新型石腦油型加氫裂化催化劑RHC-210的性能及工業應用

李善清，趙廣樂，毛以朝

(中國石化石油化工科學研究院，北京 100083)

基金項目：中國石油化工股份有限公司合同項目(113070)。

催化重整裝置在石油加工過程中起著重要的作用，用以生產高辛烷值汽油和芳烴并提供廉價的氫氣。直餾石腦油和加氫裂化石腦油是重整裝置的主要原料來源。加氫裂化技術具有產品質量好、產品方案靈活等特點[1]，加氫裂化石腦油具有無硫、無氮和芳烴潛含量高的特點，是優質的芳烴原料(芳烴料)。

隨著我國石化工業的迅速發展，化工原料的需求增長迅速。其中，對二甲苯(PX)表觀消費量從2010年的9.52 Mt增長到2015年的20.68 Mt，而生產能力僅從2010年的8.12 Mt提高到2015年的13.69 Mt。預計PX表觀消費將從2020年的27.10 Mt增至2030年的35.00 Mt，雖然近幾年新增產能較多，但生產能力仍存在缺口。在我國，蒸汽裂解制乙烯原料(乙烯料)包含相當比例的石腦油，在乙烯和芳烴市場強勁需求帶動下，煉油行業面臨著增產乙烯料和芳烴料以及增產高辛烷值汽油調合組分爭奪石腦油資源的狀況。石腦油原料的短缺在一定程度上已成為制約我國催化重整發展的瓶頸，擴大重整裝置原料來源已經成為發展催化重整、提高芳烴產率的關鍵。

在傳統燃料油市場微利，煉油企業向生產噴氣燃料、芳烴料和烯烴原料方向[2-4]尋求突破的大趨勢下，進一步提高石腦油型加氫裂化裝置的重石腦油餾分收率、選擇性以及產品質量，降低氣體和輕石腦油餾分產率，降低氫耗，是改善加氫裂化裝置經濟性的有效途徑。基于對加氫裂化反應過程的系統性研究，針對催化劑具有較高的活性以及良好的原料油適應性，尤其對劣質進料具有足夠的反應活性，以及高的催化劑性價比目標，通過優化分子篩酸性與加氫功能匹配、分子篩和載體改性等，中國石化石油化工科學研究院(簡稱石科院)開發了高活性、高重石腦油選擇性和高性價比的RHC-210催化劑。RHC-210催化劑已在中國石油四川石化有限責任公司(簡稱四川石化)2.70 Mt/a加氫裂化裝置實現工業應用，以下介紹RHC-210催化劑的性能及其工業應用情況。

1 RHC-210催化劑的性能

基于對加氫裂化反應的烴類組成變化規律及反應物分子大小研究、金屬硫化后的縮孔效應及金屬體系調變研究、分子篩體系的研究等[5-6]，采用具有較強加氫功能的活性組分，通過分子篩材料的精細調控，以及多級孔技術擴展催化劑的有效孔比例，制備出RHC-210加氫裂化催化劑。

RHC-210催化劑的性能評價試驗以中東VGO為原料(性質見表1)，與上一代石腦油型加氫裂化催化劑(參比劑)進行對比評價，評價中控制2種催化劑作用下的轉化率相近，評價結果如表2所示。由表2可見：RHC-210催化劑相比于參比劑，堆密度降低35%，且裂化活性更高；重石腦油餾分選擇性更高；在相同轉化率下，RHC-210催化劑與參比劑作用下的重石腦油餾分收率相當，RHC-210催化劑作用下的柴油餾分和輕石腦油餾分收率較低，重石腦油中芳烴含量更高。

表1 催化劑性能評價用原料油的性質

表2 催化劑性能評價結果

2 RHC-210催化劑一次通過流程下多產重整原料

2.1 轉化深度對產品分布和性能的影響

對于采用一次通過流程的工業加氫裂化裝置，提高轉化深度是增產重整原料最直接有效的手段。采用RHC-210催化劑加工勝利VGO，在不同轉化深度下的反應效果如表3所示。由表3可見：隨轉化率的提高，輕、重石腦油餾分收率迅速增加；轉化率提高后，芳烴加氫飽和和環狀烴開環反應深度增加，重石腦油餾分芳烴潛含量下降，但仍大于59%，且重石腦油餾分的硫、氮質量分數均小于0.5 μg/g，是優質的重整原料；重石腦油餾分收率最高達到32.81%時，噴氣燃料餾分煙點可達27.0 mm，主要產品性質符合3號噴氣燃料要求，柴油餾分十六烷指數為73.3，滿足國Ⅵ柴油指標要求，尾油餾分BMCI為10.8，是優質的乙烯料。

表3 不同轉化深度下多產重整原料的反應效果

2.2 RHC-210催化劑的原料適應性

加工不同類型原料可體現加氫裂化催化劑的性能。以3種混合蠟油為原料(性質見表4)，在重石腦油收率為24%～40%范圍開展中型試驗。

混合蠟油1為中東典型的高硫低氮蠟油，該原料全部為直餾減壓蠟油餾分；混合蠟油2為中國石化北京燕山分公司加氫裂化裝置原料，是直餾蠟油與部分催化裂化柴油的混合油；混合蠟油3為俄羅斯直餾蠟油和焦化蠟油的混合原料。3種原料油的密度(20 ℃)為0.900 9～0.919 0 g/cm3，硫質量分數為0.74%～2.85%，氮質量分數為750～1 400 μg/g，終餾點最高為583 ℃，最低為511 ℃，BMCI為41.3～49.6。原料構成分別包括了摻煉催化裂化柴油和焦化蠟油的情況，原料性質范圍較寬，可代表不同性質的加氫裂化裝置進料。

表4 原料適應性試驗的原料性質

表5和表6分別為RHC-210催化劑原料適應性試驗的反應條件、產品收率和產品性質。由表5和表6可見，在較緩和的工藝條件下，加工多種類型原料均可實現多產優質石腦油的目的。所得重石腦油硫、氮質量分數均小于0.5 μg/g，芳烴潛含量(w)為52.4%～55.6%，是優質的重整原料；噴氣燃料餾分煙點為26.0～27.5 mm，冰點不大于-50 ℃，是優質的噴氣燃料；柴油餾分十六烷指數可達71以上，多環芳烴質量分數不大于0.5%，是優質的柴油調合組分；尾油餾分的BMCI為7.1～13.8，鏈烷烴質量分數為44.4%～70.0%，是優質的乙烯料。

表5 原料適應性試驗的反應條件和產品收率

表6 RHC-210催化劑原料適應性試驗的產品主要性質

上述試驗結果表明，RHC-210催化劑對各類原料均具有良好的適應性，在緩和的工藝條件下可多產優質重整原料，兼產優質的噴氣燃料、柴油和尾油餾分。

3 RHC-210催化劑循環流程下多產重整原料

采用一次通過流程的加氫裂化裝置當轉化深度達到一定程度后，隨轉化率的提高，氣體和輕石腦油餾分迅速增加，導致重石腦油餾分選擇性降低，過程經濟性下降。為兼顧產品收率和過程經濟性，以最大量生產芳烴料為目的的加氫裂化裝置通常采用循環重石腦油以上餾分的方式，在降低單程轉化率的前提下實現原料油的全轉化。以勝利蠟油為原料，采用重石腦油以上餾分全循環的模式，對最大量生產重整原料進行中試試驗考察，結果見表7。

由表7可見：將重石腦油以上餾分全部循環，可有效增加重石腦油餾分的收率；重石腦油餾分收率為71.57%，選擇性達到78.8%；化學氫耗率為3.51%；重石腦油餾分芳烴潛含量(w)在50%以上，硫、氮質量分數均小于0.5 μg/g，是優質的重整原料。上述試驗結果為最大量生產重石腦油供重整裝置多產芳烴料的企業提供了技術支撐。

表7 重石腦油以上餾分全轉化中試試驗結果

4 工業裝置應用典型結果

為滿足增產重石腦油和噴氣燃料、兼顧改善尾油質量的需求，2018年四川石化2.70 Mt/a加氫裂化裝置進行了改造，并采用石科院大比例增產噴氣燃料和優質化工原料的加氫裂化技術，以期壓減柴油產量，同時大比例增產重石腦油和噴氣燃料，改善尾油質量。基于RHC-210催化劑作用下重石腦油選擇性高、產品質量好的特點，該裝置加氫裂化反應器采用以RHC-210催化劑為主的級配體系。

裝置于2018年7月開車一次成功，此后維持近滿負荷運行，裝置初期標定的主要操作條件和產品收率及主要產品性質分別見表8和表9。

表8 標定的主要操作條件和主要產品收率

表9 標定的主要產品性質

由表8和表9可見，在反應器入口壓力為13.9 MPa、精制平均反應溫度為376 ℃、裂化平均反應溫度為378 ℃的條件下，重石腦油收率為34.96%，噴氣燃料收率為30.14%，柴油收率為5.33%，尾油收率為16.03%，其中重石腦油的芳烴潛含量(w)為56.0%，為優質的重整原料，產品噴氣燃料性質符合3號噴氣燃料指標要求，產品尾油的BMCI為8.1，可作為優質乙烯料，實現了該裝置多產石腦油、兼產噴氣燃料和優質尾油的預期目標。

5 結 論

RHC-210加氫裂化催化劑具有活性高、重石腦油選擇性高、重石腦油芳烴潛含量高的特點，同時可以用于兼產優質噴氣燃料和尾油，尾油BMCI低，是優質的乙烯料，適用于增產噴氣燃料、多產化工原料的加氫裂化裝置。中型試驗及工業應用結果表明，該催化劑在不同工藝流程下均可高選擇性地生產優質重石腦油，同時兼產噴氣燃料和尾油，可為煉油企業向化工轉型提供技術支撐，顯著提高油化結合企業的經濟效益。