FHIDW柴油加氫改質(zhì)降凝技術(shù)工業(yè)應(yīng)用及經(jīng)濟(jì)效益分析

張學(xué)輝，郝文月，劉 昶，郭俊輝，王鳳來，關(guān)明華

（中國石油化工股份有限公司大連石油化工研究院，遼寧大連116045）

我國北方地區(qū)冬季寒冷，低凝柴油需求旺盛，且價格較高，目前，每噸-35#柴油的價格比0#柴油約高出人民幣1 000元。為了滿足低凝柴油的需求，增加煉廠效益，很多煉廠都采用了臨氫降凝或異構(gòu)降凝的方式以增產(chǎn)清潔低凝柴油[1-4]。

中國石油化工股份有限公司大連（撫順）石油化工研究院（FRIPP）是我國清潔低凝柴油生產(chǎn)技術(shù)市場份額最大的專利商，已開發(fā)出了FHDW、FHUG-DW、FHIDW和FHI等多種產(chǎn)清潔低凝柴油產(chǎn)品的加氫工藝技術(shù)及相應(yīng)的催化劑，目前已應(yīng)用于30余套裝置。其中，F(xiàn)HIDW柴油加氫改質(zhì)降凝技術(shù)是FRIPP最新研發(fā)的優(yōu)質(zhì)低凝柴油生產(chǎn)技術(shù)，其特點(diǎn)為利用加氫降凝催化劑和異構(gòu)改質(zhì)降凝催化劑的協(xié)同作用，拓寬了加工的原料范圍，在大幅降低柴油產(chǎn)品凝點(diǎn)的同時，保持較高的低凝柴油產(chǎn)率，并進(jìn)一步改善柴油的產(chǎn)品質(zhì)量。從2014年開始，該技術(shù)已應(yīng)用于多家煉油企業(yè)。

本文以某煉化公司的加氫裝置為例介紹了該技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用結(jié)果及經(jīng)濟(jì)效益情況。

1 FHIDW柴油加氫改質(zhì)降凝技術(shù)開發(fā)

FHIDW技術(shù)集成了異構(gòu)降凝技術(shù)和臨氫降凝技術(shù)的優(yōu)勢。原料柴油先通過異構(gòu)降凝催化劑床層發(fā)生異構(gòu)降凝反應(yīng)（見圖1），在異構(gòu)降凝催化劑的特有分子篩組分作用下，以萘為代表的多環(huán)環(huán)狀反應(yīng)物歷經(jīng)芳烴飽和、部分開環(huán)、側(cè)鏈異構(gòu)的反應(yīng)過程，生成含異構(gòu)烷烴側(cè)鏈的環(huán)烷烴[5]。而臨氫降凝催化劑對反應(yīng)物分子及產(chǎn)物分子的結(jié)構(gòu)均具有選擇性（見圖2），只有正構(gòu)烷烴及長側(cè)鏈環(huán)狀烴的正構(gòu)側(cè)鏈可進(jìn)入分子篩孔道，生成小分子的正構(gòu)烷烴。通過兩種催化劑的級配，高凝點(diǎn)的正構(gòu)烷烴和長側(cè)鏈環(huán)狀烴通過裂化反應(yīng)生成低凝點(diǎn)產(chǎn)物，而低凝點(diǎn)的異構(gòu)烴類和單環(huán)烴類不發(fā)生反應(yīng)從而富集在產(chǎn)物中，在保證高柴油收率的同時降低了產(chǎn)品的凝點(diǎn)[6]。另外，由于加氫異構(gòu)降凝催化劑和臨氫降凝催化劑具有一定的加氫性能以及級配了部分后精制催化劑的作用，F(xiàn)HIDW技術(shù)還可以明顯提高產(chǎn)品性質(zhì)。

2 FHIDW柴油加氫改質(zhì)降凝技術(shù)工業(yè)應(yīng)用

2019年，某煉廠采用FHIDW柴油加氫改質(zhì)降凝技術(shù)對柴油加氫精制進(jìn)行技術(shù)改造，配套使用FRIPP開發(fā)、擁有自主知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)先進(jìn)且成熟可靠的FC-16B改質(zhì)降凝催化劑、FDW-3臨氫降凝催化劑和FF-66后精制催化劑級配體系，加工直餾柴油和催化柴油的混合原料，其中直餾柴油比例79%、催化柴油比例21%，冬季生產(chǎn)-35#清潔低凝柴油產(chǎn)品。該裝置催化劑采用普通裝填方式裝填，經(jīng)過約35h的預(yù)硫化，出口硫化氫濃度穩(wěn)定達(dá)到14 000 μg/g以上，完成預(yù)硫化，其硫化曲線如圖3所示，然后切換至原料油，逐步升溫至反應(yīng)溫度，一次開車成功。

裝置加工的典型原料性質(zhì)如表1所示，生產(chǎn)-35#柴油時預(yù)期主要工藝操作條件如表2所示，產(chǎn)品分布及產(chǎn)品性質(zhì)如表3所示。-35#精制柴油產(chǎn)品收率73.85%，-35#精制柴油產(chǎn)品十六烷指數(shù)55.0，較原料增加3.0個單位以上；-35#精制柴油產(chǎn)品硫含量、密度、閃點(diǎn)等其他指標(biāo)均滿足車用-35#柴油國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)。

表1 原料性質(zhì)

表2 FHIDW技術(shù)生產(chǎn)-35#柴油方案反應(yīng)條件

表3 FHIDW技術(shù)生產(chǎn)-35#柴油方案產(chǎn)品分布及產(chǎn)品性質(zhì)

續(xù)表

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

為評估該加氫裝置采用FHIDW加氫改質(zhì)降凝技術(shù)改造后的經(jīng)濟(jì)效益，以裝置改造前后工業(yè)數(shù)據(jù)為基準(zhǔn)進(jìn)行測算。改造前主要產(chǎn)品為精制石腦油和0#精制柴油，收率分別為1.05%（w）和98.82%（w）；改造后主要產(chǎn)品為精制石腦油和-35#精制柴油，收率分別為24.56%（w）和73.85%（w）。

表4為改造前后加工每噸原料的耗氫支出及產(chǎn)品收益。裝置按FHIDW加氫改質(zhì)降凝技術(shù)改造后，耗氫量有所增加，使得支出費(fèi)用增加，但由于主要產(chǎn)品-35#精制柴油價格明顯高于改造前的0#精制柴油，收益明顯增加。經(jīng)核算改造前每噸原料產(chǎn)生利潤為5 639元，改造后每噸原料產(chǎn)生利潤為5 722元，改造后每噸原料可增收83元。由此可推算，100萬噸/年的裝置按照FHIDW技術(shù)改造后若全年生產(chǎn)-35#柴油可增收8 300萬元?？紤]到夏季低凝柴油的需求較低，大部分裝置會選擇每年4-9月生產(chǎn)0#柴油，其產(chǎn)品分布與改造前相當(dāng)。而每年10月至次年3月生產(chǎn)-35#柴油，則該裝置改造后每年可實際增收4 150萬元。

表4 改造前后每噸原料產(chǎn)出產(chǎn)品的產(chǎn)量及價格

4 結(jié)論

采用FRIPP的FHIDW加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝技術(shù)，以直餾柴油和催化柴油為原料，該技術(shù)-35#低凝柴油收率超過73%（w），柴油產(chǎn)品的凝固點(diǎn)降低幅度超過30℃，柴油產(chǎn)品其他指標(biāo)均滿足國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明，普通加氫精制裝置改造為FHIDW技術(shù)后，加工每噸原料可增加利潤83元，100萬噸/年的裝置按照每年6個月采用生產(chǎn)-35#精制柴油的工況計算，每年度可增收4 150萬元。