FDC单段两剂加氢裂化技术的工业应用

彭 冲，曾榕辉，黄新露

(中国石化抚顺石油化工研究院，辽宁 抚顺 113001)

FDC单段两剂加氢裂化技术的工业应用

彭 冲，曾榕辉，黄新露

(中国石化抚顺石油化工研究院，辽宁 抚顺 113001)

介绍了中国石化抚顺石油化工研究院开发的FDC单段两剂多产中间馏分油加氢裂化技术，该技术在中国石化金陵分公司1.5 Mta和中国石化海南炼油化工有限公司1.2 Mta加氢裂化装置的工业应用结果表明，该技术具有中间馏分油收率高(分别为78.99%和74.87%)、化学氢耗低(分别为2.31%和2.15%)、产品质量好、装置综合能耗低等特点，不仅保持了常规单段加氢裂化工艺技术工艺流程简单、体积空速大等优点，而且弥补了常规单段加氢裂化工艺技术对原料油适应性差、催化剂运转周期短和加氢裂化产品质量相对较差等不足。

中间馏分油 加氢裂化 催化剂

加氢裂化是生产低硫柴油、高烟点喷气燃料等优质燃料油及化工原料的重要工艺[1]。加氢裂化工艺具有原料适应性强、生产操作和产品方案灵活性大、产品质量好等特点，可加工减压蜡油、焦化蜡油、催化裂化回炼油等劣质原料。近年来，国内外各大炼油公司和科研单位在加氢裂化技术开发方面获得了显著的进步[2-6]。截止2012年，全球加氢裂化装置总加工能力已达278 Mt/a以上，占原油一次加工能力的6.26%[7]，已成为现代炼油和石油化学工业中最重要的重油深度加工工艺之一[8]。

目前在工业装置上应用的加氢裂化工艺流程虽有多种形式，但从基本原理方面，大致可归纳成一段串联加氢裂化、单段加氢裂化和两段加氢裂化工艺流程[9]。单段加氢裂化技术不仅工艺流程简单、装置建设投资相对较低，而且因其所用催化剂的特殊性，单段加氢裂化技术是多产中间馏分油，尤其是多产柴油的最佳工艺技术[10]。但常规的单段单剂加氢裂化技术存在对原料适应性差、催化剂使用周期短等不足，与我国各炼油企业加工原料油品种杂、质量变化大等国情不相适应。为满足多产清洁柴油的市场需求，中国石化抚顺石油化工研究院(简称FRIPP)开发了FDC单段两剂加氢裂化新技术，同时开发了新型加氢裂化催化剂以及不同催化剂级配使用方法。本文主要介绍FRIPP开发的FDC单段两剂多产中间馏分油加氢裂化技术在中国石化金陵分公司(简称金陵分公司)1.5 Mt/a和中国石化海南炼油化工有限公司(简称海南炼化)1.2 Mt/a加氢裂化装置的工业应用结果。

1 FDC单段两剂加氢裂化技术的开发

一段串联加氢裂化和常规单段加氢裂化最大差别在于原料油与一段串联加氢裂化所用裂化催化剂接触前，先经过装填有精制催化剂的加氢精制反应器，将原料油中的氮、硫脱除，并对烯烃、芳烃加氢饱和，经加氢精制后，与裂化催化剂接触的原料性质基本是稳定的，基本不含有机硫及对裂化催化剂活性有抑制作用、并容易导致裂化催化剂结焦、失活的有机氮和烯烃，二环以上芳烃含量也很低。因此一段串联加氢裂化具有对原料油性质变化适应性好(装置不易飞温、产品质量稳定)、催化剂运转周期长(催化剂1个运转周期可达4年以上)；而常规单段加氢裂化虽然也装有加氢精制催化剂，但加氢精制催化剂装量很少(约占催化剂总量的10%)，对原料油起不到明显的加氢脱硫、脱氮的效果，即常规单段加氢裂化的裂化催化剂基本上是直接与原料油接触，因此，对原料油适应性差、催化剂易结焦、运转周期短(催化剂1个运转周期一般只有1年)。

1.1 工艺技术开发

FDC技术是针对多产清洁柴油的需要而开发的一种加氢裂化新工艺。该技术通过在单段加氢裂化技术中使用加氢精制和加氢裂化两种主催化剂，充分发挥两种催化剂的协同作用，使加氢裂化的总体性能达到最佳效果，同时配套开发的加氢裂化催化剂FC-14是通过合成小晶粒β分子筛并对小晶粒特殊改性。FDC单段两剂加氢裂化技术原则工艺流程见图1。该工艺主要包括反应和分馏两部分，反应部分级配使用加氢裂化预处理催化剂和配套开发的加氢裂化催化剂，原料与氢气受热后进入反应器，发生加氢脱硫、脱氮、芳烃饱和及加氢裂化等反应。反应产物经气液分离，分出富氢气体，循环使用。液体物流则经分馏得到各种产品。

图1 FDC技术工艺流程示意

1.2 配套催化剂开发

对于不同类型加氢裂化催化剂，达到最佳效果时加氢精制、加氢裂化两种催化剂的比例不尽相同。由此，发明了不同催化剂级配使用的加氢裂化技术方法。这种级配使用方法可以使不同性能的催化剂如精制、裂化、饱和、耐氮中毒等反应活性水平发挥协同促进效应，通过掌握级配的反应工艺和工程规律，可以提高加氢裂化技术对原料的适应性、生产灵活性、延长催化剂运转周期、提高装置处理能力及反应热的优化利用等整体性能。

通过选择适宜的合成条件，制备出晶粒较小的β分子筛，成功地解决了小晶粒β分子筛的过滤速率和收率问题；通过对小晶粒β分子筛进行特殊改性处理，制备出一种高硅、高结晶度、酸性适宜、二次孔多的小晶粒β分子筛。该分子筛具有高的活性和中间馏分油选择性以及较好的异构性能。同时制备出了一种酸性适宜、表面富硅的大孔无定形硅铝；对上述特殊改性β分子筛和无定形硅铝进行复合及优化，从而使该复合裂化组分的活性和中间馏分油选择性同时得到明显改善；选择了非贵金属中加氢活性最高的金属钨-镍的组合作为催化剂的加氢组分，FC-14加氢裂化催化剂主要物化性质见表1。以沙中VGO为原料(20 ℃密度为0.920 8 gcm3，馏程为325～536 ℃，硫质量分数为2.45%，氮质量分数为842 μgg)，采用单段一次通过流程，在反应压力为15.7 MPa、体积空速为1.03 h-1的条件下，FDC加氢裂化催化剂的反应性能见表2。表2中同时给出了国外参比剂(无定型)的数据。从表2可以看出：在相同操作条件下，FC-14加氢裂化催化剂采用单段一次通过流程，当控制370 ℃以上馏分的单程转化率为60%时，反应温度比国外参比剂低11 ℃；当控制370 ℃以上馏分单程转化率为70%时，反应温度比国外参比剂低13 ℃。两种转化率条件下，130～370 ℃中间馏分油选择性分别比参比剂高3.61百分点和2.48百分点，目的产品喷气燃料和柴油的主要质量均优于国外参比剂。

表1 FC-14加氢裂化催化剂主要物化性质

表2 FDC催化剂反应性能

1) (>370 ℃)馏分单程转化率。

2 FDC单段两剂加氢裂化技术的工业应用

表3 FDC技术在金陵分公司的工业应用结果

3 结 论

(1) 在相同操作条件下，FC-14加氢裂化催化剂采用单段一次通过流程，当控制370 ℃以上馏分的单程转化率为60%时，反应温度比国外参比剂低11 ℃；当控制370 ℃以上馏分单程转化率为70%时，反应温度比国外参比剂低13 ℃。两种转化率条件下，130～370 ℃中间馏分油选择性分别比参比剂高3.61百分点和2.48百分点，目的产品喷气燃料和柴油的主要质量均优于国外参比剂。

(2) FDC单段两剂多产中间馏分油加氢裂化技术在金陵分公司1.5 Mta和海南炼化1.2 Mta加氢裂化装置的工业应用结果表明，FDC技术不仅具有中间馏分油收率高(分别为 78.99%和74.87%)、化学氢耗低(分别为2.31%和2.15%)、产品质量好、装置综合能耗低等特点，还保持了常规单段加氢裂化工艺技术工艺流程简单、体积空速大等优点，而且弥补了常规单段加氢裂化工艺技术对原料油适应性差、催化剂运转周期短和加氢裂化产品质量相对较差等不足。

[1] Scherzer J，Gruia A J.Hydrocracking Science and Technology[M].New York：Marcel Dekker，Inc.，2000：1-13

[2] 曹胜先.UOP公司加氢裂化技术新进展[J].炼油技术与工程，2008，38(8)：1-5

[3] 杨有亮，唐汇云，孔健.提高尾油质量技术在高压加氢裂化装置上的应用[J].石油炼制与化工，2009，40(1)：15-18

[4] Watkins B，Krenzke D，Olsen C.Distillate Pool Maximization by Additional LCO Hydroprocessing[C].NPRA Annual Meeting，AM-10-166，Phoenix，2010-03-21

[5] 朱金剑，王继锋，孙晓艳，等.Al-SBA-15制备方法对Al-SBA-15USY复合分子筛加氢裂化催化剂性能的影响[J].石油炼制与化工，2012，43(3)：28-32

[6] 柳广厦，于承祖，杨兴，等.单段反序串联工艺在加氢裂化装置上的工业应用[J].石油炼制与化工，2010，41(8)：21-24

[7] Warren R A.Middle east lead modest recovery in global refining[J].Oil & Gas Journal，2012(12)：32-42

[8] 杜艳泽，张晓萍，关明华，等.国内馏分油加氢裂化技术应用现状和发展趋势[J].化工进展，2013，32(10)：2523-2528

[9] 方向晨.加氢裂化[M].北京：中国石化出版社，2008：9-21

[10]吴宜冬，于丹.单段加氢裂化技术特点及其应用[J].炼油技术与工程，2003，33(5)：27-32

[11]彭绍忠，魏登凌.FF-16高活性加氢预处理催化剂的开发[J].石油炼制与化工，2004，35(4)：14-17

[12]温德荣，石友良，姜虹，等.FF-20加氢裂化预处理催化剂的研制[J].石油炼制与化工，2008，39(1)：12-16

COMMERCIAL APPLICATION OF SINGLE-STAGE， DOUBLE-CATALYST HYDROCRACKING TECHNOLOGY

Peng Chong， Zeng Ronghui， Huang Xinlu

(FushunResearchInstituteofPetroleumandPetrochemicals，SINOPEC，Fushun，Liaoning113001)

A single-stage， double-catalyst hydrocracking technology (FDC technology) is developed by FRIPP， which converts heavy gas oil to maximum clean diesel. FDC technology has been successfully applied in six commercial units. The commercial results in Jinling Branch hydrocracking unit with 1.5 Mt/a as well as Hainan Petrochemical Co.， Ltd hydrocracking unit with 1.2 Mt/a show that the middle distillate yield is high (78.99%， 74.87%， respectively) and chemical hydrogen consumption is low(2.31%， 2.15%， respectively). The FDC technology possesses the properties of simple flow sheet and high LHSV of the single-stage hydrocracking technology and remedy for some shortcomings of single-stage hydrocracking technology such as bad feed adaptability， short running cycle of catalyst and bad quality of hydrocracking product. Moreover， the FDC technology is also featured by good quality of products and flexibility for product slate and low production cost as well.

mid-distillate； hydrocracking； catalyst

2013-12-12； 修改稿收到日期： 2014-03-03。

彭冲，硕士，主要从事加氢催化剂及工艺研究工作。

曾榕辉，E-mail：zengrongh.fshy@sinopec.com。

国家“十二五”科技支撑计划 (No.2012BAE05B04)和中国石油化工股份有限公司合同项目(No.103089)。