石腦油型加氫裂化技術(shù)及裝置設(shè)計(jì)

夏 強(qiáng) 斌

(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

石腦油型加氫裂化技術(shù)及裝置設(shè)計(jì)

夏 強(qiáng) 斌

(中海油氣(泰州)石化有限公司，江蘇 泰州 225300)

對石腦油型加氫裂化反應(yīng)過程影響因素進(jìn)行了研究，結(jié)果表明：轉(zhuǎn)化深度的提高有利于增產(chǎn)重石腦油，但選擇性和芳烴潛含量有所下降，氫分壓的變化對重石腦油收率、選擇性和芳烴潛含量影響較小，循環(huán)重石腦油以上餾分，可獲得更高的重石腦油選擇性且重石腦油收率可達(dá)68%以上。根據(jù)中國石化石油化工科學(xué)研究院石腦油型加氫裂化技術(shù)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)了1 500 kta加氫裂化裝置，采用尾油餾分循環(huán)生產(chǎn)石腦油和柴油餾分方案，可為煉油廠每年提供700 kt以上的重整裝置原料，滿足重整裝置生產(chǎn)的需求。

加氫裂化 石腦油 重整料

隨著我國石化工業(yè)的迅速發(fā)展，化工原料的需求迅速增長[1-2]。在我國，由于輕烴資源匱乏，蒸汽裂解制乙烯裝置的原料幾乎全部為石腦油和重質(zhì)原料，在乙烯、芳烴市場需求的強(qiáng)勁帶動(dòng)下，煉油行業(yè)面臨著增產(chǎn)乙烯原料、芳烴原料以及增產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分爭奪石腦油資源的狀況[3]。

催化重整汽油是高辛烷值汽油調(diào)合組分，歐美等發(fā)達(dá)國家汽油池中重整汽油已達(dá)到1/3；重整芳烴是化工行業(yè)的重要基礎(chǔ)原料；重整氫氣則可為煉油廠提供廉價(jià)氫源，能滿足煉油廠50%以上的氫氣需求[4]。目前，石腦油原料短缺在一定程度上已成為制約我國催化重整發(fā)展的重要因素，擴(kuò)大重整裝置原料來源已經(jīng)成為發(fā)展催化重整的關(guān)鍵。加氫裂化技術(shù)以減壓蠟油、焦化蠟油等重質(zhì)油為原料，可生產(chǎn)石腦油、噴氣燃料、柴油及尾油等，其重石腦油餾分產(chǎn)品具有硫、氮含量低，芳烴潛含量高等特點(diǎn)，可作為優(yōu)質(zhì)的重整裝置原料，是煉油廠增產(chǎn)重整料的有效途徑。

中海油氣(泰州)石化有限公司(簡稱泰州石化)一體化項(xiàng)目擬建設(shè)一套1 500 kt/a加氫裂化裝置，加工直餾蠟油和焦化蠟油的混合油，以石腦油和柴油為主要目的產(chǎn)品，產(chǎn)品重石腦油餾分作為重整裝置進(jìn)料，滿足芳烴生產(chǎn)的需要。本文對泰州石化一體化項(xiàng)目擬建設(shè)的1 500 kt/a加氫裂化裝置設(shè)計(jì)情況進(jìn)行簡要介紹，結(jié)合該裝置生產(chǎn)需要考察工藝條件和工藝流程對重石腦油收率和選擇性的影響。

1 石腦油型加氫裂化技術(shù)

石腦油型加氫裂化技術(shù)由于以重石腦油餾分為主要目標(biāo)產(chǎn)品，通常具有轉(zhuǎn)化深度高的特點(diǎn)，而高轉(zhuǎn)化率下裝置的干氣、液化氣產(chǎn)率會(huì)大幅增加，重石腦油選擇性下降，氫耗上升。

石腦油型加氫裂化技術(shù)采用輕油型加氫裂化催化劑，通常為高活性非貴金屬分子篩催化劑，具有分子篩含量高、裂化活性高等特點(diǎn)。國內(nèi)外各大石油公司均開發(fā)了各自的輕油型加氫裂化催化劑，如UOP公司的HC-29，HC-185，HC-190；Chevron公司的ICR D210；Albemarle公司的KF2710，KF2711，KF2715；Shell公司的Z-853和Z-863等；近年來中國石化石油化工科學(xué)研究院(簡稱石科院)、中國石化撫順石油化工研究院也開發(fā)出了系列的石腦油型加氫裂化催化劑，如RT-5，RHC-5，F(xiàn)C-24等。

2 石腦油型加氫裂化反應(yīng)過程影響因素研究

為優(yōu)化石腦油型加氫裂化裝置的操作，采用石科院開發(fā)的配套催化劑，開展了石腦油型加氫裂化反應(yīng)過程影響因素研究。

試驗(yàn)以一種VGO和CGO混合油為原料，性質(zhì)見表1。試驗(yàn)在3 L加氫裂化裝置上進(jìn)行，精制段采用石科院開發(fā)的脫氮性能強(qiáng)、芳烴飽和性能好的RN系列加氫精制催化劑，裂化段采用石科院開發(fā)的活性高、重石腦油選擇性好的RHC-5加氫裂化催化劑。

表1 試驗(yàn)原料油性質(zhì)

2.1 反應(yīng)溫度的影響

石腦油餾分是加氫裂化液體產(chǎn)品中的輕質(zhì)餾分，因此提高反應(yīng)溫度可以提高轉(zhuǎn)化深度從而有效地增加石腦油的收率。在一次通過流程、氫分壓13.0 MPa、基準(zhǔn)體積空速、精制段裂化段氫油體積比8001 200的條件下，對不同反應(yīng)溫度下的產(chǎn)品分布和產(chǎn)品性質(zhì)進(jìn)行考察，結(jié)果如表2所示。由表2可以看出，隨裂化反應(yīng)溫度的提高，重石腦油餾分收率從23.68%提高到39.18%。在365～375 ℃階段，裂化反應(yīng)溫度每升高1 ℃，大于350 ℃餾分轉(zhuǎn)化率相應(yīng)增加2.1～2.6百分點(diǎn)，重石腦油收率相應(yīng)提高1.4～1.7百分點(diǎn)。由此可以看出，提高裂化反應(yīng)溫度，即裂化深度，可有效地增加重石腦油收率。隨轉(zhuǎn)化率的提高，重石腦油收率和輕石腦油收率上升，而重石腦油選擇性隨轉(zhuǎn)化率升高而下降，說明提高轉(zhuǎn)化率雖然可以增加重石腦油收率，但重石腦油選擇性卻有所下降，當(dāng)轉(zhuǎn)化率高于75%后，重石腦油選擇性下降趨勢更加明顯，即輕石腦油增加幅度明顯大于重石腦油，這時(shí)裝置的干氣和液化氣產(chǎn)率也會(huì)增加，使氫耗升高。另一方面，從重石腦油質(zhì)量上看，芳烴潛含量隨轉(zhuǎn)化率的提高也呈下降趨勢。這是由于隨反應(yīng)深度的提高，二次裂化加劇，一次裂化產(chǎn)物生成小分子烴的趨勢增加，而芳烴加氫飽和、環(huán)狀烴開環(huán)反應(yīng)深度增加，也表現(xiàn)為重石腦油餾分芳烴潛含量下降。

表2 反應(yīng)溫度對多產(chǎn)石腦油加氫裂化過程的影響

因此，就一次通過流程而言，提高轉(zhuǎn)化率雖然是增加重石腦油收率的直接有效手段，但當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定程度后，會(huì)導(dǎo)致裝置低價(jià)值液化氣的量增加，相應(yīng)的氫耗增加，產(chǎn)品石腦油芳烴潛含量下降。

2.2 氫分壓的影響

以上數(shù)據(jù)表明，氫分壓增加到10 MPa以上后對加氫裂化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率及產(chǎn)品分布影響較小。在轉(zhuǎn)化率相當(dāng)?shù)那闆r下，隨氫分壓的升高，芳烴飽和能力加強(qiáng)，重石腦油餾分芳烴含量減少，但環(huán)烷烴開環(huán)能力未受到明顯影響，因此從總體上看芳烴潛含量變化不大，即裂化劑開環(huán)能力基本未變，而其它餾分由于芳烴飽和程度的增加，產(chǎn)品性質(zhì)相應(yīng)得到改善。此外，芳烴飽和能力的提高導(dǎo)致化學(xué)氫耗的上升，因此，僅從生產(chǎn)重石腦油作重整原料的角度看，并不需要過高的氫分壓。

表3 氫分壓對石腦油型加氫裂化過程的影響

2.3 循環(huán)流程增產(chǎn)重石腦油餾分

為實(shí)現(xiàn)最大量生產(chǎn)重石腦油，在氫分壓13.0 MPa、基準(zhǔn)反應(yīng)溫度、基準(zhǔn)體積空速、循環(huán)質(zhì)量比(相對新鮮原料)1∶1、精制段裂化段氫油體積比8001 200的條件下，進(jìn)行大于175 ℃餾分循環(huán)多產(chǎn)石腦油試驗(yàn)，結(jié)果見表4。由表4可見，在循環(huán)流程下，大于175 ℃餾分全部轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品重石腦油餾分收率可達(dá)68%以上，重石腦油餾分可作為高芳烴潛含量的優(yōu)質(zhì)重整原料。

表4 循環(huán)流程多產(chǎn)石腦油產(chǎn)品分布及主要性質(zhì)

3 石腦油型加氫裂化裝置的設(shè)計(jì)

表5 泰州石化1 500 kta加氫裂化裝置設(shè)計(jì)混合原料性質(zhì)

表5 泰州石化1 500 kta加氫裂化裝置設(shè)計(jì)混合原料性質(zhì)

項(xiàng) 目數(shù) 據(jù)密度(20℃)∕(g·cm-3)09160w(硫)，%092w(氮)∕(μg·g-1)1780餾程(ASTMD1160)∕℃ 初餾點(diǎn)349 10%374 50%429 90%470 95%493 終餾點(diǎn)521

表6 泰州石化1 500 kta加氫裂化裝置設(shè)計(jì)工藝條件、產(chǎn)品分布及性質(zhì)

表6 泰州石化1 500 kta加氫裂化裝置設(shè)計(jì)工藝條件、產(chǎn)品分布及性質(zhì)

項(xiàng) 目數(shù) 據(jù)新鮮原料量∕(t·h-1)1667尾油循環(huán)量∕(t·h-1)714工藝參數(shù) 第一反應(yīng)器入口氫分壓∕MPa150 精制段體積空速∕h-112 精制段平均溫度∕℃378 裂化段體積空速∕h-115 裂化段平均溫度∕℃381產(chǎn)品收率及性質(zhì) 氣體收率(w)，%58 輕石腦油收率(w)，%103 重石腦油收率(w)，%470 重石腦油芳烴潛含量(w)，%>53 柴油收率(w)，%393 柴油十六烷值>55 尾油(w)，%05

4 結(jié) 論

(1) 石科院開發(fā)的石腦油型加氫裂化技術(shù)采用高活性的RN系列加氫精制催化劑和高活性、高重石腦油選擇性的RHC-5加氫裂化催化劑，具有氣體產(chǎn)率低、化學(xué)氫耗低、重石腦油選擇性好、芳烴潛含量高等特點(diǎn)，適于以多產(chǎn)重石腦油餾分作為重整原料的加氫裂化裝置。

(2) 工藝參數(shù)影響試驗(yàn)結(jié)果表明，催化劑具有良好的溫度敏感性，在不同壓力等級下均具有適宜的裂化活性，可以得到高芳烴潛含量的重石腦油餾分，是優(yōu)質(zhì)的重整裝置原料，在最大量生產(chǎn)石腦油的循環(huán)流程下，重石腦油餾分收率可達(dá)68%以上。

(3) 根據(jù)石科院石腦油型加氫裂化技術(shù)試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)計(jì)了泰州石化1 500 kta加氫裂化裝置，采用尾油餾分循環(huán)生產(chǎn)石腦油和柴油餾分方案，可為煉油廠每年提供700 kt以上的重整裝置原料，滿足重整裝置生產(chǎn)的需求。

[1] 劉海燕，于建寧，鮑曉軍.世界石油煉制技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢[J].過程工程學(xué)報(bào)，2007，7(1)：116-185

[2] 沈殿成.中國石油煉化業(yè)務(wù)發(fā)展的技術(shù)挑戰(zhàn)與對策[J].化工進(jìn)展，2010，29(10)：1799-1805

[3] 周從，茅文星.拓展乙烯原料來源的研究現(xiàn)狀[J].化工進(jìn)展，2009，28(8)：1313-1318

[4] 馬愛增.連續(xù)重整裝置設(shè)計(jì)參數(shù)研究[J].石油煉制與化工，2013，44(6)：64-69

HYDROCRACKING TECHNOLOGY AND UNIT DESIGN FOR NAPHTHA PRODUCTION

Xia Qiangbin

(CNOOCOil&Gas(Taizhou)PetrochemicalCo.Ltd.，Taizhou，Jiangsu225300)

Hydrocracking is an important technology for maximizing reforming feedstock naphtha production. The influence factors of the reaction process were studied. The results show that the heavy naphtha yield is increased， but the heavy naphtha selectivity and potential aromatics content are reduced with increase of conversion rate. While the changes of hydrogen partial pressure within the test range have little impact on those features. The heavy naphtha selectivity and potential aromatics content are improved by cycling the unconverted oil. The yield of heavy naphtha reaches 68% by this operation mode. Based on the test results，a 1 500 kta hydrocracking unit was designed where the recycling mode for increasing naphtha and diesel was applied. The technology could meet the demands of reforming feedstock and clean diesel.

hydrocracking； naphtha； reforming feedstock

2014-12-18； 修改稿收到日期： 2015-02-12。

夏強(qiáng)斌，高級工程師，主要負(fù)責(zé)大型煉化一體化項(xiàng)目管理、煉油化工企業(yè)管理工作。

夏強(qiáng)斌，E-mail：xiaqb@cnooc.com.cn。