渣油加氫裝置摻煉溶劑脫瀝青油的工業(yè)實踐

彭 軍，秦 龍，陳齊全

(中國石化九江分公司，江西 九江 332004)

中國石化九江分公司(簡稱九江分公司)1.7 Mt/a渣油加氫裝置于2015年9月27日投產，裝置設計以減壓渣油、直餾重蠟油、焦化蠟油和催化裂化柴油為混合原料，經過催化加氫反應，脫除硫、氮、金屬等雜質，降低殘?zhí)浚瑸榇呋鸦b置提供優(yōu)質原料，同時生產部分柴油，并副產少量石腦油和干氣。裝置采用中國石化石油化工科學研究院(簡稱石科院)開發(fā)的渣油加氫處理RHT技術[1]，第一周期采用石科院開發(fā)的第三代RHT系列催化劑。

渣油加氫的主要任務是為下游催化裂化提供優(yōu)質原料，目前國內外尚未見報道單純以減壓渣油為進料的固定床渣油加氫裝置，原因是：①純減壓渣油的黏度大、殘?zhí)扛撸绊懛磻镌诖呋瘎┍砻娴膫髻|速率，從而抑制了反應速率；②減壓渣油中的雜質尤其是重金屬含量較高，為脫除渣油中的金屬，需要以犧牲催化劑壽命為代價，導致裝置運轉周期大大縮短，直接影響渣油加氫裝置的經濟效益[2]，所以在工藝應用中渣油加氫裝置需要摻煉部分直餾蠟油或者焦化蠟油作為稀釋油。此類稀釋油在工業(yè)生產中可直接作為加氫裂化裝置的原料，經加氫裂化一次性生產出清潔油品。若將其作為稀釋油，勢必要經歷至少兩次加工過程(渣油加氫和催化裂化)，這與加氫裂化過程比較，無形中增加了加工成本[3-4]，同時九江分公司的加氫裂化裝置因受制于直餾蠟油不足而開工后即維持低負荷運行，也會導致操作成本飆升。2016年3月9日九江分公司實施溶劑脫瀝青-延遲焦化-渣油加氫-催化裂化四組合工藝，將溶劑脫瀝青油(以下簡稱DAO)作為稀釋油引入渣油加氫，替換出一部分直餾蠟油進入加氫裂化裝置，以提高公司的整體經濟效益。

1 原料油性質及催化劑裝填

1.1 原料油性質

九江分公司渣油加氫裝置(以下簡稱本裝置)的原料油有直餾蠟油、減壓渣油和DAO，其主要性質見表1。由表1可以看出，與直餾蠟油相比，DAO的殘?zhí)枯^高，但與減壓渣油相比DAO的黏度和金屬含量卻大幅下降。將DAO引入渣油加氫裝置進料，可以在減少直餾蠟油摻入量的同時調節(jié)混合原料的黏度，在保證殘?zhí)科椒€(wěn)的情況下減少原料金屬含量。此外，DAO中(膠質+芳香分)的含量較高，這對于加工瀝青質含量較高的原料來講有利于減少反應產物中瀝青質析出，對于裝置的長周期運行有積極作用。

表1 原料油主要性質

1.2 催化劑裝填

本裝置的反應系統(tǒng)由4個單床層反應器串聯而成，共裝填RHT系列催化劑655.85 t。其中，第一反應器(R101)主要裝填RG型保護催化劑和RDM型加氫脫金屬催化劑，第二反應器(R102)主要裝填RDM型加氫脫金屬催化劑，第三反應器(R103)主要裝填RMS型脫硫催化劑和RCS型降殘?zhí)看呋瘎?，第四反應?R104)主要裝填RCS型降殘?zhí)看呋瘎?，具體的催化劑裝填量見表2。

表2 催化劑裝填量 t

2 結果與討論

2.1 摻煉DAO對原料性質的影響

摻煉DAO前后的混合原料配比見表3。由表3可以看出，保持217 t/h的總進料量不變的前提下提高DAO摻煉量至24.57 t/h，可降低直餾蠟油、焦化蠟油的摻煉比例，為加氫裂化裝置提高處理量提供條件。

表3 摻煉DAO前后原料的配比 th

表3 摻煉DAO前后原料的配比 th

項 目摻煉前流量摻煉后流量減壓蠟油12.028.97減四線油18.1417.62DAO0.0024.57焦化蠟油37.8829.89減壓渣油134.88120.95催化裂化煉油14.0815.00合計217.00217.00

表4為摻煉DAO前后混合原料性質的比較。由表4可以看出，原料中摻入DAO和焦化蠟油后，壓減了直餾蠟油摻煉量，調整減壓渣油的流量保持渣油加氫混合進料殘?zhí)炕鞠喈數那闆r下，渣油加氫混合進料的鎳、釩、鐵、鈣等金屬含量均有不同程度的降低，總金屬含量下降明顯，硫質量分數下降0.113百分點，芳香分質量分數上升2.06百分點，(膠質+瀝青質)質量分數降低0.59百分點，總體而言，引入DAO作稀釋油，裝置混合進料的性質得到明顯改善。摻煉DAO后，原料的黏度(100 ℃)由51.6 mm2s降低至45.6 mm2s，對于受擴散控制的渣油加氫反應而言，有利于提高反應深度，尤其混合原料黏度減小，使渣油在反應器的流動性變好，改善了油品在床層的分布，而較好的物流分布可以減緩反應器床層壓降的升高速率及避免反應器熱點的形成。

表4 摻煉DAO前后混合原料油性質對比

1)摻煉后-摻煉前。表6～表8同。

2.2 摻煉DAO對主要操作條件的影響

摻煉DAO前后裝置的主要操作條件對比見表5。由表5可以看出：摻煉DAO期間維持處理量為217 th，氫油體積比為710以及各反應器入口溫度不變的情況下，摻煉DAO后，反應系統(tǒng)運行穩(wěn)定；由于摻煉DAO后原料硫含量降低，使得反應總溫升減小3.54 ℃，其中R101，R102，R103溫升減小，R104溫升增大，而R104催化劑裝填量最多，故R104對催化劑床層加權平均溫度(CAT)的影響最大，所以裝置的CAT變化不大。R104中主要裝填降殘?zhí)看呋瘎?，而降殘?zhí)颗c脫瀝青質反應深度的關系密切，R104溫升的增加與原料(芳香分+膠質)含量增加后瀝青質溶解度增大，反應深度增加有關，R101，R102，R103溫升的降低則主要與原料硫含量降低有關。摻煉前后氫氣消耗量降低1 430 m3h，這主要是因為摻煉DAO后反應器總溫升略微下降，所以氫耗也相應減少。

表5 主要操作條件

2.3 摻煉DAO對主要產品性質的影響

裝置摻煉DAO前后的加氫重油性質、產品分布和催化劑活性情況分別見表6～表8。由表6可以看出，摻煉DAO之后，加氫重油的硫含量、氮含量、殘?zhí)康荣|量指標均合格，滿足下游催化裂化裝置的生產需求，其中初餾點降低、終餾點升高、硫含量及殘?zhí)拷档?，殘?zhí)坑?.65%降低至4.43%，下降了0.22百分點，硫質量分數由0.145%降低至0.131%，下降了0.014百分點，較好的加氫渣油性質有利于催化裂化反應的進行，對提高裝置整體經濟效益起到積極作用。

表6 加氫重油性質

表7 摻煉前后產品分布的變化 w，%

表8 摻煉前后反應效果的變化

由表7可以看出，摻煉DAO之后，裝置各產品收率變化不大，變化量均在0.5百分點之內。由表8可以看出，摻煉DAO之后加氫重油的脫硫率、脫氮率略微降低，降殘?zhí)柯始懊摻饘?Ni+V)率略有上升，其中降殘?zhí)柯噬?.98百分點，脫金屬率升高0.11百分點，脫硫率下降0.05百分點，脫氮率下降1.66百分點，這主要是因為摻煉DAO后原料中的(芳香分+膠質)含量升高較多，較高的芳香分、膠質含量促進大分子的瀝青質進行加氫轉化反應，因而對脫金屬、脫瀝青質反應的促進作用明顯[5]，所以降殘?zhí)柯?、脫金屬率上升。脫硫率及脫氮率略微下降是因為摻煉DAO后原料中的硫、氮含量下降較多，但是整體來說摻煉DAO后綜合脫除率上升，加氫重油的性質有所好轉。幾種脫除率的變化情況同時也對下一周期催化劑級配提供了新的思路，可以略微減少脫金屬、降殘?zhí)看呋瘎┑牧?，并增加一定量的脫硫、脫氮催化劑，以進一步改善加氫重油的性質。

3 結 論

(1)渣油加氫裝置摻煉DAO后，優(yōu)化了渣油和蠟油平衡，緩解了蠟油不足的難題，提高了加氫裂化裝置負荷。同時隨著渣油加氫和催化裂化進料性質的有效改善，進一步提高了渣油加氫、催化裂化裝置的加工負荷，充分發(fā)揮了其作為核心裝置的效益，有效釋放了原油綜合加工能力。

(2)減壓渣油經溶劑脫瀝青過程處理，其重金屬含量、殘?zhí)康戎笜司玫綐O大改善，尤其是黏度會大大降低，引入DAO后，渣油加氫混合原料的金屬含量、硫含量、殘?zhí)俊ざ鹊染幸欢ǔ潭鹊慕档?，較好的原料性質對改善渣油在催化劑表面的擴散極為有利，可減緩催化劑失活速率，對裝置長周期運行起到決定性的作用。九江分公司渣油加氫裝置第一周期共運行507天，遠超過333天的設計運行天數，裝置實際運行結果也驗證了這一結論。

(3)DAO的芳香分含量較高，有利于加氫反應的進行，因而引入DAO后，渣油加氫裝置的脫金屬率、降殘?zhí)柯示刑岣?，加氫重油的性質有一定程度的好轉，有利于下游催化裂化裝置產品結構的改善，為催化裂化裝置提高總液體收率提供一定的保障。