FHUDS-2/FHUDS-5組合催化劑在鎮海煉化300萬t/a柴油加氫裝置的應用

王 建 偉

（中國石化鎮海煉化分公司， 浙江 寧波 315207）

FHUDS-2/FHUDS-5組合催化劑在鎮海煉化300萬t/a柴油加氫裝置的應用

王 建 偉

（中國石化鎮海煉化分公司， 浙江 寧波 315207）

介紹了由撫順石油化工研究院（FRIPP）開發的FHUDS-2/FHUDS-5柴油深度加氫組合催化劑在鎮海煉化新建300萬t/a柴油加氫裝置上的工業應用情況。應用結果表明： FHUDS-2/FHUDS-5 催化劑組合具有良好的加氫脫硫活性和穩定性，在高空速條件下加工直餾柴油和45%左右的催化柴油、減壓柴油的混合油，可以長周期穩定生產符合滬Ⅳ硫含量排放標準要求的清潔柴油產品。同時，能夠加工以直餾柴油為原料生產符合歐Ⅴ排放標準要求的清潔柴油產品。

FHUDS-2/FHUDS-5 催化劑；柴油加氫；滬Ⅳ清潔柴油；歐Ⅴ清潔柴油

隨著柴油的低硫化，加氫精制技術顯得越來越重要。盡管可以通過提高反應溫度、降低反應空速、改建或新建裝置增加反應器體積、增加循環氫脫H2S裝置、降低餾分切割點及采用更高活性催化劑等方式來提高脫硫深度，但提高反應溫度會增加能耗和縮短催化劑使用壽命，降低反應空速會降低處理量，改建或新建裝置會增加裝置投資及催化劑用量，相比之下，最經濟和簡便的方法是根據裝置工況條件選擇最適合的高活性柴油深度加氫脫硫催化劑體系[1-3]。

為了滿足加工更多高硫直餾柴油及性質更差的二次加工柴油生產符合歐Ⅳ和歐Ⅴ排放標準超低硫柴油的要求， FRIPP加快了開發柴油深度加氫脫硫催化劑的開發步伐，開發了不同類型的深度加氫脫硫催化劑。開發出直接脫硫活性好、具有烷基轉移功能且氫耗低的FHUDS-5 Mo-Co型催化劑；開發出芳烴飽和活性及超深度加氫脫硫活性好的FHUDS-2 W-Mo-Ni型超深度加氫脫硫催化劑[4-6]。為了更好地發揮好這兩種類型催化劑的優勢，FRIPP開發了 S-RASSG不同類型催化劑級配裝填柴油超深度脫硫技術。

中國石油化工股份有限公司鎮海煉化分公司新建300萬t/a柴油加氫精制裝置（簡稱Ⅵ加氫裝置），于 2011年 4月 30日中交，采用 FRIPP開發的S-RASSG柴油超深度脫硫技術，6月18日一次投料試車成功，19日10:30產出合格產品。該裝置的設計規模為加工300×104t/a混合柴油，設計年開工時間8 400 h，設計操作彈性為60%～100%。裝置設計以密度大、干點高的催化柴油和常三線/減一線柴油為原料，生產硫含量滿足歐Ⅲ標準（硫含量不大于350 mg/kg）的精制柴油。通過優化裝置原料后，可以生產滿足歐Ⅳ（硫含量不大于50 mg/kg）及歐Ⅴ（硫含量不大于10 mg/kg）標準的精制柴油。

1 催化劑使用情況

1.1 催化劑物化性質

催化劑物化性質見表1。

表1 催化劑物化性質Table 1 Physico-chemical properties of catalysts

1.2 催化劑裝填

Ⅵ加氫裝置采用FRIPP開發的FHUDS-2/FHU DS-5柴油深度加氫組合催化劑，催化劑裝填采用密相裝填方式，由專業催化劑裝填公司負責，裝填技術為法國PETROVAL專利技術。表2列出反應器的實際裝填數據。

表2 反應器的實際裝填數據Table 2 Catalysts loading data on the hydrotreating unit

2 FHUDS-2/FHUDS-5 催化劑初期考察情況

為了考察FHUDS-2/FHUDS-5催化劑的性能，同時考察 300 萬 t/a 柴油加氫裝置采 用FHUDS-2/FHUDS-5 組合裝填生產低硫柴油時對原料油的適應性，裝置穩定運轉6個半月后，于2012 年1月10 日～1月13 日，在滿負荷處理量下考察了裝置生產滬Ⅳ及歐Ⅴ標準清潔柴油的可行性，進行了產品質量、綜合能耗及物料平衡等方面的技術標定。

2.1 裝置標定情況

標定方案分兩個工況：標定工況一是在滿負荷（357 t/h）工況下，反應壓力7.2 MPa，氫油體積比300，主催化劑體積空速1.85 h-1，常一線、常二線比例為 34.29%，常三線比例 21.35%、減一線、一級減二線比例為20.58%，催化柴油比例為23.81%，生產柴油產品符合滬Ⅳ硫含量排放標準要求。標定工況二是在滿負荷工況下，反應壓力 7.2 MPa，氫油體積比300，主催化劑體積空速1.85 h-1，常一線、常二線比例為 43.74%，常三線比例 27.21%、減一線、一級減二線比例為 26.24%，焦化柴油比例為2.80%，生產柴油產品符合歐Ⅴ排放標準要求(表3)。

表3 標定時原料油比例Table 3 proportion of feedstocks during evaluation

2.2 原料性質

標定時原料油性質見表4。

表4 標定時原料油性質Table 4 Properties of feedstock during evaluation

2.3 主要操作條件

表5 標定期間主要操作條件Table 5 Main operating conditions during evaluation

催化劑采用密相裝填，從標定過程看，反應器一床層、二床層的各層徑向溫差較小，均小于4 ℃，說明裝填質量總體較好、反應器內構件的再分配效果良好。標定期間，反應器的一床層壓降為 0.228 MPa，低于設計值0.3 MPa(表5)。從裝置開工正常到現在，反應器的床層壓降沒有明顯上升，主要原因是裝置加強了原料的過濾管理，沒有發生原料過濾器走旁路的現象，并且原料油自動反沖洗過濾器的故障率比較低、過濾效果較好。

3 標定結果

3.1 主要產品質量

表6 標定時精制柴油性質Table 6 Diesel product properties during evaluation

表7 標定時精制石腦油性質Table 7 Naphtha product properties during evaluation

從表6、表7可以看出，本裝置產品都能達到預期的標定目標。通過優化裝置原料、提高反應溫度增加平均床層溫度，精制柴油的硫含量能低于50 mg/kg和10 mg/kg，氮含量低于10 mg/kg。加氫反應以后，柴油產品的質量有不同程度的改善，十六烷值平均提高在1.7～4個單位，密度平均降低4～13.9 kg/m3，多環芳烴平均降低6.5%～12.2%。石腦油組分干點控制較高，主要目的是產乙烯料，其中鏈烷烴、環烷烴含量較高，比較適合作乙烯料。精制柴油的初餾點與石腦油終餾點的脫空度 10 ℃，說明汽提塔、分餾塔的分離效果較好，能滿足裝置滿負荷、石腦油產乙烯料的生產。

3.2 物料平衡

表8 標定期間物料平衡表Table 8 Materials balance during evaluation

從表8的物料平衡可以看出，裝置的物料平衡較好，說明裝置的測量儀表基本準確可靠。從標定結果及裝置前期的實際運行情況看，實際裝填的FHUDS-2/FHUDS-5催化劑的脫芳能力、脫硫能力較強，兼之產品為硫含量小于50 mg/kg的精制柴油，脫硫深度大，故實際消耗的氫氣量大。生產硫含量小于10 mg/kg精制柴油時的耗氫量與設計值基本一致。另外，從裝置排低壓瓦斯量來看，其流量基本在(N)100 m3/h以內，同時沒有排放廢氫，因此，裝置漏損氫、排放氫小，其氫耗量主要是化學氫耗。

3.3 能量平衡

表9 標定時綜合能耗數據Table 9 Energy consumption during evaluation

從表9的裝置標定能耗看，生產硫含量小于50 mg/kg精制柴油時的能耗明顯好于設計能耗值。原因主要有：一是標定期間氣溫低，工頻空冷停用臺數較多，變頻空冷的開度也很小，且裝置初期的機泵效率高，故裝置電耗比較小；二是開工初期，催化劑初期活性好，換熱設備效率高（尤其是高壓纏繞式換熱器E6501），同樣的原料、產品情況下，反應爐消耗的燃料氣小；三是蒸汽消耗方面，雖3.5 MPa蒸汽消耗比設計稍小，但1.0 MPa蒸汽輸出比設計減少更多，二者綜合作用下，裝置的蒸汽消耗反而比設計值大；四是水的耗量比設計高，主要原因是凝結水還未進行裝置自回用，并考慮到水冷器的防腐，提高了各水冷器的循環水流速，致使循環水、軟化水的用量比設計值高。1.0 MPa蒸汽輸出比設計減少很多的主要原因是受原料性質較輕的影響，由于其熱容小，裝置的1.0 MPa汽包產汽量比較小。

生產硫含量小于50 mg/kg與10 mg/kg精制柴油時的能耗區別主要在于燃料氣的消耗上，后者比前者大的主要原因是生產硫含量小于10 mg/kg精制柴油時的原料基本為直餾柴油，其反應溫升小，而產品質量要求又高，故提高了反應器入口溫度，最終導致反應爐的燃料氣消耗大幅度上升。

從表9及裝置開工以來的實際生產情況看，影響Ⅵ加氫裝置的能耗主要因素在燃料氣消耗、蒸汽消耗上，而燃料氣消耗又主要在反應爐的消耗上，蒸汽消耗又主要在汽包V6603的產汽量上，反應爐燃料氣消耗與汽包V6003發汽這兩項與裝置加工原料性質（二次油比例高，反應溫升大，反應爐消耗小；原料重，熱容大，產汽大。）密切相關，同時與換熱器的換熱效率（尤其是高壓纏繞式換熱器E6501）密切相關。

4 工藝核算

本次標定的精制柴油與滬Ⅳ、歐Ⅴ柴油標準（0號或-10號柴油）對比結果見如下表10。

表10 精制柴油質量對比表Table 10 Quality contrast of diesel product

從表10可以看出，本次標定所得的精制柴油達到了滬Ⅳ、歐Ⅴ排放標準的清潔柴油，催化劑的脫硫率、脫氮率、烯烴飽和率、多環芳烴脫除率均較高。

與滬Ⅳ柴油標準相比，標定得到的精制柴油的十六烷值指數遠大于控制指標，十六烷值可以通過提高焦化柴油的加工量即可滿足要求。精制柴油的密度比較大，原因是原料中的二次加工油（催化柴油）比例高，催化柴油的密度大、多環芳烴含量高、十六烷值低，而裝置設計的目標僅是加氫精制。

與歐Ⅴ柴油標準相比，通過優化裝置原料（不摻煉催化柴油，提高常一線、常二線輕柴油的比例）、提高反應苛刻度（提反應器入口溫度，保證反應平均溫度）后，生產的精制柴油指標能夠達到要求。

5 結 論

FHUDS-2/FHUDS-5催化劑級配技術在鎮海煉化新建300萬t/a年柴油加氫裝置的應用結果表明：

（1）在標定工況下，催化劑的脫硫率在97.68%～99.93%，脫氮率在97.61%～98.50%，密度降低值在 4.0～13.9 kg/m3，十六烷值提高值在1.7～4.0個單位，多環芳烴降低值在6.5%～12.2%，催化劑的溫升達到49 ℃，說明FHUDS-2/FHUDS-5柴油加氫組合催化劑具有良好的芳烴飽和能力和超深度脫硫的優勢，能夠滿足裝置長周期生產符合滬Ⅳ硫含量排放標準要求的清潔柴油產品的需要。

（2）FHUDS-2/FHUDS-5組合催化劑能夠加工以直餾柴油為原料生產符合歐Ⅴ排放標準要求的清潔柴油產品。FHUDS-2/FHUDS-5催化劑級配裝填柴油超深度脫硫技術顯示了對原料油良好的適應性。

［1］ Antony Stanislaus, Abdulazeem Marafi, Mohan S. Rana. Recent a dvances in the science and technology of ultra low sulfur diesel (ULSD) production [J].Catal Toda, 2010, 153: 1-68．

［2］ 方向晨. 加氫精制[M]. 北京:中國石化出版社, 2006, 429-431．

［3］ Michèle Breysse, Christophe Geantet, Pavel Afanasiev, Juliette Bla nchard , Michel Vrinat. Recent studies on the preparation, activa tion and design of active phases and supports of hydrotreating ca talysts[J]. Catal. Today, 2008, 130: 3-13.

［4］ 金德浩, 郭蓉, 姚波, 楊成敏. 高空速條件下生產符合歐Ⅴ排放標準清潔柴油的工業試驗[J] 煉油技術與工程，2011，41（11）：1 -3.

［5］ 姚波, 楊成敏. FHUDS-2催化劑在天津石化的工業應用[J]. 當代化工，2011，40(7)：725-728．

［6］胡斌. FHUDS-2催化劑在廣州石化公司柴油加氫精制裝置上的應用[J]. 石化技術與應用，2012( 01)：55-59．

Commercial Application of FHUDS-2/FHUDS-5 Assembled Hydrotreating Catalyst in 3 Mt/a Diesel Hydrotreating Unit of Zhenhai Refining and Chemical Company

WANG Jian-wei
（ Sionpec Zhenhai Refining and Chemical Company , Zhejiang Ningbo 315207， China）

FHUDS-2/FHUDS-5 assembled diesel depth hydrotreating catalysts developed by Fushun research institute of petroleum and petrochemical (FRIPP) were used in Zhenhai new-built 3Mt/a diesel hydrotreating unit. The application results show that the hydrosulfurization activity and stability of FHUDS-2/FHUDS-5 assembled catalysts are very well. Shanghai Ⅳ standard clean diesel c an be produced by treating mixed oil of straight-run diesel,about 45% FCC diesel and vacuum distillation diesel under high LHSV conditions. Meanwhile, Europe Ⅴ standard clean diesel can be produced by treating straight-run diesel.

FHUDS-2/FHUDS-5 catalysts; Diesel hydrotreating; Shanghai Ⅳ standard clean diesel; Europe Ⅴstandard clean diesel

TE 624.9

A

1671-0460（2012）06-0578-05

2012-04-15

王建偉（1985-），男，浙江寧波人，助理工程師，2008年畢業于沈陽化工學院化學工程與工藝專業，研究方向：從事煉油工藝臨氫系統技術工作。E-mail：wangjw.zhlh@sinopec.com。