PHC-05原料型加氢裂化催化剂开发及应用

田宏宇，李海岩，谢方明，孙发民，颜子金

（中国石油石油化工研究院大庆化工研究中心，黑龙江大庆163714）

近年来，国内炼油产业存在油品结构不合理、化工产能不足、芳烃和烯烃等基础化工原料短缺等问题。2020年，中国1次炼油能力9.54×108t/a，开工率75%，炼油能力过剩2×108t/a，成品油供应过剩加剧［1］。目前在建装置产能6 900×104t，规划产能2.4×108t，预计“十四五”末期炼油产能超过10×108t，部分落后产能面临淘汰，因此，需要炼油转型升级、调整产品结构、降低柴汽比，从而实现炼化一体化，解决炼油能力过剩问题［2］。

1 PHC-05催化剂开发

针对炼化产品结构调整及炼化转型升级需求，中国石油石油化工研究院（以下简称石化院）适时开发出了1 种化工原料型加氢裂化催化剂PHC-05。该催化剂以MSY 分子筛作为主要酸性组分，创新性的采用流化态水热超稳化技术，大幅度脱除孔道中的非骨架铝和钠离子，实现了脱铝、补硅的均匀改性，其中B 酸含量是L 酸的10.6 倍，介孔孔径达45 nm。MSY 分子筛丰富的介孔结构和酸性中心，提高了蜡油分子2次裂化定向转化能力，有效防止单环芳烃及环烷烃、直链烷烃理想产物的进一步裂化［3］。以MSY 分子筛为裂化活性组分，镍钨为加氢活性组分，采用络合法组装技术，实现催化剂加氢与裂化功能的合理匹配，最终开发出PHC-05化工原料型加氢裂化催化剂［4］。

PHC-05可将劣质2次加工油直接转化为重整原料和乙烯原料，具有原料适应性强，产品质量好，生产方案灵活等优点，适应1 段串联和全循环等工艺流程，实现多产重石脑油、多产尾油和兼产航煤，是适合中国炼化转型升级的关键生产技术。该催化剂于2018 年在某石化公司120×104t/a 加氢裂化装置成功应用，取得良好工业应用效果［5］。

2 PHC-05催化剂工业应用情况

为满足某石化公司120×104t 加氢裂化装置增产重石脑油、改善尾油产品质量和兼产航煤技术需求，采用化工原料型加氢裂化催化剂（PHC-05）技术完成装置改造设计，于2018 年9 月在该石化公司120×104t 加氢裂化装置首次工业应用并实现开车成功，其中加氢裂化预处理催化剂采用石化院自主开发的PHT-01。

2.1 原料油

该公司加氢裂化装置采用的原料油主要包括常3、催化重柴油、减1、减2 线酮苯轻去蜡油、减2线酮苯重去蜡油、脱蜡油等，原料油性质见表1。

表1 加氢裂化装置原料油性质

由表1 可知，原料油密度860.7 kg/m3、馏程246～470 ℃、硫含量841 mg/kg、氮含量477 mg/kg。

2.2 工艺条件及产品性质

采用上述原料油，在氢分压14.2 MPa、入口氢油体积比580、裂化反应平均温度368 ℃的条件下，PHC-05催化剂在120×104t/a加氢裂化装置应用效果见表2、3。

从表2 可以看出，轻石脑油收率11.3%，重石脑油收率47.5%，化工原料总收率达到68.9%，同时能够保证C5+液体收率达到99%以上，有效解决了高化工原料选择性和高液体产品收率兼顾性的问题［6］。裂化平均温度368 ℃，与技术指标≯385 ℃的要求仍有17 ℃空间，若将裂化体积空速提高，只需再补偿5～6 ℃，产品可以满足指标要求。

表2 120×104 t/a加氢裂化装置产品收率

从表3 可以看出，重石脑油硫、氮含量均小于0.5，芳潜39%以上，航煤馏分烟点37 mm 以上，闪点44.5 ℃，柴油十六烷值70 以上，尾油BMCI 值不高于3.8，产品质量好。PHC-05 催化剂加工劣质油获得的产品可直接作为重整原料和乙烯裂解料，能够满足该石化公司增产重石脑油、改善尾油产品质量和兼产航煤技术需求。

表3 120×104 t/a加氢裂化装置产品性质

2.3 本周期与上周期对比

第2 周期，该石化公司120×104t/a 加氢裂化装置运行采用PHC-05 化工原料型加氢裂化催化剂，提高了化工原料产品收率，改善了尾油产品质量。该石化公司120×104t/a 加氢裂化装置第2 周期与第1周期产品收率、产品质量对比结果见表4。

表4 120×104 t/a加氢裂化装置2周期运行情况对比

从表4 可以看出，第2 周期裂化温度降低了10℃，且液体产品收率、产品结构、尾油产品质量显著提升，液体产品收率提高2.3%，石脑油收率提高37.9%，化工原料收率提高32%，柴油收率显著降低，实现了压减柴油增产化工原料兼产航煤的需求。产品质量方面，第2周期航煤和尾油产品质量获得显著改善，航煤烟点提高3.4 单位，BMCI 值相比第1周期降低4.6单位。

2.4 装置运行长周期

装置从2019 年1 月累计运行24 个月，裂化平均温度、转化率及产品分布情况见图1～3。

图1 加氢裂化装置运行情况

图2 加氢裂化装置产品情况（1）

从图中可以看出，装置在相同处理量下，裂化平均温度变化趋势较平稳，平均温度从初始368 ℃最高升至371 ℃，总温升≯5 ℃，通过推算满负荷下PHC-05催化剂温升≯5 ℃/a，产品转化率平稳。

图3 加氢裂化装置产品情况（2）

3 结束语

（1）开发了PHC-05 化工原料型加氢裂化催化剂，以MSY 分子筛为酸活性中心，蜡油分子2 次裂化定向转化能力显著提高，有效防止理想产物的进一步裂化，具有原料适应性强，产品质量好，生产方案灵活等优点，实现多产重石脑油、多产尾油和兼产航煤技术需求。

（2）PHC-05 催化剂于2018 年在某石化公司120×104t/a 加氢裂化装置成功应用。第2 周期在产品分布方面：轻石脑油收率11.3%，重石脑油收率47.5%，化工原料总收率达到68.9%，C5+液体收率达到99%以上；在产品质量方面：重石脑芳潜39%以上，航煤馏分烟点37 mm 以上，柴油十六烷值70 以上，尾油BMCI 值不高于3.8。与第1 周期相比裂化温度降低10 ℃，液体产品收率提高2.3%，化工原料收率提高32%，航煤烟点提高3.4单位，BMCI 值降低4.6 单位。装置累积平稳运行24 个月，裂化反应总温升≯5 ℃，产品分布及质量均趋于稳定。