董松濤，趙 陽，趙廣樂，胡志海，莫昌藝

(中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司，北京 100083)

隨著全球新冠疫情結(jié)束,后疫情時(shí)代的燃料油市場出現(xiàn)了一些不同之處。全球油品市場需求兩端持續(xù)恢復(fù)[1],2023年恢復(fù)到疫情前的水平,汽油需求將在2025年左右達(dá)峰,柴油需求恢復(fù)程度快于汽油,2025年前達(dá)峰。在“碳中和”目標(biāo)下,歐洲較為激進(jìn)的轉(zhuǎn)型目標(biāo)及方式將加速柴油車替代,世界經(jīng)濟(jì)增速放緩也將給柴油需求帶來壓力[2]。2022年后,噴氣燃料將成為油品需求增長的重要來源,具有較大增長潛力。乞夢迪等[3]認(rèn)為,燃料油的需求會出現(xiàn)重質(zhì)燃料油的需求量降低、車用汽油需求量的增長趨于緩和、噴氣燃料等中間餾分油的需求量增長速度將加快的趨勢。這就意味著中間餾分油(柴油和噴氣燃料)在可以預(yù)見的未來仍然是燃料油重要組成部分。加氫裂化技術(shù)作為生產(chǎn)中間餾分油的主要手段,相比催化裂化等技術(shù)的中間餾分油收率和產(chǎn)品質(zhì)量更高,是一種更佳的選擇[4]。

GDP增長與油品、石化產(chǎn)品的需求之間具有較高的相關(guān)性[5]。GDP增長1%,石化產(chǎn)品需求會增長1%,油品需求會增長0.5%,石化產(chǎn)品需求增長的速度高于油品。市場需求和產(chǎn)能之間的“錯配”將成為未來一段時(shí)間石化行業(yè)必須面對的一個(gè)突出問題。

通過改變催化劑的特性,或通過多種催化劑的組合和級配,加氫裂化技術(shù)的產(chǎn)品分布具有較大的調(diào)節(jié)空間,產(chǎn)品品種和收率可以根據(jù)市場需求進(jìn)行調(diào)節(jié),除了可以多產(chǎn)噴氣燃料外,還可以生產(chǎn)高芳烴潛含量石腦油作為催化重整原料以生產(chǎn)芳烴、低BMCI尾油作為蒸汽裂解原料以生產(chǎn)乙烯或者作為異構(gòu)降凝原料以生產(chǎn)高黏度指數(shù)潤滑油基礎(chǔ)油等[6]。因此,多產(chǎn)噴氣燃料和優(yōu)質(zhì)化工原料的加氫裂化催化劑,與未來的市場需求具有較高契合度,更能適應(yīng)市場需求。中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司(簡稱石科院)開發(fā)成功多產(chǎn)噴氣燃料和尾油的RHC-133加氫裂化催化劑,以下介紹其開發(fā)過程及工業(yè)應(yīng)用結(jié)果。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 原 料

試驗(yàn)所用原料油均為蠟油餾分,其中小型評價(jià)裝置和中型評價(jià)裝置所用原料油的來源不同,性質(zhì)也有所不同,如表1所示。

表1 原料油性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)裝置及流程

高通量評價(jià)裝置,HTE公司產(chǎn)品,型號X4500,基本情況參見HTE公司的介紹[7]。該裝置具有16通道,可同時(shí)評價(jià)16個(gè)催化劑。由于采用了高效的控制系統(tǒng),16個(gè)反應(yīng)管中的原料油進(jìn)料量、氫氣流量和反應(yīng)壓力可保持平行。16個(gè)催化劑分為4組,這4組又可分別單獨(dú)控溫,因此該裝置非常適合用于多催化劑的對比評價(jià)和篩選。催化劑壓碎后,篩取合適大小的顆粒裝入反應(yīng)管中,通入反應(yīng)油,調(diào)整反應(yīng)溫度為380～420 ℃,控制各管的轉(zhuǎn)化率在一定范圍內(nèi)。原料油為沙特輕質(zhì)減二線油,反應(yīng)條件為:體積空速1.5 h-1,氫油體積比 900,氫分壓12.0 MPa。

小型評價(jià)在30 mL固定床加氫裂化反應(yīng)裝置上進(jìn)行,原料油為沙特輕質(zhì)減二線油,反應(yīng)條件為:氫分壓6.4 MPa,體積空速1.0 h-1,氫油體積比700。

中型評價(jià)在250 mL固定床一段串聯(lián)連續(xù)流動裝置上進(jìn)行,評價(jià)裝置及流程參照文獻(xiàn)[8]。試驗(yàn)采用加氫精制段和加氫裂化段兩個(gè)反應(yīng)器串聯(lián)、油氣一次通過流程,氫氣循環(huán)操作,新氫自動補(bǔ)入。精制催化劑采用石科院開發(fā)的、具有高加氫脫氮活性和芳烴飽和性能的RN-32V催化劑。采用原料油A,反應(yīng)條件為:體積空速 1.5 h-1,氫油體積比1 200,氫分壓15.0 MPa。

1.3 活性和選擇性計(jì)算

催化劑活性以達(dá)到60%轉(zhuǎn)化率需要的反應(yīng)溫度作為評價(jià)指標(biāo)。溫度越低,催化劑活性越高。中間餾分油選擇性指165～370 ℃餾分占小于370 ℃餾分的質(zhì)量分?jǐn)?shù),噴氣燃料選擇性指150～270 ℃餾分占小于370 ℃餾分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

分子篩中單元晶胞中非骨架鋁的數(shù)目計(jì)算。以化學(xué)分析得到分子篩的氧化硅和氧化鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù),計(jì)算Y分子篩單元晶胞中鋁原子的總數(shù)目[9];以晶胞常數(shù)值計(jì)算單元晶胞中骨架鋁的數(shù)目[10],計(jì)算式為:

NAl=1 055(a0-2.411 7)

(1)

式中:NAl為單元晶胞鋁原子數(shù)目;a0為晶胞常數(shù),nm。單元晶胞中鋁原子的總數(shù)目減去單元晶胞中骨架鋁的數(shù)目,得到單元晶胞中非骨架鋁的數(shù)目。

1.4 酸性表征方法

用吡啶吸附紅外光譜法表征催化劑的酸性質(zhì)。在BIO-RAD FTS3000紅外光譜儀上進(jìn)行,吡啶作為探針分子。具體方法:將樣品壓制成自支撐片,在溫度為350 ℃、真空度為1×10-3Pa的條件下處理1 h,使樣品表面氣體分子脫附凈化;冷卻至室溫后,吸附吡啶15 min,使之達(dá)到吸附平衡;再分別升溫至200 ℃和350 ℃真空脫附,然后冷卻到室溫測量相應(yīng)的紅外光譜,分別得到總酸量和強(qiáng)酸酸量。

1.5 催化劑的制備

試驗(yàn)所用加氫裂化催化劑均為自制。原料粉中的干膠粉和硅鋁材料或?yàn)樯藤?或取自中國石化催化劑長嶺分公司,分子篩均為實(shí)驗(yàn)室自制。催化劑的制備方法為:將原料粉和成型助劑進(jìn)行充分混合,加入稀硝酸作為膠溶劑,捏合碾壓成膏狀,采用小型擠條機(jī)擠成外徑為1.6 mm的三葉形條,烘干后經(jīng)過焙燒制得催化劑載體,以硝酸鎳和偏鎢酸銨作為活性金屬前體配置浸漬液,浸漬載體后經(jīng)烘干、焙燒得到催化劑。

在催化劑的制備過程中:①固定載體,保持Ni和W原子比相同,總金屬負(fù)載量(w,下同)分別為基準(zhǔn)量的100%,83%,71%,57%,考察金屬加載對催化劑性能的影響;②在原料粉用量和比例一致的的條件下,通過調(diào)整成型助劑的種類和用量制備不同孔徑的載體,浸漬相同量的氟硅酸銨后焙燒得到催化劑載體,后續(xù)的催化劑制備過程保持相同,考察孔徑對催化劑性能的影響;③在其他條件不變的條件下,原料粉中分別加入相同量的分子篩組分,按照與上述相同的制備方法制成催化劑,考察分子篩性質(zhì)對催化劑性能的影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 RHC-133催化劑的開發(fā)

胡志海等[11]的研究結(jié)果表明,加氫裂化反應(yīng)過程中不同的反應(yīng)階段主反應(yīng)不同。加氫精制段的主要反應(yīng)是芳烴飽和;加氫裂化段的主要反應(yīng)是大量的環(huán)烷烴、少量芳烴和剩余鏈烷烴的裂化與飽和。張富平[12]的研究結(jié)果表明,經(jīng)過加氫精制段,多環(huán)芳烴的轉(zhuǎn)化率達(dá)88%左右,雙環(huán)芳烴的變化率達(dá)65%左右,單環(huán)芳烴基本無變化。典型加氫裂化段的進(jìn)料中,環(huán)烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于50%,鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～30%,芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于15%,且以單環(huán)芳烴為主。因此對加氫裂化催化劑而言,主要目標(biāo)反應(yīng)物是少量的單環(huán)芳烴和大量的多環(huán)環(huán)烷烴和鏈烷烴。催化劑的開發(fā)目標(biāo)是,盡可能提高環(huán)烷烴轉(zhuǎn)化深度,減少鏈烷烴的轉(zhuǎn)化,同時(shí)提高噴氣燃料收率。這與催化劑的加氫性能、酸性材料的特性以及孔道結(jié)構(gòu)有關(guān)。

2.1.1金屬負(fù)載量對加氫裂化催化劑性能的影響

采用高通量評價(jià)裝置考察金屬負(fù)載量對催化劑性能的影響。為了減少其他因素的影響,采用的方法是控制催化劑上相同的Ni/W原子比,通過調(diào)整金屬負(fù)載量來實(shí)現(xiàn)催化劑加氫性能的調(diào)整。

非貴金屬型加氫裂化催化劑的加氫性能與催化劑上活性相的數(shù)量和質(zhì)量有關(guān),在相同載體和制備方法條件下,催化劑加氫性能與其活性金屬上量有關(guān)。董松濤[13]考察了金屬負(fù)載量與催化劑性能的關(guān)系,認(rèn)為在金屬負(fù)載量達(dá)到最大值之前,催化劑加氫性能隨金屬負(fù)載量的增加而提高。因此,控制金屬負(fù)載量的上限在“拐點(diǎn)”之前,可通過改變金屬負(fù)載量,調(diào)整催化劑的加氫性能。圖1為金屬負(fù)載量對加氫裂化催化劑性能的影響。

圖1 金屬負(fù)載量對加氫裂化催化劑性能的影響

由圖1可見:隨著金屬負(fù)載量提高,催化劑的活性逐步提高,表現(xiàn)在達(dá)到60%轉(zhuǎn)化率需要的反應(yīng)溫度降低;中間餾分油選擇性逐漸提高,與常規(guī)的認(rèn)識相同,即隨著加氫裂化催化劑上加氫性能提高,加氫中心與酸中心比值增加,中間餾分油選擇性提高。由此可以說明,采用改變金屬負(fù)載量的方式調(diào)整催化劑的加氫性能是可行的。提高催化劑的金屬負(fù)載量,其加氫性能確實(shí)相應(yīng)地有所提升。

隨著金屬負(fù)載量提高,尾油的BMCI逐步降低,這與催化劑高加氫性能下尾油中芳烴飽和率高、環(huán)烷烴開環(huán)比例高有關(guān),從反應(yīng)過程化學(xué)可知[14],不論是芳烴飽和,還是環(huán)烷烴開環(huán),加氫中心在其中都起到了重要的作用。

隨著金屬負(fù)載量提高,噴氣燃料餾分(150～270 ℃)的選擇性是逐漸降低的,與之對應(yīng)的是中間餾分油選擇性逐漸提高,這意味著加氫性能的改變對中間餾分油中柴油餾分和噴氣燃料餾分選擇性的影響不同,提高催化劑加氫性能更有利于柴油餾分選擇性提高,噴氣燃料餾分選擇性反而降低。

加氫裂化原料油一般為減壓蠟油(VGO),碳原子數(shù)為22～36;中間餾分油的碳原子數(shù)在10～22之間[15],其中噴氣燃料餾分的碳原子數(shù)一般在9～15之間,中間餾分油的碳原子數(shù)大致是原料VGO碳原子數(shù)的一半,部分噴氣燃料餾分的碳原子數(shù)為原料油碳原子數(shù)的四分之一。因此,對加氫裂化催化劑而言,一次裂解速率高是活性高的保證;而二次裂解少會帶來中間餾分油選擇性高。對噴氣燃料餾分而言,需要控制適當(dāng)?shù)囊淮瘟呀夂投瘟呀獾谋壤?而調(diào)控催化劑加氫性能是一個(gè)重要手段。這也說明僅通過調(diào)控催化劑的加氫性能無法同時(shí)降低尾油BMCI和提高噴氣燃料收率。

2.1.2孔道結(jié)構(gòu)對噴氣燃料收率的影響

催化劑孔道對其性能有著重要影響[16],對加氫精制催化劑而言,由于碳鏈長度無需明顯的變化,加工不同原料油存在最適宜的孔徑范圍,隨著原料油分子尺寸的變大,需要的孔徑也相應(yīng)增大[17]。而對加氫裂化催化劑而言,要求油品分子碳鏈長度縮短,需要考慮的不僅僅是原料油的性質(zhì),還需要考慮目標(biāo)產(chǎn)物的性質(zhì)。Kobayashi等[18]認(rèn)為,孔徑大于200 nm時(shí),孔徑越大中間餾分油的選擇性越低。Hadia等[19]認(rèn)為,酸性和孔結(jié)構(gòu)對提高中間餾分油選擇性有利,但具體到噴氣燃料的收率,需要進(jìn)一步驗(yàn)證。

采用相同的干膠粉,加入不同的膠溶劑和助劑,焙燒制備成孔徑不同的一組載體,載體浸漬相同量的氟硅酸銨,焙燒得到催化劑載體,負(fù)載相同的金屬后制成催化劑,載體性質(zhì)與催化劑活性如表2所示。

表2 載體性質(zhì)及催化劑活性

由表2可見,幾種催化劑載體的比表面積相近,最可幾孔徑不同。催化劑反應(yīng)活性評價(jià)結(jié)果表明,最可幾孔徑對催化劑活性影響不大。

圖2為孔徑對噴氣燃料收率的影響。由圖2可見,最可幾孔徑對噴氣燃料收率的影響較大。對給定的原料油而言,要得到高的噴氣燃料收率存在一個(gè)最佳孔徑,孔徑過小或過大均對噴氣燃料收率不利?；谶@一認(rèn)識,要求催化劑不僅具有合適的孔徑,還需要足夠高的孔集中度,只有具有高的孔集中度,才可以將最佳孔徑所帶來的“好處”最大程度地呈現(xiàn)出來。

圖2 孔徑對噴氣燃料收率的影響

2.1.3酸性組分的性質(zhì)對加氫裂化催化劑性能的影響

對酸性組分而言,合適的酸性和孔道結(jié)構(gòu)對催化劑性能有較大的影響。除了常規(guī)的分子篩類型、分子篩硅鋁比外,分子篩孔道的通暢程度對其性能也有較大的影響。制備了晶胞常數(shù)和結(jié)晶度等相近而單元晶胞中非骨架鋁數(shù)目和孔體積不同的2個(gè)USY分子篩,性質(zhì)如表3所示。由表3可見,在Br?nsted酸酸量相當(dāng)?shù)那闆r下,USY-B的Lewis酸酸量明顯比USY-A低。

表3 分子篩性質(zhì)比較

表4為采用不同分子篩制備加氫裂化催化劑性能。由表4可見,更低的非骨架鋁含量和更大的孔體積有利于提高尾油中鏈烷烴含量,這意味著環(huán)烷烴的開環(huán)反應(yīng)進(jìn)行的程度更深,有效地降低了尾油的BMCI,同時(shí)也有利于中間餾分油選擇性的提高。

表4 采用不同分子篩制備加氫裂化催化劑性能

綜上可見:采用與原料油性質(zhì)相匹配的最可幾孔徑,并提高孔集中度,可以提高噴氣燃料收率;優(yōu)化酸性組分,催化劑的選擇性開環(huán)能力增強(qiáng),同時(shí)可抑制鏈烷烴的裂解;提高活性金屬組分含量并采用適當(dāng)?shù)闹苽浞椒?可提升催化劑加氫性能。以此為基礎(chǔ),成功開發(fā)噴氣燃料收率高且尾油質(zhì)量優(yōu)的加氫裂化催化劑RHC-133。催化劑中含有USY分子篩和介孔硅鋁組分,金屬組分為Ni-W雙金屬。催化劑的物化性質(zhì)如表5所示。

表5 RHC-133催化劑物化性質(zhì)

2.2 與國內(nèi)同類型加氫裂化催化劑比較

將RHC-133催化劑與石科院開發(fā)的噴氣燃料選擇性相對較高的前一代尾油型加氫裂化催化劑C進(jìn)行了對比評價(jià)。采用原料油A,通過線性插值的方法計(jì)算得到小于165 ℃石腦油收率相同條件下,兩個(gè)催化劑作用下的加氫裂化產(chǎn)品分布和關(guān)鍵產(chǎn)品性質(zhì),結(jié)果如表6所示。

表6 相同石腦油收率下RHC-133與催化劑C性能比較

由表6可見:在相同石腦油收率下,RHC-133催化劑作用下的噴氣燃料收率較催化劑C作用下高1.6百分點(diǎn),煙點(diǎn)相當(dāng);與催化劑C相比,RHC-133催化劑作用下的柴油十六烷指數(shù)高0.6,尾油BMCI低1.0,鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高3.7百分點(diǎn),RHC-133催化劑作用下產(chǎn)出的柴油及尾油質(zhì)量更優(yōu);在裂化活性方面,RHC-133低于催化劑C,裂化反應(yīng)溫度高14 ℃。由此可見,與第三代尾油型催化劑C相比,RHC-133催化劑的噴氣燃料選擇性更高,尾油質(zhì)量更優(yōu),裂化活性較低,是一種性能更佳的多產(chǎn)噴氣燃料和優(yōu)質(zhì)尾油的加氫裂化催化劑。

3 RHC-133催化劑的工業(yè)應(yīng)用

3.1 中國石化煉油廠應(yīng)用效果

RHC-133催化劑的工業(yè)應(yīng)用是在中國石化齊魯分公司勝利煉油廠(簡稱勝利煉油廠)1.40 Mt/a加氫裂化裝置上進(jìn)行,該裝置是勝利煉油廠煉油系統(tǒng)的主體裝置之一,原設(shè)計(jì)加工進(jìn)口中東減壓蠟油餾分,用于生產(chǎn)高質(zhì)量的輕質(zhì)油品和用作乙烯原料的尾油。

2010年后,1.40 Mt/a加氫裂化裝置改為加工劣質(zhì)中間偏環(huán)烷基蠟油(勝利原油),蠟油性質(zhì)劣質(zhì)化明顯,進(jìn)料BMCI由之前的約47增加至51以上。在進(jìn)料劣質(zhì)化的背景下,作為乙烯裝置原料的尾油BMCI相應(yīng)上升,對下游生產(chǎn)乙烯不利。為了改善尾油質(zhì)量,降低BMCI,同時(shí)也要在確保石腦油收率不變的情況下根據(jù)市場需求適當(dāng)增產(chǎn)噴氣燃料。在此背景下,勝利煉油廠加氫裂化裝置運(yùn)行第三周期采用了石科院開發(fā)的劣質(zhì)蠟油靈活生產(chǎn)石腦油、噴氣燃料和優(yōu)質(zhì)尾油的加氫裂化技術(shù)及配套催化劑,期望在長周期穩(wěn)定運(yùn)行的條件下實(shí)現(xiàn)改善尾油質(zhì)量的目標(biāo),同時(shí)兼顧石腦油及噴氣燃料的生產(chǎn)。該技術(shù)主要采用精制活性更高的RN-410加氫處理催化劑和裂化活性呈梯度分布的RHC-220/RHC-133加氫裂化催化劑級配,為加氫裂化裝置改善尾油質(zhì)量并提高產(chǎn)品靈活性提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

該高壓加氫裂化裝置自2017年7日開工至2021年7月,運(yùn)轉(zhuǎn)49個(gè)月。裝置加工原料密度(20 ℃)平均為0.913 g/cm3,最高達(dá)到0.922 g/cm3;氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均為2 000 μg/g,最高達(dá)到2 300 μg/g;BMCI為47～53,平均為48.5。運(yùn)行期間原料性質(zhì)大部分超過設(shè)計(jì)值,部分時(shí)間超過限定值。

裝置總進(jìn)料量為173.50 t/h,精制反應(yīng)器入口壓力為14.99 MPa,入口氫分壓為14.10 MPa。標(biāo)定期間混合原料性質(zhì)見表7。物料衡算數(shù)據(jù)如表8所示。

表7 1.40 Mt/a加氫裂化裝置技術(shù)標(biāo)定期間混合原料性質(zhì)

表8 1.40 Mt/a加氫裂化裝置技術(shù)標(biāo)定期間的物料衡算數(shù)據(jù)

自裝置開工到2020年1月(開工后31個(gè)月),裝置以多產(chǎn)噴氣燃料為主,在此期間噴氣燃料平均收率為29.4%,較原預(yù)期值 27%高出2～3百分點(diǎn);柴油餾分平均收率為9.8%,最低為6%,最高為12%,尾油平均收率為34.6%。

此后,2020年2月和3月,受新冠疫情影響,噴氣燃料市場受限,收率降至22%左右,裝置適當(dāng)多產(chǎn)柴油和尾油,柴油平均收率為12%,尾油平均收率達(dá)41%以上。2020年3月后,產(chǎn)品分布與初期相當(dāng),但適當(dāng)調(diào)低了噴氣燃料的收率水平,在26%左右,以多產(chǎn)尾油為主。標(biāo)定期間主要產(chǎn)品性質(zhì)如表9所示。由表9可見:石腦油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5 μg/g,氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于0.2 μg/g,芳烴潛含量(w)為43.5%,可作為催化重整原料;噴氣燃料組分硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7 μg/g,煙點(diǎn)為27.6,冰點(diǎn)低于-60 ℃,滿足3號噴氣燃料的主要指標(biāo)要求;柴油十六烷指數(shù)達(dá)到58.9,凝點(diǎn)為-47 ℃,可作為低凝柴油;尾油BMCI為9.7,是優(yōu)質(zhì)的蒸汽裂解制乙烯原料。

表9 1.40 Mt/a加氫裂化裝置技術(shù)標(biāo)定期間的液體產(chǎn)品主要性質(zhì)

1.40 Mt/a高壓加氫裂化裝置本周期與上周期初期標(biāo)定結(jié)果對比情況如表10所示。與上周期相比,本周期所加工的原料油BMCI更高,性質(zhì)更差。在控制石腦油收率相當(dāng)?shù)那闆r下,與上周期相比,本周期增產(chǎn)噴氣燃料3.75百分點(diǎn),尾油BMCI降低2.0;本周期的噴氣燃料收率和質(zhì)量明顯得到改善,尾油質(zhì)量大幅提升。經(jīng)過核算,2017年7月—2019年12月,在增產(chǎn)石腦油和噴氣燃料、改善尾油質(zhì)量的同時(shí),伴隨柴油收率增加和液化氣收率降低,累計(jì)增加效益6 482萬元。

表10 上周期與本周期初期標(biāo)定結(jié)果對比

此外,由于采用了合理的梯度活性級配方式,床層間可以少注冷氫,減少高壓氫氣循環(huán)壓縮機(jī)的負(fù)荷,能耗降低;由于本周期裂化反應(yīng)器出口溫度較上周期更高,原料加熱爐可以少開,減少了燃料氣的用量,在降低能耗的同時(shí)減少了CO2排放量,因此加氫裂化裝置取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

3.2 中國石油某煉油廠應(yīng)用效果

中國石油某煉油廠現(xiàn)有一套2.0 Mt/a加氫裂化裝置,以減壓蠟油、焦化蠟油的混合油為原料,采用單段一次通過流程,生產(chǎn)輕石腦油、重石腦油、噴氣燃料、-35號輕柴油/重柴油和尾油。為了滿足裝置5年長周期運(yùn)行和增產(chǎn)噴氣燃料兼顧改善尾油質(zhì)量需求,2019年檢修期間該裝置采用石科院開發(fā)的RN-410B精制催化劑和RHC-133裂化催化劑,并于2019年9月15日一次開車成功,運(yùn)行初期催化劑活性和產(chǎn)品分布符合預(yù)期,主要產(chǎn)品性質(zhì)均滿足催化劑技術(shù)協(xié)議指標(biāo)要求。

根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)調(diào)度的要求,裝置需多產(chǎn)蒸汽裂解制乙烯原料(尾油收率要求不低于35%)。表11～表13分別為2019年12月18—20日裝置的平均原料性質(zhì)、物料衡算數(shù)據(jù)以及產(chǎn)品性質(zhì)。

表11 2.0 Mt/a加氫裂化裝置標(biāo)定期間混合進(jìn)料性質(zhì)

表12 2.0 Mt/a加氫裂化裝置標(biāo)定期間物料衡算數(shù)據(jù)

表13 2.0 Mt/a加氫裂化裝置標(biāo)定期間產(chǎn)品性質(zhì)

由表11可知,標(biāo)定期間裝置混合進(jìn)料密度(20 ℃)為0.888 4 g/cm3,硫和氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.974%和629.6 μg/g,BMCI為36.4,為典型的加氫裂化裝置進(jìn)料。

裝置進(jìn)料量為234 t/h,反應(yīng)器入口壓力為15.88 MPa,冷高壓分離器壓力為14.51 MPa,反應(yīng)器入口氫油體積比694.6,低于設(shè)計(jì)值(750),因此為了達(dá)到預(yù)期轉(zhuǎn)化深度需提高裂化反應(yīng)平均溫度進(jìn)行補(bǔ)償。

由表13可見:產(chǎn)品輕、重石腦油均通過博士試驗(yàn),且硫、氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)均不大于0.5 μg/g,滿足技術(shù)保證值要求;產(chǎn)品噴氣燃料銀片腐蝕為0級,煙點(diǎn)滿足大于29 mm、優(yōu)于技術(shù)保證值不小于26.5 mm的指標(biāo)要求;產(chǎn)品重柴油滿足硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于2.9 μg/g、優(yōu)于技術(shù)保證值不大于9 μg/g的要求,重柴油切割輕餾分(終餾點(diǎn)小于285 ℃),凝點(diǎn)不高于-43 ℃,優(yōu)于技術(shù)保證值不大于-37 ℃的要求,需要說明的是,重柴油切割輕餾分相應(yīng)使得十六烷指數(shù)降低,僅為56.8,通過將重柴油切割初餾點(diǎn)提高10～20 ℃可使重柴油十六烷指數(shù)滿足技術(shù)保證值不小于58的指標(biāo)要求;目標(biāo)產(chǎn)品尾油的BMCI不大于9.0,優(yōu)于技術(shù)保證值不大于10的指標(biāo)要求,尾油體積分?jǐn)?shù)98%餾出溫度為不大于475 ℃,優(yōu)于技術(shù)保證值不大于505 ℃的指標(biāo)要求,鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)70%以上,可作為優(yōu)質(zhì)蒸汽裂解制乙烯原料。通過提升尾油質(zhì)量和收率、保證噴氣燃料和石腦油質(zhì)量,為大幅度提升裝置的經(jīng)濟(jì)效益提供了重要的技術(shù)支撐。

4 結(jié) 論

(1)石科院成功開發(fā)了新一代兼產(chǎn)噴氣燃料、多產(chǎn)優(yōu)質(zhì)尾油的加氫裂化催化劑RHC-133,與石科院開發(fā)的上一代尾油型催化劑C相比,噴氣燃料選擇性更高,尾油質(zhì)量更優(yōu),是一種性能更佳的多產(chǎn)噴氣燃料和優(yōu)質(zhì)尾油的加氫裂化催化劑。

(2)工業(yè)應(yīng)用結(jié)果表明,采用RHC-133催化劑,產(chǎn)品噴氣燃料收率和質(zhì)量得到明顯改善,尾油質(zhì)量大幅提升,裝置可取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。