LTAG聯(lián)合裝置中催化柴油改質(zhì)單元生產(chǎn)國(guó)Ⅵ車用柴油研究

張博

中國(guó)石化北海煉化有限責(zé)任公司 廣西 北海 536000

某煉化企業(yè)LTAG聯(lián)合裝置中65萬t/a催化柴油加氫改質(zhì)單元設(shè)計(jì)以催化柴油為原料，通過多環(huán)芳烴加氫飽和、脫硫、脫氮等反應(yīng)，生產(chǎn)滿足LTAG 聯(lián)合裝置催化單元要求的加氫柴油組分，最終再經(jīng)催化裝置將加氫柴油轉(zhuǎn)化為高辛烷值汽油或輕質(zhì)芳烴等產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)汽油，降低柴汽比的目標(biāo)。但在不同市場(chǎng)條件下，生產(chǎn)汽油和柴油的相對(duì)效益會(huì)發(fā)生變化。同時(shí)企業(yè)僅有一套柴油加氫裝置可以生產(chǎn)車用柴油產(chǎn)品，一旦柴油加氫裝置需停工檢修，將面臨柴油加氫原料無法處理，被迫全廠停工的問題。為根據(jù)市場(chǎng)情況靈活調(diào)節(jié)柴汽比，實(shí)現(xiàn)效益最大化，同時(shí)提升生產(chǎn)穩(wěn)定性，企業(yè)嘗試通過工藝調(diào)整，實(shí)現(xiàn)催化柴油加氫改質(zhì)裝置生產(chǎn)國(guó)Ⅵ車用柴油。

1 催化柴油加氫改質(zhì)裝置簡(jiǎn)介

1.1 工藝介紹

催化柴油加氫改質(zhì)裝置采用石油化工科學(xué)研究院開發(fā)的催化柴油加氫處理脫硫脫芳烴SSHT技術(shù)，通過兩個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)操作、部分循環(huán)的流程，在中壓下實(shí)現(xiàn)催化柴油脫硫脫氮、飽和多環(huán)芳烴等功能，最終再經(jīng)催化單元將加氫柴油轉(zhuǎn)化為高辛烷值汽油或輕質(zhì)芳烴。裝置設(shè)計(jì)新鮮進(jìn)料量77.4t/h，循環(huán)油量50t/h。

1.2 裝置流程簡(jiǎn)介

外來催化柴油與單元內(nèi)部循環(huán)油混合后先與反應(yīng)產(chǎn)物換熱，再經(jīng)加熱爐升溫至反應(yīng)所需溫度后依次進(jìn)入第一反應(yīng)器和第二反應(yīng)器。反應(yīng)產(chǎn)物與混合原料換熱后依次進(jìn)入高壓分離器和低壓分離器。低分油先進(jìn)入脫硫化氫汽提塔，之后進(jìn)入產(chǎn)品分餾塔。分餾塔塔頂產(chǎn)品為精制石腦油，塔底產(chǎn)品為精制柴油。（見圖1）

圖1 催化柴油加氫改質(zhì)裝置流程

2 催化柴油改質(zhì)裝置生產(chǎn)車用柴油工藝調(diào)整

催化柴油加氫改質(zhì)裝置在正常工況下生產(chǎn)的精制柴油僅作為L(zhǎng)TAG聯(lián)合裝置中催化單元的原料，因此對(duì)硫含量、十六烷指數(shù)、多環(huán)芳烴含量指標(biāo)要求較低，具體情況見表1。

從上表中可以看出，裝置在正常工況下生產(chǎn)的精制柴油與國(guó)Ⅵ車用柴油相比，僅有密度、硫含量和十六烷指數(shù)三項(xiàng)指標(biāo)不合格。其中硫含量為15.7mg/kg，與車柴標(biāo)準(zhǔn)相差不大，可以通過調(diào)整反應(yīng)深度滿足標(biāo)準(zhǔn)。密度為903.6kg/m3，十六烷指數(shù)為26.1，這兩項(xiàng)指標(biāo)與車柴標(biāo)準(zhǔn)相比差異過大，僅通過調(diào)整反應(yīng)深度無法實(shí)現(xiàn)合格，還需要調(diào)整原料組成，降低原料密度，提高原料十六烷指數(shù)[1]。按以上思路，對(duì)裝置進(jìn)行了相應(yīng)工藝調(diào)整。

2.1 進(jìn)料量調(diào)整

正常工況下，裝置的新鮮進(jìn)料為50t/h，循環(huán)油75t/h，反應(yīng)器總進(jìn)料量125t/h。生產(chǎn)車柴期間，為最大化柴油產(chǎn)量，將新鮮進(jìn)料量調(diào)整為135t/h，同時(shí)停循環(huán)油。

2.2 原料組成調(diào)整

正常工況下，裝置進(jìn)料全部為催化柴油，其密度偏高達(dá)到了1002.09kg/m3，十六烷指數(shù)偏低僅有16.8。這兩項(xiàng)指標(biāo)與國(guó)Ⅵ車用柴油標(biāo)準(zhǔn)相差較大，無法通過調(diào)整反應(yīng)深入實(shí)現(xiàn)指標(biāo)合格。為保證精制柴油密度和十六烷指數(shù)合格，生產(chǎn)車柴期間，將部分直餾柴油和焦化柴油改進(jìn)裝置。兩種工況下的原料比例對(duì)比見表2。

表2 兩種工況下原料組成對(duì)比

調(diào)整后裝置的原料油性質(zhì)明顯變好，密度由1002.09 kg/m3下降到853.7 kg/m3，十六烷指數(shù)由16.8提高到了42.7，硫含量從2.67%下降到0.84%，氮含量由583.89mg/kg下降到450mg/kg，多環(huán)芳烴含量由74.21%下降到19.1%，總芳烴含量由85.52%下降到36.82%。

2.3 工藝參數(shù)調(diào)整

反應(yīng)器入口溫度：正常工況下第一反應(yīng)器入口溫度為276℃。生產(chǎn)車柴時(shí)，由于原料中的硫、氮、芳烴等含量較低，加氫放熱反應(yīng)少，反應(yīng)溫升不足，為保證足夠的反應(yīng)深度，將第一反應(yīng)器入口溫度提高到307℃。

汽提塔蒸汽用量：正常工況下汽提塔汽提蒸汽用量為1.8t/h，生產(chǎn)車柴時(shí)，為確保硫化氫全部分離以滿足車用柴油標(biāo)準(zhǔn)，將汽提蒸汽用量提高至2.6t/h。

分餾塔溫度：生產(chǎn)車柴時(shí)，由于原料含直餾柴油，因此加氫裂化反應(yīng)較多，加氫石腦油產(chǎn)量較大，為保證柴油閃點(diǎn)合格將分餾塔塔頂溫度由112.2℃提高到126.9℃，塔底溫度由222.3℃提高到238.2℃。

3 結(jié)果分析

3.1 裝置物料平衡

兩種工況下的物料平衡對(duì)比見表3。從表中可以看出，車柴工況下的氫氣用量占進(jìn)料比例為1.06%，明顯小于正常工況，主要是由于車柴工況下原料中硫、氮及芳烴等含量較低，加氫反應(yīng)氫耗少。與之相應(yīng)產(chǎn)物中的硫化氫、NH3占比也較小。另外車柴工況下C1-C4收率合計(jì)0.32%，C5+石腦油的收率達(dá)到了2.66%，與正常工況相比明顯增加，主要原因是原料中含有較輕直餾柴油和焦化柴油，原料裂解性增加，因此產(chǎn)生的輕組分較多。

表3 兩種工況下的物料平衡對(duì)比

3.2 精制柴油性質(zhì)

工藝調(diào)整后，精制柴油各項(xiàng)指標(biāo)均滿足國(guó)Ⅵ車用柴油標(biāo)準(zhǔn)，其中硫含量下降至2.5mg/kg、十六烷指數(shù)上升至48.7，密度下降至832.2 kg/m3、多環(huán)芳烴含量下降至0.9%。

3.3 裝置脫硫、脫氮及芳烴飽和情況

兩種工況下脫硫、脫氮及芳烴飽和情況對(duì)比見表4?？梢钥闯鰞煞N工況下的脫硫率、芳烴飽和率相差不大，都較高，說明催化柴油改質(zhì)裝置的脫硫能力及芳烴飽和能力較強(qiáng)。但車柴工況下脫氮率為84.34%，明顯低于正常工況。主要原因是加氫脫氮反應(yīng)難度大，需更多的反應(yīng)時(shí)間[1，2]。正常工況下循環(huán)油量大，對(duì)新鮮進(jìn)料反應(yīng)空速低，因此脫氮率較高。

表4 兩種工況下硫、氮脫除率和芳烴飽和率對(duì)比

4 總結(jié)

通過對(duì)催化柴油加氫改質(zhì)裝置生產(chǎn)國(guó)Ⅵ車用柴油的實(shí)踐及分析，可以得出以下結(jié)論：

（1）通過工藝調(diào)整，可以實(shí)現(xiàn)利用催化柴油改質(zhì)裝置生產(chǎn)國(guó)Ⅵ車用柴油。

（2）進(jìn)行工藝調(diào)整時(shí)，重點(diǎn)需對(duì)原料組成進(jìn)行調(diào)整，增加直餾柴油和焦化柴油比例，降低原料密度并提高原料十六烷指數(shù)。同時(shí)需對(duì)反應(yīng)器入口溫度、汽提塔蒸汽用量、分餾塔溫度等工藝參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

（3）催化柴油改質(zhì)裝置在車柴工況下，氫耗減少，產(chǎn)物中硫化氫、NH3相應(yīng)增加。同時(shí)由于裂化反應(yīng)增加精制石腦油產(chǎn)率上升。

（4）在車柴工況下，脫硫率、多環(huán)芳烴飽和率及總芳烴飽和率可以維持較高水平，但是脫氮率將明顯下降。