徐 志 海

SRH柴油液相循環(huán)加氫技術在九江石化的工業(yè)應用

徐 志 海

（中國石油化工股份有限公司 九江分公司，江西 九江 332004）

SRH 柴油液相循環(huán)加氫技術是以利用油品中的溶解氫來滿足加氫反應的需要，以油品中氫濃度的變化作為反應的推動力。該技術反應部分不設置氫氣循環(huán)系統(tǒng)，反應器出口增設高溫、高壓循環(huán)油泵將反應產物循環(huán)至反應器入口，催化劑三個床層處于全液相中、接近等溫操作，反應效率高、產品收率高；催化劑使用撫順石油化工研究院開發(fā)的FHUDS-2深度加氫催化劑。工業(yè)應用結果證明，SRH液相循環(huán)加氫技術以直餾柴油和焦化柴油的混合油（質量比85% : 15%）為原料，經過加氫脫硫、脫氮，能生產硫含量小于50 μg/g的清潔柴油。

FHUDS-2；液相加氫；清潔柴油

隨著全球對環(huán)境保護的重視，環(huán)境保護法規(guī)的日益嚴格，近年來，國內外柴油產品質量要求日益提高，柴油產品的硫含量標準在逐年修訂，發(fā)展和使用超低硫甚至無硫柴油是當今世界范圍內清潔燃料發(fā)展的趨勢[1]。例如2015年1月1日起全面執(zhí)行國Ⅳ標準供應市場，硫含量（質量分數）從0.2%降到0.005%，按照我國車用柴油發(fā)展規(guī)劃，2018年1月 1日前，全國車用柴油硫含量進一步降低至 10 μg/g。

生產清潔油品是我國煉油工業(yè)發(fā)展的重點，在發(fā)展低碳經濟、循環(huán)經濟、實現可持續(xù)發(fā)展的大形勢下，近年來我國油品質量升級步伐明顯加快。如果要生產國Ⅳ柴油，需要對包括直餾柴油在內的所有柴油餾分進行深度加氫處理，以期脫除原料中絕大部分的硫化物。在現代煉油行業(yè)，加氫處理裝置往往由于操作條件較為苛刻，所以裝置投資很大[2]。為了滿足環(huán)保對油品質量要求和市場對清潔燃料的需求，各科研單位相繼開發(fā)了柴油深度脫硫的催化劑和工藝，SRH柴油柴油液相循環(huán)加氫技術就是柴油產品質量升級過程中開發(fā)的新工藝并，逐步工業(yè)化，收到了理想的效果[3]。

1 催化劑的物化性質

該裝置加氫催化劑使用 FHUDS-2催化劑。FHUDS-2是FRIPP針對加工直餾柴油或直餾柴油與部分二次加工柴油混合油并生產超低硫清潔柴油的需要。通過載體制備方式的創(chuàng)新及金屬負載后分散性能的調變等改進措施，彌補了有機絡合技術制備催化劑初期活性高但穩(wěn)定性不足的缺陷。同時也解決了載體孔徑增加與比表面積及酸性降低的矛盾，并提高了有利于大分子硫化物脫除的直通形孔道比例，具有加氫脫氮、芳烴飽和活性好等優(yōu)勢。FHUDS-2催化劑物化性質見表1[4]。

表1 催化劑物化性質Table 1 Physico-chemical properties of catalysts

2 SRH柴油液相循環(huán)加氫裝置概況

中國石油化工股份有限公司九江分公司150萬噸/年柴油液相循環(huán)加氫裝置，采用上進料的柴油液相循環(huán)加氫技術（SRH），由中國石油化工股份有限公司九江分公司作為組長單位，與撫順石油化工研究院、洛陽石油化工工程公司、長嶺分公司、湛江分公司共同承擔開發(fā)，屬中國石化“十條龍”攻關項目。該裝置應用的核心技術和關鍵設備特點如下：

（1）采用SRH柴油液相循環(huán)加氫技術。與傳統(tǒng)加氫技術相比，具有流程短、高壓設備少、投資小、裝置能耗低等特點，取消了傳統(tǒng)工藝的氫氣循環(huán)系統(tǒng)，僅設置進料加熱爐，加氫反應器、氫氣混合器等高壓設備，利用液相產品循環(huán)時帶進反應系統(tǒng)的溶解氫來提供新鮮原料進行加氫反應所需要的氫氣。其優(yōu)勢是大幅降低投資和操作費用，裝置能耗降低40%以上，降低反應器的溫升，提高催化劑的利用效率，延長催化劑壽命。

（2）采用國產2.25Cr-1Mo厚鋼板制造的熱壁板焊加氫反應器。反應器內徑4.4 m，內設三個催化劑床層，每個床層上部和下部均設有熱電偶套管，床層內裝填催化劑和瓷球，催化劑床層間設新氫注入口。反應器每個床層都有卸料口，反應器從上到下內設入口擴散器、頂部分配盤、支承梁與格柵、新氫盤管、氫油混合溶解器、再分配盤和出口收集器。

（3）采用國產液相循環(huán)油泵。循環(huán)油泵是150萬t/a柴油液相循環(huán)加氫裝置的關鍵設備，由洛陽石油化工工程公司、九江分公司、沈陽太平洋水泵股份有限公司、沈陽工業(yè)泵制造有限公司共同承擔研制。主要目標是研制滿足入口壓力10.0 MPa、入口溫度400 ℃工藝條件的設備，同時需考慮溶氫的飽和態(tài)柴油介質中含微量催化劑粉末的沖刷問題以及防汽蝕問題。

流程設置：采用爐后混氫、熱低分工藝流程。典型的雙塔汽提流程，脫硫化氫汽提塔采用過熱水蒸汽汽提，產品分餾塔采用重沸爐供熱。

原料及其產品：以直餾柴油和焦化柴油的混合油（質量比85%∶15%）為原料，生產硫含量小于50 μg/g的精制柴油，副產少量石腦油。反應部分工藝示意圖見圖1。

圖1 反應部分工藝示意圖Fig.1 Schematic diagram of the reaction part process

表2 反應器主要操作條件Table 2 The main reactor operating conditions

3 工業(yè)應用結果

為了考察 SRH柴油液相循環(huán)加氫技術工業(yè)應用效果，同時考察150萬t/a柴油液相循環(huán)加氫裝置采用 FHUDS-2催化劑生產低硫柴油時的穩(wěn)定性，裝置穩(wěn)定運轉4個月后，于2012年12月19日開始對裝置進行為期3天的標定，標定前裝置工況一直運行平穩(wěn)符合標定條件，進料為直餾柴油和焦化柴油（質量比為85% : 15%），精制柴油硫含量小于50 μg/g。

3.1 反應系統(tǒng)

生產硫含量＜50 μg/g的精制柴油主要操作參數見表2。

3.2 分餾系統(tǒng)

3.2.1 脫硫化氫汽提塔

標定期間汽提塔的操作條件見表3。

表3 脫硫化氫汽提塔操作條件Table 3 Hydrogen sulfide stripping tower operating conditions

從表3可以看出，回流物料的溫度比設計值低，這是由于原料中摻煉了部分常一線柴油，產品輕組分較多，導致塔頂回流罐液位比較難控制，在標定期間，為了控制回流罐液位，汽提塔回流泵雙泵運行，導致回流量較大，汽提塔頂溫度偏低。

3.2.2 產品分餾塔

標定期間產品分餾塔的操作條件見表4。

表4 產品分餾塔操作條件Table 4 Fractionating tower operating conditions

從表4可以看出，由于循環(huán)油泵P102B沖洗油量大，正常備用時90 t/h,運行期間達到100 t/h，導致產品分餾塔進料與反應產物換熱深度不夠，進料溫度偏低。塔頂石腦油產品作為重整原料，為了控制石腦油干點不超標，適當的調整了塔頂溫度與塔底溫度。

3.2.3 干氣脫硫塔

標定期間干氣脫硫塔的操作條件見表5。

表5 干氣脫硫塔操作條件Table 5 Dry gas desulfurization tower operating conditions

從表5可以看出，為了降低裝置能耗，對貧胺液進行了提濃，降低了貧胺液循環(huán)量。在正常生產期間，富胺液出裝置有不暢情況發(fā)生，為了確保胺液循環(huán)正常，適當的提高了該塔的操作壓力。

3.3 物料能耗衡算分析

3.3.1 裝置物料平衡

裝置標定期間，物料平衡見表6。

表6 物料平衡表Table 6 Material balance table

從表6可以看出：

（1）精制柴油收率為95.47%，比設計值99.24%低3.77%。主要是由于標定原料中輕組分較多，石腦油收率較高，再加上裝置污油收率比設計工況大很多。

（2）石腦油收率為1.23%，比設計值0.4%高0.83%。主要是由于標定原料油中輕組分較多。

（3）污油收率為 0.8%。設計新氫純度為94.04%，而實際工況新氫純度只有85%。新氫中攜帶了大量輕組分，經過新氫壓縮機壓縮后凝縮液至污油罐，導致污油收率偏高。

3.3.2 原料、產品性質與裝置能耗

裝置標定期間，原料和產品分析結果見表7。

從表7可以看出，原料油組成中，輕組分多，氮含量較高，硫含量較低；產品質量分析看，本次產品硫含量達到設計要求；因為原料氮含量高導致產品氮含量較高。

表7 標定生產原料和產品分析Table 7 Calibration of the production raw materials and product analysis

裝置標定期期間能耗和傳統(tǒng)滴流床加氫裝置能耗對比結果見表8。

表8 裝置能耗對比Table 8 Unit energy consumption comparison

從表7的產品分析結果可以看出，裝置可以生產合格的目的產品；從表8對比結果來看：液相加氫技術與國內常規(guī)加氫技術相比取消了循環(huán)氫系統(tǒng)，蒸汽消耗大幅下降[5]。生產硫含量小于50μg/g的柴油產品時，裝置的運行能耗為5.048 kg標油/t，相當于生產硫含量小于 350μg/g的常規(guī)加氫裝置能耗的48.53%，節(jié)能效果明顯，符合低碳經濟、循環(huán)經濟和可持續(xù)發(fā)展方向。

4 結 論

（1）SRH柴油液相循環(huán)加氫工藝技術，在九江石化150萬t/a柴油液相循環(huán)加氫裝置上的應用表明，該工藝加工直餾柴油為主的原料時，可以生產硫含量小于50μg/g的精制柴油。

（2）FHUDS-2催化劑在九江石化 150萬 t/a柴油液相循環(huán)加氫裝置上活性穩(wěn)定，能滿足工藝設計要求。

（3）循環(huán)油在反應器進出口大量循環(huán)，不僅可以溶解氫氣，又能將反應放出的熱量及時帶出，反應器床層溫升減小，床層溫度分布均勻，有助于保護催化劑。

（4）使用SRH液相循環(huán)加氫技術生產硫含量小于50μg/g的柴油產品，裝置能耗相當于常規(guī)加氫裝置的48.53%，節(jié)能效果明顯。

［1］邊思穎，邊鋼月，張福琴. 煉油行業(yè)發(fā)展清潔燃料面臨的形式分析[J].總外能源，2010(7):73-77.

［2］李哲，康久常，孟慶巍. 液相加氫技術進展[J]. 當代化工，2012,41(03):292-294.

［3］謝清峰，巢文輝，夏登剛. SRH液相循環(huán)加氫技術工藝試驗[J].煉油技術和工程，2012,42(12):12-14.

［4］王建偉. FHUDS-2/FHUDS-5組合催化劑在鎮(zhèn)海煉化300萬t/a柴油加氫裝置的應用[J]. 當代化工,2012,06:578-581+593.

［5］王萌，金月昶，等．液相加氫技術現狀及發(fā)展前景[J]. 當代化工，2013(4)：436-438．

Commercial Application of SRH Liquid Products Recycling Hydrogenation Technology in Jiujiang Petrochemical Company

XV Zhi-hai
(Sinopec Jiujiang Refining &Chemical Company, Jiangxi Jiujiang 332004，China）

SRH liquid products recycling hydrogenation technology is to use dissolved hydrogen concentration change in the oil as the driving force for the reaction to meet the hydrogenation reaction requirements. The reaction part of the technology does not set the hydrogen circulation system, high temperature and high pressure circulating oil pump at the reactor outlet is used to recycle reaction products to the reactor entrance.SRH technology has some advantages as follows: catalyst is enwrapped in the liquid phase and the reaction is close to isotherm operation, high reaction efficiency can be gained as well as high product yield.FHUDS-2 diesel depth hydrotreating catalysts developed by Fushun research institute of petroleum and petrochemical (FRIPP) were used in this unit. The commercial application results show that: when SRH technology is applied, the feed blended with SRGO and coker diesel（the mass ratio of 85%:15%）after hydrogenation desulfurization, denitrogenation, can be processed to stably produce clean diesel whose sulfur content is less than 50μg/g;

FHUDS-2; Liquid phase hydrogenation; Clean diesel

TE 624

： A

： 1671-0460（2015）04-0833-04

2015-02-10

徐志海（1987-），男，江西九江人，2010年畢業(yè)九江學院應用化學專業(yè)，從事加氫重整裝置生產工藝技術工作。E-mail：xuzhh.jjsh@sinopec.com，電話：0792-8493541。