加氫/降凝組合技術(shù)提升劣質(zhì)柴油產(chǎn)品質(zhì)量的研究

王海

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根據(jù)國務(wù)院出臺的《大氣污染防治行動計(jì)劃》，加快推進(jìn)成品油質(zhì)量升級國家專項(xiàng)行動，國家質(zhì)檢總局、國家標(biāo)準(zhǔn)委組織于2013年正式發(fā)布國五車用汽油和柴油標(biāo)準(zhǔn)，自2018年1月1日起在全國范圍內(nèi)全面實(shí)施。

目前，大部分煉油廠仍然采用中高壓加氫精制工藝來處理劣質(zhì)原料柴油（如催化柴油、焦化柴油），加氫精制能夠有效地脫除原料柴油中的硫、氮等雜質(zhì)，油品顏色也能得到明顯改善。但密度、十六烷值的改善效果不大，根據(jù)國內(nèi)各煉廠的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，加氫精制工藝能降低崔柴的密度15—25Kg/m3，十六烷值提升3—5個單位，仍難以達(dá)到國五柴油的標(biāo)準(zhǔn)。

為了解決這個問題，安耐吉公司研制出兩段法加氫技術(shù)——加氫精制/異構(gòu)降凝組合技術(shù)，將劣質(zhì)原料油先經(jīng)過加氫反應(yīng)，脫除硫、氮、金屬等雜質(zhì)；再經(jīng)過異構(gòu)降凝反應(yīng)器，在專用催化劑的作用下發(fā)生裂化、異構(gòu)等反應(yīng)，較大幅度降低柴油凝點(diǎn)、密度等指標(biāo)，從而生產(chǎn)出符合國五標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品[1]。

催化柴油和焦化柴油的原料品質(zhì)較差，具體指標(biāo)見表1。

表1 催化柴油、焦化柴油的具體性質(zhì)

1 應(yīng)對劣質(zhì)原料的工藝技術(shù)措施

1.1 加氫/降凝組合工藝特點(diǎn)

①采用兩級加氫反應(yīng)，一級反應(yīng)器后設(shè)熱高分，二級反應(yīng)器后設(shè)冷高分流程；②分餾單元采用三塔流程，汽油進(jìn)行清晰切割分餾出不同品種的組分油；③采用爐前混氫方案，提高換熱器效率，減緩結(jié)焦程度；④采用熱壁結(jié)構(gòu)反應(yīng)器，床層間設(shè)冷氫箱控制床層溫度；⑤催化劑采用器內(nèi)干法硫化，器外再生；⑥在反應(yīng)流出物進(jìn)入空冷器前注入除鹽水，避免NH4HS結(jié)晶，引起系統(tǒng)壓降增大；⑦汽提塔和分餾塔頂均加注緩蝕劑，以減輕硫化氫對塔頂系統(tǒng)的腐蝕。

1.2 催化劑的理化性質(zhì)

兩個反應(yīng)器裝填的催化劑理化性質(zhì)見表2，其中AIG-1為大孔惰性、高空隙率的保護(hù)劑，裝填在頂部，改善反應(yīng)器內(nèi)物流分布，容納固體雜質(zhì)，延緩床層壓降上升；AIG-2/AAG-11為保護(hù)劑，能捕捉固體雜質(zhì)的活性空心體，能脫除金屬、硅等雜質(zhì)，并保護(hù)主劑不受污染；AHT-24裝填在第一反應(yīng)器，具有優(yōu)良的脫硫、脫氮和多環(huán)芳烴飽和性能，促使芳烴飽和成單環(huán)芳烴，避免過度飽和為環(huán)烷烴；AHC-6裝填在第二反應(yīng)器，具有選擇性開環(huán)、裂化、異構(gòu)和穩(wěn)定性的特點(diǎn)，提高汽油的辛烷值，同時(shí)保留柴油中的長鏈烷烴或側(cè)鏈環(huán)烷烴等高十六烷值組分[2]。

表2 催化劑理化性質(zhì)

1.3 裝置運(yùn)行參數(shù)

加氫/降凝組合技術(shù)的反應(yīng)部分操作參數(shù)見表3，重點(diǎn)控制系統(tǒng)壓力、體積空速、床層溫度、總溫升、氫油比等關(guān)鍵指標(biāo)，防止出現(xiàn)催化劑床層飛溫、異構(gòu)反應(yīng)深度不足等異?，F(xiàn)象[3]。

2 產(chǎn)品質(zhì)量

催化柴油和焦化柴油按照54：46的比例混合后，經(jīng)過加氫精制/異構(gòu)降凝組合技術(shù)加工后，得到的產(chǎn)品主要是汽油和柴油，另外副產(chǎn)少量干氣。其產(chǎn)品質(zhì)量見表4，將表4與表1進(jìn)行對比，可以發(fā)現(xiàn)總硫能脫除96%以上，密度降低35Kg/m3，柴油的十六烷值提升10個單位，絕大部分質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到國五標(biāo)準(zhǔn)。

表4 汽油/柴油產(chǎn)品與國五質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的對比

表3 主要操作條件

3 存在問題

（1）產(chǎn)品汽油的辛烷值較低，需與高辛烷值的重整汽油調(diào)和才能達(dá)到國五標(biāo)準(zhǔn)。說明烯烴和芳烴被過度飽和，辛烷值損失較大。

（2）柴油的十六烷值略低于國五標(biāo)準(zhǔn)，添加約100PPm的十六烷值改進(jìn)劑，就能滿足國五要求。這反映了異構(gòu)降凝催化劑效果還需改進(jìn)。

（3）原設(shè)計(jì)汽油和柴油按照50:50的比例生產(chǎn)，因汽油辛烷值較低，實(shí)際按照28:72多產(chǎn)柴油方案執(zhí)行。