關于加氫裂化技術影響因素的討論

梁志剛 尹光龍 李楠(中石油天津大港石化公司 300280)

一、前言

大港石化公司100萬噸/年加氫裂化裝置由反應、分餾、熱工和公用工程等部分組成，采用單反應器雙劑串聯尾油全循環的加氫裂化工藝。該裝置的主要原料現為減壓蠟油，考慮到提高公司的經濟效益、合理利用石油資源，裝置還摻煉部分催化重柴油。主要產品為液化石油氣、輕石腦油、重石腦油、輕柴油、柴油等中間餾分油，裝置操作靈活。

為充分利用加氫裂化技術加工原料廣泛、產品質量好、液收率高、操作靈活等特性，使石化公司獲得更高的經濟效益，結合相關文獻資料及操作經驗，本文就加氫裂化技術的一些控制因素進行討論分析。

二、原料油性質的影響

鑒于石油餾分的復雜多元性，不同的油品其特性也千差萬別。加氫裂化原料油的性質直接影響到催化劑的運轉周期、裝置的操作條件、產品的分布和收率，以及產品質量。

1.摻煉催化重柴油對產品性質的影響

催化裂化重柴油與VGO相比，硫、氮含量高，此外還有較多的烯烴、稠環芳烴以及少量膠質，一般可作為燃料油出裝置或回催化裂化循環裂化，但難度大，裂化性能差，易生焦回煉過多會造成催化裂化的轉化率下降、輕質油產率和產品質量變差，生焦率上升，裝置的處理能力下降，并造成環境污染等問題。加氫處理可有效地脫除重柴油中的硫、氮等雜原子化合物，并能降低殘炭，使烯烴和多環芳烴飽和，產品質量好。因此，加氫裂化加工催化裂化重柴油對合理利用石油資源，減少環境污染等的意義重大。

(1)原料油性質

加氫裂化裝置摻煉催化重柴油的比例為總進料量的15%，摻煉后，精制段的反應溫升提高了2~3℃，裂化段的反應溫升反而下降了2~3℃，單程轉化率下降。

表1 原料油性質

表1表明，催化裂化重柴油的密度和殘炭含量明顯高于減壓蠟油，硫、氮含量也較高，但摻煉15%后都未超設計值，混合進料的餾程相應變短。摻煉催化裂化重柴以后，原料油的總芳香性增強，其性質波動大,不利于加氫裂化裝置的平穩操作。干點高的重柴還會加速裂化催化劑的失活。因此催化重柴油的摻煉比例要根據實際情況嚴格控制，只有尋找到裝置能耗及加工利潤的平衡點，才能達到節能減排的目的。

(2)產品性質及收率

由于催化裂化重柴油中不飽和烴含量較高,硫、氮含量高,催化裂化循環油烯烴、稠環芳烴和膠質含量高,氫碳摩爾比和飽和烴含量低,組分重,導致耗氫量升高。另外，催化裂化重柴油機械雜質含量大,懸浮物多，部分雜質進入到加氫進料過濾器前，導致反沖洗頻繁。其次，催化重柴油攜帶部分膠質，易氧化縮合生焦，因此原料緩沖罐設氮封，防止原料氧化沉渣。

表2 產品收率

從以上關于液化氣、石腦油、柴油的產品分析可以看出,摻煉催化裂化重柴油后對以上產品質量沒有明顯影響,產品質量較穩定。與摻煉前相比，液化氣收率變化不大，石腦油收率有所下降，柴油收率提高，總液收變化不大。是因為柴油中部分重組分、稠環芳烴等加氫飽和、高溫裂化,從而導致柴油收率增加，中油選擇性增強。

三、操作條件的影響

1.反應溫度

反應溫度對加氫裂化催化劑的中油選擇性影響非常大，是加氫裂化工藝中最主要、最靈活的操作參數，可以此調節產品質量和轉化率。一般采用對反應器床層分段注冷氫、急冷油、含氮原料、調整循環氫中氨濃度等方法，消除反應溫度變化對加氫裂化反應中油選擇性的影響。由于加氫精制和加氫裂化反應都是放熱反應，提高反應溫度，不利于反應的正向進行。反應溫度過高，會加劇裂化反應，降低產品收率，導致催化劑積炭，反應器床層壓差上升速度加快；反應溫度過低會導致反應速度減慢，脫硫、脫氮率下降，達不到所要求的轉化率。另外，反應溫度與空速具有一定關聯性，只要總進料控制穩定，相對于反應溫度變化而言，空速變化“滯后”。因此，為確保反應系統穩定運行，升溫速率不能太快。

2.反應壓力

反應壓力對加氫裂化柴油產品的十六烷值以及芳烴含量的影響非常明顯，還不同程度影響到催化劑的加氫脫硫、脫氮、烯烴飽和等的反應性能。從理論上講，由于加氫裂化反應總體上是體積縮小的反應，提高反應壓力，對加氫裂化反應有利。然而，反應壓力越高，相應的投資和操作費用就越高，操作安全風險也同時增大。加氫裂化工藝過程存在“最經濟的反應壓力”。在較低壓力下,通過采用高加氫脫氮和芳烴飽和能力強的精制催化劑與兼具好氫性能和裂化活性的裂化催化劑組合、先進的保護劑技術,以及級配方式的優化，同時合理分配精制和裂化段的苛刻度、優化反應條件，在相對較低的壓力下實施加氫裂化可獲得理想的運轉周期。加氫裂化裝置采用的反應壓力，應綜合考慮原料油性質和產品生產方案，并兼顧適度的靈活性。如此確立的反應壓力，具有較好的技術經濟性。

3.氫油比的影響

在同一裝置中，氫油比的增加意味著氫分壓提高，可以使混氫原料在催化劑床層的分布均勻，降低床層溫升，并能抑制催化劑積炭，提高其運轉周期。另外，提高氫油比會改善混氫原料及反應產物在換熱器及反應進料加熱爐中的流動性能，提高傳熱性能，避免油品在爐管中結焦而堵塞爐管。但是氫油比過高除能耗增大外，還會導致反應物與催化劑接觸機會減少，降低反應速度，而過低將會造成床層結焦加劇。因此，生產中必須根據實際情況設計合理的氫油比。研究表明，對于加氫裂化裝置而言，氫油比為該裝置的化學氫耗的4~5倍最為經濟合理。

結論

以獲得優質中間餾分油為目的，加氫裂化裝置應根據目的產品性質選用合適的原料油，按照市場對產品的需求調整分餾塔的切割方案，盡量避免反應器床層內的溫升，采用最佳的反應溫度；反應壓力的確定應綜合考慮原料油性質和產品切割方案，并兼顧適度的靈活性，在具有中等裂化活性、較好的加氫活性的催化劑上達到60(v)%～70(v)%的單程轉化率；根據實際情況設計合理的氫油比。企業只有以市場需求為導向，從以上幾個方面著手，找到最佳的加氫裂化裝置生產方案，才能獲得最大的經濟效益。

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