吳 彤，呼曉昌，張 飛

（1.中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271；2.中國海洋石油集團(tuán)有限公司節(jié)能減排監(jiān)測中心，天津 300271）

0 引言

天津煉油乙烯項(xiàng)目加氫裂化裝置（以下簡稱2 號加氫裂化裝置），是以煉油部3#常減壓裝置減二線蠟油為原料，以生產(chǎn)尾油方案進(jìn)行生產(chǎn)操作。目前使用的催化劑為中國石化大連石油化工研究院開發(fā)的FF-66 精制劑及FC-52/FC-32/FC-80 裂化劑級配方案，主要產(chǎn)品有脫硫后輕石腦油、脫硫后重石腦油、優(yōu)質(zhì)航空煤油、優(yōu)質(zhì)柴油、尾油等，其中副產(chǎn)物是液化氣及酸性氣。

近年來，隨著原油重質(zhì)化劣質(zhì)化趨勢日益加重，二次加工技術(shù)中的加氫裂化裝置成為石油化工企業(yè)和現(xiàn)代煉油中“油—化—纖”結(jié)合的中心[1]，扮演著越來越重要的角色。2021 年12月，中國石化天津分公司接到保供北京冬奧會(huì)-50 號超低凝柴油的緊急任務(wù)，成為北京冬奧會(huì)場館應(yīng)急用電特殊油料保供單位，研究決定利用2 號加氫裂化裝置（1.8 Mt/年），通過調(diào)整工藝參數(shù)試生產(chǎn)-50 號超低凝柴油。但是該裝置并沒有生產(chǎn)過-50號超低凝柴油，甚至在國內(nèi)成功生產(chǎn)該牌號柴油的廠家也很少，因此本次試生產(chǎn)-50 號超低凝柴油為天津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 裝置流程簡介

自反應(yīng)部分來的生成油進(jìn)入脫丁烷塔C-201，塔底設(shè)置重沸爐F-201。C201 塔底油在高壓換熱器E102 中與反應(yīng)生成油換熱后進(jìn)入主分餾塔C202 進(jìn)料加熱爐F-202，加熱至C202 塔所需要的溫度進(jìn)入C-202。C202 塔底吹入1.0 MPa 過熱蒸汽，頂汽相經(jīng)換熱器E208 及空冷器A202 等設(shè)備換熱冷卻后進(jìn)入分餾塔回流罐D(zhuǎn)-202。D202 中液體一部分經(jīng)C202 塔頂回流泵P202 打到C202 塔頂，剩余液體經(jīng)過換熱后送至石腦油分餾塔C-205，將輕重石腦油分離后送出裝置。

主分餾塔C202 有柴油側(cè)線抽出和航煤側(cè)線抽出：航煤側(cè)線汽提塔塔C203 底熱源為C202 塔二中回流換熱器E203；柴油汽提塔C-204 在塔底吹入過熱蒸汽。從分餾塔底C202 抽出的為尾油，尾油依次經(jīng)過E218 和E207 分別作為石腦油穩(wěn)定塔C207 重沸器、石腦油分餾塔C205 重沸器熱源。

2 可行性分析

對比2 號加氫裂化裝置主分餾塔柴油側(cè)線生產(chǎn)的柴油產(chǎn)品與-50 號低凝柴油（國Ⅵ）指標(biāo)的性質(zhì)差異，具體見表1。

表1 2 號加氫裂化裝置柴油產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)與-50 號柴油的主要指標(biāo)

由表1 可見，柴油產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)包括運(yùn)動(dòng)黏度、閃點(diǎn)、凝點(diǎn)、冷濾點(diǎn)、銅腐、硫含量、多環(huán)芳烴含量、十六烷值及指數(shù)、95%餾出溫度以及密度等，在-50 號柴油的指標(biāo)范圍之內(nèi)，但凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)均大于-50 號柴油的控制指標(biāo)。因此，研究的重點(diǎn)是如何通過操作調(diào)整降低柴油產(chǎn)品的凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)滿足-50 號柴油的控制指標(biāo)。

冷濾點(diǎn)是柴油低溫性能的重要指標(biāo)，在實(shí)際使用的過程中，柴油的使用效率與冷濾點(diǎn)直接關(guān)聯(lián)。如果冷濾點(diǎn)過高的柴油就會(huì)使其在被應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)時(shí)，造成濾網(wǎng)堵塞。如果溫度降低，蠟的狀態(tài)也會(huì)隨之變化，甚至出現(xiàn)蠟晶，柴油就會(huì)失去自身應(yīng)有的流動(dòng)性，逐漸凝固。為此，必須要對柴油進(jìn)行優(yōu)化處理，降低柴油的冷濾點(diǎn)[1]。降低直餾重柴油95%餾出溫度，此項(xiàng)措施為最直接的有效降低柴油冷濾點(diǎn)的措施，根據(jù)煉油廠收集的數(shù)據(jù)，直餾重柴油95%餾出溫度每下調(diào)5 ℃，冷濾點(diǎn)可下降1～2 ℃[2]。

凝點(diǎn)的實(shí)質(zhì)是油品在低溫狀態(tài)下黏度增大，形成無定形玻璃狀的物質(zhì)而失去流動(dòng)性，或含蠟大量結(jié)晶，連接成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。結(jié)晶骨架把液態(tài)的油包在其中，使其失去流動(dòng)性，加注降凝劑可破壞或改變蠟結(jié)晶功能，可有效降低凝點(diǎn) 但是對于不同組分的柴油，因降凝劑自身的感受性不同，其降冷濾點(diǎn)性能差異較大，另一方面，加注降凝劑會(huì)增加調(diào)合成本[3]。

通過上述分析，2 號加氫裂化裝置通過對柴油抽出溫度等工藝參數(shù)的優(yōu)化調(diào)整，降低柴油產(chǎn)品的95%餾出溫度，生產(chǎn)滿足國家標(biāo)準(zhǔn)的-50 號低凝柴油產(chǎn)品是完全可行的。

3 工藝參數(shù)調(diào)整

3.1 生產(chǎn)-50 號低凝柴油期間原料分析

本次生產(chǎn)-50 號低凝柴油期間裝置加工負(fù)荷為滿負(fù)荷運(yùn)行，進(jìn)料來自兩路，一路為罐區(qū)蠟油，另一路為3#常減壓裝置常三線柴油（約60 t/h）及減壓蠟油，具體原料油化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)見表2。由此表2 可知，生產(chǎn)低凝柴油期間濾后原料油餾程、硫含量、氮含量以及殘?zhí)康雀黜?xiàng)指標(biāo)基本維持穩(wěn)定。

表2 2 號加氫裂化裝置濾后原料油化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)

3.2 調(diào)整措施

3.2.1 柴油汽提塔C-204 參數(shù)調(diào)整。

（1）柴油的黏度與柴油的化學(xué)組成有關(guān)，對于同一系列的烴類，除個(gè)別情況外，化合物的相對分子質(zhì)量越大其黏度也越大[4]。降低化合物的分子量就是為了提高柴油產(chǎn)品的終餾點(diǎn)，使其變輕，從而降低終餾點(diǎn)。因此，將裝置主分餾塔柴油側(cè)線抽出溫度由250 ℃逐步降低至230 ℃，以縮減柴油餾程、降低柴油凝點(diǎn)（圖1）。最終確定將抽出溫度穩(wěn)定在228～231 ℃，防止柴油產(chǎn)品十六烷值過低。

圖1 生產(chǎn)-50 號低凝柴油期間柴油側(cè)線抽出溫度趨勢

（2）為提高柴油初餾點(diǎn)，同步降低柴油冷濾點(diǎn)，調(diào)整汽提蒸汽用量，控制閥FI20802 開度由21%關(guān)至2%，汽提蒸汽流量由0.17 t/h 降至0.01 t/h（圖2）。

圖2 生產(chǎn)-50 號低凝柴油期間柴油汽提塔汽提蒸汽控制閥開度趨勢

3.2.2 主分餾塔C-202 調(diào)整

（1）受柴油抽出溫度影響，主分餾塔底溫同步降低，分餾塔底溫穩(wěn)定在在263～265 ℃，尾油外送量受此影響逐漸增大（圖3）。

圖3 生產(chǎn)-50 號低凝柴油期間主分餾塔C-202 底溫度趨勢

（2）調(diào)整主分餾塔中段回流以平衡主分餾塔系統(tǒng)熱量及各側(cè)線抽出溫度。一中回流流量FIC20502 由175 t/h 提升至200 t/h，二中回流流量FIC20503 由78 t/h 提升至100 t/h。受調(diào)整影響，航煤側(cè)線溫度及航煤塔底熱源均出現(xiàn)下降趨勢。車間調(diào)整航煤側(cè)線溫度TI20504 穩(wěn)定在189～191 ℃，將航煤塔C-203 底重沸器E-203 管程副線控制閥關(guān)至0%，保證航煤塔底溫，確保在生產(chǎn)-50 號低凝柴油期間航煤產(chǎn)品合格。

3.2.3 其他系統(tǒng)調(diào)整

為確保在低凝柴油生產(chǎn)期間裝置其他產(chǎn)品質(zhì)量合格，車間調(diào)整提高脫丁烷塔C-201 底溫度以提高脫硫化氫效果，防止重石、航煤、柴油等產(chǎn)品腐蝕超標(biāo)。

表3 為操作調(diào)整后柴油產(chǎn)品的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)。由表3 可知，調(diào)整后生柴油產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)都已滿足GB 19147—2016《車用柴油標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于-50 號低凝柴油（國Ⅵ）的指標(biāo)控制要求（表1），柴油產(chǎn)品的凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)均已符合要求。并且其他產(chǎn)品的質(zhì)量分析也表明，石腦油、重腦油和航煤的質(zhì)量未受影響。

表3 2 號加氫裂化裝置自產(chǎn)低凝柴油化驗(yàn)分析數(shù)據(jù)

3.3 產(chǎn)品分布

表4 為生產(chǎn)-50 號超低凝柴油前后相關(guān)產(chǎn)品的分布情況。從表4 可以看出，因?yàn)樾枰档筒裼徒K餾點(diǎn)，分餾塔C202 重組分下移，航煤及柴油降低明顯，尾油收率有所增加。

表4 生產(chǎn)-50 號低凝柴油前后產(chǎn)品分布情況

4 結(jié)論

（1）天津石化180 萬噸/年加氫裂化裝置通過對柴油汽提塔系統(tǒng)操作參數(shù)的調(diào)整，有效的降低柴油產(chǎn)品的凝點(diǎn)和冷濾點(diǎn)，滿足-50 號低凝柴油（國Ⅵ）指標(biāo)控制，能夠穩(wěn)定的生產(chǎn)質(zhì)量合格的-50 號低凝柴油，為2022 年北京冬奧會(huì)場館應(yīng)急油料保供工作做出了突出貢獻(xiàn)，也為系統(tǒng)內(nèi)同類裝置生產(chǎn)-50 號低凝柴油調(diào)整方向提供了理論依據(jù)。

（2）生產(chǎn)-50 號低凝柴油期間，通過對主分餾塔和脫丁烷塔系統(tǒng)的有效調(diào)整，保證了輕石腦油、重石腦油以及航煤等產(chǎn)品質(zhì)量。由于降低柴油終餾點(diǎn)，減小柴油抽出，主分餾塔整體重組分下移，航煤及柴油收率有所降低，尾油收率增加。