中石化股份有限公司天津分公司炼油部联合三车间天津300270
摘要：随着社会日益发展的需要和原油的日益劣质化、重质化，以及环境的污染，国家对干净、清洁的能源燃料越来越重视，而蜡油加氢裂化技术是原油深度加工生产清洁燃料的重要方式，所以在未来加氢裂化技术将会越来越普遍和推广。1#加氢裂化装置在2016年检修期间加氢裂化反应器换用FRIPP开发的航煤选择性更高的高中油型FC-60加氢裂化催化剂、FF-6加氢精制催化剂，按多产航煤方案运行时航煤收率不低于35%，2016~2018年过渡期间按多产加氢裂化尾油和重石脑油方案运行，FRIPP提供包含两种工况的主要操作条件、产品分布及主要性质的下周期技术方案。为保证航煤收率达到预期目的和加氢裂化尾油BMCI值≯13的产品质量需求，FRIPP要求1#加氢裂化装置需进行分馏系统适应性改造确保相关产品的清晰切割。催化剂的装填很重要，不仅影响催化剂装填量，而且对油气分布影响很大。催化剂装填应密相装填，避免出现沟流、短路。建议本装置催化剂装填由专业催化剂装填队伍实施。
关键词：加氢裂化；催化柴油；产品质量
引言：
文章主要针对中国石油化工股份有限公司天津分公司加氢裂化装置掺炼不同量催化柴油的工业应用情况进行了详细分析。在维持总加工量120t/h不变的情况下，为实现天津分公司压减柴油、增产航煤产品和优质乙烯原料的产品结构调整需求，双方已进行多次技术方案比选交流，最终确定天津分公司1#加氢裂化装置在2016年检修期间加氢裂化反应器换用FRIPP开发的航煤选择性更高的高中油型FC-60加氢裂化催化剂，按多产航煤方案运行时航煤收率不低于35%，2016~2018年过渡期间按多产加氢裂化尾油和重石脑油方案运行，FRIPP提供包含两种工况的主要操作条件、产品分布及主要性质的下周期技术方案。
1.装置概况
中国石油化工股份有限公司天津分公司1#加氢裂化装置由中国石化工程建设有限公司总体设计，采用中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院（以下简称：FRIPP）一段串联全循环加氢裂化技术，设计加工能力80万吨/年，于1999年6月建成投产；2005年扩能改造至120万吨/年，改为一次通过操作模式。2012年8月1#加氢裂化装置催化剂更换为FRIPP开发的FF-46加氢裂化预精制催化剂和FC-32加氢裂化催化剂级配体系。
2.催化剂原料性质
本装置自开工正常运转一段时间后，为了维持全厂物料平衡和实现效益最大化，开始在原料油中掺入催化柴油，并逐步增加至120t/h。在整个掺炼观察期间，装置正常运行，各产品质量合格。通过实际调查发现，随着催化柴油掺炼比例的提高，混合原料油的密度逐渐增大，氮含量、硫含量所占比例都有相应的升高，这与催化柴油高硫、高氮性质特点相吻合，但由于本装置氮含量设计要求不大于867mg/kg，所以为保证本装置催化剂失活速率在正常范围内，建议在装置运行前期，当混合原料油中氮含量大于867mg/kg时，操作人员应密切关注原料油性质及反应器床层温度变化。随掺炼比例的增加，初馏点温度呈现下降趋势和350℃馏出量所占体积分数逐渐增大的情况来看，催柴中含有一定比例的小分子轻组分。
3.加氢裂化装置掺炼催化柴油对装置操作等方面的影响
加氢裂化装置掺炼催化柴油，由于催化柴油的馏程和烃类组成与常规加氢裂化原料减压蜡油有较大的差异，故会对加氢裂化装置的操作、产品分布和产品质量带来较大的影响。中国石化抚顺石油化工研究院（FRIPP）根据前期工艺研究和工业应用经验，提供加氢裂化装置掺炼催化柴油对装置操作、产品分布及质量和催化剂寿命影响。
3.1加氢裂化装置掺炼催化柴油对反应温度的影响
和常规加氢裂化原料减压蜡油相比，催化柴油的馏程轻，硫、氮含量低且硫、氮的结构相对简单，故加氢裂化装置掺炼催化柴油后在达到相同脱氮效果时，精制段的操作苛刻度会适当减缓，但是精制反应器温升增加。对于某些加氢裂化催化剂，在控制相同重石脑油收率时，催化柴油掺炼比例每提高10%，裂化平均反应温度提需高1~2℃。
3.2加氢裂化掺炼催化柴油对重石脑油收率和性质的影响
在控制相同尾油收率时，原料中催化柴油掺炼比例越大，实际上其对减压蜡油的转化深度是越低的，故重石脑油收率降低。而由于催化柴油富含芳烃（芳烃含量通常会达到60%~80%），则随着原料中催化柴油比例增加，原料的芳香性亦随之增加，产品中重石脑油的芳潜亦随之增加。
3.3加氢裂化掺炼催化柴油对航煤收率和性质的影响
在控制相同尾油收率时，原料中催化柴油掺炼比例越大，催化柴油中航煤组分进入航煤馏分越多，航煤收率提高，但是相对减压蜡油转化生成的航煤组分越低。掺炼比例每提高10%，航煤烟点相对降低1~2mm。
3.4加氢裂化掺炼催化柴油对柴油收率和性质的影响
在控制相同尾油收率时，原料中催化柴油掺炼比例越大，柴油馏分收率略有提高，十六烷指数相对降低。
3.5加氢裂化掺炼催化柴油对氢耗的影响
催化柴油中富含芳烃，对于密度大于0.94g/cm3的催化柴油，在高压下仅加氢精制的化学氢耗就高达4~5%，因此原料中催化柴油掺炼比例每提高10%，化学氢耗增加0.1~0.2个百分点。
4.加氢裂化装置掺炼催化柴油注意事项
第一，催化柴油富含芳烃，在加氢裂化过程中反应放热大，故掺炼催化柴油时一定要稳步进行，切忌一步换入，一定要逐步的掺入催化柴油。而且调整装置操作幅度要小（提高催化柴油掺炼量），调整操作的间隔要长，待确定系统稳定处于可控状态时再继续下一步操作的调整。
第二，加氢裂化装置掺炼催化柴油后，精制反应器温升增加，可先将反应器入口温度降低5℃，给精制反应器预留一个缓冲段。同时为保证加氢裂化催化剂床层入口冷氢阀位安全可控，精制段平均反应温度相对降低较多，VGO原料加氢精制效果相对下降，可能会影响加氢裂化催化剂性能充分发挥。
第三，研究表明，加氢裂化掺炼催化柴油会对加氢裂化的产品分布和产品质量带来较大影响。企业应综合考虑掺炼催化柴油对产品分布、产品质量和装置耗氢的影响来确定催化柴油的最终掺炼比例。建议催化柴油的掺炼比例不宜过大（仅从工艺和工程角度考虑，最好不要超过15%）。
第四，加氢裂化装置如要生产航煤，按照国家规定，则加氢裂化原料中二次加工油比例也不能超过15%。
第五，加氢裂化装置掺炼催化柴油后，由于原料的不饱和性增强，催化剂的积碳速度势必会增快，换而言之催化剂的失活速度会加快（尤其是精制剂）。
第六，加氢裂化装置掺炼催化柴油后，反应热加大，床层温升增加，需密切注意加氢精制催化剂床层径向温差变化，若径向温差增加较多，适当减少催化柴油掺炼量，确保装置操作安全。
结论：
简而言之，加氢裂化装置掺炼催化柴油能产生大量的反应热，需要降低反应器入口温度和增大各床层冷氢量才能抵消。所以在以后的工作中，如何均衡加氢裂化催化剂失活速率与反应器床层温度之间的联系，既可以最大程度的饱和芳烃及不饱和烃类，又能脱除硫、氮及杂质是加氢裂化掺炼催化柴油技术经验总结的关键。
参考文献：
[1]张德义．含硫原油加工技术[M].北京：中国石化出版社，2018：325．
[2]孙明卓，饶龙．加氢裂化装置掺炼催化柴油技术应用[J].广东化工，2018：43（18）：135－136