加氫裂化裝置摻煉重芳烴生產(chǎn)軍用3號(hào)噴氣燃料的運(yùn)行分析

李富強(qiáng)，莫家磊(中國(guó)石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578101)

0 引言

按照中國(guó)國(guó)產(chǎn)航空(艦艇)油料鑒定委員關(guān)于軍用3號(hào)噴氣燃料要求，加氫裂化工藝生產(chǎn)軍用3號(hào)噴氣燃料，出廠芳烴含量不小于8v%。中國(guó)石化海南煉油化工有限公司(以下簡(jiǎn)稱“海南煉化公司”)自2020年2月初至今受疫情影響，降低全廠加工負(fù)荷，加氫裂化進(jìn)料量降至165 t/h，航煤芳烴含量下降。為保證海南煉化公司軍用3號(hào)噴氣燃料順利出廠，加氫裂化裝置于2020年8月3日起開(kāi)始摻煉重芳烴。現(xiàn)就摻煉重芳烴期間的加氫裂化裝置運(yùn)行情況進(jìn)行分析。

1 加氫裂化裝置摻煉重芳烴的反應(yīng)機(jī)理

因重芳烴含有大量多環(huán)及稠環(huán)芳烴組分，此處著重介紹重芳烴對(duì)加氫裂化的影響：重質(zhì)芳烴中的稠環(huán)芳烴的加氫裂化反應(yīng)要經(jīng)過(guò)以下兩個(gè)步驟：(1)芳烴在金屬中心上的苯環(huán)加氫生成環(huán)烷烴；(2)環(huán)烷烴在酸性中心上開(kāi)環(huán)裂解成低碳烷烴[1]。通過(guò)選擇性加氫裂化可將包括稠環(huán)化合物在內(nèi)的重質(zhì)芳烴轉(zhuǎn)化為單環(huán)芳烴、直鏈烴、環(huán)烷烴或乙烷、丙烷等小分子烷烴。根據(jù)以上反應(yīng)機(jī)理，重芳烴中的多環(huán)及稠環(huán)芳烴組分經(jīng)過(guò)加氫裂化反應(yīng)，大部分產(chǎn)品為單環(huán)苯類和較小分子烷烴的混合物，主要集中在加氫裂化的航煤組分中，有利于提高航煤組分的芳烴含量。

2 加氫裂化摻煉重芳烴情況

2020年8月3日，加氫裂化開(kāi)始摻煉重芳烴，初始摻入量按5 t/h控制；8月5日，摻入量增至8 t/h。

2.1 摻煉重芳烴后的生產(chǎn)情況

加氫裂化裝置摻煉重芳烴按摻入量5 t/h、8 t/h兩個(gè)階段進(jìn)行，在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中，裝置運(yùn)行正常，產(chǎn)品質(zhì)量合格。裝置摻煉期間的操作參數(shù)、原料油性質(zhì)、產(chǎn)品性質(zhì)、物料平衡分別見(jiàn)表1～6。

(1)混和原料性質(zhì)。從表1可以看出，隨著重芳烴摻入量的增加，原料的密度、硫含量和殘?zhí)苛烤黾樱挥葿MCI值可以看出原料中的芳烴含量明顯增加，共增加4.17個(gè)單位。原料的運(yùn)動(dòng)黏度減小，金屬鐵含量增加明顯，將對(duì)催化劑的長(zhǎng)周期運(yùn)行不利。

表1 混合原料油性質(zhì)

(2)主要操作條件變化。從表2可以看出，隨著摻煉重芳烴比例增加，總氫耗增加了14 Nm3/t，精制反應(yīng)的床層總溫升上升8.9 ℃，主要是因?yàn)橹胤紵N的多環(huán)芳烴含量較高，多環(huán)芳烴的加氫飽和反應(yīng)會(huì)大量發(fā)熱，總氫耗也增加。

(3)航煤產(chǎn)品性質(zhì)。從表3可以看出，隨著摻煉重芳烴比例的增加，航煤產(chǎn)品的煙點(diǎn)和閃點(diǎn)下降，干點(diǎn)和芳烴含量增加。在重芳烴摻煉量達(dá)到8 t/h，航煤的干點(diǎn)增加1.2個(gè)單位，芳烴含量增加了2.1個(gè)單位，而其閃點(diǎn)下降了2.5個(gè)單位。

表2 主要操作條件

表3 航煤產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)

(4)加氫柴油產(chǎn)品性質(zhì)。從表4可以看出，隨著摻煉重芳烴比例的提升，柴油產(chǎn)品密度有所增加，十六烷指數(shù)有所降低。在重芳烴摻煉量達(dá)到8 t/h，十六烷指數(shù)降低了1.3個(gè)單位，說(shuō)明重芳烴經(jīng)加氫裂化裝置加工對(duì)加氫柴油的十六烷值提高貢獻(xiàn)不大。

表4 柴油產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)

(5)加氫尾油產(chǎn)品性質(zhì)。從表5可以看出，隨著摻煉重芳烴比例的提升，尾油的運(yùn)動(dòng)黏度(100 ℃)有所增加，硫含量有所下降，尾油的BMCI值沒(méi)有隨摻煉重芳烴量的增加成線性變化。

(6)物料平衡對(duì)比。從表6和表2可以看出，摻煉重芳烴8 t/h后，反應(yīng)提溫以及提航煤抽出量的效果，航煤收率均有所增加，干氣收率增加，重石收率降低，而柴油和尾油沒(méi)有明顯的線性變化。

表5 加氫尾油產(chǎn)品性質(zhì)

表6 摻煉重芳烴前后的物料平衡數(shù)據(jù)

3 結(jié)語(yǔ)

(1)加氫裂化裝置摻煉重芳烴后，原料的密度、芳烴含量、硫含量、金屬鐵含量和殘?zhí)苛烤黾樱渲蟹紵N含量明顯增加了4.17個(gè)單位，鐵含量增加了0.5個(gè)單位。原料的運(yùn)動(dòng)黏度減小，將對(duì)催化劑的長(zhǎng)周期運(yùn)行不利。隨著摻煉重芳烴比例增加，總氫耗增加了14 Nm3/t，精制反應(yīng)的床層總溫升上漲8.9 ℃。主要是因?yàn)橹胤紵N的多環(huán)芳烴含量較高，多環(huán)芳烴的加氫飽和反應(yīng)會(huì)大量發(fā)熱，總氫耗也增加。

(2)隨著摻煉重芳烴比例的增加，航煤產(chǎn)品的煙點(diǎn)和閃點(diǎn)下降，芳烴含量增加，在重芳烴摻煉量達(dá)到8 t/h，航煤的芳烴含量增加了2.1個(gè)單位，而閃點(diǎn)下降了2.5個(gè)單位。同時(shí)隨著反應(yīng)提溫和航煤抽出量的提高，使得航煤收率也有所增加。

(3)隨著摻煉重芳烴比例的提升，柴油產(chǎn)品密度有所增加，十六烷指數(shù)有所降低，在重芳烴摻煉量達(dá)到8 t/h，十六烷指數(shù)降低了1.3個(gè)單位，說(shuō)明重芳烴經(jīng)加氫裂化裝置加工對(duì)加氫柴油的十六烷值提高貢獻(xiàn)不大。