加氫裂化裝置生產-50 號超低凝柴油研究

吳 彤，呼曉昌，張 飛

（1.中國石油化工股份有限公司天津分公司，天津 300271；2.中國海洋石油集團有限公司節能減排監測中心，天津 300271）

0 引言

天津煉油乙烯項目加氫裂化裝置（以下簡稱2 號加氫裂化裝置），是以煉油部3#常減壓裝置減二線蠟油為原料，以生產尾油方案進行生產操作。目前使用的催化劑為中國石化大連石油化工研究院開發的FF-66 精制劑及FC-52/FC-32/FC-80 裂化劑級配方案，主要產品有脫硫后輕石腦油、脫硫后重石腦油、優質航空煤油、優質柴油、尾油等，其中副產物是液化氣及酸性氣。

近年來，隨著原油重質化劣質化趨勢日益加重，二次加工技術中的加氫裂化裝置成為石油化工企業和現代煉油中“油—化—纖”結合的中心[1]，扮演著越來越重要的角色。2021 年12月，中國石化天津分公司接到保供北京冬奧會-50 號超低凝柴油的緊急任務，成為北京冬奧會場館應急用電特殊油料保供單位，研究決定利用2 號加氫裂化裝置（1.8 Mt/年），通過調整工藝參數試生產-50 號超低凝柴油。但是該裝置并沒有生產過-50號超低凝柴油，甚至在國內成功生產該牌號柴油的廠家也很少，因此本次試生產-50 號超低凝柴油為天津公司原油的二次加工方案及拓寬產品結構開辟了新的思路。

1 裝置流程簡介

自反應部分來的生成油進入脫丁烷塔C-201，塔底設置重沸爐F-201。C201 塔底油在高壓換熱器E102 中與反應生成油換熱后進入主分餾塔C202 進料加熱爐F-202，加熱至C202 塔所需要的溫度進入C-202。C202 塔底吹入1.0 MPa 過熱蒸汽，頂汽相經換熱器E208 及空冷器A202 等設備換熱冷卻后進入分餾塔回流罐D-202。D202 中液體一部分經C202 塔頂回流泵P202 打到C202 塔頂，剩余液體經過換熱后送至石腦油分餾塔C-205，將輕重石腦油分離后送出裝置。

主分餾塔C202 有柴油側線抽出和航煤側線抽出：航煤側線汽提塔塔C203 底熱源為C202 塔二中回流換熱器E203；柴油汽提塔C-204 在塔底吹入過熱蒸汽。從分餾塔底C202 抽出的為尾油，尾油依次經過E218 和E207 分別作為石腦油穩定塔C207 重沸器、石腦油分餾塔C205 重沸器熱源。

2 可行性分析

對比2 號加氫裂化裝置主分餾塔柴油側線生產的柴油產品與-50 號低凝柴油（國Ⅵ）指標的性質差異，具體見表1。

表1 2 號加氫裂化裝置柴油產品分析數據與-50 號柴油的主要指標

由表1 可見，柴油產品的各項指標包括運動黏度、閃點、凝點、冷濾點、銅腐、硫含量、多環芳烴含量、十六烷值及指數、95%餾出溫度以及密度等，在-50 號柴油的指標范圍之內，但凝點和冷濾點均大于-50 號柴油的控制指標。因此，研究的重點是如何通過操作調整降低柴油產品的凝點和冷濾點滿足-50 號柴油的控制指標。

冷濾點是柴油低溫性能的重要指標，在實際使用的過程中，柴油的使用效率與冷濾點直接關聯。如果冷濾點過高的柴油就會使其在被應用于發動機系統時，造成濾網堵塞。如果溫度降低，蠟的狀態也會隨之變化，甚至出現蠟晶，柴油就會失去自身應有的流動性，逐漸凝固。為此，必須要對柴油進行優化處理，降低柴油的冷濾點[1]。降低直餾重柴油95%餾出溫度，此項措施為最直接的有效降低柴油冷濾點的措施，根據煉油廠收集的數據，直餾重柴油95%餾出溫度每下調5 ℃，冷濾點可下降1～2 ℃[2]。

凝點的實質是油品在低溫狀態下黏度增大，形成無定形玻璃狀的物質而失去流動性，或含蠟大量結晶，連接成網狀結構。結晶骨架把液態的油包在其中，使其失去流動性，加注降凝劑可破壞或改變蠟結晶功能，可有效降低凝點 但是對于不同組分的柴油，因降凝劑自身的感受性不同，其降冷濾點性能差異較大，另一方面，加注降凝劑會增加調合成本[3]。

通過上述分析，2 號加氫裂化裝置通過對柴油抽出溫度等工藝參數的優化調整，降低柴油產品的95%餾出溫度，生產滿足國家標準的-50 號低凝柴油產品是完全可行的。

3 工藝參數調整

3.1 生產-50 號低凝柴油期間原料分析

本次生產-50 號低凝柴油期間裝置加工負荷為滿負荷運行，進料來自兩路，一路為罐區蠟油，另一路為3#常減壓裝置常三線柴油（約60 t/h）及減壓蠟油，具體原料油化驗分析數據見表2。由此表2 可知，生產低凝柴油期間濾后原料油餾程、硫含量、氮含量以及殘炭等各項指標基本維持穩定。

表2 2 號加氫裂化裝置濾后原料油化驗分析數據

3.2 調整措施

3.2.1 柴油汽提塔C-204 參數調整。

（1）柴油的黏度與柴油的化學組成有關，對于同一系列的烴類，除個別情況外，化合物的相對分子質量越大其黏度也越大[4]。降低化合物的分子量就是為了提高柴油產品的終餾點，使其變輕，從而降低終餾點。因此，將裝置主分餾塔柴油側線抽出溫度由250 ℃逐步降低至230 ℃，以縮減柴油餾程、降低柴油凝點（圖1）。最終確定將抽出溫度穩定在228～231 ℃，防止柴油產品十六烷值過低。

圖1 生產-50 號低凝柴油期間柴油側線抽出溫度趨勢

（2）為提高柴油初餾點，同步降低柴油冷濾點，調整汽提蒸汽用量，控制閥FI20802 開度由21%關至2%，汽提蒸汽流量由0.17 t/h 降至0.01 t/h（圖2）。

圖2 生產-50 號低凝柴油期間柴油汽提塔汽提蒸汽控制閥開度趨勢

3.2.2 主分餾塔C-202 調整

（1）受柴油抽出溫度影響，主分餾塔底溫同步降低，分餾塔底溫穩定在在263～265 ℃，尾油外送量受此影響逐漸增大（圖3）。

圖3 生產-50 號低凝柴油期間主分餾塔C-202 底溫度趨勢

（2）調整主分餾塔中段回流以平衡主分餾塔系統熱量及各側線抽出溫度。一中回流流量FIC20502 由175 t/h 提升至200 t/h，二中回流流量FIC20503 由78 t/h 提升至100 t/h。受調整影響，航煤側線溫度及航煤塔底熱源均出現下降趨勢。車間調整航煤側線溫度TI20504 穩定在189～191 ℃，將航煤塔C-203 底重沸器E-203 管程副線控制閥關至0%，保證航煤塔底溫，確保在生產-50 號低凝柴油期間航煤產品合格。

3.2.3 其他系統調整

為確保在低凝柴油生產期間裝置其他產品質量合格，車間調整提高脫丁烷塔C-201 底溫度以提高脫硫化氫效果，防止重石、航煤、柴油等產品腐蝕超標。

表3 為操作調整后柴油產品的各項指標數據。由表3 可知，調整后生柴油產品的質量指標都已滿足GB 19147—2016《車用柴油標準》中關于-50 號低凝柴油（國Ⅵ）的指標控制要求（表1），柴油產品的凝點和冷濾點均已符合要求。并且其他產品的質量分析也表明，石腦油、重腦油和航煤的質量未受影響。

表3 2 號加氫裂化裝置自產低凝柴油化驗分析數據

3.3 產品分布

表4 為生產-50 號超低凝柴油前后相關產品的分布情況。從表4 可以看出，因為需要降低柴油終餾點，分餾塔C202 重組分下移，航煤及柴油降低明顯，尾油收率有所增加。

表4 生產-50 號低凝柴油前后產品分布情況

4 結論

（1）天津石化180 萬噸/年加氫裂化裝置通過對柴油汽提塔系統操作參數的調整，有效的降低柴油產品的凝點和冷濾點，滿足-50 號低凝柴油（國Ⅵ）指標控制，能夠穩定的生產質量合格的-50 號低凝柴油，為2022 年北京冬奧會場館應急油料保供工作做出了突出貢獻，也為系統內同類裝置生產-50 號低凝柴油調整方向提供了理論依據。

（2）生產-50 號低凝柴油期間，通過對主分餾塔和脫丁烷塔系統的有效調整，保證了輕石腦油、重石腦油以及航煤等產品質量。由于降低柴油終餾點，減小柴油抽出，主分餾塔整體重組分下移，航煤及柴油收率有所降低，尾油收率增加。