梁志剛 尹光龍 李楠(中石油天津大港石化公司 300280)

一、前言

大港石化公司100萬噸/年加氫裂化裝置由反應、分餾、熱工和公用工程等部分組成，采用單反應器雙劑串聯(lián)尾油全循環(huán)的加氫裂化工藝。該裝置的主要原料現(xiàn)為減壓蠟油，考慮到提高公司的經(jīng)濟效益、合理利用石油資源，裝置還摻煉部分催化重柴油。主要產(chǎn)品為液化石油氣、輕石腦油、重石腦油、輕柴油、柴油等中間餾分油，裝置操作靈活。

為充分利用加氫裂化技術(shù)加工原料廣泛、產(chǎn)品質(zhì)量好、液收率高、操作靈活等特性，使石化公司獲得更高的經(jīng)濟效益，結(jié)合相關文獻資料及操作經(jīng)驗，本文就加氫裂化技術(shù)的一些控制因素進行討論分析。

二、原料油性質(zhì)的影響

鑒于石油餾分的復雜多元性，不同的油品其特性也千差萬別。加氫裂化原料油的性質(zhì)直接影響到催化劑的運轉(zhuǎn)周期、裝置的操作條件、產(chǎn)品的分布和收率，以及產(chǎn)品質(zhì)量。

1.摻煉催化重柴油對產(chǎn)品性質(zhì)的影響

催化裂化重柴油與VGO相比，硫、氮含量高，此外還有較多的烯烴、稠環(huán)芳烴以及少量膠質(zhì)，一般可作為燃料油出裝置或回催化裂化循環(huán)裂化，但難度大，裂化性能差，易生焦回煉過多會造成催化裂化的轉(zhuǎn)化率下降、輕質(zhì)油產(chǎn)率和產(chǎn)品質(zhì)量變差，生焦率上升，裝置的處理能力下降，并造成環(huán)境污染等問題。加氫處理可有效地脫除重柴油中的硫、氮等雜原子化合物，并能降低殘?zhí)浚瓜N和多環(huán)芳烴飽和，產(chǎn)品質(zhì)量好。因此，加氫裂化加工催化裂化重柴油對合理利用石油資源，減少環(huán)境污染等的意義重大。

(1)原料油性質(zhì)

加氫裂化裝置摻煉催化重柴油的比例為總進料量的15%，摻煉后，精制段的反應溫升提高了2~3℃，裂化段的反應溫升反而下降了2~3℃，單程轉(zhuǎn)化率下降。

表1 原料油性質(zhì)

表1表明，催化裂化重柴油的密度和殘?zhí)亢棵黠@高于減壓蠟油，硫、氮含量也較高，但摻煉15%后都未超設計值，混合進料的餾程相應變短。摻煉催化裂化重柴以后，原料油的總芳香性增強，其性質(zhì)波動大,不利于加氫裂化裝置的平穩(wěn)操作。干點高的重柴還會加速裂化催化劑的失活。因此催化重柴油的摻煉比例要根據(jù)實際情況嚴格控制，只有尋找到裝置能耗及加工利潤的平衡點，才能達到節(jié)能減排的目的。

(2)產(chǎn)品性質(zhì)及收率

由于催化裂化重柴油中不飽和烴含量較高,硫、氮含量高,催化裂化循環(huán)油烯烴、稠環(huán)芳烴和膠質(zhì)含量高,氫碳摩爾比和飽和烴含量低,組分重,導致耗氫量升高。另外，催化裂化重柴油機械雜質(zhì)含量大,懸浮物多，部分雜質(zhì)進入到加氫進料過濾器前，導致反沖洗頻繁。其次，催化重柴油攜帶部分膠質(zhì)，易氧化縮合生焦，因此原料緩沖罐設氮封，防止原料氧化沉渣。

表2 產(chǎn)品收率

從以上關于液化氣、石腦油、柴油的產(chǎn)品分析可以看出,摻煉催化裂化重柴油后對以上產(chǎn)品質(zhì)量沒有明顯影響,產(chǎn)品質(zhì)量較穩(wěn)定。與摻煉前相比，液化氣收率變化不大，石腦油收率有所下降，柴油收率提高，總液收變化不大。是因為柴油中部分重組分、稠環(huán)芳烴等加氫飽和、高溫裂化,從而導致柴油收率增加，中油選擇性增強。

三、操作條件的影響

1.反應溫度

反應溫度對加氫裂化催化劑的中油選擇性影響非常大，是加氫裂化工藝中最主要、最靈活的操作參數(shù)，可以此調(diào)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量和轉(zhuǎn)化率。一般采用對反應器床層分段注冷氫、急冷油、含氮原料、調(diào)整循環(huán)氫中氨濃度等方法，消除反應溫度變化對加氫裂化反應中油選擇性的影響。由于加氫精制和加氫裂化反應都是放熱反應，提高反應溫度，不利于反應的正向進行。反應溫度過高，會加劇裂化反應，降低產(chǎn)品收率，導致催化劑積炭，反應器床層壓差上升速度加快；反應溫度過低會導致反應速度減慢，脫硫、脫氮率下降，達不到所要求的轉(zhuǎn)化率。另外，反應溫度與空速具有一定關聯(lián)性，只要總進料控制穩(wěn)定，相對于反應溫度變化而言，空速變化“滯后”。因此，為確保反應系統(tǒng)穩(wěn)定運行，升溫速率不能太快。

2.反應壓力

反應壓力對加氫裂化柴油產(chǎn)品的十六烷值以及芳烴含量的影響非常明顯，還不同程度影響到催化劑的加氫脫硫、脫氮、烯烴飽和等的反應性能。從理論上講，由于加氫裂化反應總體上是體積縮小的反應，提高反應壓力，對加氫裂化反應有利。然而，反應壓力越高，相應的投資和操作費用就越高，操作安全風險也同時增大。加氫裂化工藝過程存在“最經(jīng)濟的反應壓力”。在較低壓力下,通過采用高加氫脫氮和芳烴飽和能力強的精制催化劑與兼具好氫性能和裂化活性的裂化催化劑組合、先進的保護劑技術(shù),以及級配方式的優(yōu)化，同時合理分配精制和裂化段的苛刻度、優(yōu)化反應條件，在相對較低的壓力下實施加氫裂化可獲得理想的運轉(zhuǎn)周期。加氫裂化裝置采用的反應壓力，應綜合考慮原料油性質(zhì)和產(chǎn)品生產(chǎn)方案，并兼顧適度的靈活性。如此確立的反應壓力，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟性。

3.氫油比的影響

在同一裝置中，氫油比的增加意味著氫分壓提高，可以使混氫原料在催化劑床層的分布均勻，降低床層溫升，并能抑制催化劑積炭，提高其運轉(zhuǎn)周期。另外，提高氫油比會改善混氫原料及反應產(chǎn)物在換熱器及反應進料加熱爐中的流動性能，提高傳熱性能，避免油品在爐管中結(jié)焦而堵塞爐管。但是氫油比過高除能耗增大外，還會導致反應物與催化劑接觸機會減少，降低反應速度，而過低將會造成床層結(jié)焦加劇。因此，生產(chǎn)中必須根據(jù)實際情況設計合理的氫油比。研究表明，對于加氫裂化裝置而言，氫油比為該裝置的化學氫耗的4~5倍最為經(jīng)濟合理。

結(jié)論

以獲得優(yōu)質(zhì)中間餾分油為目的，加氫裂化裝置應根據(jù)目的產(chǎn)品性質(zhì)選用合適的原料油，按照市場對產(chǎn)品的需求調(diào)整分餾塔的切割方案，盡量避免反應器床層內(nèi)的溫升，采用最佳的反應溫度；反應壓力的確定應綜合考慮原料油性質(zhì)和產(chǎn)品切割方案，并兼顧適度的靈活性，在具有中等裂化活性、較好的加氫活性的催化劑上達到60(v)%～70(v)%的單程轉(zhuǎn)化率；根據(jù)實際情況設計合理的氫油比。企業(yè)只有以市場需求為導向，從以上幾個方面著手，找到最佳的加氫裂化裝置生產(chǎn)方案，才能獲得最大的經(jīng)濟效益。

[1]曾榕輝,祁興維.石油煉制與化工,2002,33(6):27～31.

[2]鄭世桂.煉油技術(shù)與工程,2003,33(5):11～14.

[3]張彥軍,李梅.榆林學院學報,2008,18(6):59～63.

[4]尹雙良.應用化工,2010,39(4):602～610.

[5]張繼昌,劉黎明等.中外能源,2010,15(11):79～81.

[6]孫麗麗.石油煉制與化工,1997,28(10):59～61.

[7]賈延偉.化學工程與裝備,2010,(4):55～56.