靈活利用加氫裂化裝置增產噴氣燃料

張 芳 華

(大連西太平洋石油化工有限公司，遼寧 大連 116600)

靈活利用加氫裂化裝置增產噴氣燃料

張 芳 華

(大連西太平洋石油化工有限公司，遼寧 大連 116600)

為了增加噴氣燃料產量提高企業的經濟效益，利用加氫裂化裝置原料適應范圍廣的特點，加氫裂化裝置摻煉催化裂化柴油、常二線及常三線提高裝置負荷，通過提高裝置負荷增產噴氣燃料，同時根據各工況原料性質的變化優化各工況操作條件最大限度增產噴氣燃料。與設計工況相比，摻煉催化裂化柴油、常二線及常三線工況噴氣燃料收率分別增加4.30，5.80，0.94百分點，而且隨著原料范圍的拓寬，裝置負荷及噴氣燃料的產量大幅提高；通過計算各工況的經濟效益發現，在當前的市場情況下，增產噴氣燃料方案是加氫裂化裝置優化的方向。

加氫裂化 蠟油 催化裂化柴油 噴氣燃料

加氫裂化工藝可以加工的原料和生產的目的產品具有相當寬的范圍，生產靈活性強，產品質量好，所加工的原料可以是最輕的石腦油直至渣油[1]。大連西太平洋石油化工有限公司(簡稱WEPEC)1.5 Mta加氫裂化裝置采用美國雪佛龍魯瑪斯公司(CLG)提供的工藝包，該工藝包為單段反序串聯工藝(SSRS)，由中國石化洛陽石化工程公司完成設計[2]。WEPEC加氫裂化裝置自開工以來受全廠加工流程影響蠟油原料不足，裝置的負荷率僅維持在75%左右。當前噴氣燃料的市場需求較多，國家價格政策相對較好，WEPEC根據市場情況拓寬加氫裂化裝置的原料范圍，提高裝置負荷及優化產品結構，實現增產噴氣燃料及改善經濟性的目的。本文主要介紹拓寬加氫裂化裝置原料種類提高裝置負荷及優化摻煉催化裂化柴油、摻煉常二線及摻煉常三線工況的操作條件增產噴氣燃料。

1 工藝流程及特點

1.1 工藝流程

WEPEC加氫裂化裝置反應部分包含2臺反序串聯反應器。第一反應器(一反)裝填加氫精制催化劑和部分加氫裂化催化劑，達到脫硫、脫氮和降低芳烴含量滿足第二反應器(二反)催化劑進料對氮含量的要求；二反全部裝填加氫裂化催化劑，在高溫、高壓條件下進行加氫裂化反應。SSRS工藝流程示意見圖1。新鮮原料同氫氣混合后，經過與反應流出物換熱后進入加熱爐，從加熱爐出來的新鮮原料同二反流出物一同進入一反。在一反中進行脫金屬、脫硫、脫氮等加氫精制反應，并發生部分裂化反應。一反流出物經分離器分為氣、液兩相，氣相經循環氫壓縮機壓縮后循環使用，液相經汽提塔及分餾塔分離得到石腦油、噴氣燃料及柴油等產品。分餾塔塔底未轉化油同氫氣混合后與一反流出物換熱升溫后進入二反進行加氫裂化反應。

圖1 SSRS加氫裂化工藝流程示意

1.2 工藝特點

SSRS加氫裂化工藝具有較高的轉化率和產品選擇性，能夠最大限度地生產中間餾分油；對原料的選擇具有較大的靈活性，能夠加工干點更高的原料油和劣質的餾分油[2]；將二反中未利用的氫作為補充氫在一反中二次利用可降低循環氫總量，同時，二反裂化反應物全部進入一反降低了急冷氫的需求量，顯著地降低循環氫壓縮機的負荷及高壓換熱器的面積，節省投資[2]；采用高活性催化劑及次序反應工藝降低反應溫度有利于多環烴類的飽和及裂化；采用低分子篩含量的催化劑可獲得較高的中間餾分油收率，并且運轉期間中間餾分油收率穩定。

2 拓寬原料范圍增產噴氣燃料

2.1 拓寬原料

選用4種具有代表性的工況，即純常減壓蠟油、摻煉催化裂化柴油、摻煉常二線及常三線工況，通過調整反應深度及操作條件增產噴氣燃料。各種工況的原料變化情況見表1。由于WEPEC裝置流程不匹配，通常情況下加氫裂化裝置純蠟油工況的負荷為74.96%；摻煉催化裂化柴油工況在蠟油工況的基礎上增加519 td催化裂化柴油，使裝置負荷達到86.31%；摻煉常二線工況是在摻煉催化裂化柴油工況的基礎上摻煉498 td常二線，使裝置負荷達到97.27%；摻煉常三線工況是在摻煉常二線工況的基礎上減少蠟油加工量，增加常二線、常三線的摻煉量使加氫裂化裝置負荷達到95.47%。

表1 各種工況的原料變化情況

2.2 原料配比及性質

各工況原料性質見表2。從表2可以看出：摻煉催化裂化柴油、摻煉常二線及常三線工況的催化裂化柴油比例滿足航空監管委員會生產噴氣燃料期間催化裂化柴油摻煉比例不大于15%的規定[3]，摻煉催化裂化柴油工況的混合原料密度、氮含量高于純蠟油工況，摻煉常二線、常三線的混合原料的密度、氮含量低于純蠟油工況；摻煉工況混合原料的餾程范圍變寬，摻煉催化裂化柴油工況的10%、50%餾出溫度較純蠟油工況分別低19.5 ℃、11.1 ℃，摻煉常二線工況的10%、50%餾出溫度較純蠟油工況分別低37.7 ℃、26.0 ℃，摻煉常三線工況的10%、50%餾出溫度較純蠟油工況分別低51.6 ℃、44.0 ℃；摻煉催化裂化柴油工況、摻煉常二線工況及摻煉常三線工況混合原料的硫質量分數與純蠟油工況相比分別降低0.45，0.53，0.96百分點。

表2 各工況原料性質

2.3 優化操作條件

各工況操作條件見表3。從表 3 可以看出：①純蠟油工況負荷低、空速小，中間餾分油收率比設計工況低7.74百分點，噴氣燃料收率較設計工況高2.11百分點。②摻煉催化裂化柴油工況由于催化裂化柴油中含有較多芳烴，因此與純蠟油工況相比氫耗大幅增加[4]，為了減少氫耗，采用了比純蠟油工況緩和的操作條件；與純蠟油工況相比，摻煉催化裂化柴油工況一反、二反的平均反應溫度分別降低3.9 ℃、3.3 ℃，適當增加二反進料量，噴氣燃料收率增加2.19百分點；與設計工況相比，摻煉催化裂化柴油工況噴氣燃料收率增加4.30百分點。③與摻煉催化裂化柴油工況相比，摻煉常二線工況由于混合原料變輕，一反平均溫度降低8 ℃，二反平均溫度降低6 ℃，中間餾分油收率提高0.71百分點，此外常二線在一反部分裂化，常二線中部分噴氣燃料組分得到精制，最終結果噴氣燃料收率與摻煉催化裂化柴油工況相比增加1.5百分點；與設計工況相比，摻煉常二線工況噴氣燃料收率增加5.80百分點。④摻煉常三線工況的操作條件與摻煉常二線工況的條件相似，只是提高了二反進料量，由于原料中含有較多的常三線，原料變輕，裂化反應減少，中間餾分油收率達到86.54%，噴氣燃料收率反而降低，這種工況在蠟油原料嚴重不足或柴油加氫裝置故障時可以采用；與設計工況相比，摻煉常三線工況噴氣燃料收率增加0.94百分點。

表3 各工況操作條件

2.4 增產噴氣燃料對產品性質的影響

噴氣燃料及重柴油性質見表4。從表4可以看出：①與設計工況相比，純蠟油工況噴氣燃料的95%餾出溫度和重柴油95%餾出溫度分別提高16.3 ℃和8.3 ℃，這主要是為降低氫耗適當降低二反進料量所致。②與純蠟油工況相比，摻煉催化裂化柴油工況噴氣燃料的煙點降低1.3 mm(主要受催化裂化柴油中芳烴含量高的影響)、重柴油95%餾出溫度高20.7 ℃(主要受反應深度降低的影響)、重柴油十六烷指數降低5.1個單位(主要是受催化裂化柴油中芳烴含量高[5]的影響)。③與純蠟油工況相比，摻煉常二線工況噴氣燃料的冰點高5.8 ℃，這主要是受摻煉常二線直鏈烷烴含量高的影響。④摻煉常三線工況噴氣燃料冰點主要受摻煉常二線、常三線直鏈烷烴含量高的影響，與摻煉催化裂化柴油工況相比，摻煉常三線工況重柴油的95%餾出溫度低26.4 ℃，主要是為了提高二反進料量，這有利于提高反應的轉化率。

2.5 各種工況的物料平衡

各種工況的物料平衡見表5。從表5可以看出：與純蠟油工況相比，摻煉催化裂化柴油、常二線工況的噴氣燃料收率分別上升2.19百分點和3.69百分點，摻煉常三線工況噴氣燃料收率下降1.17百分點，但裝置的負荷提高后噴氣燃料的產量也增加；摻煉催化裂化柴油工況的氫氣用量為2.69%，較純蠟油工況的氫氣用量高0.06百分點，這主要受催化裂化柴油芳烴、烯烴含量高的影響；摻煉常二線工況的氫氣用量較純蠟油工況的氫氣用量低0.07百分點，常二線主要發生精制反應，氫耗低；摻煉常三線工況氫氣用量為2.21%，較純蠟油工況的氫氣用量低0.42百分點，主要受原料中蠟油比例大幅降低、常三線比例大幅升高的影響；摻煉工況的硫化氫產率受原料硫含量的影響有不同程度的降低；摻煉工況的液化氣、石腦油收率受反應溫度降低的影響分別有不同程度的降低，噴氣燃料收率及柴油收率有不同程度的升高。

表4 噴氣燃料及重柴油性質

表5 各種工況的物料平衡

3 增產噴氣燃料經濟性分析

3.1 噴氣燃料產量的變化

各工況的產品產量見表6。從表1和表6可以看出：與純蠟油工況相比，摻煉催化裂化柴油、常二線、常三線工況加氫裂化裝置的負荷分別增加11.35，22.31，20.51百分點，噴氣燃料產量分別增加258.5，499.5，250.3 td。從噴氣燃料產量變化看，通過拓寬加氫裂化裝置原料種類并利用加氫裂化裝置的富余能力實現了增產噴氣燃料的目的。

表6 各工況的產品產量 td

表6 各工況的產品產量 td

項 目工 況設計蠟油摻煉催化裂化柴油摻煉常二線摻煉常三線氫氣127291010741152970硫化氫1226860862876680干氣40824427130147低分氣552380441499217液化氣1176830798885567輕石腦油2304245096212851713重石腦油38645040484150362670噴氣燃料1404011240138251623513743輕柴油75601340176422558994重柴油1512012230161361753815280損失2326121420

3.2 增產噴氣燃料的經濟性分析

采用價格為1—8月出廠產品的實際價格核算各工況的毛利，毛利為產品價值減去原料及耗氫價值，重柴油按國Ⅲ價格標準，輕柴油按船用DMA價格，沒有考慮各工況加工費的變化，結果見表7。從表7可以看出：摻煉工況的毛利都優于純蠟油工況，摻煉催化裂化柴油工況與純蠟油工況相比，毛利增加2.5元/t，雖然毛利增加不大，但解決了柴油加氫裝置加工催化裂化柴油反應器溫升超限(37 ℃為設計指標)的問題；摻煉常二線、常三線工況與純蠟油工況相比，毛利分別升高20.3元/t、36.0元/t。如果不摻煉常二線、常三線，那么只能進柴油加氫裝置，這樣會出現柴油冷濾點過高、密度過大的情況。從表7還可以看出，摻煉常二線、常三線工況的產品價值均高于國Ⅲ柴油的價格(5 459元/t)，從經濟性方面也好于進柴油加氫裝置。

表7 各工況毛利潤核算

4 結 論

(1) 加氫裂化裝置原料具有較寬的范圍，在加氫裂化裝置原料不足的情況下，與純蠟油工況相比，摻煉催化裂化柴油、常二線、常三線工況加氫裂化裝置的負荷分別增加11.35，22.31，20.51百分點；噴氣燃料產量分別增加258.5，499.5，250.3 td，因此，在利用加氫裂化富余能力擴展原料范圍的同時優化操作條件，可以實現增產噴氣燃料的目標。

(2) 根據市場的變化情況可以適當調整加氫裂化裝置的轉化率改變生產方案，在當前的市場情況下加氫裂化裝置增產噴氣燃料能夠提高裝置毛利。

(3) 在當前的市場情況下，常二線、常三線進加氫裂化裝置優于進柴油加氫裝置，可以考慮適當降低柴油加氫裝置負荷、提高加氫裂化裝置負荷以增加噴氣燃料產量。

[1] 韓崇仁.加氫裂化工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2001：309

[2] 曾茜.單段反序串聯全轉化加氫裂化新工藝[J].煉油技術與工程，2010，40(2)：1-5

[3] 姚立松，穆海濤.2.0 Mta加氫裂化裝置操作彈性與經濟效益分析[J].石油煉制與化工，2014，45(6)：63-67

[4] 徐光明.加氫裂化裝置摻煉劣質催化裂化柴油技術的應用[J].煉油技術與工程，2011，41(4)：1-5

[5] 孔健.加氫裂化裝置摻煉催化裂化柴油的探討[J].石油化工技術與經濟，2012，28(5)：18-21

FLEXIBLE USE OF HYDROCRACKING UNIT TO INCREASE JET FUEL PRODUCTION

Zhang Fanghua

(WestPacificPetrochemicalCo.Ltd.,Dalian，Liaoning116600)

To increase jet fuel production and improve refinery benefit， the WEPEC broadened its hydrocracker feedstocks by processing LCO， CDU 2ndand 3rdcuts. Meantime，operation conditions are optimized according to the feed properties to maximize jet fuel. As the raw material range widening，the unit load and the output of jet fuel is improved significantly. After optimization， the jet fuel yield increases by 4.30%， 5.80% and 0.94% using the blending feed with LCO， CDU 1stand 2ndcut， respectively， compared with design requirement. The practice suggests that increase of jet fuel production can increase the benefit of the hydrocracking unit in the current market situation.

hydrocracking； gas oil； light cycle oil； jet fuel

2014-11-06； 修改稿收到日期： 2015-02-02。

張芳華，高級工程師，畢業于大慶石油學院石油加工專業，主要從事煉油工藝管理及生產經營工作。

張芳華，E-mail：zhangfanghua@wepec.com。