焦化汽(柴)油加氢精制装置生产

龚朝兵，谷和鹏，花飞，刘孝川

(中海炼化惠州炼化分公司，广东惠州516086)

摘要：随着车用柴油的排放标准日益严格，炼油厂面临着柴油质量升级问题，主要指标是降低硫含量(≤10%)、提高十六烷值（≥49%)、降低稠环芳烃含量(≤11%)。惠州炼化2.0Mt/a焦化汽(柴)油加氢精制装置生产的精制柴油占全部柴油产量的40%左右，其硫含量偏高((40ug/g左右)，改用柴油深度加氢脱硫催化剂FHUDS-6，以生产国V标准柴油。对使用该催化剂的满负荷标定数据进行分析。加氢精制反应器第一、二床层装填再生后的精制剂FH-40C，第三床层装填催化剂FHUDS-6。装置标定结果表明，FHUDS-6催化剂具有良好的加氢脱硫活性和稳定性，在氢分压7.6MPa ,氢油体积比590、加氢保护反应器反应床层平均温度332.7℃、加氢精制反应器反应床层平均温度365℃、加氢保护反应器空速1.746h^-1、加氢精制反应器空速1.931h^-1的条件下，柴油中硫的质量分数为5.2ug/g，十六烷值为54.8，产品质量满足国V柴油排放标准要求。

关键词：柴油质量升级加氢催化剂硫十六烷值

1前言

　　随着车用柴油的排放标准日益严格，炼油厂面临着柴油质量升级的挑战。2015年1月1日起，国家全面实施硫含量(质量分数)在50ug/g以下的国Ⅳ车用柴油标准;2018年1月1日起，全国将执行硫含量小于10ug/g的国V车用柴油排放标准。

　　对车用柴油质量升级而言，主要指标是降低硫含量、提高十六烷值(≥49%)、降低稠环芳烃含量(≤11%)^[1,2]。本文对惠州炼化加氢原料构成、原料油性质及柴油生产现状进行分析，提出柴油产品质量升级至满足国V排放标准的技术方案。

2惠州炼化柴油生产现状分析

　　惠州炼化现有一套2.0Mt/a焦化汽(柴)油加氢精制装置、一套4.0Mt/a以减压蜡油和焦化蜡油为原料的高压加氢裂化装置和一套3.6Mt/a以常压煤柴油和催化柴油为原料的中压加氢裂化装置。三套加氢装置的柴油产品性质见表1。

　　从表1可以看出，高、中压两套加氢裂化装置生产的柴油硫含量低，一般在0.5ug/g以下，十六烷值高达57以上，是优质的柴油组分;但焦化汽(柴)油加氢精制装置生产的精制柴油硫含量偏高，在30ug/g左右。由于加氢精制柴油占柴油产品产量的40 %(质量分数)左右，依据现有加氢装置实际状况，惠州炼化能够满足全部生产国Ⅳ标准的清洁柴油，但如果全部生产国V排放标准的清洁柴油，需要改进加氢精制柴油质量。其途径主要有:①直接提高反应温度，以提高加氢脱硫深度;②降低柴油馏分切割点，减少加氢脱硫难度;③现有装置增加1台反应器;④新建加氢装置;⑤采用高活性的柴油深度加氢脱硫催化剂。综合考虑投资费用、改造周期、装置调节灵活性并满足长周期运行的需要，更换高活性的柴油深度加氢脱硫催化剂是优选方案。该方案可以满足不小于3年的稳定生产，满足国V排放标准清洁柴油的需要。

　　为应对国内柴油质量升级，中国石化抚顺石油化工研究院(FRIPP)于2010年开发了新一代柴油深度加氢脱硫催化剂FHUDS-6，并于2011年3月通过中国石化组织的技术鉴定。该催化剂以Mo-Ni为活性组分，具有孔容大、比表面积大、机械强度高等特点，适合于劣质柴油原料的加工。其在青岛炼油化工有限责任公司的工业应用结果表明^{[3 ,4l} .FHUDS-6催化剂具有优异的加氢精制活性，产品十六烷值提高幅度大，是生产符合国V标准低硫清洁柴油的理想加氢精制催化剂。因此，惠州炼化在焦化汽(柴)油加氢精制装置选用FHUDS-6催化剂，以生产国V标准柴油。

3 FHUDS-6催化剂性能标定

3.1焦化汽(柴)油加氢精制装置概况

　　惠州炼化2.0Mt/a焦化汽(柴)油加氢精制装置以焦化汽(柴)油为原料，生产柴油、石脑油，于2009年4月一次投产成功。其反应部分采用国内成熟的炉前混氢方案，产品分馏采用重沸炉汽提方案，所用催化剂为FRIPP开发的HPS -02A/B脱硅剂及FH-40C加氢精制催化剂。加氢保护反应器共有两个床层，内装保护剂和脱硅剂;加氢精制反应器共有三个床层主要装填加氢精制剂。

　　2011年10月，该装置停工检修时，加氢保护反应器第一床层催化剂部分撇头。2012年8月，加氢精制反应器进行了提温试验LSl，在第一床层入口温度336 ℃(比设计末期第一床层入口温度高6℃)、平均反应温度362℃(比设计末期平均反应温度低3℃)的条件下，精制柴油产品硫含量为39ug/g，氮含量为246ug/g，不满足装置长周期生产国V柴油的要求。2014年10月，装置再次检修，更换了加氢保护反应器全部脱硅剂及保护剂;加氢精制反应器

第一、二床层装填再生后的精制剂FH-40C，装入量分别为27.02t和43.54t;第三床层装填深度脱硫脱氮催化剂FHUDS-6，共48.44t，占精制催化剂总装填量的40.71 % 。

3.2标定结果

　　2014年10月，焦化汽(柴)油加氢精制装置停工检修，12月初开工，平稳运行1个多月后，为了考核催化剂性能、物料平衡和能耗水平，以及装置在高负荷下工艺、设备、环保各系统的运行状况，于2015年1月底对装置进行满负荷标定。

　　装置标定时主要工艺参数见表2，原料油与产品柴油性质见表3。装置原料主要为焦化汽(柴)油，掺炼部分直馏柴油。标定期间，焦化汽(柴)油平均瞬时量为269.29t/h，设计值为243t/h，加工负荷约为设计负荷的110%。标定结果显示，标定期间精制柴油产品硫含量为5.2ug/g，能够满足柴油国V标准硫含量限值(≤10ug/g) ;氮含量平均值为93.62ug/g ,比未换剂前精制柴油氮含量(约为400～500ug/g)有大幅下降，满足中国石化柴油外采指标要求。

3.2.1加氢反应器工况分析

　　装置在110%负荷下标定时，加氢保护反应器、加氢精制反应器的操作条件分别见表4、表5。

　　由于负荷偏高，主体积空速较设计值高;加氢保护反应器入口氢油体积比与氢分压较设计值高，有利于反应的进行;平均反应温度低于设计值4.3℃，床层总温升低于设计值8.3℃。加氢精制反应器平均反应温度与设计值相同，均为365℃，总温升低于设计值6.7℃。总体来说，加氢保护反应器、加氢精制反应器的主要操作条件与设计值相近，反应温度达到催化剂设计初期值。

3.2.2产品收率、能耗、氢耗分析装置标定数据见表6、表7。

　　标定液收为96.9%，比初期设计值((97.4%)低0.5%，比停工换剂前的8个月平均值((97.49%)低0.59%，比停工换剂前一个月的液收((97.11%)低0.21%。主要原因是，提高反应温度进行深度脱硫脱氮的同时，加氢裂化副反应增加，造成产品液收下降。加氢精制反应器第一床层入口温度对精制柴油的硫含量、氮含量影响较大，第一床层入口温度从342℃提高至363℃，精制柴油硫含量从30ug/g降至5.2ug/g。若精制柴油硫含量控制在≤10ug/g，则入口温度可控制在358℃。

　　装置氢耗初期设计值为2.744%，纯氢耗为1.21%，而实际装置氢耗为1.64%，纯氢耗为0.99% ,低于设计值。主要原因是:①装置补充氢是按100 %重整氢设计的，而在装置标定期间，补充氢是由重整氢和制氢氢气两部分组成，氢纯度平均为95.73%，纯度较重整氢的92.89%要高，用量少且密度低;②标定混合原料性质较好，其硫、氮、烯烃、嗅价均低于设计值，尤其是烯烃含量远低于设计值。国V柴油生产工况氢耗为1.64%，高于换剂前的1.55%;反应温度高、精制深度大，导致氢耗增加。

　　装置标定能耗为13.785kg标油/t原料，低于换剂前的16.5lkg标油/t原料。能耗下降幅度较大，主要原因有:①更换了新催化剂，活性提高，反应放热量得到了大幅提高，大幅降低了反应加热炉的负荷，燃料气消耗量下降较多;②检修后设备性能提高，特别是循环氢压缩机汽轮机检修后，3.5MPa蒸汽耗量下降较多，能耗下降。