多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用

武寶平，莫昌藝，黎臣麟，蔣學(xué)章，童 軍

(1.中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司，成都 611930；2.中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院)

近年來(lái)，我國(guó)成品油市場(chǎng)需求逐步分化，其中車(chē)用柴油市場(chǎng)需求進(jìn)入負(fù)增長(zhǎng)區(qū)，車(chē)用汽油市場(chǎng)需求增速減緩，而與此同時(shí)受民航運(yùn)輸業(yè)發(fā)展的影響，噴氣燃料市場(chǎng)需求快速增長(zhǎng)[1]；與成品油市場(chǎng)不同的是，我國(guó)烯烴和芳烴等化工原料對(duì)外依存度較高，市場(chǎng)需求旺盛且以較快的速率逐年增長(zhǎng)[2-3]。

為應(yīng)對(duì)市場(chǎng)需求變化，降低全廠柴汽比、增產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料，同時(shí)改善用作蒸汽裂解制乙烯原料的加氫裂化尾油的質(zhì)量，中國(guó)石油四川石化有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱(chēng)四川石化)采用中國(guó)石化石油化工科學(xué)研究院(簡(jiǎn)稱(chēng)石科院)開(kāi)發(fā)的多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術(shù)對(duì)2.7 Mta蠟油加氫裂化裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，并在裝置改造后的新運(yùn)行周期中采用了與該技術(shù)配伍的加氫精制催化劑(簡(jiǎn)稱(chēng)精制劑)RN-410和加氫裂化催化劑(簡(jiǎn)稱(chēng)裂化劑)RHC-210、RHC-220[4]。以下主要介紹該技術(shù)在四川石化的工業(yè)應(yīng)用情況。

1 裝置及催化劑

裝置原設(shè)計(jì)采用雙器串聯(lián)一次通過(guò)加氫裂化工藝流程，加工蠟油和催化裂化柴油的混合原料，生產(chǎn)輕石腦油、重石腦油、噴氣燃料、柴油和尾油。2018年對(duì)裝置分餾系統(tǒng)進(jìn)行了適應(yīng)性改造，并更換采用多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料的加氫裂化技術(shù)及其配伍催化劑。

尾油質(zhì)量改善的關(guān)鍵在于催化劑載體分子篩的選擇，故多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術(shù)中采用B酸量更高的分子篩以提高催化劑的開(kāi)環(huán)選擇性，使得鏈烷烴更容易保留在尾油餾分中[5]；同時(shí)，由于含Y分子篩的加氫裂化催化劑具有活性好、開(kāi)環(huán)性能高、對(duì)富含環(huán)狀烴的重組分裂解選擇性高等優(yōu)點(diǎn)，因此該技術(shù)所采用的加氫裂化催化劑以含改性Y分子篩的裂化劑RHC-210為主，其具有開(kāi)環(huán)選擇性好、B酸酸量高的特點(diǎn)，此外RHC-220催化劑具有活性適中，重石腦油和噴氣燃料選擇性好、尾油質(zhì)量相對(duì)較高的特點(diǎn)[4-6]。本周期裝置在部分精制劑和裂化劑利舊的情況下，精制劑采用RN-410，裂化劑采用級(jí)配裝填的RHC-210和RHC-220。裝置于2018年5月完成催化劑裝填工作，裝填情況如表1所示。

表1 本周期催化劑裝填情況

2 運(yùn)行初期標(biāo)定結(jié)果

2018年7月裝置改造后開(kāi)車(chē)一次成功，截至2019年10月12日，裝置已運(yùn)行滿(mǎn)14個(gè)月。2019年10月12日完成運(yùn)行初期催化劑性能標(biāo)定。

2.1 原料油性質(zhì)

標(biāo)定期間裝置的濾后混合原料油(簡(jiǎn)稱(chēng)混合原料)為蠟油摻混質(zhì)量比例為12%的催化裂化輕循環(huán)油(簡(jiǎn)稱(chēng)催化柴油)，其性質(zhì)如表2所示。由表2可知：混合原料的密度(20 ℃)為894.9 kgm3，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8 860 μgg，氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為836 μgg，BMCI為42.3，為典型的加氫裂化裝置進(jìn)料；受上游常減壓蒸餾裝置分離效果影響，混合原料終餾點(diǎn)較高，為551 ℃，使得混合原料中金屬Fe和Na的質(zhì)量分?jǐn)?shù)偏高，分別為2.04 μgg和6.58 μgg。

表2 裝置標(biāo)定期間的混合原料性質(zhì)

2.2 主要工藝條件

標(biāo)定期間裝置的主要工藝條件列于表3。由表3可知，標(biāo)定期間精制反應(yīng)器第一床層壓降、精制反應(yīng)器總壓降和裂化反應(yīng)器總壓降均較低，且精制和裂化反應(yīng)器操作溫度匹配合理。

表3 標(biāo)定期間裝置的主要工藝條件

2.3 物料平衡

標(biāo)定期間裝置的物料平衡數(shù)據(jù)列于表4。由表4可知，標(biāo)定期間控制尾油收率為18.86%時(shí)，產(chǎn)品重石腦油收率為29.47%，噴氣燃料收率為36.24%，表明該技術(shù)的產(chǎn)品選擇性較好。計(jì)算得到標(biāo)定期間反應(yīng)化學(xué)氫耗為2.45%，低于設(shè)計(jì)值(2.82%)，符合預(yù)期。

表4 標(biāo)定期間裝置的物料平衡數(shù)據(jù)

2.4 產(chǎn)品性質(zhì)

標(biāo)定期間各產(chǎn)品的性質(zhì)分別列于表5～表8。由表5可知，輕石腦油產(chǎn)品硫、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，分別為0.1 μgg和0.2 μgg，可作為蒸汽裂解制乙烯原料或低硫、低芳烴汽油調(diào)合組分。由表6可知，重石腦油產(chǎn)品的硫、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.3 μgg和0.2 μgg，芳烴潛含量(w)為55.8%，可作為優(yōu)質(zhì)的重整進(jìn)料。由表7可知，噴氣燃料產(chǎn)品的密度(20 ℃)為801.0 kgm3，煙點(diǎn)為27 mm，冰點(diǎn)為-55.4 ℃，閃點(diǎn)(閉口)為45 ℃，滿(mǎn)足3號(hào)噴氣燃料指標(biāo)要求。由表8可知，尾油產(chǎn)品的BMCI為7.8，可作為優(yōu)質(zhì)的蒸汽裂解制乙烯原料。

表5 標(biāo)定期間輕石腦油產(chǎn)品性質(zhì)

表6 標(biāo)定期間重石腦油產(chǎn)品性質(zhì)

表7 標(biāo)定期間噴氣燃料產(chǎn)品性質(zhì)

表8 標(biāo)定期間尾油產(chǎn)品性質(zhì)

2.5 裝置改造前后的產(chǎn)品分布對(duì)比

表9為該裝置上周期(技術(shù)改造前)與本周期(技術(shù)改造后)的產(chǎn)品分布。由表9可知，與上周期相比，相近轉(zhuǎn)化率下本周期噴氣燃料收率增加11.48百分點(diǎn)，柴油收率由11.52%降低至0，實(shí)現(xiàn)了柴油零產(chǎn)出。以上結(jié)果表明，裝置采用多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術(shù)改造后，達(dá)到了在壓減柴油的同時(shí)增產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料、改善化工原料質(zhì)量的預(yù)期目標(biāo)。

表9 裝置上周期與本周期的產(chǎn)品分布 w,%

3 多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術(shù)的運(yùn)行分析

在處理量接近滿(mǎn)負(fù)荷的情況下，裝置運(yùn)行期間精制和裂化反應(yīng)器平均反應(yīng)溫度變化趨勢(shì)如圖1所示，重石腦油、噴氣燃料和尾油收率變化趨勢(shì)如圖2所示，噴氣燃料產(chǎn)品煙點(diǎn)變化趨勢(shì)如圖3所示，尾油產(chǎn)品BMCI變化趨勢(shì)如圖4所示。

圖1 精制和裂化反應(yīng)器平均反應(yīng)溫度變化趨勢(shì)■—精制反應(yīng)器； ◆—裂化反應(yīng)器

圖2 重石腦油、噴氣燃料和尾油收率的變化趨勢(shì)◆—重石腦油； ■—噴氣燃料； ●—尾油

圖3 噴氣燃料產(chǎn)品煙點(diǎn)變化趨勢(shì)

圖4 尾油產(chǎn)品BMCI變化趨勢(shì)

由圖1可知，在裝置處理量接近滿(mǎn)負(fù)荷的情況下，精制和裂化反應(yīng)器平均溫度變化趨勢(shì)較為平穩(wěn)，精制和裂化催化劑的失活速率均不大于84 ℃a。由圖2可知：控制尾油收率為15%～30%的情況下，裝置的重石腦油收率為25%～35%，噴氣燃料收率為30%～40%；控制尾油收率約為15%的情況下，裝置的重石腦油收率不小于34%，噴氣燃料收率為30%～35%，滿(mǎn)足裝置改造預(yù)期目標(biāo)。由圖3可知，噴氣燃料產(chǎn)品的煙點(diǎn)為26.5～30.0 mm，滿(mǎn)足3號(hào)噴氣燃料指標(biāo)要求。由圖4可知，尾油產(chǎn)品的BMCI總體不大于10，最低約為3.4，可作為優(yōu)質(zhì)的蒸汽裂解裝置原料。

4 結(jié) 論

四川石化采用多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術(shù)對(duì)2.7 Mta加氫裂化裝置進(jìn)行了技術(shù)改造，并在改造后的新操作周期中應(yīng)用了與該技術(shù)配伍的精制劑RN-410和裂化劑RHC-210、RHC-220。裝置改造后運(yùn)行滿(mǎn)14個(gè)月時(shí)進(jìn)行了初期標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果表明：在尾油收率為18.86%的情況下，重石腦油收率為29.47%，噴氣燃料收率為36.24%；與上周期相比，在相近轉(zhuǎn)化深度下，噴氣燃料收率增加11.48百分點(diǎn)，柴油零產(chǎn)出；重石腦油產(chǎn)品的芳烴潛含量(w)為55.8%，噴氣燃料產(chǎn)品的煙點(diǎn)為27.0 mm，尾油產(chǎn)品的BMCI為7.8；裝置運(yùn)行期間催化劑的活性、裝置產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì)較為穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)了在壓減柴油的同時(shí)多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料、改善化工原料質(zhì)量的預(yù)期目標(biāo)。