優(yōu)化操作條件降低汽油加氫裝置辛烷值損失

黃宏林，李 燁，谷曉琳

（中國石油寧夏石化公司，寧夏銀川 750026）

目前我國成品汽油的主要調(diào)和組分有催化裂化（FCC）汽油、催化重整汽油、烷基化汽油、異構(gòu)化汽油等，其中約有80 %來源于催化裂化（FCC）汽油[1-3]。FCC汽油具有硫含量高和烯烴含量高的特點(diǎn)[4]，其中，烯烴是FCC 汽油中的高辛烷值組分，同時(shí)又是較活潑組分，在對(duì)FCC 汽油進(jìn)行加氫脫硫的同時(shí)必然伴隨烯烴加氫飽和，烯烴加氫飽和變成烷烴后會(huì)導(dǎo)致辛烷值下降。因此，可以通過優(yōu)化催化汽油加氫裝置的操作條件來減少烯烴加氫飽和降低辛烷值的損失。

1 裝置簡(jiǎn)介及流程說明

1.1 裝置簡(jiǎn)介

寧夏石化公司1.2 Mt/a 催化汽油加氫裝置由華東設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，采用中國石油大學(xué)（北京）和中國石油化工研究院蘭州化工研究中心共同開發(fā)的GARDES 技術(shù)，由中國石油華東設(shè)計(jì)院EPC 總承包，中國石油第七建建設(shè)公司負(fù)責(zé)施工建設(shè)。裝置自2012 年9 月5 日開工建設(shè)，2013 年10 月15 日生產(chǎn)出滿足國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的汽油。實(shí)現(xiàn)了中國石油首套采用自主開發(fā)的GARDES技術(shù)建成的百萬噸級(jí)清潔汽油生產(chǎn)裝置一次開車成功。

GARDES 技術(shù)采用全餾分催化汽油預(yù)加氫處理-輕重餾分切割-重汽油選擇性加氫脫硫和辛烷值恢復(fù)組合的工藝路線[5]，全餾分催化汽油首先經(jīng)過加氫預(yù)處理，脫除硫醇和雙烯烴，并實(shí)現(xiàn)輕的硫化物向重硫化物的轉(zhuǎn)移，然后在分餾塔內(nèi)進(jìn)行輕、重汽油分離。重汽油送至加氫脫硫及辛烷值恢復(fù)部分，進(jìn)行深度脫硫和辛烷值恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)脫硫同時(shí)保持較小的辛烷損失，加氫后的輕、重汽油直接用于汽油調(diào)合得到滿足國標(biāo)的清潔汽油調(diào)和組分。

1.2 裝置流程說明

以催化穩(wěn)定汽油為原料與氫氣混合進(jìn)入預(yù)加氫反應(yīng)器R-102，在適當(dāng)操作條件與催化劑（GDS-20）的作用下，二烯烴轉(zhuǎn)化為單烯烴，防止其在后續(xù)加氫脫硫反應(yīng)器中結(jié)焦；輕硫化物轉(zhuǎn)化為重硫化物，減少輕汽油組分中硫含量；小分子硫醇脫除轉(zhuǎn)化成硫化氫。預(yù)加氫反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入分餾塔C-101，分餾塔頂氣進(jìn)入燃料氣系統(tǒng)，輕汽油作為汽油調(diào)和組分從分餾塔第5 層塔板抽出，重汽油自塔底進(jìn)入加氫脫硫反應(yīng)器R-201，通過催化劑（GDS-30）的作用進(jìn)行深度加氫脫硫，將較大分子含硫化合物脫除轉(zhuǎn)化成硫化氫并盡可能減少烯烴飽和，再進(jìn)入辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器R-202，在催化劑（GDS-40）的作用下，進(jìn)行異構(gòu)化和芳構(gòu)化反應(yīng)，以及含硫化合物脫除反應(yīng)，并避免硫化氫與烯烴重新結(jié)合生成硫醇等小分子含硫化合物[5]。反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入穩(wěn)定塔C-202，塔頂分離輕烴和硫化氫，塔底重汽油與輕汽油混合作為加氫精制汽油出裝置（見圖1）。

圖1 裝置工藝流程簡(jiǎn)圖

2 裝置開工初期運(yùn)行情況

1.2 Mt/a 汽油加氫裝置2013 年10 月15 日一次開車成功，成功產(chǎn)出滿足國Ⅴ要求的汽油產(chǎn)品后于10 月21 日轉(zhuǎn)入國Ⅳ工況運(yùn)行，運(yùn)行初期裝置的原料和各中間產(chǎn)品的研究法辛烷值（RON）（見圖2），裝置的原料和各中間產(chǎn)品的硫含量（見圖3）。

圖2 開工初期原料、中間產(chǎn)物、加氫產(chǎn)品的RON

從圖2 可以看出，催化汽油原料油和預(yù)加氫產(chǎn)品研究法辛烷值約為89.9，表明預(yù)加氫反應(yīng)催化劑GDS-20 發(fā)生二烯烴飽和和硫醇轉(zhuǎn)移反應(yīng)時(shí)，研究法辛烷值無損失；重汽油進(jìn)料辛烷值為85.8～85.9，穩(wěn)定塔進(jìn)料辛烷值為82.5～83，重汽油加氫產(chǎn)品辛烷值為82.5～82.6；由此可看出，經(jīng)過R-201 和R-202 加氫脫硫后，辛烷值損失2.8～2.9，經(jīng)過穩(wěn)定塔汽提后，辛烷值損失0.5 個(gè)單位，重汽油總體研究法辛烷值損失3.3～3.4 個(gè)單位；加氫精制后混合汽油辛烷值88.7～88.9，與原料比，研究法辛烷值損失0.9～1.2 個(gè)單位。

圖3 開工初期原料油、中間產(chǎn)物、加氫產(chǎn)品的硫含量

從圖3 可以看出，經(jīng)預(yù)加氫反應(yīng)器后，總硫含量變化不大，經(jīng)分餾塔輕重汽油切割后輕汽油硫含量13 mg/kg～14 mg/kg，加氫精制后混合汽油硫含量11 mg/kg～15.5 mg/kg，均遠(yuǎn)低于國Ⅳ汽油硫含量指標(biāo)。

3 采取的優(yōu)化措施及效果

3.1 優(yōu)化調(diào)整措施

根據(jù)對(duì)裝置開工初期原料油、中間產(chǎn)物和加氫產(chǎn)品的辛烷值數(shù)據(jù)進(jìn)行分析表明，在預(yù)加氫反應(yīng)過程中基本沒有辛烷值損失，辛烷值損失全部發(fā)生在加氫脫硫和辛烷值恢復(fù)單元。對(duì)裝置開工初期原料油、中間產(chǎn)物和加氫產(chǎn)品的硫含量分析表明輕汽油及加氫精制后混合汽油硫含量均遠(yuǎn)低于國Ⅳ汽油硫含量指標(biāo)。制定的降低辛烷值損失的調(diào)整措施如下：

（1）在滿足加氫精制后混合汽油指標(biāo)的前提下，降低加氫脫硫反應(yīng)器和辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度，降低反應(yīng)深度，減少烯烴的飽和，降低辛烷值損失。

（2）優(yōu)化分餾塔的操作，在滿足混合汽油產(chǎn)品硫含量和硫醇含量的前提下，增加輕汽油的抽出比例，以減少烯烴進(jìn)入溫度較高的加氫脫硫反應(yīng)器和辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器內(nèi)的量，減少烯烴飽和量，降低辛烷值損失。

3.2 優(yōu)化調(diào)整后的效果

1.2 Mt/a 汽油加氫裝置自2014 年1 月開始分階段進(jìn)行工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，至2014 年10 月，先后對(duì)加氫脫硫反應(yīng)器入口溫度、辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器入口溫度和輕汽油抽出比例進(jìn)行了多次調(diào)整，以降低汽油加氫裝置產(chǎn)品的辛烷值損失。

3.2.1 優(yōu)化調(diào)整后的工藝操作參數(shù) 優(yōu)化調(diào)整后的工藝操作參數(shù)（見圖4，圖5，圖6）。

圖4 加氫脫硫反應(yīng)器R-201 入口溫度

圖5 辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器R-202 入口溫度

圖6 輕汽油抽出比例

由圖4、圖5 可以看出，加氫脫硫反應(yīng)器入口溫度由開工初期的195 ℃逐步調(diào)整至185 ℃；辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器入口溫度由開工初期的260 ℃逐步調(diào)整至234 ℃～236 ℃；由圖6 可以看出，分餾塔輕汽油抽出比例由開工初期的31.1 %～31.5 %逐步調(diào)整至33.2 %～33.8 %。

3.2.2 優(yōu)化調(diào)整后的效果與分析 優(yōu)化調(diào)整前后裝置的研究法辛烷值損失（見圖7）。

圖7 優(yōu)化調(diào)整前后裝置的研究法辛烷值損失

從圖7 可以看出，優(yōu)化調(diào)整前裝置的研究法辛烷值損失為0.9～1.2 個(gè)單位，第一階段調(diào)整后裝置的研究法辛烷值損失為0.8～1.1 個(gè)單位，第二階段調(diào)整后裝置的研究法辛烷值損失為0.5～0.8 個(gè)單位，優(yōu)化調(diào)整前后裝置研究法辛烷值損失值減小約0.4 個(gè)單位。

4 結(jié)論

通過分階段優(yōu)化調(diào)整汽油加氫裝置加氫脫硫反應(yīng)器入口溫度、辛烷值恢復(fù)反應(yīng)器入口溫度、分餾塔輕汽油抽出比例的措施，在保證加氫精制后混合汽油產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下，裝置的研究法辛烷值損失值減小約0.4 個(gè)單位，效果顯著。

［1］ 相春娥，宮海峰，劉笑.FCC 汽油選擇性加氫脫硫工藝研究進(jìn)展［J］.當(dāng)代化工，2011，40（10）：1054-1057.

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［3］ 龔朝兵，趙晨曦，謝海峰.全餾分催化汽油加氫脫硫工藝的標(biāo)定與運(yùn)行分析［J］.化工進(jìn)展，2014，33（1）：253-256.

［4］ 扈文峰，馬書濤.不同工藝的催化裂化汽油加氫裝置比較［J］.煉油技術(shù)與工程，2011，41（8）：26-30.

［5］ 石崗，范煜，鮑曉軍，等.催化裂化汽油加氫改質(zhì)GARDES 技術(shù)的開發(fā)及工業(yè)試驗(yàn)［J］.石油煉制與化工，2013，44（9）：66-72.