程光劍，張曉琳，陶貴金，石巖峰，王美淇

（中國石油遼陽石化公司研究院，遼寧 遼陽 111003）

加氫精制是石油產(chǎn)品最重要的精制方法之一，是指在催化劑作用下，去除油品中的S、N、O等雜質(zhì)，飽和烯烴和二烯烴，芳烴部分加氫飽和，以達到改善油品質(zhì)量的目的。

某煉化企業(yè)柴油加氫精制裝置采用國內(nèi)開發(fā)的柴油超深度脫硫催化劑［1，2］，并裝填少量裂化劑以滿足增產(chǎn)石腦油工況，原加工原料為直餾柴油，但因市場變化、提質(zhì)增效和公司整體物料平衡等多方面因素，實際生產(chǎn)時會摻煉其它品種油品，如在不確定摻煉后對床層溫升、反應(yīng)產(chǎn)物的影響前提下生產(chǎn)，對裝置平穩(wěn)運行會產(chǎn)生一定的影響。

此實驗通過采取不同原料組成和反應(yīng)溫度進行加氫精制反應(yīng)，對加氫油中石腦油餾分進行分析，查看不同原料組成和反應(yīng)溫度對加氫精制石腦油產(chǎn)物性質(zhì)的影響，為生產(chǎn)提供參考和指導(dǎo)［3，4］。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

該公司加氫精制裝置原料油主要為常減壓車間的常2線、常3線和減1線柴油。結(jié)合公司實際生產(chǎn)情況、油品性質(zhì)及發(fā)展規(guī)劃，考慮摻煉催化輕柴油（LCO）、催化重柴油（HCO），裂解汽油（PG），油品性質(zhì)指標(biāo)見表1。

由表1可以看出，催化劑對原料油指標(biāo)雖然有一定約束和限制，但根據(jù)幾種原料性質(zhì)的初步分析和判斷，通過合理調(diào)配比例，可以達到全公司的物料平衡、節(jié)能降耗、優(yōu)化生產(chǎn)，同時不影響裝置正常運轉(zhuǎn)的目的。

表1 原料油典型性質(zhì)及限定指標(biāo)

1.2 實驗部分

1.2.1 評價裝置實驗采用的評價裝置為100 mL固定床加氫反應(yīng)評價裝置，流程見圖1。

圖1 加氫精制評價裝置流程

進樣系統(tǒng)包含氣體進料管線和液體進料管線，氣體進料通過質(zhì)量流量計控制，液體進料通過計量泵控制。反應(yīng)系統(tǒng)為固定床反應(yīng)器，共設(shè)有4個溫度控制點和4個溫度指示點。物料從反應(yīng)器流出先經(jīng)冷凝器冷卻進入高壓分離罐，之后通過閥門控制流入低壓分離。

取樣時，關(guān)閉高低壓分離器上下閥門，將低壓分離器從系統(tǒng)切出，通過低分泄壓口排放氣體，再打開低分底部出口閥，采集加氫后的液相產(chǎn)品。

1.2.2 評價條件加氫精制評價采用的實驗條件參考加氫精制裝置的操作參數(shù)，具體設(shè)置見表2。

表2 加氫精制評價條件

1.2.3 評價參數(shù)及反應(yīng)結(jié)果結(jié)合公司實際生產(chǎn)情況，評價實驗為直餾柴油中摻煉LCO，HCO和PG作為反應(yīng)原料，1種方案為調(diào)配摻入的非直餾柴油比例，采用相同的設(shè)置溫度;另1種是相同的調(diào)配比例，采用不同的反應(yīng)溫度。

通過以上2種方案，查看反應(yīng)過程中床層實際溫度的變化和石腦油產(chǎn)品的組成變化，判斷不同原料和反應(yīng)溫度對加氫精制的影響［5～10］。反應(yīng)條件見表3。

表3 評價原料及反應(yīng)溫度

續(xù)表3

根據(jù)表3列出的原料組成和反應(yīng)器加熱溫度進行評價實驗。

首先向系統(tǒng)中充壓至6.5 MPa，設(shè)置加熱溫度為280℃，開始加熱。待床層實際溫度達到280℃后，打開原料泵開始進料，同時打開氫氣質(zhì)量流量計通入氫氣，將加熱溫度設(shè)置至最終目標(biāo)溫度。隨著原料和氫氣的進入催化劑床層，會放出大量的熱，床層實際溫度會升高30℃，溫度穩(wěn)定1 h后，將之前反應(yīng)產(chǎn)生的過渡料排出，正式收集產(chǎn)品。

得到的加氫精制產(chǎn)品，通過蒸餾切割出餾程＜180℃的石腦油餾分，得到石腦油體積收率和PONA值，通過下式計算芳潛。

芳潛=0.93×（環(huán)己烷含量+甲基環(huán)戊烷含量）+0.94×（C7環(huán)烷烴含量）+0.95×（C8環(huán)烷烴含量）+0.96×（C9環(huán)烷烴含量）+（C6～9的總芳烴含量）

床層溫度、石腦油收率、PONA和芳潛見表4。

表4 床層溫度和石腦油分析結(jié)果

2 結(jié)果與討論

（1）不同原料對應(yīng)的反應(yīng)床層溫度見圖2。

圖2 不同原料對反應(yīng)床層溫度的影響

該公司加氫精制裝置實際LCO的摻煉比例為10%，床層反應(yīng)溫度351℃，以此為參考，從溫升來看，加氫精制直餾柴油原料中可以摻煉10%的HCO和PG。隨著LCO、PG和HCO摻入量的增加，床層溫度上升，但未出現(xiàn)飛溫現(xiàn)象。在同樣的摻入比例時，隨著系統(tǒng)給的加熱溫度升高，床層實際溫度隨之升高。所以可以在一定范圍內(nèi)提高反應(yīng)器入口溫度，達到改善加氫油品性質(zhì)的目的。

（2）不同反應(yīng)原料及床層加熱溫度下，石腦油收率見圖3、4。

圖3 不同組成原料的石腦油收率

圖4 不同反應(yīng)溫度的石腦油收率

PG餾程低，摻入直餾柴油中對反應(yīng)產(chǎn)物中石腦油收率影響很大，摻入比例越高，石腦油收率越高。LCO和HCO的摻入對石腦油收率影響不大，但隨著摻入量的增加，反應(yīng)溫度升高，催化劑床層中的裂解催化劑起到一定作用，石腦油收率略有提高。

當(dāng)固定PG和HCO摻入比例，提高反應(yīng)溫度，對石腦油收率的提高略有影響，但因催化劑本身性能及反應(yīng)溫升有限的原因，促進作用不大。

（3）不同反應(yīng)條件下石腦油組分芳潛的變化見圖5、6。

圖5 不同原料對石腦油餾分芳潛的影響

隨著PG加入比例的增加，對石腦油餾分組成的影響很大，芳烴含量和環(huán)烷烴含量增加非常明顯。主要是因為PG中芳烴含量很高。LCO加入比例的增加，反應(yīng)溫度提高促進反應(yīng)，芳烴含量會有所增加，芳潛呈增大趨勢。

圖6 不同溫度對石腦油餾分芳潛的影響

但隨著HCO加入比例的增加，對石腦油餾分組成的影響不明顯，主要是HCO中重芳烴含量高，該反應(yīng)對重芳烴飽和，開環(huán)，斷鏈的能力不強導(dǎo)致。在摻入相同比例的PG和HCO時，提高反應(yīng)溫度對芳烴或者是環(huán)烷烴的飽和、開環(huán)、斷鏈能力稍微有所提高，所以芳潛略有下降。

3 結(jié)論

（1）從實驗結(jié)論來看，LCO、HCO、PG的加入會導(dǎo)致反應(yīng)溫升提高，摻入量越大，反應(yīng)溫升越明顯，但沒有出現(xiàn)反應(yīng)劇烈，飛溫的實驗現(xiàn)象。

（2）PG加入比例的增加對石腦油餾分組成的影響很大，芳潛增加明顯。摻煉LCO和HCO，由于組分較重，不能對石腦油組成產(chǎn)生較大影響。

（3）以實際生產(chǎn)時原料的配比對應(yīng)的床層溫度為參考，建議嘗試摻煉5%的PG或HCO，待穩(wěn)定運行后，再加大摻煉比例。

（4）該公司有計劃將催化重汽油進加氫精制，該汽油芳烴和烯烴含量高，與PG接近，可參考摻煉PG時反應(yīng)溫升的規(guī)律和對產(chǎn)品的影響進行摻煉，建議先摻煉5%。

（5）摻煉時應(yīng)設(shè)置緩沖罐，原料混合均勻后進入裝置反應(yīng)器，以免性質(zhì)波動大產(chǎn)生不穩(wěn)定因素。