。在裂化長(zhǎng)周期運(yùn)行期間，可以通過(guò)固定反應(yīng)壓力、進(jìn)料流率、體積空速、氫油體積比等參數(shù)，調(diào)整控制裂化段反應(yīng)器的溫度，提升單程的傳化率?？刂屏鸦A段的反應(yīng)溫度，能夠維持單程轉(zhuǎn)化率，減少溫度波動(dòng)引發(fā)的緊急放空量。

優(yōu)化控制循環(huán)氫流率和補(bǔ)充氫，促使催化劑獲得保護(hù)，有效帶走反應(yīng)中的熱量，并幫助精制反應(yīng)器入口實(shí)現(xiàn)氫油比的控制。循環(huán)氫量以及補(bǔ)充氫量，達(dá)到具體設(shè)計(jì)值有效減少進(jìn)料，保證長(zhǎng)周期運(yùn)行穩(wěn)定，并避免氫分壓過(guò)低導(dǎo)致的催化劑失活。優(yōu)化控制循環(huán)氫硫率以及補(bǔ)充氫量，都能促使催化劑及加氫裂化運(yùn)行的運(yùn)轉(zhuǎn)周期拉長(zhǎng)，提升使用壽命，維持較高的氫油比。優(yōu)化循環(huán)氫，采用純氫，氫氣純度大干99%;循環(huán)氫流率控制在95v%左右，引入過(guò)程中，引入量的循環(huán)氫純度不低于85%;補(bǔ)充氫中CO+CO2含量不超過(guò)30ppm。

3 加氫裂化技術(shù)未來(lái)的發(fā)展方向和趨勢(shì)

加氫裂化在未來(lái)發(fā)展方向和趨勢(shì)上不局限于催化劑提升，更是結(jié)合催化劑的實(shí)際研發(fā)內(nèi)容，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)出活性和選擇性的二維關(guān)系，使用加氫裝置實(shí)現(xiàn)氫氣對(duì)石油蒸餾產(chǎn)品控制，避免過(guò)度加氫過(guò)程，同時(shí)注重催化劑的級(jí)配使用。另外，在原油生產(chǎn)中，通過(guò)加氫裂化裝置的進(jìn)料優(yōu)化，能進(jìn)一步區(qū)分原油的重質(zhì)化和劣質(zhì)化，實(shí)現(xiàn)加氫裝置氫耗的降低，實(shí)現(xiàn)裝置成本控制，并提升加氫裂化回收率，促進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量提升，延長(zhǎng)加氫裂化裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)周期。就是說(shuō)加氫裂化未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，除提升原油生產(chǎn)效果外，更要結(jié)合環(huán)境保護(hù)能源消耗問(wèn)題，在生產(chǎn)范圍內(nèi)對(duì)油品品質(zhì)、油品能源消耗控制并升級(jí)。在不斷提升催化劑活性、選擇性及穩(wěn)定性，同時(shí)降低生產(chǎn)過(guò)程中加氫消耗，貼合未來(lái)能源型生產(chǎn)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

綜上所述，隨著加氫裂化發(fā)展，全新催化劑工業(yè)應(yīng)用及加氫裂化裝置的工藝優(yōu)化，都在不斷完善加氫裂化工藝，提供了高活性、多選擇性及運(yùn)行穩(wěn)定性等。加氫裂化生產(chǎn)同時(shí)能夠?qū)に嚨拈L(zhǎng)周期運(yùn)作進(jìn)行隱患消除，實(shí)現(xiàn)操作優(yōu)化、工藝參數(shù)優(yōu)化，并保障加氫裂化裝置長(zhǎng)周期的運(yùn)行。加氫裂化作為工業(yè)生產(chǎn)的核心技術(shù)，在未來(lái)將發(fā)揮更為重要的應(yīng)用。能夠更進(jìn)一步提升加工企業(yè)投資效益，同時(shí)確保加氫裂化產(chǎn)品的分布優(yōu)化，提升目的產(chǎn)品回收率。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：

鄭祥旭（1991- ），男，漢族，浙江衢州人，本科學(xué)歷，助理工程師。研究方向：加氫裂化生產(chǎn)的優(yōu)化調(diào)整。

胡錦（1985- ），男，漢族，浙江寧波人，本科學(xué)歷，加氫裂化工藝工程師一職。主管生產(chǎn)、能源管理。