PHC-05原料型加氫裂化催化劑開發(fā)及應(yīng)用

田宏宇，李海巖，謝方明，孫發(fā)民，顏?zhàn)咏?/p>

（中國(guó)石油石油化工研究院大慶化工研究中心，黑龍江大慶163714）

近年來，國(guó)內(nèi)煉油產(chǎn)業(yè)存在油品結(jié)構(gòu)不合理、化工產(chǎn)能不足、芳烴和烯烴等基礎(chǔ)化工原料短缺等問題。2020年，中國(guó)1次煉油能力9.54×108t/a，開工率75%，煉油能力過剩2×108t/a，成品油供應(yīng)過剩加?。?］。目前在建裝置產(chǎn)能6 900×104t，規(guī)劃產(chǎn)能2.4×108t，預(yù)計(jì)“十四五”末期煉油產(chǎn)能超過10×108t，部分落后產(chǎn)能面臨淘汰，因此，需要煉油轉(zhuǎn)型升級(jí)、調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、降低柴汽比，從而實(shí)現(xiàn)煉化一體化，解決煉油能力過剩問題［2］。

1 PHC-05催化劑開發(fā)

針對(duì)煉化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整及煉化轉(zhuǎn)型升級(jí)需求，中國(guó)石油石油化工研究院（以下簡(jiǎn)稱石化院）適時(shí)開發(fā)出了1 種化工原料型加氫裂化催化劑PHC-05。該催化劑以MSY 分子篩作為主要酸性組分，創(chuàng)新性的采用流化態(tài)水熱超穩(wěn)化技術(shù)，大幅度脫除孔道中的非骨架鋁和鈉離子，實(shí)現(xiàn)了脫鋁、補(bǔ)硅的均勻改性，其中B 酸含量是L 酸的10.6 倍，介孔孔徑達(dá)45 nm。MSY 分子篩豐富的介孔結(jié)構(gòu)和酸性中心，提高了蠟油分子2次裂化定向轉(zhuǎn)化能力，有效防止單環(huán)芳烴及環(huán)烷烴、直鏈烷烴理想產(chǎn)物的進(jìn)一步裂化［3］。以MSY 分子篩為裂化活性組分，鎳鎢為加氫活性組分，采用絡(luò)合法組裝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)催化劑加氫與裂化功能的合理匹配，最終開發(fā)出PHC-05化工原料型加氫裂化催化劑［4］。

PHC-05可將劣質(zhì)2次加工油直接轉(zhuǎn)化為重整原料和乙烯原料，具有原料適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)方案靈活等優(yōu)點(diǎn)，適應(yīng)1 段串聯(lián)和全循環(huán)等工藝流程，實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)重石腦油、多產(chǎn)尾油和兼產(chǎn)航煤，是適合中國(guó)煉化轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)。該催化劑于2018 年在某石化公司120×104t/a 加氫裂化裝置成功應(yīng)用，取得良好工業(yè)應(yīng)用效果［5］。

2 PHC-05催化劑工業(yè)應(yīng)用情況

為滿足某石化公司120×104t 加氫裂化裝置增產(chǎn)重石腦油、改善尾油產(chǎn)品質(zhì)量和兼產(chǎn)航煤技術(shù)需求，采用化工原料型加氫裂化催化劑（PHC-05）技術(shù)完成裝置改造設(shè)計(jì)，于2018 年9 月在該石化公司120×104t 加氫裂化裝置首次工業(yè)應(yīng)用并實(shí)現(xiàn)開車成功，其中加氫裂化預(yù)處理催化劑采用石化院自主開發(fā)的PHT-01。

2.1 原料油

該公司加氫裂化裝置采用的原料油主要包括常3、催化重柴油、減1、減2 線酮苯輕去蠟油、減2線酮苯重去蠟油、脫蠟油等，原料油性質(zhì)見表1。

表1 加氫裂化裝置原料油性質(zhì)

由表1 可知，原料油密度860.7 kg/m3、餾程246～470 ℃、硫含量841 mg/kg、氮含量477 mg/kg。

2.2 工藝條件及產(chǎn)品性質(zhì)

采用上述原料油，在氫分壓14.2 MPa、入口氫油體積比580、裂化反應(yīng)平均溫度368 ℃的條件下，PHC-05催化劑在120×104t/a加氫裂化裝置應(yīng)用效果見表2、3。

從表2 可以看出，輕石腦油收率11.3%，重石腦油收率47.5%，化工原料總收率達(dá)到68.9%，同時(shí)能夠保證C5+液體收率達(dá)到99%以上，有效解決了高化工原料選擇性和高液體產(chǎn)品收率兼顧性的問題［6］。裂化平均溫度368 ℃，與技術(shù)指標(biāo)≯385 ℃的要求仍有17 ℃空間，若將裂化體積空速提高，只需再補(bǔ)償5～6 ℃，產(chǎn)品可以滿足指標(biāo)要求。

表2 120×104 t/a加氫裂化裝置產(chǎn)品收率

從表3 可以看出，重石腦油硫、氮含量均小于0.5，芳潛39%以上，航煤餾分煙點(diǎn)37 mm 以上，閃點(diǎn)44.5 ℃，柴油十六烷值70 以上，尾油BMCI 值不高于3.8，產(chǎn)品質(zhì)量好。PHC-05 催化劑加工劣質(zhì)油獲得的產(chǎn)品可直接作為重整原料和乙烯裂解料，能夠滿足該石化公司增產(chǎn)重石腦油、改善尾油產(chǎn)品質(zhì)量和兼產(chǎn)航煤技術(shù)需求。

表3 120×104 t/a加氫裂化裝置產(chǎn)品性質(zhì)

2.3 本周期與上周期對(duì)比

第2 周期，該石化公司120×104t/a 加氫裂化裝置運(yùn)行采用PHC-05 化工原料型加氫裂化催化劑，提高了化工原料產(chǎn)品收率，改善了尾油產(chǎn)品質(zhì)量。該石化公司120×104t/a 加氫裂化裝置第2 周期與第1周期產(chǎn)品收率、產(chǎn)品質(zhì)量對(duì)比結(jié)果見表4。

表4 120×104 t/a加氫裂化裝置2周期運(yùn)行情況對(duì)比

從表4 可以看出，第2 周期裂化溫度降低了10℃，且液體產(chǎn)品收率、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、尾油產(chǎn)品質(zhì)量顯著提升，液體產(chǎn)品收率提高2.3%，石腦油收率提高37.9%，化工原料收率提高32%，柴油收率顯著降低，實(shí)現(xiàn)了壓減柴油增產(chǎn)化工原料兼產(chǎn)航煤的需求。產(chǎn)品質(zhì)量方面，第2周期航煤和尾油產(chǎn)品質(zhì)量獲得顯著改善，航煤煙點(diǎn)提高3.4 單位，BMCI 值相比第1周期降低4.6單位。

2.4 裝置運(yùn)行長(zhǎng)周期

裝置從2019 年1 月累計(jì)運(yùn)行24 個(gè)月，裂化平均溫度、轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)品分布情況見圖1～3。

圖1 加氫裂化裝置運(yùn)行情況

圖2 加氫裂化裝置產(chǎn)品情況（1）

從圖中可以看出，裝置在相同處理量下，裂化平均溫度變化趨勢(shì)較平穩(wěn)，平均溫度從初始368 ℃最高升至371 ℃，總溫升≯5 ℃，通過推算滿負(fù)荷下PHC-05催化劑溫升≯5 ℃/a，產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率平穩(wěn)。

圖3 加氫裂化裝置產(chǎn)品情況（2）

3 結(jié)束語

（1）開發(fā)了PHC-05 化工原料型加氫裂化催化劑，以MSY 分子篩為酸活性中心，蠟油分子2 次裂化定向轉(zhuǎn)化能力顯著提高，有效防止理想產(chǎn)物的進(jìn)一步裂化，具有原料適應(yīng)性強(qiáng)，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)方案靈活等優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)重石腦油、多產(chǎn)尾油和兼產(chǎn)航煤技術(shù)需求。

（2）PHC-05 催化劑于2018 年在某石化公司120×104t/a 加氫裂化裝置成功應(yīng)用。第2 周期在產(chǎn)品分布方面：輕石腦油收率11.3%，重石腦油收率47.5%，化工原料總收率達(dá)到68.9%，C5+液體收率達(dá)到99%以上；在產(chǎn)品質(zhì)量方面：重石腦芳潛39%以上，航煤餾分煙點(diǎn)37 mm 以上，柴油十六烷值70 以上，尾油BMCI 值不高于3.8。與第1 周期相比裂化溫度降低10 ℃，液體產(chǎn)品收率提高2.3%，化工原料收率提高32%，航煤煙點(diǎn)提高3.4單位，BMCI 值降低4.6 單位。裝置累積平穩(wěn)運(yùn)行24 個(gè)月，裂化反應(yīng)總溫升≯5 ℃，產(chǎn)品分布及質(zhì)量均趨于穩(wěn)定。