梁志剛 尹光龍 李楠(中石油天津大港石化公司 300280)

一、前言

大港石化公司100萬噸/年加氫裂化裝置由反應(yīng)、分餾、熱工和公用工程等部分組成，采用單反應(yīng)器雙劑串聯(lián)尾油全循環(huán)的加氫裂化工藝。該裝置的主要原料現(xiàn)為減壓蠟油，考慮到提高公司的經(jīng)濟(jì)效益、合理利用石油資源，裝置還摻煉部分催化重柴油。主要產(chǎn)品為液化石油氣、輕石腦油、重石腦油、輕柴油、柴油等中間餾分油，裝置操作靈活。

為充分利用加氫裂化技術(shù)加工原料廣泛、產(chǎn)品質(zhì)量好、液收率高、操作靈活等特性，使石化公司獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)資料及操作經(jīng)驗，本文就加氫裂化技術(shù)的一些控制因素進(jìn)行討論分析。

二、原料油性質(zhì)的影響

鑒于石油餾分的復(fù)雜多元性，不同的油品其特性也千差萬別。加氫裂化原料油的性質(zhì)直接影響到催化劑的運轉(zhuǎn)周期、裝置的操作條件、產(chǎn)品的分布和收率，以及產(chǎn)品質(zhì)量。

1.摻煉催化重柴油對產(chǎn)品性質(zhì)的影響

催化裂化重柴油與VGO相比，硫、氮含量高，此外還有較多的烯烴、稠環(huán)芳烴以及少量膠質(zhì)，一般可作為燃料油出裝置或回催化裂化循環(huán)裂化，但難度大，裂化性能差，易生焦回?zé)掃^多會造成催化裂化的轉(zhuǎn)化率下降、輕質(zhì)油產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量變差，生焦率上升，裝置的處理能力下降，并造成環(huán)境污染等問題。加氫處理可有效地脫除重柴油中的硫、氮等雜原子化合物，并能降低殘?zhí)?，使烯烴和多環(huán)芳烴飽和，產(chǎn)品質(zhì)量好。因此，加氫裂化加工催化裂化重柴油對合理利用石油資源，減少環(huán)境污染等的意義重大。

(1)原料油性質(zhì)

加氫裂化裝置摻煉催化重柴油的比例為總進(jìn)料量的15%，摻煉后，精制段的反應(yīng)溫升提高了2~3℃，裂化段的反應(yīng)溫升反而下降了2~3℃，單程轉(zhuǎn)化率下降。

表1 原料油性質(zhì)

表1表明，催化裂化重柴油的密度和殘?zhí)亢棵黠@高于減壓蠟油，硫、氮含量也較高，但摻煉15%后都未超設(shè)計值，混合進(jìn)料的餾程相應(yīng)變短。摻煉催化裂化重柴以后，原料油的總芳香性增強(qiáng)，其性質(zhì)波動大,不利于加氫裂化裝置的平穩(wěn)操作。干點高的重柴還會加速裂化催化劑的失活。因此催化重柴油的摻煉比例要根據(jù)實際情況嚴(yán)格控制，只有尋找到裝置能耗及加工利潤的平衡點，才能達(dá)到節(jié)能減排的目的。

(2)產(chǎn)品性質(zhì)及收率

由于催化裂化重柴油中不飽和烴含量較高,硫、氮含量高,催化裂化循環(huán)油烯烴、稠環(huán)芳烴和膠質(zhì)含量高,氫碳摩爾比和飽和烴含量低,組分重,導(dǎo)致耗氫量升高。另外，催化裂化重柴油機(jī)械雜質(zhì)含量大,懸浮物多，部分雜質(zhì)進(jìn)入到加氫進(jìn)料過濾器前，導(dǎo)致反沖洗頻繁。其次，催化重柴油攜帶部分膠質(zhì)，易氧化縮合生焦，因此原料緩沖罐設(shè)氮封，防止原料氧化沉渣。

表2 產(chǎn)品收率

從以上關(guān)于液化氣、石腦油、柴油的產(chǎn)品分析可以看出,摻煉催化裂化重柴油后對以上產(chǎn)品質(zhì)量沒有明顯影響,產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。與摻煉前相比，液化氣收率變化不大，石腦油收率有所下降，柴油收率提高，總液收變化不大。是因為柴油中部分重組分、稠環(huán)芳烴等加氫飽和、高溫裂化,從而導(dǎo)致柴油收率增加，中油選擇性增強(qiáng)。

三、操作條件的影響

1.反應(yīng)溫度

反應(yīng)溫度對加氫裂化催化劑的中油選擇性影響非常大，是加氫裂化工藝中最主要、最靈活的操作參數(shù)，可以此調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量和轉(zhuǎn)化率。一般采用對反應(yīng)器床層分段注冷氫、急冷油、含氮原料、調(diào)整循環(huán)氫中氨濃度等方法，消除反應(yīng)溫度變化對加氫裂化反應(yīng)中油選擇性的影響。由于加氫精制和加氫裂化反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，提高反應(yīng)溫度，不利于反應(yīng)的正向進(jìn)行。反應(yīng)溫度過高，會加劇裂化反應(yīng)，降低產(chǎn)品收率，導(dǎo)致催化劑積炭，反應(yīng)器床層壓差上升速度加快；反應(yīng)溫度過低會導(dǎo)致反應(yīng)速度減慢，脫硫、脫氮率下降，達(dá)不到所要求的轉(zhuǎn)化率。另外，反應(yīng)溫度與空速具有一定關(guān)聯(lián)性，只要總進(jìn)料控制穩(wěn)定，相對于反應(yīng)溫度變化而言，空速變化“滯后”。因此，為確保反應(yīng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行，升溫速率不能太快。

2.反應(yīng)壓力

反應(yīng)壓力對加氫裂化柴油產(chǎn)品的十六烷值以及芳烴含量的影響非常明顯，還不同程度影響到催化劑的加氫脫硫、脫氮、烯烴飽和等的反應(yīng)性能。從理論上講，由于加氫裂化反應(yīng)總體上是體積縮小的反應(yīng)，提高反應(yīng)壓力，對加氫裂化反應(yīng)有利。然而，反應(yīng)壓力越高，相應(yīng)的投資和操作費用就越高，操作安全風(fēng)險也同時增大。加氫裂化工藝過程存在“最經(jīng)濟(jì)的反應(yīng)壓力”。在較低壓力下,通過采用高加氫脫氮和芳烴飽和能力強(qiáng)的精制催化劑與兼具好氫性能和裂化活性的裂化催化劑組合、先進(jìn)的保護(hù)劑技術(shù),以及級配方式的優(yōu)化，同時合理分配精制和裂化段的苛刻度、優(yōu)化反應(yīng)條件，在相對較低的壓力下實施加氫裂化可獲得理想的運轉(zhuǎn)周期。加氫裂化裝置采用的反應(yīng)壓力，應(yīng)綜合考慮原料油性質(zhì)和產(chǎn)品生產(chǎn)方案，并兼顧適度的靈活性。如此確立的反應(yīng)壓力，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

3.氫油比的影響

在同一裝置中，氫油比的增加意味著氫分壓提高，可以使混氫原料在催化劑床層的分布均勻，降低床層溫升，并能抑制催化劑積炭，提高其運轉(zhuǎn)周期。另外，提高氫油比會改善混氫原料及反應(yīng)產(chǎn)物在換熱器及反應(yīng)進(jìn)料加熱爐中的流動性能，提高傳熱性能，避免油品在爐管中結(jié)焦而堵塞爐管。但是氫油比過高除能耗增大外，還會導(dǎo)致反應(yīng)物與催化劑接觸機(jī)會減少，降低反應(yīng)速度，而過低將會造成床層結(jié)焦加劇。因此，生產(chǎn)中必須根據(jù)實際情況設(shè)計合理的氫油比。研究表明，對于加氫裂化裝置而言，氫油比為該裝置的化學(xué)氫耗的4~5倍最為經(jīng)濟(jì)合理。

結(jié)論

以獲得優(yōu)質(zhì)中間餾分油為目的，加氫裂化裝置應(yīng)根據(jù)目的產(chǎn)品性質(zhì)選用合適的原料油，按照市場對產(chǎn)品的需求調(diào)整分餾塔的切割方案，盡量避免反應(yīng)器床層內(nèi)的溫升，采用最佳的反應(yīng)溫度；反應(yīng)壓力的確定應(yīng)綜合考慮原料油性質(zhì)和產(chǎn)品切割方案，并兼顧適度的靈活性，在具有中等裂化活性、較好的加氫活性的催化劑上達(dá)到60(v)%～70(v)%的單程轉(zhuǎn)化率；根據(jù)實際情況設(shè)計合理的氫油比。企業(yè)只有以市場需求為導(dǎo)向，從以上幾個方面著手，找到最佳的加氫裂化裝置生產(chǎn)方案，才能獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

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