渣油加氢掺炼催化重柴，实现降柴改质，延长渣油加氢运行周期

2016-11-19熊荣清

中国科技纵横 2016年19期

关键词：十六烷值长岭渣油

熊荣清

（湖南省岳阳市中石化长岭分公司调度处，湖南岳阳 414012）

渣油加氢掺炼催化重柴，实现降柴改质，延长渣油加氢运行周期

熊荣清

（湖南省岳阳市中石化长岭分公司调度处，湖南岳阳 414012）

催化柴油十六烷值低，密度大，是生产车柴最不理想组分，因此作为减产柴油的首选；采用柴油回炼不失为一种见效快、改造小的降低柴油产量的方法，在众多的柴油回炼方案中，长岭分公司采用了利用渣油加氢，掺炼比催化柴油稍重的催化一中油，达到了降低催柴，增产液态烃、汽油的目的，同时改善了渣油加氢的操作条件，延长了装置开工周期。

渣油加氢催化一中油掺炼降低柴油

1 前言

随着家庭汽车的普及，汽油消费量大幅增加，相对于使用柴油的重型机械车、施工车、公交车，增量远不如汽车增长速度快，部分公交车改用清洁天然气原料，柴油耗量进一步减少，造成市场需求柴汽比下降，炼厂柴油出现富余，各大炼厂出现柴油销售配置不足等现象，如何降低炼厂柴油产量，特别是普柴产量，是各大炼厂急需解决的问题。

目前炼厂柴油一般有直馏柴油、加氢裂化柴油、催化柴油、焦化柴油和少量渣油加氢柴油，这些除加氢柴油外的其它柴油均需经加氢精制后再调合出厂，其中催化柴油是质量最差的一种柴油，其十六烷值低，密度大，含硫高，难以满足出厂指标要求，需调入高十六烷值柴油和添加剂，才能生产合格普柴和车柴，如何降低这部分柴油产量，是解决柴油过剩，提高柴油品质的关键。

催化柴油产量大，一般可采用的改善方法有：加氢改质工艺（MHUG、MPHG技术等）、加氢转化工艺，加氢处理-催化裂化工艺［1］，还有加氢精制也可适当改善产品性质，但幅度有限。

中国石化长岭分公司（以下简称长岭分公司）通过分析讨论，采取将催化分馏塔第一中段回流（以下简称催化一中油、相当于重柴）进入渣油加氢装置进行掺炼，然后和加氢重油一起进催化裂化作原料裂解，生产高辛烷值汽油、液化气等产品，取得较好效果，达到了降低催化柴油的目的，同时一中油掺入渣油加氢做原料，降低了渣油加氢原料的粘度，降低了原料中金属杂质、胶质、沥青质比例，对降低渣油加氢反应床层压降、降低反应苛刻度起到了积极作用，延长了装置运行周期。

2 1.7 MT/a渣油加氢装置情况简介

中国石化长岭分公司（以下简称长岭分公司）渣油加氢装置是由洛阳石化工程公司设计，天津四公司建设安装，以脱硫、脱氮、脱金属及降低油品残碳为目的的催化原料预处理装置，装置于2011年5月建成中交，同年8月投产。

该装置以胜利管输：阿曼（4：6）混合原油的减压渣油、直馏重蜡、焦化蜡油为原料，使用中石化科研院开发的固定床RHT系列催化剂，产品作为两套重油催化的原料，设计负荷1.7Mt/a，年开工时数8000小时，是一套单系列渣油加氢装置［2］。

3 2.8 MT/a催化裂化装置情况简介

长岭分公司3#催化裂化装置是由洛阳石化工程公司设计，使用中石化科研院开发的MIP技术，2010年11月首次开工，2014大检修升级改造为MIP-DCR技术，2014年5月投入运行，设计负荷2.8Mt/ a，年开工时数8400小时，三年一修［3］。

表1 炼厂各装置柴油性质表（参考长岭分公司数据）

表2 3#催化柴油和一中油性质对比

表3 1#催化柴油部分自回炼，未掺炼一中油时主要产品收率

4 降低柴油问题的提出

随着市场对柴油需求的减少，炼厂柴油出现富余，特别是普通柴油需求大幅减少，为了多产车柴，少产普柴，首先要对目前炼厂柴油的来源品质分析，一般来说，炼厂柴油有直馏柴油、加氢裂化柴油、催化柴油、焦化柴油和少量渣油加氢柴油等，通过加氢、调合生产合格产品，这些柴油组分的性质见表1。

由表1可知，催化柴油是性质最差的柴油，其十六烷值低，密度大，是生产车柴最不理想组分，因此作为减产柴油的首选，而在目前不增加新装置的情况下，柴油回炼不失为一种改造小、见效快的降低柴油产量的方法。

5 渣油加氢掺炼催化柴油的试验

长岭分公司通过各种柴油回炼方法对比后，决定利用渣油加氢能力，回炼部分重质催化柴油，经加氢后的柴油再进催化进行反应裂解，达到降低柴油产量提高柴油质量的目的。

5.1 掺炼催化柴油过程

首先为了减少对生产的影响，决定在2015年4月大检修停工前，提前10天进行了掺柴油试验，在2015 年3月25日以后，将3#催化柴油引进渣油加氢做进料，控制掺炼量先是5t/h，并逐步提高到10t/ h，后来由于柴油较轻，对渣油加氢进料泵造成影响（原料温度高汽化），振动大，并偶有抽空现象，且冷高分空冷器超负荷出现出口温度偏高，试验因掺炼量提高有限且不安全，暂停试验。

3#催化柴油性质和一中油性质对比见表2。

渣油加氢原料温度一般控制在260～270℃左右，柴油270℃含量占50%，但一中油270℃含量却在10%以内，所以对油品汽化的影响要小得多，这对提高掺炼量提高有很大作用。

5.2 掺炼催化一中油过程

2015年大检修后5月开工，决定进行掺炼催化一中回流油的试验，由于一中油比柴油稍重，减轻了轻质柴油对渣油加氢装置的影响。

2015年5月12日渣油加氢开工后，经过一段时间的调整，操作稳定后，自5月25日开始，进行了掺炼3#催化第一中段回流油（以下简称催化一中油）的试验，掺炼过程如下：5月25日15：00时开始投用一中油至渣油加氢装置，初始量5t/h，操作稳定一段时间后，从26日～28日，以每天一中油流量提高5t/h的速度，提至20t/h，掺炼量以不影响渣油加氢操作为前提，由于各方面限制的原因，一段时间没有再往上提。

以下列出在其它条件基本相同，1#催化回炼部分自产柴油的情况下，渣油加氢掺炼一中油和不掺炼一中油的情况对比，由于掺入渣油加氢的一中油通过加氢重油进入两套催化做原料，对两套催化产品分布均产生影响，所以计算收率需要两套催化合并计算，才能看出效果。即收率以两套催化产品比两套催化总加工量之和。见表3和表4。

表4 1#催化柴油部分自回炼，掺炼一中油时主要产品收率

表5 掺入催化一中油对渣油加氢原料的影响

表6 3#催化柴油部分自回炼，1#催化回炼低分油，未掺炼一中油时主要产品收率

表7 3#催化柴油部分自回炼，1#催化回炼低分油，掺炼一中油时主要产品收率

表8 掺炼催化一中油前后，催化柴油比重、十六烷指数变化

由表3、表4比较可知：掺炼一中油量约20.5吨/时（对占催化总加工量比例为20.5*24/9101=5.41%）后，液化气+汽油对总催化原收率增加3.42%，催化柴油对总催化原料收率减少2.14%，油浆+生焦收率减少1.22%。

5.3 全厂低负荷条件下，渣油加氢掺炼一中油的效果比较

进入2016年，形式更加严峻，原油加工量进一步降低，全厂负荷降低后，渣油加氢降低了掺炼比，渣油加氢原料得以改善，掺入一中油后，进一步改善了原料质量，各种油品性质见表5。

以下列出在其它条件基本相同，3#催化回炼部分自身柴油，1#催化回炼固定数量的120万加氢低分油的情况下，渣油加氢掺炼一中油和不掺炼一中油的情况对比（因渣油加氢空冷改造，2016年3月27日～3月29日，停止回炼催化一中油），同样催化装置主要产品收率以两套催化合并计算。

收率以两套催化产品比两套催化总加工量之和。见表6、表7。

由表6、表7比较可知：掺炼一中油量约23.3吨/时（对催化总原料占比为23.3*24/8419.2=6.64%）后，液化气+汽油对总催化原料收率增加4.20%，催化柴油对总催化原料收率减少3.09 %，油浆+生焦收率减少1.23 %。

5.4 渣油加氢掺炼催化一中油对催化装置及渣油加氢装置及所产柴油的影响

（1）对3#催化的影响：催化裂化重馏份油（这里为催化一中油）含有大量稠环芳烃，是催化裂化的非理想原料，进自己本装置自身回炼难以裂化，生焦大，产品分布差，但掺入渣油加氢装置，不仅可以作为低粘度稀释油，改善渣油加氢运行效果，而且加氢后的稠环芳烃可以起着供氢剂的作用，促进大分子的沥青质和胶质进行加氢转化反应，在高温、高压条件下加氢，油品中稠环芳烃具有强的反应性能，极易在催化剂活性中心发生饱和反应，生成部分芳环加氢饱和的环烷并芳烃，成为较好的催化原料［4］，加氢后的油品再回到催化裂化进行裂解，得到更多我们需要的目的产品，减少了焦炭、干气的产生。

一中油的抽出，直接减少了部分柴油（见一中油分析）和部分回炼油，它们经加氢后进催化裂化反应生成液态烃、汽油、柴油等产品，所以掺炼一中油对催化裂化影响是：多产了液态烃、汽油等目标产品，减少了催化柴油产量（由表3、表4对比可以说明），也减少了生焦，柴油比重稍有变轻，十六烷指数有所降低，但幅度很小。（见表8）

（2）对渣油加氢装置的影响：由于催化一中油富含稠环芳烃和多环芳烃，比重大、十六烷值低等特点，掺入渣油加氢装置后，渣油加氢柴油品质变差，耗氢增加，但改善了渣油加氢原料油的流动性，降低了反应苛刻度等，具体分析如下：

首先，渣油加氢掺入一中油前后，渣油加氢柴油密度升高，变化情况见图1。

掺入一中油降低了渣油加氢柴油十六烷值，有时为降低柴油产量而压干点也降低了柴油十六烷指数，所以渣油加氢的柴油十六烷值下降（见图2），十六烷指数也下降（见图3）。

渣油加氢掺入一中油后，原料硫含量略微降低，但原料粘度降低，改善了反应-接触性能，柴油硫含量因此降低。掺入一中油前后柴油硫含量变化情况见图4。

对柴油产量的影响：加上为了减少柴油总量，在渣油加氢分馏部分，抽出柴油实行窄馏份控制，根据产量需要，通过柴油干点调节柴油抽出，柴油干点一般控制为325～355℃，所以一中油的掺炼对渣油加氢柴油产量影响不大，实际上，柴油中的重馏份压入加氢重油输送到催化做原料。

对渣油加氢耗氢的影响，由于催化一中油不饱和烃多，进入渣油加氢后，增加装置氢耗， 2015年3月27日停止掺炼催化一中油后，渣油加氢耗氢减少约6 KM3/h，见图5，按减少23吨/时一中油计算，催化一中油耗氢261Nm3/吨油。

表9 渣油加氢原料中油品性质变化情况

对渣油加氢原料性质的影响：催化一中油富含稠环芳烃、多环芳烃等组份，粘度低、残炭低等，渣油加氢掺入一中油后，降低了原料油的粘度和残碳，改变了原料性质，降低残碳就降低了反应苛刻度，降低粘度就减少了压降，通过减少油品在催化剂上的滞留时间，减少了催化剂结焦，改善了油品在床层的分布等，有利于延长装置运行周期；渣油加氢原料性质、催化一中油性质、掺炼一中油后的混合原料的性质见表9。

总之，掺炼催化一中油，对渣油加氢柴油品质，产生不利的影响，但柴油产量小，不构成大的影响，有时为减少柴油产量，还会全部送催化回炼生产液态烃、汽油，所以，总体对装置运行产生正面影响，延长了运行周期。