原料和反應溫度對精制石腦油性質的影響

程光劍，張曉琳，陶貴金，石巖峰，王美淇

（中國石油遼陽石化公司研究院，遼寧 遼陽 111003）

加氫精制是石油產品最重要的精制方法之一，是指在催化劑作用下，去除油品中的S、N、O等雜質，飽和烯烴和二烯烴，芳烴部分加氫飽和，以達到改善油品質量的目的。

某煉化企業柴油加氫精制裝置采用國內開發的柴油超深度脫硫催化劑［1，2］，并裝填少量裂化劑以滿足增產石腦油工況，原加工原料為直餾柴油，但因市場變化、提質增效和公司整體物料平衡等多方面因素，實際生產時會摻煉其它品種油品，如在不確定摻煉后對床層溫升、反應產物的影響前提下生產，對裝置平穩運行會產生一定的影響。

此實驗通過采取不同原料組成和反應溫度進行加氫精制反應，對加氫油中石腦油餾分進行分析，查看不同原料組成和反應溫度對加氫精制石腦油產物性質的影響，為生產提供參考和指導［3，4］。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

該公司加氫精制裝置原料油主要為常減壓車間的常2線、常3線和減1線柴油。結合公司實際生產情況、油品性質及發展規劃，考慮摻煉催化輕柴油（LCO）、催化重柴油（HCO），裂解汽油（PG），油品性質指標見表1。

由表1可以看出，催化劑對原料油指標雖然有一定約束和限制，但根據幾種原料性質的初步分析和判斷，通過合理調配比例，可以達到全公司的物料平衡、節能降耗、優化生產，同時不影響裝置正常運轉的目的。

表1 原料油典型性質及限定指標

1.2 實驗部分

1.2.1 評價裝置實驗采用的評價裝置為100 mL固定床加氫反應評價裝置，流程見圖1。

圖1 加氫精制評價裝置流程

進樣系統包含氣體進料管線和液體進料管線，氣體進料通過質量流量計控制，液體進料通過計量泵控制。反應系統為固定床反應器，共設有4個溫度控制點和4個溫度指示點。物料從反應器流出先經冷凝器冷卻進入高壓分離罐，之后通過閥門控制流入低壓分離。

取樣時，關閉高低壓分離器上下閥門，將低壓分離器從系統切出，通過低分泄壓口排放氣體，再打開低分底部出口閥，采集加氫后的液相產品。

1.2.2 評價條件加氫精制評價采用的實驗條件參考加氫精制裝置的操作參數，具體設置見表2。

表2 加氫精制評價條件

1.2.3 評價參數及反應結果結合公司實際生產情況，評價實驗為直餾柴油中摻煉LCO，HCO和PG作為反應原料，1種方案為調配摻入的非直餾柴油比例，采用相同的設置溫度;另1種是相同的調配比例，采用不同的反應溫度。

通過以上2種方案，查看反應過程中床層實際溫度的變化和石腦油產品的組成變化，判斷不同原料和反應溫度對加氫精制的影響［5～10］。反應條件見表3。

表3 評價原料及反應溫度

續表3

根據表3列出的原料組成和反應器加熱溫度進行評價實驗。

首先向系統中充壓至6.5 MPa，設置加熱溫度為280℃，開始加熱。待床層實際溫度達到280℃后，打開原料泵開始進料，同時打開氫氣質量流量計通入氫氣，將加熱溫度設置至最終目標溫度。隨著原料和氫氣的進入催化劑床層，會放出大量的熱，床層實際溫度會升高30℃，溫度穩定1 h后，將之前反應產生的過渡料排出，正式收集產品。

得到的加氫精制產品，通過蒸餾切割出餾程＜180℃的石腦油餾分，得到石腦油體積收率和PONA值，通過下式計算芳潛。

芳潛=0.93×（環己烷含量+甲基環戊烷含量）+0.94×（C7環烷烴含量）+0.95×（C8環烷烴含量）+0.96×（C9環烷烴含量）+（C6～9的總芳烴含量）

床層溫度、石腦油收率、PONA和芳潛見表4。

表4 床層溫度和石腦油分析結果

2 結果與討論

（1）不同原料對應的反應床層溫度見圖2。

圖2 不同原料對反應床層溫度的影響

該公司加氫精制裝置實際LCO的摻煉比例為10%，床層反應溫度351℃，以此為參考，從溫升來看，加氫精制直餾柴油原料中可以摻煉10%的HCO和PG。隨著LCO、PG和HCO摻入量的增加，床層溫度上升，但未出現飛溫現象。在同樣的摻入比例時，隨著系統給的加熱溫度升高，床層實際溫度隨之升高。所以可以在一定范圍內提高反應器入口溫度，達到改善加氫油品性質的目的。

（2）不同反應原料及床層加熱溫度下，石腦油收率見圖3、4。

圖3 不同組成原料的石腦油收率

圖4 不同反應溫度的石腦油收率

PG餾程低，摻入直餾柴油中對反應產物中石腦油收率影響很大，摻入比例越高，石腦油收率越高。LCO和HCO的摻入對石腦油收率影響不大，但隨著摻入量的增加，反應溫度升高，催化劑床層中的裂解催化劑起到一定作用，石腦油收率略有提高。

當固定PG和HCO摻入比例，提高反應溫度，對石腦油收率的提高略有影響，但因催化劑本身性能及反應溫升有限的原因，促進作用不大。

（3）不同反應條件下石腦油組分芳潛的變化見圖5、6。

圖5 不同原料對石腦油餾分芳潛的影響

隨著PG加入比例的增加，對石腦油餾分組成的影響很大，芳烴含量和環烷烴含量增加非常明顯。主要是因為PG中芳烴含量很高。LCO加入比例的增加，反應溫度提高促進反應，芳烴含量會有所增加，芳潛呈增大趨勢。

圖6 不同溫度對石腦油餾分芳潛的影響

但隨著HCO加入比例的增加，對石腦油餾分組成的影響不明顯，主要是HCO中重芳烴含量高，該反應對重芳烴飽和，開環，斷鏈的能力不強導致。在摻入相同比例的PG和HCO時，提高反應溫度對芳烴或者是環烷烴的飽和、開環、斷鏈能力稍微有所提高，所以芳潛略有下降。

3 結論

（1）從實驗結論來看，LCO、HCO、PG的加入會導致反應溫升提高，摻入量越大，反應溫升越明顯，但沒有出現反應劇烈，飛溫的實驗現象。

（2）PG加入比例的增加對石腦油餾分組成的影響很大，芳潛增加明顯。摻煉LCO和HCO，由于組分較重，不能對石腦油組成產生較大影響。

（3）以實際生產時原料的配比對應的床層溫度為參考，建議嘗試摻煉5%的PG或HCO，待穩定運行后，再加大摻煉比例。

（4）該公司有計劃將催化重汽油進加氫精制，該汽油芳烴和烯烴含量高，與PG接近，可參考摻煉PG時反應溫升的規律和對產品的影響進行摻煉，建議先摻煉5%。

（5）摻煉時應設置緩沖罐，原料混合均勻后進入裝置反應器，以免性質波動大產生不穩定因素。