許友好，劉 濤，王 毅，孫麗麗

(1.中國石化石油化工科學(xué)研究院，北京 100083；2.揚(yáng)子石化淮安清江石油化工有限責(zé)任公司； 3.中國石化工程建設(shè)有限公司)

多產(chǎn)輕質(zhì)油的催化裂化餾分油加氫處理與選擇性催化裂化集成工藝(IHCC)的研發(fā)和工業(yè)試驗(yàn)

許友好1，劉 濤1，王 毅2，孫麗麗3

(1.中國石化石油化工科學(xué)研究院，北京 100083；2.揚(yáng)子石化淮安清江石油化工有限責(zé)任公司； 3.中國石化工程建設(shè)有限公司)

從2007年到2015年，IHCC工藝歷經(jīng)工藝研究、過程開發(fā)和工業(yè)試驗(yàn)，完成了一系列中小型探索試驗(yàn)、基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)、工業(yè)裝置的建設(shè)與開工、工業(yè)試驗(yàn)方案制定與標(biāo)定等研究工作。工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于加氫重油原料，相對(duì)于FCC工藝，IHCC工藝的液體產(chǎn)品收率增加10.04百分點(diǎn)，焦炭產(chǎn)率下降20%以上；對(duì)于石蠟基常壓渣油原料，相對(duì)于FCC工藝，IHCC工藝的液體產(chǎn)品收率增加6百分點(diǎn)以上。IHCC工藝的成功開發(fā)標(biāo)志著煉油技術(shù)從追求高轉(zhuǎn)化率向追求高選擇性轉(zhuǎn)變，從而實(shí)現(xiàn)石油資源的高效利用，同時(shí)還將部分解決中國石油化工能效倍增與二氧化碳排放問題。

催化裂化 蠟油加氫 轉(zhuǎn)化率 選擇性 液體產(chǎn)品收率

催化裂化工藝是重油轉(zhuǎn)化的主要技術(shù)之一，可生產(chǎn)大部分車用汽油。但重油催化裂化工藝伴隨著較多的油漿外甩，且焦炭產(chǎn)率較高，造成液體產(chǎn)品產(chǎn)率偏低，原料氫利用率大幅度下降，同時(shí)催化裂化工藝也是煉油工業(yè)中CO2排放的主要來源之一，在煉油廠的排放總量中約占20%。由此可見，催化裂化工藝還遠(yuǎn)不是低碳高效煉油過程。催化裂化工藝從科學(xué)到技術(shù)都存在諸多問題，解決這些問題才有可能實(shí)現(xiàn)技術(shù)的躍進(jìn)或突破，發(fā)展真正的低碳高效的催化裂化工藝。在諸多問題中，最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的問題是催化裂化過程的反應(yīng)中石油烴分子碳碳鍵斷裂如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最佳分布，即干氣和焦炭產(chǎn)率盡可能低，而液體產(chǎn)品產(chǎn)率盡可能高。中國石化石油化工科學(xué)研究院(以下簡(jiǎn)稱石科院)針對(duì)劣質(zhì)原料油的特點(diǎn)，對(duì)目前催化裂化過程的反應(yīng)化學(xué)進(jìn)行了認(rèn)真總結(jié)和分析，對(duì)重質(zhì)原料油轉(zhuǎn)化過程進(jìn)行了系統(tǒng)的、大量的試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：重質(zhì)原料油在催化裂化轉(zhuǎn)化過程中所生成的干氣和焦炭隨轉(zhuǎn)化率增加而緩慢增加，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定值后，干氣和焦炭產(chǎn)率隨轉(zhuǎn)化率增加而急劇增加。因此，催化裂化工藝存在著轉(zhuǎn)化率處于較高值、而干氣和焦炭產(chǎn)率之和與轉(zhuǎn)化率之比處于較低值的區(qū)間，從石油資源高效利用的角度來看，該區(qū)間是重質(zhì)原料在催化裂化裝置上的最佳轉(zhuǎn)化率區(qū)間。因此，實(shí)現(xiàn)石油資源高效利用的目標(biāo)是將不同類型的原料油在最佳轉(zhuǎn)化率區(qū)間內(nèi)轉(zhuǎn)化，減少干氣和焦炭的生成，同時(shí)強(qiáng)化現(xiàn)有煉油技術(shù)的一體化，選用不同的煉油技術(shù)將組成異常復(fù)雜的重質(zhì)原料經(jīng)多次轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成各種不同類型的石油產(chǎn)品，滿足市場(chǎng)需求，從而實(shí)現(xiàn)最大量地生產(chǎn)輕質(zhì)油品和高價(jià)值的化工原料。有鑒于此，石科院提出了多產(chǎn)輕質(zhì)油的催化裂化餾分油(FGO)加氫處理工藝與選擇性催化裂化(或緩和催化裂化)工藝集成技術(shù)(IHCC—Integration of FCC Gas Oil Hydrotreating and Highly Selective Catalytic Cracking for Maximizing Liquid Yield)的構(gòu)思。IHCC工藝的核心技術(shù)包括兩個(gè)子工藝：一是選擇性催化裂化工藝，簡(jiǎn)稱為HSCC(Highly Selective Catalytic Cracking)工藝；二是HSCC工藝所生產(chǎn)的FGO中的芳烴和膠質(zhì)經(jīng)加氫處理進(jìn)行芳烴飽和的工藝，簡(jiǎn)稱為HAR(Hydrogenation of Aromatic and Resin of FCC Gas Oil)工藝[1]。從2007年到2015年，石科院與中國石化工程建設(shè)有限公司及揚(yáng)子石化淮安清江石油化工有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱清江石化)等單位合作，對(duì)多種不同類型原料油進(jìn)行IHCC工藝中小型試驗(yàn)研究，并以石蠟基常壓渣油和加氫重油為原料進(jìn)行了IHCC工藝的工業(yè)試驗(yàn)。

1 IHCC工藝研究

1.1 中型試驗(yàn)及試驗(yàn)結(jié)果

IHCC工藝中型試驗(yàn)在3套中型裝置上進(jìn)行，依次為HSCC中型試驗(yàn)裝置、HAR加氫中型試驗(yàn)裝置和小型提升管催化裂化中型試驗(yàn)裝置。中型試驗(yàn)中選用茂名加氫重油(較優(yōu))、齊魯加氫重油(較差)、管輸中間基重油和大慶石蠟基減壓渣油進(jìn)行研究，考察這些原料油的轉(zhuǎn)化率與干氣產(chǎn)率、焦炭產(chǎn)率之間的關(guān)系，尋找干氣和焦炭產(chǎn)率之和與轉(zhuǎn)化率之比最低時(shí)的操作區(qū)間。在確定的操作區(qū)間內(nèi)，研究操作參數(shù)對(duì)產(chǎn)物分布、產(chǎn)品性質(zhì)的影響，從而為加工不同類型原料油的HSCC裝置設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

為配合HSCC工藝開發(fā)，開發(fā)出專用催化劑，其商品名稱為ASC-2，其特點(diǎn)為催化劑自平衡時(shí)間短、平衡催化劑活性穩(wěn)定、焦炭選擇性好。為配合HAR工藝開發(fā)，開發(fā)出專用的多環(huán)芳烴飽和催化劑，其商品名稱為RDA-1，其特點(diǎn)為芳烴飽和能力強(qiáng)、開環(huán)裂化能力低，經(jīng)2 000 h運(yùn)行試驗(yàn)證明其具有良好的穩(wěn)定性。

IHCC中型試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于性質(zhì)相近的兩種加氫重油，IHCC工藝與MIP工藝相比，液體產(chǎn)品收率增加11.58百分點(diǎn)，干氣產(chǎn)率降低0.76百分點(diǎn)，焦炭產(chǎn)率降低4.23百分點(diǎn)，油漿產(chǎn)率降低6.57百分點(diǎn)；對(duì)于性質(zhì)相近的兩種大慶減壓渣油，IHCC工藝與VRFCC工藝相比，液體產(chǎn)品收率增加9.10百分點(diǎn)，干氣產(chǎn)率降低0.32百分點(diǎn)，焦炭產(chǎn)率降低2.80百分點(diǎn)，油漿產(chǎn)率降低5.80百分點(diǎn)。由此可以看出，IHCC工藝技術(shù)可以大幅度提高液體產(chǎn)品收率，降低干氣和焦炭產(chǎn)率，同時(shí)可以將FCC工藝油漿完全轉(zhuǎn)化為液體產(chǎn)品。

1.2 最佳轉(zhuǎn)化率區(qū)間

以茂名加氫重油和大慶蠟油為原料，在中小型HSCC實(shí)驗(yàn)裝置上研究不同轉(zhuǎn)化深度下干氣和焦炭產(chǎn)率及其選擇性的變化趨勢(shì)，得到兩種不同原料的轉(zhuǎn)化率與干氣產(chǎn)率(或選擇性)、焦炭產(chǎn)率(或選擇性)之間關(guān)系。焦炭產(chǎn)率與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系見圖1，干氣產(chǎn)率與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系見圖2。從圖1和圖2可以看出：在轉(zhuǎn)化率較低時(shí)，隨著轉(zhuǎn)化率的增加，兩種原料油的干氣和焦炭產(chǎn)率均緩慢增加，當(dāng)轉(zhuǎn)化率達(dá)到一定值(稱為臨界值)后，干氣和焦炭產(chǎn)率均急劇增加；干氣和焦炭產(chǎn)率對(duì)應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)化率不同，焦炭在干氣之前；茂名加氫重油的干氣和焦炭產(chǎn)率所對(duì)應(yīng)的臨界轉(zhuǎn)化率均小于大慶蠟油，這表明原料油越重，其臨界轉(zhuǎn)化率越低。

圖1 焦炭產(chǎn)率與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系

圖2 干氣產(chǎn)率與轉(zhuǎn)化率之間關(guān)系

圖3 干氣選擇性與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系

圖4 焦炭選擇性與轉(zhuǎn)化率的關(guān)系

將圖1和圖2的焦炭產(chǎn)率和干氣產(chǎn)率與轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的選擇性與轉(zhuǎn)化率之間的關(guān)系，結(jié)果如圖3和圖4所示。從圖3可以看出，茂名加氫重油的干氣選擇性最低值對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為65%左右，而大慶蠟油的干氣選擇性最低值對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為80%左右，兩者相差約15百分點(diǎn)。從圖4可以看出，茂名加氫重油的焦炭選擇性最低值對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為55%左右，而大慶蠟油的焦炭選擇性最低值對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)化率為70%左右，兩者相差也為約15百分點(diǎn)。按圖3和圖4中數(shù)據(jù)推算，茂名加氫重油的最佳轉(zhuǎn)化率區(qū)間為55%～65%，而大慶蠟油的最佳轉(zhuǎn)化率區(qū)間為70%～80%。實(shí)際上茂名加氫重油采用FCC工藝加工時(shí)，為了提高重油轉(zhuǎn)化能力，其轉(zhuǎn)化率一般控制在70%左右，偏離最佳轉(zhuǎn)化率區(qū)間約5～15百分點(diǎn)，從而不可避免地造成干氣和焦炭產(chǎn)率增加；而大慶蠟油采用FCC工藝加工時(shí)，其轉(zhuǎn)化率一般控制在75%左右，正好落在最佳轉(zhuǎn)化率區(qū)間，其追求高轉(zhuǎn)化率與改善目的產(chǎn)品選擇性的目標(biāo)是一致的。與大慶蠟油相比，茂名加氫重油的最佳轉(zhuǎn)化率區(qū)間降低了約15百分點(diǎn)。說明原料性質(zhì)越差，其最佳轉(zhuǎn)化率區(qū)間越低，這為后續(xù)的劣質(zhì)重油IHCC中型試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)提供了有益的參考作用，同時(shí)表明IHCC工藝在加工更劣質(zhì)的原料油時(shí)液體產(chǎn)品收率的提升空間更大。

1.3 FGO加氫處理工藝研究

FGO含有較多的短側(cè)鏈多環(huán)芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，而多環(huán)芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜且芳環(huán)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，瀝青質(zhì)、膠質(zhì)和多環(huán)芳烴是結(jié)焦前軀體，尤其是瀝青質(zhì)、膠質(zhì)更易在加氫催化劑表面吸附、積炭，使催化劑快速失活，而且如果不能通過加氫反應(yīng)將瀝青質(zhì)、膠質(zhì)盡可能轉(zhuǎn)化，則在FCC過程中也會(huì)結(jié)焦生炭。因此最需要加氫處理過程將多環(huán)芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)中的芳環(huán)加氫，使它們變?yōu)橛欣贔CC轉(zhuǎn)化的氫含量較高且不易結(jié)焦的組分。另外，F(xiàn)GO中硫化物和氮化物的種類屬于大分子稠環(huán)芳烴類物種，穩(wěn)定性高，分子中的硫、氮不易接近催化劑活性中心，脫除難度很高，因空間位阻效應(yīng)，直接脫除路徑受到抑制，而先芳環(huán)加氫再脫除的路徑可以減少空間位阻，是提高活性的主要途徑，這也和催化劑所追求的主要功能相一致。在此情況下，具有高芳環(huán)加氫活性的金屬組分有利于反應(yīng)的進(jìn)行。有鑒于此，開發(fā)出專用催化劑RDA-1，該催化劑具有較強(qiáng)的芳環(huán)加氫功能，能將氫加到多環(huán)芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的芳環(huán)中，使多環(huán)芳烴有較高的轉(zhuǎn)化率，盡可能使膠質(zhì)和瀝青質(zhì)全部轉(zhuǎn)化；同時(shí)具有較強(qiáng)的抗積炭功能，使容易吸附在活性表面的積炭前軀體如堿性氮化合物、多環(huán)芳烴、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等能快速加氫脫附，保持較高的活性穩(wěn)定性，以及具有較高的氫解活性，以保證較高的加氫脫氮和加氫脫硫活性，尤其是加氫脫堿氮的活性。與專用催化劑相適應(yīng)，開發(fā)特定的加氫處理工藝流程以吸收FGO加氫處理過程中過高的放熱量，并保持適宜的反應(yīng)溫度。在中型加氫裝置上對(duì)不同類型的FGO進(jìn)行試驗(yàn)研究，確定了富含單環(huán)芳烴和富含環(huán)烷烴兩種加氫處理試驗(yàn)方案，并對(duì)兩種加氫處理試驗(yàn)方案的操作參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研究，為HAR裝置設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

由于FGO中含有較多的短側(cè)鏈多環(huán)芳烴和膠質(zhì)，相比于劣質(zhì)重油中的長側(cè)鏈多環(huán)芳烴和膠質(zhì)，其短側(cè)鏈不易發(fā)生斷裂，從而有利于選擇專用催化劑和特定工藝流程對(duì)多環(huán)芳烴和膠質(zhì)的芳環(huán)進(jìn)行定向加氫，減少烴類碳碳鍵斷裂后飽和所消耗的氫，這一點(diǎn)從FGO加氫產(chǎn)物與原料的摩爾比低可以看出(圖5)。圖5為渣油加氫、VGOCGO加氫和FGO加氫的產(chǎn)物與原料摩爾比的比較。由圖5可知，渣油加氫產(chǎn)物與原料的摩爾比約為3.62，處于最高，而FGO加氫產(chǎn)物與原料的摩爾比只有1.09，處于最低。

圖5 幾種加氫處理裝置的產(chǎn)物與原料摩爾比

2 IHCC工業(yè)試驗(yàn)

圖6 IHCC工藝技術(shù)的原則流程示意

2014年7月28日，HAR裝置的加氫FGO進(jìn)入HSCC裝置原料罐，HSCC和HAR兩套裝置流程貫通，標(biāo)志著工業(yè)試驗(yàn)正式開始。按照IHCC工藝要求，對(duì)HSCC裝置和HAR裝置操作參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到設(shè)計(jì)條件后又運(yùn)轉(zhuǎn)近60天，于2014年9月26日正式進(jìn)行初步標(biāo)定。初步標(biāo)定結(jié)果表明，液體產(chǎn)品收率比改造前增加6百分點(diǎn)以上。新鮮催化劑老化器是HSCC專用設(shè)備，對(duì)于控制專用催化劑初始活性，改善產(chǎn)品的選擇性起到非常重要的作用。從工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果看，新鮮催化劑經(jīng)水熱處理后，其活性可以降低到85以下，處理后的催化劑按正常單耗補(bǔ)充，可得到滿足HSCC工藝要求的催化劑活性。工業(yè)試驗(yàn)期間，F(xiàn)GO過濾器運(yùn)行效果很好，不管是常壓渣油還是加氫重油，F(xiàn)GO經(jīng)過濾后的固含量均小于4 μgg，過濾器對(duì)FGO中催化劑顆粒物含量具有很好的適應(yīng)性并長期保持平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，未出現(xiàn)任何故障，這充分說明此次試驗(yàn)中過濾系統(tǒng)的應(yīng)用是非常成功的。因此，采用帶反沖洗功能的金屬濾芯過濾器過濾FGO這類性質(zhì)的油品是可行的。

針對(duì)IHCC裝置初步標(biāo)定中存在的問題，并考慮到現(xiàn)有裝置的具體情況以及時(shí)間限制，只補(bǔ)加輕循環(huán)油進(jìn)汽油提升管的管線，這樣汽油提升管既可以進(jìn)汽油，也可以進(jìn)輕循環(huán)油。在最終考核標(biāo)定中，汽油提升管只進(jìn)輕循環(huán)油，以減少IHCC工藝的汽油產(chǎn)物損失。并于2015年6月進(jìn)行了石蠟基常壓渣油和加氫重油的FCC工藝空白標(biāo)定。

2015年7月，按IHCC工藝要求，首先將加氫處理裝置調(diào)到HAR技術(shù)狀態(tài)，等待HSCC裝置提供FGO原料。7月21日后，HSCC裝置和HAR裝置互供原料，按閉路循環(huán)進(jìn)行操作，同時(shí)HSCC裝置和HAR裝置的操作參數(shù)已達(dá)到設(shè)計(jì)值；8月8日至8月9日，進(jìn)行加氫重油多產(chǎn)汽油的IHCC工業(yè)試驗(yàn)標(biāo)定；8月11日至8月12日，進(jìn)行加氫重油多產(chǎn)輕質(zhì)油的IHCC工業(yè)試驗(yàn)標(biāo)定；8月13日將原料由加氫重油切換為石蠟基常壓渣油，8月14日至8月15日，進(jìn)行石蠟基常壓渣油多產(chǎn)汽油的IHCC工業(yè)試驗(yàn)標(biāo)定。FCC和IHCC裝置標(biāo)定時(shí)的原料油性質(zhì)、主要操作條件和產(chǎn)物分布見表1。從表1可以看出：在加工性質(zhì)相近的加氫重油時(shí)，F(xiàn)CC裝置的液體產(chǎn)品收率為80.05%，而IHCC裝置多產(chǎn)汽油和多產(chǎn)輕質(zhì)油方案的液體產(chǎn)品收率分別為88.61%和90.09%，比FCC裝置分別提高8.56百分點(diǎn)和10.04百分點(diǎn)；IHCC裝置的提升管出口溫度比FCC裝置低14～16 ℃，按催化裂化反應(yīng)基本原理，高反應(yīng)溫度有利于改善焦炭選擇性、提高汽油辛烷值，但干氣選擇性變差，這種現(xiàn)象可從IHCC裝置與FCC裝置的干氣和焦炭產(chǎn)率得到驗(yàn)證，與FCC裝置相比，IHCC裝置的干氣產(chǎn)率下降40%以上，超過中型裝置干氣產(chǎn)率的降低幅度，這是由于反應(yīng)溫度降低所致，而焦炭產(chǎn)率僅降低了21.05%，低于中型裝置焦炭產(chǎn)率的降低幅度(在30%以上)[1]。在加工性質(zhì)相近的石蠟基常壓渣油時(shí)，IHCC裝置的液體產(chǎn)品收率比FCC裝置提高7.27百分點(diǎn)。

表1 IHCC和FCC裝置標(biāo)定時(shí)的原料油性質(zhì)、主要操作條件和產(chǎn)物分布

FCC和IHCC裝置標(biāo)定時(shí)汽油性質(zhì)和輕循環(huán)油性質(zhì)見表2。從表2可以看出：在以加氫重油為原料時(shí)，IHCC汽油的組成明顯不同于FCC汽油，前者的烯烴體積分?jǐn)?shù)高，在30%～35%之間，而后者的烯烴體積分?jǐn)?shù)只有23.8%；IHCC汽油的RON比FCC汽油低0.7～1.3個(gè)單位，這與各裝置的提升管出口溫度之差密切相關(guān)，即溫度每提高10 ℃，RON增加1個(gè)單位，按此原理推算，兩者的RON應(yīng)該基本相同，但I(xiàn)HCC汽油的MON應(yīng)低于FCC汽油。在以石蠟基常壓渣油為原料時(shí)，IHCC汽油的烯烴體積分?jǐn)?shù)為54.9%，比FCC汽油增加13.1百分點(diǎn)，即使在液化氣產(chǎn)率降低約4百分點(diǎn)時(shí)，IHCC汽油的RON也與FCC汽油相同，而MON 比FCC汽油低約1個(gè)單位。

從表2還可以看出，無論是加氫重油，還是石蠟基常壓渣油，采用IHCC技術(shù)后，輕循環(huán)油性質(zhì)均得到改善，表現(xiàn)為十六烷值明顯增加，氫含量增加，同時(shí)硫、氮含量降低。

為了比較和判斷FCC和IHCC過程的碳?xì)湓俜植汲潭?，采用用碳、氫有效利用率兩?xiàng)指標(biāo)來評(píng)價(jià)，其數(shù)值高低反映了目的產(chǎn)品對(duì)原料中碳、氫元素利用的有效程度。碳有效利用率(EC)定義為液化氣、汽油、輕循環(huán)油中的碳占原料中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和。氫有效利用率(EH)定義為液化氣、汽油、輕循環(huán)油中的氫占原料中氫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和。

表2 IHCC和FCC裝置標(biāo)定時(shí)的汽油和輕循環(huán)油性質(zhì)

FCC和IHCC裝置標(biāo)定時(shí)加氫重油原料中的碳、氫有效利用率見表3。由表3可以看出，多產(chǎn)汽油的FCC裝置標(biāo)定、多產(chǎn)汽油的IHCC裝置標(biāo)定和多產(chǎn)輕質(zhì)油的IHCC裝置標(biāo)定時(shí)的碳有效利用率(EC)分別為79.83%，88.17%，89.64%，而氫有效利用率(EH)分別為85.26%，90.49%，91.70%。說明IHCC工藝可以明顯提高原料中的碳、氫有效利用率。即使如此，IHCC工藝對(duì)原料碳、氫的有效利用率仍然低于20世紀(jì)70年代餾分油的催化裂化，當(dāng)時(shí)餾分油催化裂化對(duì)原料碳、氫的有效利用率約為94%[2]。因此，IHCC工藝的產(chǎn)物分布仍有改善的空間。預(yù)測(cè)在HAR裝置達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，IHCC工藝對(duì)原料中碳、氫的有效利用率將達(dá)到更高的水平。

表3 IHCC、FCC裝置標(biāo)定時(shí)加氫重油原料中的碳、氫有效利用率

3 IHCC工藝有待開發(fā)的技術(shù)

3.1 IHCC與渣油加氫技術(shù)集成

IHCC與渣油加氫(RDS)技術(shù)集成體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：一是可以為RDS裝置提供FGO，替代RDS原料中的餾分油(VGO)；二是由于IHCC工藝適合處理劣質(zhì)原料，可以降低RDS裝置運(yùn)轉(zhuǎn)初期的操作苛刻度，為IHCC工藝提供更劣質(zhì)的加氫重油。HSCC裝置可生產(chǎn)更多的富含多環(huán)芳烴的FGO，而FGO中的多環(huán)芳烴由HAR裝置進(jìn)行飽和加氫，降低了RDS裝置對(duì)原料中膠質(zhì)和瀝青質(zhì)加氫改質(zhì)的要求，有利于延長RDS裝置運(yùn)轉(zhuǎn)周期，從而使RDS和FCC裝置的運(yùn)行周期更加匹配[3]。

3.2 IHCC工藝產(chǎn)品方案的靈活性

常規(guī)的FCC工藝產(chǎn)品生產(chǎn)方案包括多產(chǎn)液化氣(丙烯)和汽油、多產(chǎn)汽油和多產(chǎn)輕質(zhì)油等方案。IHCC工藝產(chǎn)品生產(chǎn)方案比常規(guī)的FCC工藝更加靈活，原因在于IHCC工藝中含有FGO加氫處理部分，可以通過調(diào)整FGO餾程范圍以及FGO的流量來實(shí)現(xiàn)IHCC工藝的多種產(chǎn)品生產(chǎn)方案，并使每種產(chǎn)品生產(chǎn)方案處于最佳水平。當(dāng)IHCC工藝多產(chǎn)液化氣(丙烯)和汽油時(shí)，可采用含擇形分子篩的專用催化劑，降低FGO初餾點(diǎn)(如330 ℃或300 ℃甚至250 ℃)以提高FGO流量，使更多的加氫FGO返回到HSCC原料中去，同時(shí)提高HAR裝置的加氫飽和深度；當(dāng)IHCC工藝多產(chǎn)汽油時(shí)，可適當(dāng)?shù)靥岣逪SCC裝置的反應(yīng)苛刻度，并保持適宜的FGO加氫飽和深度，降低FGO初餾點(diǎn)(如330 ℃或300 ℃甚至250 ℃)以提高FGO流量，使更多加氫FGO返回到HSCC原料中去，最極端情況是將輕循環(huán)油餾分全部切入到FGO中，經(jīng)加氫處理后再返回到HSCC原料中，這樣就不產(chǎn)輕循環(huán)油餾分；當(dāng)IHCC工藝多產(chǎn)高十六烷值輕循環(huán)油時(shí)，可適當(dāng)?shù)亟档虷SCC裝置的反應(yīng)苛刻度，提高FGO初餾點(diǎn)(如大于350 ℃)。

3.3 IHCC汽油后處理技術(shù)的開發(fā)

IHCC汽油烯烴含量過高，尤其對(duì)于加工石蠟基原料，其汽油烯烴體積分?jǐn)?shù)高達(dá)50%，必須開發(fā)出具有競(jìng)爭(zhēng)力的降低IHCC汽油烯烴的技術(shù)，才能使IHCC工藝更有競(jìng)爭(zhēng)力。針對(duì)IHCC汽油的組成特點(diǎn)，開發(fā)汽油輕烯烴醚化和重烯烴芳構(gòu)化脫硫集成技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)汽油烯烴體積分?jǐn)?shù)小于20%、硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于10 μgg、辛烷值增加1個(gè)單位以上的目標(biāo)。

汽油輕烯烴醚化和重烯烴芳構(gòu)化脫硫集成技術(shù)是將IHCC汽油中碳五烯烴切割出來進(jìn)行醚化[4]，對(duì)碳六以上烯烴進(jìn)行芳構(gòu)化，其芳構(gòu)化過程是在汽油脫硫過程中一并進(jìn)行的，已進(jìn)行初步的試驗(yàn)研究，取得了較為理想的試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)原料的IHCC汽油(全餾分)組成見表4。將原料中的碳五組分切出，原料中的重餾分組成及重餾分芳構(gòu)化脫硫后的組成也列于表4。

表4 典型的IHCC汽油組成及其烯烴分布

從表4可以看出，重餾分芳構(gòu)化脫硫后，其芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加1.5百分點(diǎn)，RON只降低0.4個(gè)單位，而MON增加0.4個(gè)單位，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.6 μgg。考慮到實(shí)驗(yàn)室汽油脫硫裝置在汽油相同的脫硫率下，汽油辛烷值損失高于工業(yè)裝置約1個(gè)單位以上[5-6]，因此在未來的工業(yè)汽油脫硫芳構(gòu)化裝置上，RON有可能增加0.5個(gè)單位以上，MON有可能增加1.5個(gè)單位以上。

將碳五烯烴醚化后的汽油和重餾分芳構(gòu)化脫硫后的汽油進(jìn)行混兌，混兌后的汽油組成列于表4。從表4可以看出，混兌后的汽油可作為未來滿足國Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)的車用汽油調(diào)合組分。

4 結(jié) 論

(1) IHCC工藝實(shí)現(xiàn)了煉油技術(shù)從追求高轉(zhuǎn)化率向高選擇性轉(zhuǎn)變，強(qiáng)化了脫碳工藝和加氫工藝等不同的煉油工藝之間的組合，從而提高石油資源利用效率，為煉油工藝技術(shù)集成提供了范例。

(2) IHCC工藝的工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明：對(duì)于石蠟基常壓渣油原料，IHCC工藝與FCC工藝相比，液體產(chǎn)品收率增加6百分點(diǎn)以上；對(duì)于加氫重油原料，IHCC工藝與FCC工藝相比，液體產(chǎn)品收率增加10百分點(diǎn)以上。

(3) IHCC工藝適合處理劣質(zhì)重油，提高了煉油廠處理劣質(zhì)原料油的適應(yīng)性。

(4) IHCC工藝具有多種不同的產(chǎn)品生產(chǎn)方案，且相互切換更加靈活。

(5) IHCC工藝在應(yīng)對(duì)原油供應(yīng)的重質(zhì)化與劣質(zhì)化、促進(jìn)有限的重油資源深度和高效轉(zhuǎn)化、增產(chǎn)輕質(zhì)油品等方面均具有重要意義，同時(shí)，還將部分解決中國石油化工能效倍增與二氧化碳排放問題。

[1] 許友好，戴立順，龍軍，等.多產(chǎn)輕質(zhì)油的FGO選擇性加氫工藝和選擇性催化裂化工藝集成技術(shù)(IHCC)的研究[J].石油煉制與化工，2011，42(3)：7-12

[2] 陳俊武，許友好.催化裂化工藝與工程[M].3版.北京：中國石化出版社，2015

[3] 李大東.加氫處理工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2011

[4] 袁清，毛俊義，黃濤，等.輕汽油醚化催化蒸餾過程模擬研究[J].石油煉制與化工，2011，42(7)：67-72

[5] 李鵬，田健輝.汽油吸附脫硫S Zorb技術(shù)進(jìn)展綜述[J].煉油技術(shù)與工程，2014，44(1)：1-6

[6] 段玉亮,劉鋒,尹威威.S Zorb裝置長周期運(yùn)行分析[J].石油煉制與化工,2015,46(11):46-51

DEVELOPMENT AND COMMERCIAL APPLICATION OF IHCC TECHNOLOGY FOR MAXIMIZING LIQUID YIELD

Xu Youhao1， Liu Tao1， Wang Yi2， Sun Lili3

(1.SINOPECResearchInstituteofPetroleumProcessing，Beijing100083； 2.Huai’anQingjiangPetrochemicalCompanyLtd.YangziPetrochemicalCompanyLtd.SINOPEC； 3.SINOPECEngineeringIncorporation)

From 2007 to 2015， IHCC process (Integration of FCC Gas Oil Hydrotreating and Highly Selective Catalytic Cracking for Maximizing Liquid Yield)， after process development and industrial test， completed a series of technical consideration， pilot plant experiments， basic and engineering design， key equipment development， as well as construction and start-up of industrial unit， industrial test plan formulation and calibration work. The commercial tests of IHCC disclose that compared with conventional FCC process， the liquid yield can be increased by 10.04 percentage points and coke yield decreased by over 20%， respectively using hydrotreated residue as feedstock， while liquid yield can be increased by 6 percentage points using paraffinic AR feed. The successful development of IHCC technology shift the refining technology from pursuing high conversion to high selectivity， leading to efficient utilization of oil resources， and reduction of CO2emission and energy saving.

catalytic cracking； wax oil hydrotreating； conversion； selectivity； liquid product yield

2016-01-05； 修改稿收到日期： 2016-03-28。

許友好，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事催化裂化工藝的研究工作。

許友好，E-mail：xuyouhao.ripp@sinopec.com。

國家科技支撐計(jì)劃課題資助項(xiàng)目(2012BAE05B05)；2011—2015年度中國石油化工股份有限公司十條龍攻關(guān)項(xiàng)目。