張英哲，陳正杰

(中國石化 洛陽分公司,河南 洛陽 471012)

FTX與FH-DUS系列催化劑在升級國Ⅴ柴油上的應(yīng)用

張英哲，陳正杰

(中國石化 洛陽分公司,河南 洛陽 471012)

中國石化洛陽分公司第Ⅱ套加氫裝置利用撫研院(FRIPP)S-RASSG級配技術(shù)及FTX體相催化劑與FH-UDS系列催化劑組合體系，解決了更換催化劑之前生產(chǎn)國V柴油操作條件較苛刻的困難局面。在裝置加工負(fù)荷65%、體積空速1.3 h-1，反應(yīng)器入口溫度317～320 ℃等條件下，加工摻煉約48%的二次加工油、硫含量約7 000 μg/g的原料下脫硫率99.9%，脫氮率98.9%，并且精制柴油的質(zhì)量指標(biāo)滿足國V柴油要求。

S-RASSG 級配技術(shù) ; FTX體相催化劑 ; FH-UDS系列催化劑 ; 國V柴油

0 前言

洛陽石化第Ⅱ套柴油加氫裝置設(shè)計能力260萬t/a，目前是洛陽石化生產(chǎn)柴油成品的主要生產(chǎn)裝置，裝置來料主要有直餾柴油、兩套催化柴油、焦化汽柴油、常二線分子篩等。根據(jù)2016年3月底全廠流程標(biāo)定的數(shù)據(jù)，按600萬t/a原油加工規(guī)模等比例過大得出的需要加氫的原料組成，結(jié)果見表1。

表1 按600萬t/a加工量擴大后原料組成

注：總硫為質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

由表1可以看出，進料中二次加工油的比例較高，尤其催化柴油，其比例已經(jīng)超過了30%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于中石化煉化企業(yè)柴油池中平均催化柴油的比例(20%)。根據(jù)分析可知，催化柴油在290～300 ℃干點的餾分中雙環(huán)芳烴比例增加，在高于350 ℃的餾分中，三環(huán)芳烴含量的增加也極其明顯，而氮含量所占的比例在高于330 ℃的餾分中迅速增長，在>350 ℃的餾分中，氮含量可以達(dá)到4 000×10-6。而洛陽石化Ⅱ套加氫裝置建成投產(chǎn)時設(shè)計原料油為79%的直餾柴油與21%的焦化汽柴油，產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)為國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)。因設(shè)計體積空速較高(主催化劑RS-2000體積空速為2.44 h-1)，只有通過降低空速尤其是降低催化柴油的比例或者是提高反應(yīng)溫度才能滿足國Ⅴ柴油的生產(chǎn)要求[1]。2016年10月作為河南省封閉生產(chǎn)國Ⅴ柴油的第二個月，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，Ⅱ套加氫裝置反應(yīng)器的平均入口溫度達(dá)到了350 ℃，反應(yīng)器的出口溫度達(dá)到398 ℃，原料中摻煉的二次加工油為60%(為使柴油順利出廠，一部分直餾柴油供給Ⅰ套加氫裝置，生產(chǎn)低硫高十六烷值的產(chǎn)品與Ⅱ套加氫產(chǎn)品進行調(diào)和。Ⅰ套加氫裝置設(shè)計處理量較小，裝置能耗較高，現(xiàn)已停車)，精制柴油的硫含量長期卡邊?？梢?，以目前洛陽石化第Ⅱ套加氫裝置生產(chǎn)國Ⅴ柴油的難度較大，為此，洛陽分公司對催化劑進行了更新，采用了新一代高活性催化劑。

1 催化劑

本次換劑采用的是撫順石油化工研究院(FRIPP)開發(fā)的FHUDS-8、FHUDS-5、FTX體相催化劑。

FRIPP研發(fā)的高活性FTX體相催化劑，由W-Mo-Ni構(gòu)成的FTX體相催化劑，其活性金屬含量達(dá)到70%以上，F(xiàn)TX催化劑具有適宜的比表面積和孔容，其活性金屬組分負(fù)載量高，分散均勻，活性中心數(shù)量多?？缮a(chǎn)滿足歐V排放標(biāo)準(zhǔn)的清潔柴油，尤其用于加工劣質(zhì)柴油時表現(xiàn)出了優(yōu)異的加氫活性。而撫研院自主開發(fā)的S-RASSG級配技術(shù)平衡了上下床層不同的氫分壓、床層溫度、硫化氫與氨濃度，在上床層采用了常規(guī)的FH-UDS催化劑進行一般程度的加氫脫硫、脫氮、烯烴與芳烴的飽和，而在下床層的中部設(shè)置的FTX體相催化劑則進行了超深度的脫硫，脫除原料油中最難脫除的帶有取代基的二苯并噻吩類硫化物中的硫，并進一步提高產(chǎn)品的十六烷值，減少了催化劑的積碳，同時利用在下床層下部的FH-UDS-5催化劑的強耐高溫性、低氫油比下性能穩(wěn)定的特點，保證了下床層反應(yīng)生態(tài)的可持續(xù)性。S-RASSG級配技術(shù)減少了催化劑的積碳，并且在滿足技術(shù)指標(biāo)的前提下既發(fā)揮了FTX體相催化劑優(yōu)良的加氫活性，又解決了統(tǒng)一使用FTX體相催化劑成本過高的問題。FTX體相催化劑與FHUDS系列催化劑的基本物化性質(zhì)，見表2。

2 催化劑的裝填與預(yù)硫化

2.1 催化劑的裝填

洛陽石化第Ⅱ加氫裝置反應(yīng)器直徑4 200 mm，分為上下兩個床層，中間設(shè)有冷氫箱。

表2 本次更換催化劑物化性質(zhì)

2016年10月31日開始進行催化劑裝填，11月2日14:00全部裝填完畢，用時41 h。FHUDS-8催化劑一共裝填54.88 t，F(xiàn)HUDS-5催化劑共裝填48.96 t，F(xiàn)TX新型體相催化劑一共裝填51.87 t，表3為催化劑裝填基本信息。

表3 直柴加氫裝置催化劑裝填圖

2.2 催化劑的預(yù)硫化

催化劑預(yù)硫化采用精制航煤作為硫化油，二甲基二硫作為硫化劑，反應(yīng)系統(tǒng)氫氣置換合格后，11月6日15：20引精制航煤沖洗床層2 h，改閉路循環(huán)，升溫至170 ℃后，開始注硫。硫化共三個階段：220 ℃恒溫8 h，230 ℃恒溫8 h，320 ℃恒溫6 h，硫化結(jié)束。硫化期間的條件為：反應(yīng)器入口壓力5.8～7.0 MPa，體積空速1.5 h-1，循環(huán)氫量平均125 000 m3/h。圖1為計劃與實際硫化曲線的對比圖。

圖1 硫化曲線與循環(huán)氫中硫化氫濃度

3 應(yīng)用效果

3.1 原料性質(zhì)與操作條件

考慮到全廠低硫原油與高硫原油的切換，取一個原油切換周期(一周)作為分析基礎(chǔ)，期間各原料性質(zhì)穩(wěn)定，一周內(nèi)共加混合原料33 752 t，其中混合原料百分比為：常三線(40%)、常二線(12.4%)、1#催化柴油(3.1%)、2#催化柴油(18.7%)、焦化汽油(10.3%)、焦化柴油(15.5%)，混合進料在此期間的平均性質(zhì)見表4。

表4 Ⅱ套加氫裝置混合進料平均性質(zhì)

取一周內(nèi)操作條件的平均值，與FRIPP根據(jù)原料組成給定的建議操作條件進行對比，如表5所示。

表5 操作條件與FRIPP建議條件的對比

3.2 產(chǎn)品分布及性質(zhì)

本裝置主要產(chǎn)品為加氫石腦油、精制柴油以及少部分含硫氣，對產(chǎn)品性質(zhì)進行分析，結(jié)果見6。

表6 產(chǎn)品主要性質(zhì)

從產(chǎn)品性質(zhì)可以看出，在全廠加工高含硫原油的工況下，催化劑的脫硫率為99.9%，脫氮率為98.9%，且精制柴油硫的含量為4 μg/g，滿足國V柴油對硫含量<10 μg/g的基本要求，并且在空速為1.3 h-1的工況下，反應(yīng)器入口溫度較低，大大延長了催化劑的使用周期。

4 結(jié)論及建議

目前柴油加氫已穩(wěn)定生產(chǎn)，在生產(chǎn)過程中要維持各股原料穩(wěn)定，及時查看DCS實時數(shù)據(jù)及化驗分析結(jié)果，了解原料變化情況，避免原料變化影響產(chǎn)品質(zhì)量；在產(chǎn)品合格的前提下采用較低的反應(yīng)苛刻度，以延緩催化劑結(jié)焦速度，延長使用壽命。

S-RASSG級配裝填技術(shù)使具有不同功能的FH-UDS、FTX催化劑形成了明顯的優(yōu)勢互補。

洛陽石化催化劑更換后穩(wěn)定運行三個月的結(jié)果表明，在加工負(fù)荷65%，體積空速1.3 h-1，反應(yīng)器入口溫度317～320 ℃等條件下，加工摻煉約48%的二次加工油、硫含量約為7 000 μg/g的原料，催化劑的脫硫率可以達(dá)到99.9%，脫氮率可以達(dá)到98.9%。

中國正大力推進高難度能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型

世界經(jīng)濟論壇日前發(fā)布《2017年全球能源架構(gòu)績效指數(shù)報告》稱，中國正在大力推進高難度的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，一方面加大對能源產(chǎn)業(yè)的投入，另一方面注意平衡能源安全、經(jīng)濟、環(huán)保的關(guān)系，并在空氣治理等方面采取了積極措施。

根據(jù)這份最新報告，瑞士、挪威、瑞典、丹麥和法國位列全球能源架構(gòu)績效指數(shù)榜單前五位。該報告從能源獲取安全性、經(jīng)濟促進力和環(huán)境可持續(xù)性等3個維度，對全球127個經(jīng)濟體的能源架構(gòu)與供應(yīng)能力作出評估和排名，前20名經(jīng)濟體的平均增值是其他所有經(jīng)濟體的兩倍。

報告認(rèn)為，小規(guī)模經(jīng)濟體在建設(shè)安全、經(jīng)濟、環(huán)保的國家能源系統(tǒng)方面優(yōu)勢明顯，如果政策運用得當(dāng)，會更易于克服困難，作出能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，且領(lǐng)先幅度不斷增大，大型經(jīng)濟體面臨的能源系統(tǒng)挑戰(zhàn)則更為嚴(yán)峻，故難躋身排名前列。例如，與2016年相比，印度(第87名)、美國(第52名)、俄羅斯(第48名)和日本(第45名)等主要能源消耗國，此次排名或上升緩慢，或有所下滑。

不過，報告也表示，雖然從國內(nèi)生產(chǎn)總值和人口來說，多數(shù)領(lǐng)跑者為小型經(jīng)濟體，但法國(第5名)、英國(第15名)和德國(第19名)等大型經(jīng)濟體表現(xiàn)突出。歐洲經(jīng)濟體在榜單前20強中占據(jù)16席，顯示該地區(qū)長久以來的協(xié)同合作效果顯著。

報告指出，中國正在大力推進高難度的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。在18項具體指標(biāo)中，中國的“能源進口多樣化”指數(shù)位列全球首位，但“發(fā)電碳排放量”和“PM2.5濃度”等指數(shù)尚有很大提升空間，才能實現(xiàn)整體競爭力的提升。在全球能源架構(gòu)績效排行榜上，中國位列第95名。

報告還提出可推動能源行業(yè)發(fā)展的三大原則：一是制定長遠(yuǎn)戰(zhàn)略方向并堅定執(zhí)行。確立長期愿景的經(jīng)濟體可在較長時間內(nèi)保持政策連續(xù)性，這對能源行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。二是協(xié)同制定適配政策，促進能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。只有符合經(jīng)濟體自身實際情況的政策才能最有效地促進能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。這意味著要創(chuàng)造機會，鼓勵創(chuàng)新，采納靈活政策，為有前景的技術(shù)提供支持，讓本土技術(shù)得到更大發(fā)展空間。三是有效引導(dǎo)投資，側(cè)重關(guān)鍵領(lǐng)域。足夠的投資規(guī)模是保障能源轉(zhuǎn)型、滿足能源需求的前提。堅持長期愿景的穩(wěn)定性對于樹立投資者信心至關(guān)重要。

世界經(jīng)濟論壇能源及基礎(chǔ)行業(yè)負(fù)責(zé)人羅伯特·博卡說：“過去5年，能源開發(fā)、獲取和消費模式發(fā)生了翻天覆地的變化。未來的能源需求和前所未有的技術(shù)發(fā)展將繼續(xù)向各經(jīng)濟體提出新挑戰(zhàn)，同時也將帶來新機遇。各經(jīng)濟體比以往任何時候都更需要理解能源行業(yè)的狀況和發(fā)展軌跡，同時采取更加靈活的方式促進行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展?！?/p>

2017-01-14

張英哲(1991-)，男，助理工程師，從事重整加氫工作，電話：13683856363。

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