多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術(shù)的工業(yè)應用

武寶平，莫昌藝，黎臣麟，蔣學章，童 軍

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

近年來，我國成品油市場需求逐步分化，其中車用柴油市場需求進入負增長區(qū)，車用汽油市場需求增速減緩，而與此同時受民航運輸業(yè)發(fā)展的影響，噴氣燃料市場需求快速增長[1]；與成品油市場不同的是，我國烯烴和芳烴等化工原料對外依存度較高，市場需求旺盛且以較快的速率逐年增長[2-3]。

為應對市場需求變化，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，中國石油四川石化有限責任公司(簡稱四川石化)采用中國石化石油化工科學研究院(簡稱石科院)開發(fā)的多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料加氫裂化技術(shù)對2.7 Mta蠟油加氫裂化裝置進行了技術(shù)改造，并在裝置改造后的新運行周期中采用了與該技術(shù)配伍的加氫精制催化劑(簡稱精制劑)RN-410和加氫裂化催化劑(簡稱裂化劑)RHC-210、RHC-220[4]。以下主要介紹該技術(shù)在四川石化的工業(yè)應用情況。

1 裝置及催化劑

裝置原設計采用雙器串聯(lián)一次通過加氫裂化工藝流程，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年對裝置分餾系統(tǒng)進行了適應性改造，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環(huán)選擇性，使得鏈烷烴更容易保留在尾油餾分中[5]；同時，由于含Y分子篩的加氫裂化催化劑具有活性好、開環(huán)性能高、對富含環(huán)狀烴的重組分裂解選擇性高等優(yōu)點，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，其具有開環(huán)選擇性好、B酸酸量高的特點，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)量相對較高的特點[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 運行初期標定結(jié)果

2018年7月裝置改造后開車一次成功，截至2019年10月12日，裝置已運行滿14個月。2019年10月12日完成運行初期催化劑性能標定。

2.1 原料油性質(zhì)

標定期間裝置的濾后混合原料油(簡稱混合原料)為蠟油摻混質(zhì)量比例為12%的催化裂化輕循環(huán)油(簡稱催化柴油)，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)量分數(shù)為8 860 μgg，氮質(zhì)量分數(shù)為836 μgg，BMCI為42.3，為典型的加氫裂化裝置進料；受上游常減壓蒸餾裝置分離效果影響，混合原料終餾點較高，為551 ℃，使得混合原料中金屬Fe和Na的質(zhì)量分數(shù)偏高，分別為2.04 μgg和6.58 μgg。

表2 裝置標定期間的混合原料性質(zhì)

2.2 主要工藝條件

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

表3 標定期間裝置的主要工藝條件

2.3 物料平衡

標定期間裝置的物料平衡數(shù)據(jù)列于表4。由表4可知，標定期間控制尾油收率為18.86%時，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。計算得到標定期間反應化學氫耗為2.45%，低于設計值(2.82%)，符合預期。

表4 標定期間裝置的物料平衡數(shù)據(jù)

2.4 產(chǎn)品性質(zhì)

標定期間各產(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)量分數(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)量分數(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)的重整進料。由表7可知，噴氣燃料產(chǎn)品的密度(20 ℃)為801.0 kgm3，煙點為27 mm，冰點為-55.4 ℃，閃點(閉口)為45 ℃，滿足3號噴氣燃料指標要求。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 標定期間輕石腦油產(chǎn)品性質(zhì)

表6 標定期間重石腦油產(chǎn)品性質(zhì)

表7 標定期間噴氣燃料產(chǎn)品性質(zhì)

表8 標定期間尾油產(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，柴油收率由11.52%降低至0，實現(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，達到了在壓減柴油的同時增產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料、改善化工原料質(zhì)量的預期目標。

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)的運行分析

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

圖1 精制和裂化反應器平均反應溫度變化趨勢■—精制反應器； ◆—裂化反應器

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

圖3 噴氣燃料產(chǎn)品煙點變化趨勢

圖4 尾油產(chǎn)品BMCI變化趨勢

由圖1可知，在裝置處理量接近滿負荷的情況下，精制和裂化反應器平均溫度變化趨勢較為平穩(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%，滿足裝置改造預期目標。由圖3可知，噴氣燃料產(chǎn)品的煙點為26.5～30.0 mm，滿足3號噴氣燃料指標要求。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2.7 Mta加氫裂化裝置進行了技術(shù)改造，并在改造后的新操作周期中應用了與該技術(shù)配伍的精制劑RN-410和裂化劑RHC-210、RHC-220。裝置改造后運行滿14個月時進行了初期標定，標定結(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，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)品的煙點為27.0 mm，尾油產(chǎn)品的BMCI為7.8；裝置運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，實現(xiàn)了在壓減柴油的同時多產(chǎn)重石腦油和噴氣燃料、改善化工原料質(zhì)量的預期目標。