張 飛，呼曉昌，李 斌

(1.中國石化天津分公司，天津 300271；2.中海油節(jié)能減排監(jiān)測中心)

近年來，原油重質(zhì)化、劣質(zhì)化趨勢日益加重，加氫裂化技術成為現(xiàn)代煉油化工企業(yè)“油-化-纖”結(jié)合的中心[1-3]，扮演著越來越重要的角色。天津分公司根據(jù)市場行情，為進一步降低柴油產(chǎn)量，同時拓寬高附加值產(chǎn)品范圍，通過調(diào)整加氫裂化裝置反應部分和分餾系統(tǒng)的工藝參數(shù)，在2號加氫裂化裝置進行了試生產(chǎn)工業(yè)白油的工業(yè)試驗。由于天津分公司沒有生產(chǎn)工業(yè)白油的先例，因此本次2號加氫裂化裝置試生產(chǎn)工業(yè)白油為天津分公司原油的二次加工方案及拓寬產(chǎn)品結(jié)構(gòu)開辟了新的思路。

1 裝置流程

加氫裂化裝置反應部分為常規(guī)高壓加氫裂化反應流程，采用爐前混氫流程。原料油與氫氣的混合物(混氫油)與反應產(chǎn)物換熱后進入反應進料加熱爐，加熱至反應需要的溫度后進入加氫精制反應器，進行加氫脫硫、脫氮、芳烴飽和等反應。用冷氫將精制反應產(chǎn)物調(diào)整至所需要的裂化溫度后，進入加氫裂化反應器，進行加氫裂化反應。精制反應器中裝填中國石化大連(撫順)石油化工研究院開發(fā)的FF-66精制催化劑，裂化反應器中級配裝填FC-52FC-32FC-80裂化催化劑。

加氫裂化裝置分餾系統(tǒng)的原則流程如圖1所示。自反應部分來的生成油(包括冷低壓分離器油和熱低壓分離器油)進入脫丁烷塔，脫丁烷塔塔底油經(jīng)與反應生成油換熱后進入分餾塔進料加熱爐，加熱至分餾塔所需要的溫度進入主分餾塔，并在主分餾塔塔底吹入過熱蒸汽。主分餾塔設有兩個中段回流，分別簡稱一中回流和二中回流。一中回流和二中回流分別與噴氣燃料側(cè)線及柴油側(cè)線在同一層塔盤抽出，回收熱量后返回主分餾塔。

主分餾塔塔頂氣相經(jīng)換熱冷卻后進入分餾塔回流罐，一部分液體回流至主分餾塔塔頂，一部分液體經(jīng)過換熱后送至石腦油分餾塔，將輕、重石腦油分離后送出裝置。主分餾塔設兩個側(cè)線抽出，分別為噴氣燃料和柴油；噴氣燃料側(cè)線汽提塔塔底熱源為主分餾塔二中回流；柴油側(cè)線汽提塔塔底熱源為過熱蒸汽。從主分餾塔底抽出加氫裂化尾油依次作為石腦油穩(wěn)定塔底重沸器、石腦油分餾塔底重沸器熱源。

圖1 2號加氫裂化裝置分餾系統(tǒng)原則流程C-201—脫丁烷塔；P-203—主分餾塔進料泵；P-202—脫丁烷塔塔底循環(huán)泵；F-201—脫丁烷塔塔底重沸爐；C-202—主分餾塔；F-202—主分餾塔進料加熱爐；P-209—主分餾塔一中回流泵；P-215—主分餾塔二中回流泵；D-202—主分餾塔塔頂回流罐；A-202—主分餾塔塔頂空氣冷卻器；P-205—主分餾塔塔頂回流泵；C-205—石腦油分餾塔；A-203—石腦油分餾塔塔頂空氣冷卻器；P-210—輕石腦油泵；P-211—重石腦油泵；C-203—噴氣燃料汽提塔；P-206—噴氣燃料泵；C-204—柴油汽提塔；P-207—柴油泵；P-208—主分餾塔塔底泵(尾油泵)

2 柴油產(chǎn)品與白油指標對比

表1 2號加氫裂化裝置原柴油產(chǎn)品性質(zhì)與5號工業(yè)白油指標(Ⅰ)的對比

油品的閃點與其蒸發(fā)性有關，與油品的10%餾出溫度關聯(lián)密切[4]，為了保證側(cè)線產(chǎn)品的閃點合格，應該通過汽提把低沸點物質(zhì)去除[5]，即提高柴油的初餾點可提高其閃點。柴油的黏度與其化學組成有關，對于同一系列的烴類，除個別情況外，平均相對分子質(zhì)量越大，其黏度也越大[6]，因此可以通過提高柴油產(chǎn)品的終餾點來提高柴油餾分的平均相對分子質(zhì)量，從而提高黏度?；蛘?，可將柴油餾分的輕端適當切除，亦可提高其平均相對分子質(zhì)量，從而在提高閃點的同時也可提高黏度[7]。柴油的芳烴含量隨著加氫裂化轉(zhuǎn)化率的增加而減小[6]，與反應氫分壓和精制反應深度的關系尤為密切。反應氫分壓高，精制反應深度大，均對降低柴油產(chǎn)品的芳烴含量有利。

加氫裂化柴油產(chǎn)品的硫含量很低，通常質(zhì)量分數(shù)應低于10 μgg[8]，但該裝置所產(chǎn)柴油產(chǎn)品硫含量卻較高，質(zhì)量分數(shù)為18.8 μgg，原因是換熱器異常導致柴油產(chǎn)品被污染。此外，由于柴油汽提塔采用1.0 MPa蒸汽汽提，故柴油產(chǎn)品中的水含量較高(質(zhì)量分數(shù)為492 μgg)，并導致產(chǎn)品外觀渾濁。

通過上述分析可知，要用2號加氫裂化裝置的柴油餾分生產(chǎn)滿足標準NBSHT 0006—2017中5號工業(yè)白油(Ⅰ)指標要求的白油產(chǎn)品，需要對裝置的反應部分及分餾系統(tǒng)進行工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，并應在檢修期間增加柴油餾分脫水設施。

3 試生產(chǎn)白油工業(yè)試驗

3.1 原料性質(zhì)

試生產(chǎn)白油前，天津分公司在2020年2月的整體原油加工量只有780 kt，裝置負荷率很低，原油油種為巴士拉輕質(zhì)原油+烏拉爾原油(質(zhì)量比為3∶1)。相應地，2號加氫裂化裝置加工量為155 th，負荷率僅為70%，其中摻煉有6 th的催化裂化柴油(簡稱催化柴油)和5 th的3號常減壓蒸餾裝置的減一線油(簡稱3號減一線油)。

第一次試生產(chǎn)白油期間，公司加工原油的油種不變，2號加氫裂化裝置的加工量提高至180 th，裝置不摻煉催化柴油，而僅摻煉5 th的3號減一線油。第二次試生產(chǎn)白油期間，公司加工原油的油種改為巴士拉輕質(zhì)原油+俄羅斯管混CPC原油(質(zhì)量比3∶1)，2號加氫裂化裝置的加工量提至165 th，裝置不摻煉催化柴油，而僅摻煉5 th的3號減一線油。由此可見，兩次試生產(chǎn)白油期間，裝置負荷相差較大，可分別在高空速和低空速的工況下，驗證裝置是否可生產(chǎn)出滿足白油指標中芳烴含量要求的柴油產(chǎn)品。表2為裝置試生產(chǎn)白油前及兩次試生產(chǎn)白油期間的原料性質(zhì)。

表2 試生產(chǎn)白油前及兩次試生產(chǎn)白油期間的原料性質(zhì)對比

3.2 生產(chǎn)調(diào)整措施

3.2.1 降低柴油餾分芳烴含量的措施降低柴油餾分芳烴含量的措施有：①提高加氫精制反應深度；②提高加氫裂化反應轉(zhuǎn)化率。

工業(yè)白油(Ⅰ)指標中要求芳烴質(zhì)量分數(shù)不大于5%，而2號加氫裂化裝置所產(chǎn)柴油的實際芳烴質(zhì)量分數(shù)為9.8%，因此需通過提高加氫精制反應深度來降低柴油的芳烴含量。具體做法是，通過對反應加熱爐升溫、提高加氫精制反應器入口溫度來提高加氫精制反應深度。雖然加氫反應是放熱反應，從熱力學平衡來說，提高溫度對加氫反應化學平衡不利，但是在工業(yè)裝置的操作條件下，對于大多數(shù)含硫化合物和芳烴而言，決定反應深度高低的因素是反應速率而不是化學平衡[6]。在對加氫精制反應器進行升溫的同時，對加氫裂化反應器的各床層溫度進行緩慢提升，提高裂化轉(zhuǎn)化率，同時分步提升冷高壓分離器壓力。

3.2.2 提高柴油餾分黏度及閃點的措施提高柴油餾分黏度和閃點的措施有：①提高主分餾塔塔底溫度，即通過提高脫丁烷塔塔底重沸爐及主分餾塔進料加熱爐爐膛溫度使主分餾塔塔底溫度緩慢提升，主分餾塔塔底溫度由289 ℃最高提升至295 ℃，后穩(wěn)定在294 ℃。②提高柴油抽出溫度，提高柴油外送量，具體做法是加大主分餾塔柴油側(cè)線抽出量，使柴油外送量增大至31.7 th左右，柴油抽出溫度提高至275 ℃；同時相應調(diào)整噴氣燃料側(cè)線抽出溫度，增大柴油汽提塔蒸汽量，使之由0.16 th 增大至0.40 th，提高柴油的初餾點及終餾點；調(diào)整過程中，同步對一中回流及塔頂系統(tǒng)進行調(diào)整，保證在生產(chǎn)白油期間裝置噴氣燃料產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)合格。

3.3 工藝參數(shù)

裝置試生產(chǎn)白油前后的相關工藝參數(shù)對比如表3所示。

由表3可以看出：在裝置兩次試生產(chǎn)白油期間，精制反應器平均溫度、溫升均較試生產(chǎn)前提高約10 ℃；第一次試生產(chǎn)期間，裝置負荷相對較大，裂化反應器平均溫度較試生產(chǎn)前提高約7 ℃，第二次試生產(chǎn)期間，由于裝置低負荷運行，因此裂化反應溫度較試生產(chǎn)前提高約2 ℃；主分餾塔塔底溫度由280 ℃提至292 ℃和294 ℃，柴油抽出溫度由260 ℃提高至276 ℃和274 ℃，汽提蒸汽量由0.16 th增大至0.40 th和0.32 th，柴油外送量由28 th增加至36 th和32 th。

表3 試生產(chǎn)白油前后操作參數(shù)對比

3.4 柴油性質(zhì)

經(jīng)過上述調(diào)整措施，裝置得到的柴油餾分的性質(zhì)如表4所示。由表4可以看出：試生產(chǎn)期間柴油餾分中的芳烴質(zhì)量分數(shù)降低至2.95%和2.59%，滿足5號工業(yè)白油(Ⅰ)指標要求；餾程穩(wěn)定在240～340 ℃；柴油黏度(40 ℃)增大至4.299 mm2s和4.415 mm2s，滿足5號工業(yè)白油(Ⅰ)指標要求；

表4 試生產(chǎn)白油期間分析數(shù)據(jù)

需要說明的是，兩次試生產(chǎn)期間，柴油餾分的硫質(zhì)量分數(shù)均為40 μgg左右，未能滿足工業(yè)白油(Ⅰ)指標要求。經(jīng)咨詢相關研究單位，對裝置的柴油及尾油進行了硫含量分析，確定柴油餾分中硫含量不合格是高壓換熱器存在輕微內(nèi)漏所致，后經(jīng)采樣分析熱低壓分離器油、脫丁烷塔塔底油、分餾塔塔底油(即尾油未經(jīng)換熱前樣品)，經(jīng)對比，進一步確定原料油與反應產(chǎn)物換熱器存在內(nèi)漏。此外，由于柴油汽提塔采用1.0 MPa蒸汽汽提，因此使得柴油含水量較高且外觀渾濁。以上問題將在天津分公司2020年裝置大檢修期間通過對高壓換熱器進行檢修，以及在柴油出裝置流程增上脫水措施進行解決，因此2號加氫裂化裝置通過調(diào)整操作條件，利用柴油側(cè)線，可生產(chǎn)滿足行業(yè)標準的5號工業(yè)白油。

3.5 產(chǎn)品分布

試生產(chǎn)白油前后裝置的產(chǎn)品分布如表5所示。由表5可以看出，裝置試生產(chǎn)白油時，由于需要提高柴油餾分的終餾點，分餾塔塔底重組分上行，使得噴氣燃料及柴油(白油)的收率增加較明顯，尾油收率則有所降低。由于2號加氫裂化裝置利用柴油汽提塔產(chǎn)出白油，在裝置生產(chǎn)白油期間，柴油餾分按照白油產(chǎn)品出廠，而并非按照普通柴油出廠，因此裝置在壓減柴油產(chǎn)量及提高高附加值產(chǎn)品產(chǎn)量方面起到雙贏的作用。

表5 試生產(chǎn)白油前后裝置的產(chǎn)品分布對比 w，%

3.6 其他產(chǎn)品性質(zhì)

試生產(chǎn)白油前后，除柴油以外的產(chǎn)品性質(zhì)如表6所示。由表6可以看出，裝置試生產(chǎn)白油后，其他產(chǎn)品性質(zhì)未受影響，并且由于提高了反應苛刻度，使得噴氣燃料煙點有所提高，尾油BMCI有所降低，對產(chǎn)品質(zhì)量有利。

表6 試生產(chǎn)白油前后除柴油外的產(chǎn)品性質(zhì)對比

4 結(jié) 論

(2)目前除硫含量及水含量仍未滿足5號工業(yè)白油(Ⅰ)指標要求外，柴油餾分的其余性質(zhì)均已達到行業(yè)標準NBSHT 0006—2017中5號工業(yè)白油(Ⅰ)指標要求。此問題將在天津分公司2020年裝置大檢修期間通過對高壓換熱器進行檢修，以及在柴油出裝置流程增上脫水措施進行解決。

(3)2號加氫裂化裝置利用柴油側(cè)線生產(chǎn)5號工業(yè)白油，將為天津公司減產(chǎn)柴油、生產(chǎn)高附加值白油產(chǎn)品、拓寬產(chǎn)品結(jié)構(gòu)提供有力支持。