FDC單段兩劑加氫裂化技術的工業應用

彭 沖，曾榕輝，黃新露

(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001)

FDC單段兩劑加氫裂化技術的工業應用

彭 沖，曾榕輝，黃新露

(中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001)

介紹了中國石化撫順石油化工研究院開發的FDC單段兩劑多產中間餾分油加氫裂化技術，該技術在中國石化金陵分公司1.5 Mta和中國石化海南煉油化工有限公司1.2 Mta加氫裂化裝置的工業應用結果表明，該技術具有中間餾分油收率高(分別為78.99%和74.87%)、化學氫耗低(分別為2.31%和2.15%)、產品質量好、裝置綜合能耗低等特點，不僅保持了常規單段加氫裂化工藝技術工藝流程簡單、體積空速大等優點，而且彌補了常規單段加氫裂化工藝技術對原料油適應性差、催化劑運轉周期短和加氫裂化產品質量相對較差等不足。

中間餾分油 加氫裂化 催化劑

加氫裂化是生產低硫柴油、高煙點噴氣燃料等優質燃料油及化工原料的重要工藝[1]。加氫裂化工藝具有原料適應性強、生產操作和產品方案靈活性大、產品質量好等特點，可加工減壓蠟油、焦化蠟油、催化裂化回煉油等劣質原料。近年來，國內外各大煉油公司和科研單位在加氫裂化技術開發方面獲得了顯著的進步[2-6]。截止2012年，全球加氫裂化裝置總加工能力已達278 Mt/a以上，占原油一次加工能力的6.26%[7]，已成為現代煉油和石油化學工業中最重要的重油深度加工工藝之一[8]。

目前在工業裝置上應用的加氫裂化工藝流程雖有多種形式，但從基本原理方面，大致可歸納成一段串聯加氫裂化、單段加氫裂化和兩段加氫裂化工藝流程[9]。單段加氫裂化技術不僅工藝流程簡單、裝置建設投資相對較低，而且因其所用催化劑的特殊性，單段加氫裂化技術是多產中間餾分油，尤其是多產柴油的最佳工藝技術[10]。但常規的單段單劑加氫裂化技術存在對原料適應性差、催化劑使用周期短等不足，與我國各煉油企業加工原料油品種雜、質量變化大等國情不相適應。為滿足多產清潔柴油的市場需求，中國石化撫順石油化工研究院(簡稱FRIPP)開發了FDC單段兩劑加氫裂化新技術，同時開發了新型加氫裂化催化劑以及不同催化劑級配使用方法。本文主要介紹FRIPP開發的FDC單段兩劑多產中間餾分油加氫裂化技術在中國石化金陵分公司(簡稱金陵分公司)1.5 Mt/a和中國石化海南煉油化工有限公司(簡稱海南煉化)1.2 Mt/a加氫裂化裝置的工業應用結果。

1 FDC單段兩劑加氫裂化技術的開發

一段串聯加氫裂化和常規單段加氫裂化最大差別在于原料油與一段串聯加氫裂化所用裂化催化劑接觸前，先經過裝填有精制催化劑的加氫精制反應器，將原料油中的氮、硫脫除，并對烯烴、芳烴加氫飽和，經加氫精制后，與裂化催化劑接觸的原料性質基本是穩定的，基本不含有機硫及對裂化催化劑活性有抑制作用、并容易導致裂化催化劑結焦、失活的有機氮和烯烴，二環以上芳烴含量也很低。因此一段串聯加氫裂化具有對原料油性質變化適應性好(裝置不易飛溫、產品質量穩定)、催化劑運轉周期長(催化劑1個運轉周期可達4年以上)；而常規單段加氫裂化雖然也裝有加氫精制催化劑，但加氫精制催化劑裝量很少(約占催化劑總量的10%)，對原料油起不到明顯的加氫脫硫、脫氮的效果，即常規單段加氫裂化的裂化催化劑基本上是直接與原料油接觸，因此，對原料油適應性差、催化劑易結焦、運轉周期短(催化劑1個運轉周期一般只有1年)。

1.1 工藝技術開發

FDC技術是針對多產清潔柴油的需要而開發的一種加氫裂化新工藝。該技術通過在單段加氫裂化技術中使用加氫精制和加氫裂化兩種主催化劑，充分發揮兩種催化劑的協同作用，使加氫裂化的總體性能達到最佳效果，同時配套開發的加氫裂化催化劑FC-14是通過合成小晶粒β分子篩并對小晶粒特殊改性。FDC單段兩劑加氫裂化技術原則工藝流程見圖1。該工藝主要包括反應和分餾兩部分，反應部分級配使用加氫裂化預處理催化劑和配套開發的加氫裂化催化劑，原料與氫氣受熱后進入反應器，發生加氫脫硫、脫氮、芳烴飽和及加氫裂化等反應。反應產物經氣液分離，分出富氫氣體，循環使用。液體物流則經分餾得到各種產品。

圖1 FDC技術工藝流程示意

1.2 配套催化劑開發

對于不同類型加氫裂化催化劑，達到最佳效果時加氫精制、加氫裂化兩種催化劑的比例不盡相同。由此，發明了不同催化劑級配使用的加氫裂化技術方法。這種級配使用方法可以使不同性能的催化劑如精制、裂化、飽和、耐氮中毒等反應活性水平發揮協同促進效應，通過掌握級配的反應工藝和工程規律，可以提高加氫裂化技術對原料的適應性、生產靈活性、延長催化劑運轉周期、提高裝置處理能力及反應熱的優化利用等整體性能。

通過選擇適宜的合成條件，制備出晶粒較小的β分子篩，成功地解決了小晶粒β分子篩的過濾速率和收率問題；通過對小晶粒β分子篩進行特殊改性處理，制備出一種高硅、高結晶度、酸性適宜、二次孔多的小晶粒β分子篩。該分子篩具有高的活性和中間餾分油選擇性以及較好的異構性能。同時制備出了一種酸性適宜、表面富硅的大孔無定形硅鋁；對上述特殊改性β分子篩和無定形硅鋁進行復合及優化，從而使該復合裂化組分的活性和中間餾分油選擇性同時得到明顯改善；選擇了非貴金屬中加氫活性最高的金屬鎢-鎳的組合作為催化劑的加氫組分，FC-14加氫裂化催化劑主要物化性質見表1。以沙中VGO為原料(20 ℃密度為0.920 8 gcm3，餾程為325～536 ℃，硫質量分數為2.45%，氮質量分數為842 μgg)，采用單段一次通過流程，在反應壓力為15.7 MPa、體積空速為1.03 h-1的條件下，FDC加氫裂化催化劑的反應性能見表2。表2中同時給出了國外參比劑(無定型)的數據。從表2可以看出：在相同操作條件下，FC-14加氫裂化催化劑采用單段一次通過流程，當控制370 ℃以上餾分的單程轉化率為60%時，反應溫度比國外參比劑低11 ℃；當控制370 ℃以上餾分單程轉化率為70%時，反應溫度比國外參比劑低13 ℃。兩種轉化率條件下，130～370 ℃中間餾分油選擇性分別比參比劑高3.61百分點和2.48百分點，目的產品噴氣燃料和柴油的主要質量均優于國外參比劑。

表1 FC-14加氫裂化催化劑主要物化性質

表2 FDC催化劑反應性能

1) (>370 ℃)餾分單程轉化率。

2 FDC單段兩劑加氫裂化技術的工業應用

表3 FDC技術在金陵分公司的工業應用結果

3 結 論

(1) 在相同操作條件下，FC-14加氫裂化催化劑采用單段一次通過流程，當控制370 ℃以上餾分的單程轉化率為60%時，反應溫度比國外參比劑低11 ℃；當控制370 ℃以上餾分單程轉化率為70%時，反應溫度比國外參比劑低13 ℃。兩種轉化率條件下，130～370 ℃中間餾分油選擇性分別比參比劑高3.61百分點和2.48百分點，目的產品噴氣燃料和柴油的主要質量均優于國外參比劑。

(2) FDC單段兩劑多產中間餾分油加氫裂化技術在金陵分公司1.5 Mta和海南煉化1.2 Mta加氫裂化裝置的工業應用結果表明，FDC技術不僅具有中間餾分油收率高(分別為 78.99%和74.87%)、化學氫耗低(分別為2.31%和2.15%)、產品質量好、裝置綜合能耗低等特點，還保持了常規單段加氫裂化工藝技術工藝流程簡單、體積空速大等優點，而且彌補了常規單段加氫裂化工藝技術對原料油適應性差、催化劑運轉周期短和加氫裂化產品質量相對較差等不足。

[1] Scherzer J，Gruia A J.Hydrocracking Science and Technology[M].New York：Marcel Dekker，Inc.，2000：1-13

[2] 曹勝先.UOP公司加氫裂化技術新進展[J].煉油技術與工程，2008，38(8)：1-5

[3] 楊有亮，唐匯云，孔健.提高尾油質量技術在高壓加氫裂化裝置上的應用[J].石油煉制與化工，2009，40(1)：15-18

[4] Watkins B，Krenzke D，Olsen C.Distillate Pool Maximization by Additional LCO Hydroprocessing[C].NPRA Annual Meeting，AM-10-166，Phoenix，2010-03-21

[5] 朱金劍，王繼鋒，孫曉艷，等.Al-SBA-15制備方法對Al-SBA-15USY復合分子篩加氫裂化催化劑性能的影響[J].石油煉制與化工，2012，43(3)：28-32

[6] 柳廣廈，于承祖，楊興，等.單段反序串聯工藝在加氫裂化裝置上的工業應用[J].石油煉制與化工，2010，41(8)：21-24

[7] Warren R A.Middle east lead modest recovery in global refining[J].Oil & Gas Journal，2012(12)：32-42

[8] 杜艷澤，張曉萍，關明華，等.國內餾分油加氫裂化技術應用現狀和發展趨勢[J].化工進展，2013，32(10)：2523-2528

[9] 方向晨.加氫裂化[M].北京：中國石化出版社，2008：9-21

[10]吳宜冬，于丹.單段加氫裂化技術特點及其應用[J].煉油技術與工程，2003，33(5)：27-32

[11]彭紹忠，魏登凌.FF-16高活性加氫預處理催化劑的開發[J].石油煉制與化工，2004，35(4)：14-17

[12]溫德榮，石友良，姜虹，等.FF-20加氫裂化預處理催化劑的研制[J].石油煉制與化工，2008，39(1)：12-16

COMMERCIAL APPLICATION OF SINGLE-STAGE， DOUBLE-CATALYST HYDROCRACKING TECHNOLOGY

Peng Chong， Zeng Ronghui， Huang Xinlu

(FushunResearchInstituteofPetroleumandPetrochemicals，SINOPEC，Fushun，Liaoning113001)

A single-stage， double-catalyst hydrocracking technology (FDC technology) is developed by FRIPP， which converts heavy gas oil to maximum clean diesel. FDC technology has been successfully applied in six commercial units. The commercial results in Jinling Branch hydrocracking unit with 1.5 Mt/a as well as Hainan Petrochemical Co.， Ltd hydrocracking unit with 1.2 Mt/a show that the middle distillate yield is high (78.99%， 74.87%， respectively) and chemical hydrogen consumption is low(2.31%， 2.15%， respectively). The FDC technology possesses the properties of simple flow sheet and high LHSV of the single-stage hydrocracking technology and remedy for some shortcomings of single-stage hydrocracking technology such as bad feed adaptability， short running cycle of catalyst and bad quality of hydrocracking product. Moreover， the FDC technology is also featured by good quality of products and flexibility for product slate and low production cost as well.

mid-distillate； hydrocracking； catalyst

2013-12-12； 修改稿收到日期： 2014-03-03。

彭沖，碩士，主要從事加氫催化劑及工藝研究工作。

曾榕輝，E-mail：zengrongh.fshy@sinopec.com。

國家“十二五”科技支撐計劃 (No.2012BAE05B04)和中國石油化工股份有限公司合同項目(No.103089)。