煤直接液化油加氫改質(zhì)反應(yīng)溫度 對石腦油收率的影響

秦光書(中國神華煤制油化工有限公司鄂爾多斯煤制油分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209)

0 引言

煤是一種主要成分為碳、氫、氧和少量的氮、硫或其他元素的化石燃料。煤炭直接液化是以煤粉與循環(huán)溶劑油混合的油煤漿在氫氣、催化劑存在下，于高溫、高壓條件下進(jìn)行熱裂解和氫解反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為液化粗油[1]。液化粗油經(jīng)過加氫穩(wěn)定處理并分離為重質(zhì)餾分油和輕質(zhì)餾分油，重質(zhì)餾分油作為循環(huán)溶劑去配制煤漿，所得輕質(zhì)餾分油仍含有較多的氮、硫、氧等雜原子，以及大量的不飽和烴，安定性較差、密度大、十六烷值低。因此，煤炭直接液化油經(jīng)加氫穩(wěn)定后的輕質(zhì)餾分油需要進(jìn)一步做加氫改質(zhì)處理，生產(chǎn)合格的石腦油和柴油餾分產(chǎn)品。

1 加氫改質(zhì)工藝

加氫改質(zhì)工藝是深度改善加氫穩(wěn)定油的質(zhì)量，進(jìn)一步脫除原料油中雜原子，生產(chǎn)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求的合格柴油以及航煤餾分，同時也生產(chǎn)低硫、低氮、芳潛高的精制石腦油。加氫改質(zhì)處理工藝實(shí)際是加氫精制和加氫裂化兩種加氫工藝的組合使用[2]，包括一臺加氫精制反應(yīng)器和一臺加氫裂化反應(yīng)器。加氫精制反應(yīng)器的主要作用是脫除原料油中的硫、氮、氧等雜原子以及金屬雜質(zhì)，同時發(fā)生烯烴的加氫飽和反應(yīng)[3]。加氫裂化反應(yīng)器的主要作用是把精制油在較高的氫分壓條件下發(fā)生熱解、斷鏈、開環(huán)等化學(xué)反應(yīng)，降低油品密度，提高十六烷值，多元環(huán)轉(zhuǎn)化為雙元環(huán)或單元環(huán)[4]。鄂爾多斯煤制油分公司加氫改質(zhì)裝置的主要原料為煤液化生成油并經(jīng)加氫穩(wěn)定過的>145 ℃的餾分油和粗石腦油，生產(chǎn)柴油、航煤餾分和精制石腦油產(chǎn)品，并根據(jù)市場行情變化，適當(dāng)調(diào)整工藝參數(shù)和生產(chǎn)方案，改變柴油、航煤餾分和精制石腦油產(chǎn)品的分布情況[5-7]。

經(jīng)過加氫穩(wěn)定裝置處理后的煤炭直接液化輕質(zhì)原料油組分進(jìn)入加氫改質(zhì)裝置原料油緩沖罐，經(jīng)高壓反應(yīng)進(jìn)料泵升壓后與氫氣混合，再經(jīng)反應(yīng)加熱爐升溫后，送入第一反應(yīng)器進(jìn)行加氫精制反應(yīng)，反應(yīng)后的精制油進(jìn)一步送入第二反應(yīng)器進(jìn)行加氫裂化反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物采用精餾塔進(jìn)行分離，得到精制石腦油產(chǎn)品和柴油產(chǎn)品，也可抽出部分航煤組分。

2 過程與分析

加氫改質(zhì)裝置第二反應(yīng)器，即加氫裂化反應(yīng)器設(shè)計加權(quán)平均溫度初期為362 ℃，末期為385 ℃，在正產(chǎn)生產(chǎn)中一般控制在360～365 ℃，為了應(yīng)對市場石腦油和柴油價格變化，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化，考察了不同反應(yīng)溫度對石腦油收率的影響，以便對公司決策提供數(shù)據(jù)支持。

2.1 原料油性質(zhì)

加氫改質(zhì)裝置原料油為來自加氫穩(wěn)定后的煤直接液化輕質(zhì)餾分油，其餾程分析數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 原料油餾程分析數(shù)據(jù) 單位：℃

2.2 主要運(yùn)行條件

加氫改質(zhì)裝置設(shè)計公稱規(guī)模為100萬噸/年，本次考察運(yùn)行工況在負(fù)荷在75%～85%左右，氫分壓為12.0 MPa(G)，催化劑體積空速為0.77 h-1，氫油比≥800 Nm3/m3，調(diào)整加氫改質(zhì)裝置第二反應(yīng)器加權(quán)平均溫度在355～370 ℃之間運(yùn)行，運(yùn)行條件如表2所示。

表2 第二反應(yīng)器運(yùn)行條件及石腦油產(chǎn)品分布

2.3 精制石腦油產(chǎn)品性質(zhì)

原料油經(jīng)過加氫改質(zhì)并進(jìn)行精餾分離后得到柴油和精制石腦油產(chǎn)品，在本次考察期間石腦油產(chǎn)品的餾程分析數(shù)據(jù)如表3所示。

表3 石腦油產(chǎn)品餾程分析數(shù)據(jù) 單位：℃

2.4 溫度對石腦油收率的影響分析

根據(jù)原料油餾程分析數(shù)據(jù)可以得到原料中石腦油餾分段的所占比例，統(tǒng)計各考察階段石腦油產(chǎn)品所占總產(chǎn)品的比例進(jìn)行對比分析，可以看出加氫改質(zhì)裝置第二反應(yīng)器即加氫裂化反應(yīng)器不同的反應(yīng)加權(quán)平均溫度與精制石腦油產(chǎn)品分布的關(guān)系，對比數(shù)據(jù)如表4所示。

表4 石腦油分布對比數(shù)據(jù)

依據(jù)各個考察階段運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以得到在加氫改質(zhì)裝置第二反應(yīng)器不同反應(yīng)加權(quán)平均溫度與精制石腦油產(chǎn)品收率的影響關(guān)系曲線(如圖1所示)。

圖1 反應(yīng)加權(quán)平均溫度和石腦油占比增加值的關(guān)系

從反應(yīng)溫度和石腦油占比增加值的關(guān)系圖可以看出隨著反應(yīng)溫度的升高，曲線斜率逐漸減小，說明反應(yīng)溫度對增加石腦油產(chǎn)品收率影響逐漸變小。加氫改質(zhì)第二反應(yīng)器加權(quán)平均反應(yīng)溫度在355 ℃左右時，發(fā)生裂化反應(yīng)程度較弱，裂化生成的石腦油油量較少，隨著加氫改質(zhì)裝置第二反應(yīng)器加權(quán)平均反應(yīng)溫度的提高，裂化生成的石腦油量逐漸增加，增加趨勢355～365 ℃時較快，365～370 ℃時增加趨勢逐漸減小，到370 ℃后增加的趨勢已經(jīng)變得很平緩。

3 結(jié)語

(1)通過調(diào)整加氫改質(zhì)裝置生產(chǎn)方案，升高裝置第二反應(yīng)器的加權(quán)平均反應(yīng)溫度，可以增加油品的裂化程度，提高精制石腦油產(chǎn)品組分在總產(chǎn)品分布中的所占比例，且第二反應(yīng)器加權(quán)平均反應(yīng)溫度越高，精制石腦油產(chǎn)品的收率越高。

(2)當(dāng)加氫改質(zhì)裝置第二反應(yīng)器加權(quán)平均反應(yīng)溫度在355～365 ℃時，對增加精制石腦油產(chǎn)品收率效果明顯。

(3)根據(jù)石腦油和柴油市場價格變化，當(dāng)石腦油市場行情較好時，可以采取提高加氫改質(zhì)裝置第二反應(yīng)器反應(yīng)溫度的調(diào)整方式增加石腦油產(chǎn)品收率，但越高的反應(yīng)溫度裝置能耗也隨之增加，當(dāng)?shù)诙磻?yīng)器加權(quán)平均反應(yīng)溫度提高到370 ℃時，對經(jīng)濟(jì)效益不再有正面影響。