張生強

（寧夏寶塔能源化工有限公司，寧夏銀川 750002）

80×104t/a 汽柴油混合加氫改質裝置采用中國石化撫順石油化工研究院提供的加氫改質技術，原料為RFCC 柴油、焦化柴油、焦化汽油、DCC 柴油、直餾柴油混合原料，經(jīng)過加氫精制和改質脫硫脫氮工藝。該技術通過選用選擇性開環(huán)能力強的加氫催化劑，在加氫改質采用串聯(lián)一次性通過的工藝流程，在加工催化柴油、焦化柴油、直餾柴油混合油時可以生產(chǎn)十六烷值高、硫含量低、安定性好的優(yōu)質清潔燃料油組分。裝置由反應部分、分餾部分、穩(wěn)定部分及機組組成。其中反應部分采用爐前混氫方案，以提高換熱器的換熱效率，減緩結焦程度，采用冷分流程以節(jié)約投資，提供循環(huán)氫濃度，分餾部分采用先分餾后穩(wěn)定流程，分餾塔采用重沸爐供熱，穩(wěn)定塔采用塔底重沸器供熱。裝置于2018 年7月一次性開車成功，生產(chǎn)運行平穩(wěn)，工藝參數(shù)控制在設計范圍內，加氫改質工藝操作靈活。經(jīng)過加氫處理可有效地脫除混合柴油原料中的硫、氮、氧及重金屬，對烯烴和稠環(huán)芳烴選擇性加氫飽和，降低了柴油凝點和色度，改善了柴油的穩(wěn)定性[1-3]。

1 催化裂化柴油作原料

為了考察裝置對單一原料的適應性，優(yōu)化裝置操作工況提高經(jīng)濟效益，為今后裝置節(jié)能降耗工作提供依據(jù)；同時結合本公司常柴、催柴庫存情況，考慮公司銷售的實際需要，為柴油調合創(chuàng)造更大的空間，經(jīng)過對裝置技術的認真分析，在確保裝置安全、設備運行工況良好、催化劑活性不受影響的前提下，確定了理論可行，技術可靠穩(wěn)妥的生產(chǎn)方案，并組織生產(chǎn)人員學習掌握，于2018 年11 月15 日開始在加氫裝置單獨加工催化柴油。

2 裝置投產(chǎn)運行前的準備工作

鑒于原始開工試生產(chǎn)，考慮催化柴油的組成，保證反應溫度的可控制性，將催化柴油原料中摻入15%石腦油，設定反應器進料量為60 t/h，循環(huán)量為25 t/h，實際加工量為35 t/h。試運行后，根據(jù)生成實際情況做調整，生產(chǎn)初期控制柴油標準達到國Ⅳ要求，待生產(chǎn)狀況穩(wěn)定后逐步過渡到國Ⅴ標準。

3 工藝參數(shù)的確定

考慮反應器和催化劑設計操作等要求，反應溫度和反應壓力控制在設計參數(shù)以內，實際操作過程中可根據(jù)原料性質的變化，對進料量、新氫補充量、氫油比、除鹽水注入量、反應溫度等主要參數(shù)重新設定。

（1）原料性質變化后，加工量要適時調整。因為原料的變化影響了加工量的變化，為此其不能按照設計量進料，當原料量過大，一旦達到反應溫度，反應放熱可能很劇烈，床層溫度升高快；當原料量過小，反應空速變小，停留時間增長，原料燒結幾率增加。在溫度和壓力不變的情況下，加劇裂解反應、選擇性差，氣體收率增加，所以確定了35 t/h 的加工量，并增加了25 t/h循環(huán)量。原料摻入石腦油是考慮裝置在升溫末期，反應初期床層溫升的可控性。

（2）出于對生產(chǎn)工況的慎重考慮，將反應壓力由13 MPa 降低為9.5 MPa，后期繼續(xù)根據(jù)反應深度和產(chǎn)品質量再做調整。

（3）根據(jù)以往操作經(jīng)驗，將反應溫度暫定為297～301 ℃。

（4）維持較高的氫分壓和增大氫油比，有利于抑制因原料變重而加劇的縮合生焦反應，保護催化劑活性。

（5）為了減少設備結垢和腐蝕的風險，考慮原料含氮量和含硫量的增加，注水量在原比例的基礎上稍有增加。設定生產(chǎn)條件（見表1）。

表1 生產(chǎn)條件對比

4 生產(chǎn)工況分析

4.1 原料性質

混合柴油原料的性質（見表2）。

表2 原料油性質

4.2 生產(chǎn)控制

通過調度協(xié)調油品車間，按照85%催化裂化柴油+15%石腦油的比例混合原料后進入加氫改質裝置原料罐，原料過濾器沖洗較為頻繁，嚴重時5 min 反沖洗一次，精制反應器壓降從0.04 MPa 上升到0.06 MPa，說明本公司催柴膠質瀝青質含量高。

純煉催化裂化柴油后，床層溫度分布產(chǎn)生明顯變化。在R3001 入口溫度不變的情況下，純煉催化裂化柴油后精制段溫升明顯升高，精制反應器R3001 一床層溫升最為明顯，與摻煉直餾柴油相比，一床溫升由35 ℃上升到53 ℃。催化裂化柴油中的硫含量大于直餾柴油中的硫含量0.4%以上，氮含量大于819 m3，催化裂化柴油密度明顯高于直餾柴油的密度。單純的催化裂化柴油做原料和混合原料的性質變化較大，原料各項指標均比上一周期要高，原料的餾程相對變窄，密度增大，硫、氮雜質含量相應升高，不飽和烴含量上升，烯烴、芳烴和膠質含量高，硫的形態(tài)也發(fā)生了變化，雜環(huán)硫化物含量上升，反應放熱量變大，導致反應器溫升大，這一點在實際生產(chǎn)中表現(xiàn)非常明顯，應該通過各種手段確保反應器下部溫度不超過催化劑的使用溫度，或者盡量低，以確保裝置的平穩(wěn)運行和延長催化劑的使用壽命。同時密切注意床層的壓降，本次生產(chǎn)中床層壓降未見明顯上升，另外，當原料升溫接近反應溫度點時，一定要緩慢，注意觀察溫波穿透床層，再慎重調整反應器入口原料溫度（見表3）。

表3 催化柴油進料主要操作參數(shù)

原料中的堿性含氮化合物對催化劑的活性有著明顯的影響。尤其當堿性含氮化合物被吸附在催化劑活性中心上，會中和催化劑的酸性位，而降低催化劑的活性。摻煉催化裂化柴油需要提高精制反應溫度，以保證加氫精制的脫硫、脫氮效果，本次生產(chǎn)過程中，觀察溫升在接受范圍之內，也是逐步提高反應溫度使產(chǎn)品的含硫和色度達到要求，同時根據(jù)產(chǎn)品化驗數(shù)據(jù)，保證合格的前提下，調整反應器入口溫度和床層溫升，經(jīng)過實踐探索，以上數(shù)據(jù)基本上是低限值了。

耗氫量方面，由于催化裂化柴油中不飽和烴含量較高，硫氮含量高和膠質含量高，組分重，導致耗氫量升高（見表4）。自裝置進料改為純催柴后，耗氫明顯增加，由以前的9 000 m3/h 上升到12 000 m3/h 以上。為了使床層溫升緩和，循環(huán)氫量也由原來的80 000 m3/h增加到89 000 m3/h，裝置能耗和成本上升，能耗、物耗計算分析和統(tǒng)計（見表5、表6）。

表4 產(chǎn)品性質

表5 混合原料能耗、物耗計算

表6 催化柴油能耗、物耗計算

從加工催化柴油與混合原料對比來看，催化柴油單煉各項耗能指標均有所增加，其中新氫、燃料氣、電費成本上升最高。

5 總結

此次汽柴油混合加氫裝置單獨加工催化柴油方案的順利實施：（1）方案詳細準備工作到位；（2）根據(jù)原料性質的變化，預見性調整操作參數(shù)；（3）對可能發(fā)生的情況要有應對措施和手段。本次試生產(chǎn)經(jīng)過對原料加入石腦油，優(yōu)化了原料組成，降低了運行風險，提高了可行性，對生產(chǎn)參數(shù)的慎重設定，保證了產(chǎn)品質量，最終實現(xiàn)了催化柴油的脫硫脫氮和改質，產(chǎn)出合格柴油，為油品調合提供了高密度、低硫的優(yōu)質柴油組分，拓寬了柴油調合渠道，達到方案的預期目的；（4）此方案的實施從技術層面論證了其可行性，但操作條件苛刻，各項操作參數(shù)調整彈性小，不利于裝置長期平穩(wěn)運行；裝置能耗和成本上升明顯，生產(chǎn)經(jīng)濟效益需要綜合考慮。長遠來看，要兼顧技術的可行性和裝置實際運行的必要性；同時，裝置原料發(fā)生重大變化的情況下，最好聯(lián)系原設計單位做針對性的核算，畢竟原料的組成是裝置設計的重要依據(jù)，必要時要做相應的技術改造，以確保設備和裝置的長期安全運行。