柴油加氢改质装置增产石脑油技术分析

柴油加氢改质装置增产石脑油技术分析

张甲婧

中国石油天然气股份有限公司庆阳石化分公司

甘肃省庆阳市   745000

摘要：随着双碳目标的实施，炼油厂汽油、柴油产品将减少，石脑油、尾油等化工原料将逐渐成为主要炼油产品。加氢裂化重石脑油馏分可作为催化重整制低碳芳烃的原料。加氢裂化反应遵循正碳离子β裂解机理，当裂化反应作用较强时会促进在酸性中心上发生二次裂化，生成低碳数的重石脑油馏分。目前全转化模式下重石脑油收率可以达到71%~73%，副产干气、液化气和轻石脑油价格低，耗氢高，这使得提高加氢裂化重石脑油选择性成为此类技术的关键指标。氢气在柴油中的溶解度很小，传质过程受液膜控制，这使得柴油加氢精制的总反应过程成为了受传质控制的慢反应体系。采用微界面强化传质技术后可以通过界面处微观的相互作用进行调控，实现过程传质和反应强化。基于此，本篇文章对柴油加氢改质装置增产石脑油技术进行研究，以供参考。

关键词：柴油加氢；改质装置；增产；石脑油技术

引言

近年来，由于环保排放法规日趋严格，成品油质量升级步伐加快。2016年12月23日，国家发布了最新的柴油国家标准GB19147—2016《车用柴油强制性国家标准》。标准规定了最新的国Ⅵ阶段车用柴油的主要指标;与国Ⅴ标准相比较，国Ⅵ标准在油品烯烃、芳烃和苯含量以及挥发等的指标更加严苛，在继续限制硫含量的同时，其油品组分和烃类组成更是公认的优化后的标准。受经济增速放缓及清洁能源发展影响，国际国内市场柴油需求量进一步降低，预计2030年柴汽比将降至1．28。因此，当前环境下调整改造炼厂炼油结构，更适应汽油质量升级，降低柴汽比，是提高炼厂经济效益的重要手段，也是炼油企业转型升级的必然结果。

1柴油加氢精制工艺技术简介

加氢精制具体就是促使温度、压力以及氢油比处于某种条件下，促使原料油、氢气通过反应器内部的催化剂床层，之后在催化剂的作用之下，实现对油品之中含有的一些非烃类化合物的转化，将这些非烃类化合物转化成为比较容易剔除的化合物，从而促使油品的品质得到提升的过程。石油馏分之中含有各类的硫化合物，这些硫化合物的C-S键相对来讲比较容易断裂，而且和C-C或者是C-N键进行对比也更小。在进行加氢的过程之中，通常的含硫化合物之中的C-S键都会首先断裂，从而形成对应的烃类以及H2S等物质。但是又因为其内含有的苯并噻吩具有一定的空间位阻效应，这样就可能导致存在部分的C-S键难以断裂。因此，在反应苛刻度不太高的时候，加氢脱硫工作能够达到的效率在85%左右，能够保证现如今市场上的产品油含硫量不大于10ppm。而柴油馏分之中含有的有机氮化物的脱除工作相对来讲难度要更大一些，这是因为C-N键能要比C-S键能大得多，不容易断裂。在当前的加氢精制技术之中进行有机氮化物的脱氮工作，其能够保证的脱氮率通常稳定在70%左右。烯烃饱和反应在柴油加氢的过程中能够相对完全的进行，进一步提升柴油的安定性以及其十六烷值。在加氢精制的过程中也包括芳烃饱和等一系列的反应，其反应的效率存在差别，但是这些反应都能够在加氢过程中提供一些辅助。但是也不免会存在烯烃加氢裂化反应的发生，这种反应通常会为加氢过程带来不利影响，但是却不可避免的存在。目前加氢精制技术为了解决这一问题，在反应温度的调整方面做出了努力，并且尝试选用性能更好的催化剂来规避这一反应。

2增产石脑油的去向

适度裂化改造的加氢精制装置主要化学反应包括杂原子脱除、烯烃芳烃饱和以及烃类的异构化和裂化反应，其产品不含烯烃导致辛烷值整体偏低。柴油改质后分馏塔顶石脑油芳潜含量一般在50%左右，但其芳烃含量相比纯加氢裂化石脑油也偏高，因此该股石脑油可以作为重整原料但实际芳烃收率并不高。2套柴油加氢裂化改造前，汽提塔顶石脑油均为全回流操作。裂化改造后，为平衡塔顶负荷，需外甩部分粗汽油。由于原设计为第一层进料塔，导致汽提塔顶粗汽油馏程较宽，且终馏点较高，不适合作为汽油调和组分或重整料，目前通过轻烃回收脱硫后送至乙烯装置。

3应用过程

（1）为防止氢气中的杂质影响微界面机组的正常使用，在氢气压缩机出口管路上增设1台氢气过滤器，过滤精度5μｍ。经过滤后的混合氢分为3路：一路仍维持原流程与升压后原料油混合，一路进入新增的微界面一号机组，第3路进入新增的微界面2号机组。（2）装置反应器由传统的上进下出滴流床工艺，改为下进上出的上行式反应器；原滴流床反应器底部的出口收集器保留，作为改造后反应器进料分布器，反应器内催化剂床层支撑格栅保留，其余所有器内内构件拆除；原反应器进料及反应流出物管线不变，管线内介质对调。（3）增加两台微界面机组，分别位于反应器入口的1号机组和位于反应器中段注冷油处的２号机组。1号微界面机组为主机组，将加热炉出口热混合原料与部分氢气充分混合后，形成微界面体系，增大反应接触面积，自反应器底部进入反应器反应；2号微界面机组将反应生成油和少量氢气混合后进入反应器中段，起到反应器中段降温的作用，同时适当弥补经过1个催化剂床层后微界面体系的损失。

4柴油加氢改质装置增产石脑油技术分析

为解决目前面临的成品油市场问题，优化产品分布，降低柴汽比，提高公司整体经济效益，柴油加氢改质装置操作进行如下调整：（1）增加石脑油产率，优化产品分布。车间提高加氢改质反应温度，加氢裂化深度增加，石脑油产率由3.5%增加至11.5%。图1和图2分别为2020年3月、2021年1月至6月柴油及石脑油产率对比图。由图1、图2可看出：对比2020年3月，柴油加氢改质装置柴油产率整体呈下降趋势，石脑油产率整体呈上升趋势。自2021年1月开始，柴油加氢改质装置逐步调整操作，提高石脑油产率、降低柴油产率、优化产品分布，改质反应器R-102平均温度由370℃升高至379℃。通过加氢改质反应器的提温操作调整，实现了石脑油产率由3.5%增加至11.5%。（2）加氢改质柴油跨常压渣油线为催化提供原料。公司逐步加大改质柴油的回炼量，通过跨常压渣油线作为催化原料进行回炼，回炼量为500t/d，该操作调整可以使加氢改质柴油进入催化裂化装置进行二次开环断链，增加全厂汽油产量，降低柴油产量的同时优化了加氢改质的原料性质，实现优化产品分布、降低公司柴汽比、提高经济效益的最终目标。（3）目前柴油加氢改质装置增产石脑油作为连续重整装置的原料，以增产重整汽油，目前汽油与柴油的价格差约为500元，目前加工量为95t/h（原料油+新氢），柴油产量为82.68t/h，柴油产率为87.02%；石脑油产量为9.92t/h，石脑油产率为10.44%，出产的石脑油全部作为重整原料。相比3.5%的石脑油产率增加了6.94%，增产石脑油6.59t/h，增加效益为3295元/h，每月则可增加效益237万元。

图1柴油产率对比图

图2石脑油产率对比图

结束语

综上所述，为应对市场需求，车间积极优化操作调整，提高柴油加氢改质装置反应深度，增加石脑油产率，降低柴汽比，提高经济效益，收效较为明显。目前柴油加氢改质装置运行状况较好，安全平稳长周期运行受控，本次优化调整为下一步继续增加石脑油产率及降低柴汽比提供了操作数据及技术指导，为公司提高经济效益做出了贡献。

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