柴油加氫裝置產品質量升級的措施

孫 明 立

(中國石化青島煉化公司，山東 青島 266000)

柴油加氫裝置產品質量升級的措施

孫 明 立

(中國石化青島煉化公司，山東 青島 266000)

介紹了中國石化青島煉化公司柴油加氫裝置在催化劑使用末期，由生產滿足國Ⅲ排放標準柴油改產滿足國Ⅳ排放標準柴油所面臨的問題及應對措施。通過優化全廠柴油加工方案、優化原料性質、提高裝置氫分壓和氫油比等措施，自2014年8月起順利生產出硫質量分數小于50 μgg的滿足國Ⅳ排放標準柴油產品，且平穩運轉至2015年6月，解決了柴油加氫裝置產品質量升級所面臨的一系列矛盾，為全廠帶來了可觀的經濟效益。

柴油 加氫裝置 國Ⅳ排放標準 工藝優化

1 柴油加氫裝置現狀

青島煉化柴油加氫裝置自2013年8月更換催化劑后運轉至2014年8月，一直生產硫質量分數小于350 μgg的國Ⅲ柴油，此階段反應器加權平均溫度隨運轉時間的變化見圖1。由圖1中數據計算可知，柴油加氫裝置生產國Ⅲ柴油產品的催化劑失活速率約為0.0478 ℃d，到2014年8月床層平均溫度已達到358 ℃。按照生產國Ⅲ柴油的失活速率計算，運轉到2015年6月全廠大檢修時催化劑床層加權平均溫度為371 ℃。結合上周期使用FHUDS催化劑的經驗(見圖2)，床層平均溫度370 ℃為催化劑運轉末期的反應溫度。因此，在生產國Ⅲ柴油的工藝條件下，裝置可平穩運轉至2015年6月。

圖1 反應器加權平均溫度隨運轉時間的變化

圖2 上周期反應器床層平均溫度隨運轉時間的變化

自2014年8月15日起，柴油加氫裝置需要生產國Ⅳ柴油產品，在不改變其它工藝條件的基礎上，反應器床層平均溫度需要提高10 ℃以上，按此估計催化劑床層平均溫度接近370 ℃，很難保證裝置平穩運轉至2015年6月。因此，需結合全廠裝置運轉情況，通過優化柴油加氫裝置原料配比及工藝條件，順利完成柴油加氫裝置在生產國Ⅳ柴油的工況下穩定運轉至2015年6月的生產目標。

2 生產國Ⅳ柴油的措施

2.1 優化柴油加工方案

青島煉化共有兩套裝置生產柴油產品，一套是柴油加氫精制裝置，另一套是加氫裂化裝置。自2014年8月到2014年12月，青島煉化每月需生產80 kt國Ⅳ柴油產品。根據兩套裝置的生產現狀，決定在此期間由兩套裝置間歇性共同生產國Ⅳ柴油，并確定如表1所示的生產指標。柴油加氫裝置每月花費120 h生產硫質量分數100 μgg的柴油產品，即可完成全廠國Ⅳ柴油的生產任務。在當前工藝條件下，將柴油加氫裝置反應溫度提高到361 ℃，比生產國Ⅲ柴油期間的平均溫度僅提高3 ℃，即可完成生產任務。同時，加氫裂化裝置在此前柴油循環的工藝流程下能夠外甩部分柴油，可以降低裝置氫耗，提高裝置的經濟性。鑒于2015年后出廠柴油產品均需滿足國Ⅳ柴油標準要求，因此，該加工方案只能在短期內實施。2015年后仍需對柴油加氫裝置進行原料、工藝條件等方面的優化，以滿足生產國Ⅳ柴油的要求。

表1 加氫裂化裝置與柴油加氫裝置協同生產國Ⅳ柴油方案

2.2 優化原料性質

青島煉化柴油加氫裝置生產國Ⅲ柴油產品時，原料為常三線直餾柴油和催化裂化柴油的混合油，而在生產國Ⅳ柴油產品時，原料以常三線直餾柴油為主，催化裂化柴油的摻煉比例降低，根據產品性質適量摻入部分催化裂化柴油，多余的催化裂化柴油進加氫裂化裝置。

根據全廠生產需要，對全廠加工原油種類進行了相應的調整。從2015年初到2015年6月全廠大檢修期間，盡可能減少性質較差的伊朗重質原油和巴士拉原油的加工量，增加性質較好的沙特中質原油、沙特重質原油和科威特原油的加工量。全廠原油加工種類改變前后柴油加氫裝置的原料性質對比見表2。由表2可知，與優化前原料相比，優化后原料的密度略有提高，但硫、氮含量顯著降低，因此可大幅度降低柴油加氫裝置的苛刻度，對反應溫度進行小幅調整即可滿足生產國Ⅳ柴油的要求。

表2 優化前后柴油加氫裝置原料的性質

2.3 提高反應氫分壓

提高反應氫分壓，不僅可以使催化劑的加氫脫硫反應活性提高，而且可以降低催化劑的失活速率，是延長柴油加氫裝置使用壽命的重要手段。柴油加氫裝置可通過增加循環氫中廢氫排放量來提高循環氫的氫純度，從而達到提高反應氫分壓的目的。2015年1月到2015年6月柴油加氫裝置循環氫的氫純度變化趨勢見圖3。柴油加氫裝置調整循環氫中廢氫排放量后，循環氫純度從79%逐漸提高到85%以上，氫分壓從6.00 MPa提高到6.46 MPa。

圖3 循環氫的氫純度變化趨勢

2.4 提高反應氫油比

通過提高反應氫油比可間接提高反應氫分壓，在一定范圍內能夠改善物流在催化劑床層的分配情況，使催化劑的加氫脫硫反應活性提高。柴油加氫車間通過將柴油加氫裝置循環氫壓縮機轉速從7 200 rmin提高至8 300 rmin，使循環氫量(標準狀態)增加14 000 m3h，氫油體積比從325提高到350，在一定程度上改善了催化劑的加氫脫硫反應性能，降低了催化劑的失活速率。

3 柴油加氫裝置生產國Ⅳ柴油的運轉情況

通過優化柴油加工方案、優化原料性質、提高反應氫分壓、提高反應氫油比等措施，柴油加氫裝置自2015年1月至2015年6月生產國Ⅳ柴油。2015年1月上旬柴油加氫裝置的主要工藝參數見表3，柴油產品的主要分析數據見表4，新鮮進料量及柴油產品硫含量隨運轉時間的變化見圖4。由表4及圖4可知，通過采取上述措施，柴油加氫裝置床層平均溫度在比生產國Ⅲ柴油時僅提高3 ℃左右即可滿足生產國Ⅳ柴油的要求，柴油產品的硫質量分數小于50 μgg。

表3 生產國Ⅳ柴油的主要工藝參數

表4 國Ⅳ柴油產品性質分析數據

圖4 新鮮進料量及柴油產品硫含量隨運轉時間的變化◆—硫含量； ▲—新鮮進料量

4 結束語

青島煉化在柴油加氫裝置催化劑不更換的情況下，通過優化全廠柴油加工方案、優化原料性質、提高裝置氫分壓和氫油比等措施，自2014年8月起由生產國Ⅲ柴油改產國Ⅳ柴油產品，順利生產出硫質量分數小于50 μgg的柴油產品，且平穩運轉至2015年6月，解決了柴油加氫裝置產品質量升級所面臨的一系列矛盾，為全廠帶來了可觀的經濟效益。

MEASURES FOR DIESEL QUALITY UPGRADING BY HYDROTREATING

Sun Mingli

(SINOPECQingdaoPetrochemicalCompany，Qingdao，Shandong266000)

Under the background of the catalyst at the end of run， measures for diesel quality upgrading from national Ⅲ to Ⅳ in hydrotreating unit of SINOPEC Qingdao Petrochemical Company were introduced. By optimizing the feedstocks， increasing hydrogen partial pressure and volume ratio of H2to oil， the unit produced the national Ⅳ diesel (mass fraction of sulfur is less than 50 μgg)from Aug 2014 to Jun 2015 with considerable economic benefit.

diesel； hydrotreating unit； national Ⅳ emission standard； process optimization

2015-11-25； 修改稿收到日期： 2016-02-23。

孫明立，學士，工程師，主要從事加氫工藝管理工作。

孫明立，E-mail：sml.qdlh@sinopec.com。