焦化汽(柴)油加氫精制裝置生産

龔(gōng)朝兵，谷和鵬，花飛(fēi)，劉孝川

(中海煉化惠州煉化分公司，廣(guǎng)東(dōng)惠州516086)

摘要：随著車用柴油的排放标準日益嚴格，煉油廠面臨著柴油質量升級問題，主要指标是降低硫含量(≤10%)、提高十六烷值（≥49%)、降低稠環芳烴含量(≤11%)。惠州煉化2.0Mt/a焦化汽(柴)油加氫精制裝置生産的精制柴油占全部柴油産量的40%左右，其硫含量偏高((40ug/g左右)，改用柴油深度加氫脫硫催化劑FHUDS-6，以生産國V标準柴油。對使用該催化劑的滿負荷标定數據進行分析。加氫精制反應器第一、二床層裝填再生後的精制劑FH-40C，第三床層裝填催化劑FHUDS-6。裝置标定結果表明，FHUDS-6催化劑具有良好的加氫脫硫活性和穩定性，在氫分壓7.6MPa ,氫油體積比590、加氫保護反應器反應床層平均溫度332.7℃、加氫精制反應器反應床層平均溫度365℃、加氫保護反應器空速1.746h^-1、加氫精制反應器空速1.931h^-1的條件下，柴油中硫的質量分數爲5.2ug/g，十六烷值爲54.8，産品質量滿足國V柴油排放标準要求。

關鍵詞：柴油質量  升級加氫  催化劑  硫  十六烷值

1前言

　　 随著(zhe)車用柴油的排放标準日益嚴格，煉油廠面臨著(zhe)柴油質量升級的挑戰。2015年1月1日起，國家全面實施硫含量(質量分數)在50ug/g以下的國Ⅳ車用柴油标準;2018年1月1日起，全國将執行硫含量小於(yú)10ug/g的國V車用柴油排放标準。

　　對車用柴油質量升級而言，主要指标是降低硫含量、提高十六烷值(≥49%)、降低稠環芳烴含量(≤11%)^[1,2]。本文對惠州煉化加氫原料構成、原料油性質及柴油生産現狀進行分析，提出柴油産品質量升級至滿足國V排放标準的技術方案。

2惠州煉化柴油生産現狀分析

　　惠州煉化現有一套2.0Mt/a焦化汽(柴)油加氫精制裝置、一套4.0Mt/a以減(jiǎn)壓蠟油和焦化蠟油爲原料的高壓加氫裂化裝置和一套3.6Mt/a以常壓煤柴油和催化柴油爲原料的中壓加氫裂化裝置。三套加氫裝置的柴油産(chǎn)品性質見表1。

　　從表1可以看出，高、中壓兩套加氫裂化裝置生産的柴油硫含量低，一般在0.5ug/g以下，十六烷值高達57以上，是優質的柴油組分;但焦化汽(柴)油加氫精制裝置生産的精制柴油硫含量偏高，在30ug/g左右。由於(yú)加氫精制柴油占柴油産品産量的40 %(質量分數)左右，依據現有加氫裝置實際狀況，惠州煉化能夠滿足全部生産國Ⅳ标準的清潔柴油，但如果全部生産國V排放标準的清潔柴油，需要改進加氫精制柴油質量。其途徑主要有:①直接提高反應溫度，以提高加氫脫硫深度;②降低柴油餾分切割點，減少加氫脫硫難度;③現有裝置增加1台反應器;④新建加氫裝置;⑤採用高活性的柴油深度加氫脫硫催化劑。綜合考慮投資費用、改造周期、裝置調節靈活性並(bìng)滿足長周期運行的需要，更換高活性的柴油深度加氫脫硫催化劑是優選方案。該方案可以滿足不小於(yú)3年的穩定生産，滿足國V排放标準清潔柴油的需要。

　　爲應對國内柴油質量升級，中國石化撫順石油化工研究院(FRIPP)於2010年開發瞭新一代柴油深度加氫脫硫催化劑FHUDS-6，並於2011年3月通過中國石化組織的技術鑒定。該催化劑以Mo-Ni爲活性組分，具有孔容大、比表面積大、機械強度高等特點，适合於劣質柴油原料的加工。其在青島煉油化工有限責任公司的工業應用結果表明^{[3 ,4l} .FHUDS-6催化劑具有優異的加氫精制活性，産品十六烷值提高幅度大，是生産符合國V标準低硫清潔柴油的理想加氫精制催化劑。因此，惠州煉化在焦化汽(柴)油加氫精制裝置選用FHUDS-6催化劑，以生産國V标準柴油。

3 FHUDS-6催化劑性能标定

    3.1焦化汽(柴)油加氫精制裝置概況

　　 惠州煉化2.0Mt/a焦化汽(柴)油加氫精制裝置以焦化汽(柴)油爲原料，生産柴油、石腦油，於(yú)2009年4月一次投産成功。其反應部分採(cǎi)用國内成熟的爐前混氫方案，産品分餾採(cǎi)用重沸爐汽提方案，所用催化劑爲FRIPP開發的HPS -02A/B脫矽劑及FH-40C加氫精制催化劑。加氫保護反應器共有兩個床層，内裝保護劑和脫矽劑;加氫精制反應器共有三個床層主要裝填加氫精制劑。

　　2011年10月，該裝置停工檢修時，加氫保護反應器第一床層(céng)催化劑部分撇頭。2012年8月，加氫精制反應器進行瞭(le)提溫試驗LSl，在第一床層(céng)入口溫度336 ℃(比設計末期第一床層(céng)入口溫度高6℃)、平均反應溫度362℃(比設計末期平均反應溫度低3℃)的條件下，精制柴油産品硫含量爲39ug/g，氮含量爲246ug/g，不滿足裝置長周期生産國V柴油的要求。2014年10月，裝置再次檢修，更換瞭(le)加氫保護反應器全部脫矽劑及保護劑;加氫精制反應器

第一、二床層(céng)裝填再生後(hòu)的精制劑FH-40C，裝入量分别爲27.02t和43.54t;第三床層(céng)裝填深度脫硫脫氮催化劑FHUDS-6，共48.44t，占精制催化劑總裝填量的40.71 % 。

    3.2标定結果

　　2014年10月，焦化汽(柴)油加氫精制裝置停工檢修，12月初開工，平穩運行1個多月後，爲瞭(le)考核催化劑性能、物料平衡和能耗水平，以及裝置在高負荷下工藝、設備、環保各系統的運行狀況，於(yú)2015年1月底對裝置進行滿負荷标定。

　　裝置标定時主要工藝參數見表2，原料油與産品柴油性質見表3。裝置原料主要爲焦化汽(柴)油，摻煉部分直餾柴油。标定期間，焦化汽(柴)油平均瞬時量爲269.29t/h，設計值爲243t/h，加工負荷約爲設計負荷的110%。标定結果顯示，标定期間精制柴油産品硫含量爲5.2ug/g，能夠滿足柴油國V标準硫含量限值(≤10ug/g) ;氮含量平均值爲93.62ug/g ,比未換劑前精制柴油氮含量(約爲400～500ug/g)有大幅下降，滿足中國石化柴油外採指标要求。

3.2.1加氫(qīng)反應器工況(kuàng)分析

　　裝置在110%負荷下标定時，加氫保護反應器、加氫精制反應器的操作條件分别見表4、表5。

　　由於(yú)負荷偏高，主體積空速較設計值高;加氫保護反應器入口氫油體積比與氫分壓較設計值高，有利於(yú)反應的進行;平均反應溫度低於(yú)設計值4.3℃，床層(céng)總溫升低於(yú)設計值8.3℃。加氫精制反應器平均反應溫度與設計值相同，均爲365℃，總溫升低於(yú)設計值6.7℃。總體來說，加氫保護反應器、加氫精制反應器的主要操作條件與設計值相近，反應溫度達到催化劑設計初期值。

3.2.2産品收率、能耗、氫耗分析裝置标定數據見表6、表7。

　　标定液收爲96.9%，比初期設計值((97.4%)低0.5%，比停工換劑前的8個月平均值((97.49%)低0.59%，比停工換劑前一個月的液收((97.11%)低0.21%。主要原因是，提高反應溫度進行深度脫硫脫氮的同時，加氫裂化副反應增加，造成産(chǎn)品液收下降。加氫精制反應器第一床層(céng)入口溫度對精制柴油的硫含量、氮含量影響較大，第一床層(céng)入口溫度從342℃提高至363℃，精制柴油硫含量從30ug/g降至5.2ug/g。若精制柴油硫含量控制在≤10ug/g，則入口溫度可控制在358℃。

　　裝置氫耗初期設計值爲2.744%，純氫耗爲1.21%，而實際裝置氫耗爲1.64%，純氫耗爲0.99% ,低於(yú)設計值。主要原因是:①裝置補(bǔ)充氫是按100 %重整氫設計的，而在裝置标定期間，補(bǔ)充氫是由重整氫和制氫氫氣兩部分組成，氫純度平均爲95.73%，純度較重整氫的92.89%要高，用量少且密度低;②标定混合原料性質較好，其硫、氮、烯烴、嗅價均低於(yú)設計值，尤其是烯烴含量遠低於(yú)設計值。國V柴油生産工況氫耗爲1.64%，高於(yú)換劑前的1.55%;反應溫度高、精制深度大，導緻氫耗增加。

　　裝置标定能耗爲13.785kg标油/t原料，低於換劑前的16.5lkg标油/t原料。能耗下降幅度較大，主要原因有:①更換瞭新催化劑，活性提高，反應放熱量得到瞭大幅提高，大幅降低瞭反應加熱爐的負荷，燃料氣消耗量下降較多;②檢修後設備性能提高，特别是循環氫壓縮機汽輪機檢修後，3.5MPa蒸汽耗量下降較多，能耗下降。

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