液相柴油加氢装置掺炼催化柴油的实践

王方光

摘 要：惠州石化催化柴油原本由炼油一期加工处理，炼油二期不处理催化柴油。由于2019年一季度炼油一期停工检修，导致炼油二期所产催柴无法连续加工。这时就提出了由炼油二期相关装置来继续加工炼油二期所产催柴是否可行的问题。经研究决定由液相蜡油加氢装置、渣油加氢装置和液相柴油加氢装置三套装置共同处理炼油二期所产催化柴油。经实践，液相蜡油加氢装置和渣油加氢装置掺炼催化柴油最大能力为100t/h，由液相柴油加氢装置所产精制柴油产品能够达到国Ⅴ标准，掺炼催化柴油对液相柴油加氢装置催化剂活性负面影响大，方案不适宜长时间实施。

关键词：液相柴油加氢;催化柴油;催化剂失活;国Ⅴ标准

1 装置特点与工艺流程说明

液相柴油加氢装置采用美国杜邦公司 IsoTherming“全液相等温床”加氢专利技术，催化剂床层温升小，温度分布均匀，无局部过热及“飞温”现象，使得加氢过程更安全、可控。

采用热低分+冷低分流程，提高热量回收率 ，气体及石脑油产率低、催化剂使用寿命长，取消循环氢系统，流程简单、建设投资少、运行能耗低，装置本质安全性能更高;高压换热器采用缠绕管换热器，提高传热效率，进一步降低建设投资。

本装置采用美国杜邦公司IsoTherming等温液相床加氢专利技术，反应产物分离采用“热低分+冷低分+分馏塔”工艺流程。与常规“滴流床”加氢工艺相比，该技术具有流程简单、生产过程更安全、催化剂寿命长、能耗低等特点。

2 掺炼催柴生产标定

为了检验液相柴油加氢装置掺炼催化柴油的能力和可行性，首先进行了标定。随着催柴掺炼量的增加，原料密度由839.3kg/m3逐渐增加至857.4kg/m3，原料中的总芳烃含量增加，十六烷值下降，当掺炼量达到80t/h时，原料中的总芳烃含量增加10.5%，十六烷值下降12.9单位。整个掺炼催柴过程中，精制柴油产品硫、氮含量满足国Ⅵ要求。柴油加氢精制柴油产品颜色逐渐加深，精制柴油色度由掺炼前的0.5上升至1.5，但满足产品质量要求。随着催柴掺炼量的逐步增加，精制柴油产品十六烷值逐步下降，当掺入量达到70t/h时，精制柴油十六烷值为50.9低于国标要求（国Ⅵ要求≥51），可适当加入一定十六烷值改进剂即可。当催柴掺炼量提高到80t/h时，反应器入口温度较之前提约7℃，一反加权平均温度上升7.5℃，二反加权平均温度上升8.5℃。整个标定过程精制柴油产品硫含量小于10ppm。综合标定数据分析情况可知，液相柴油加氢装置掺炼催柴，可以生产合格的国Ⅴ质量标准柴油产品;掺炼催柴过程会导致液相柴油加氢装置原料的总芳烃含量增加，十六烷值下降;掺炼催化柴油会导致精制柴油产品十六烷值降低，色度增加;掺炼催化柴油生产质量合格的国Ⅴ质量标准柴油，需要更高的反应温度。

3 实际掺炼过程分析及对策

2019年2月1日，柴油加氢装置完成掺炼催柴生产标定，开始转入正式实施掺炼催柴方案。掺炼过程持续至2019年5月结束。

2019年1至5月份，柴油加氢装置催柴掺炼量范围为0t/h-100t/h，实际掺炼量的选择是根据炼油二期催化（II）装置催柴产量以及中间罐容选择的合适掺炼量，其中2月中旬至4月下旬，实际掺炼催柴量大于标定期间确定的最大掺炼量80t/h。精制柴油硫含量变化范围为4.0ppm-10.3ppm，随着催柴掺炼量的变化和掺炼时间的增长，精制柴油硫含量总体是增加的。截止到4月末，精制柴油硫含量进本可以达到控制指标不大于8ppm，进入5月份，精制柴油硫含量大部分时间处于8ppm-10ppm之间，按照原定的工艺卡片，是属于超标的，但是根据生产实际，以及对精制柴油产品性质的预判，5月前，经与指挥中心请示，在保证不影响产品出厂的前提下，提前将产品硫含量控制指标修改为不大于10ppm。这样就保证了1月至5月份掺炼催柴期间的所有精制柴油产品完全达到了指标要求。针对整个掺炼过程中的精制柴油硫含量变大以及精制柴油色度变大问题。经过研究，采用了增加蜡油加氢和渣油加氢反应深度和氢分压的操作方法尽量让芳烃饱和反应在高氢分压下进行，严格控制加氢柴油流程不大于360℃，降低柴油加氢的脱硫压力，降低柴油加氢装置反应苛刻度，保证了精制柴油色度不大于2。整个掺炼过程中精制柴油产品十六烷值在50左右，低于产品控制指标，针对这个问题，经与指挥中心沟通，可以通过适当加入一定十六烷值改进剂即可解决。

4 掺炼催化柴油对反应催化剂的影响及对策

液相柴油加氢装置设计的反应入口末期温度为368℃，床层允许最高温度为400℃，由图1可以看出，可以看出掺炼催柴过程中，反应各温度已经接近甚至达到了设计末期温度。这还是实践过程中平均加工负荷低于满负荷的表现。若加工负荷为满负荷，那么反应温度数据显然将更加高。说明掺炼催柴对液相柴油加氢装置反应催化剂负面影响很大。装置开工稳定后，WABT整体为提温趋势。没掺炼催柴前平均失活速率约0.63℃/月;掺炼催柴期间失活速率高达1.2℃/月。反应加权平均温度为最高达到390℃（设计末期温度为387℃），若按掺催柴失活速率计算，催化剂能使用至2019年12月上旬，催化剂实际使用寿命将低于设计使用周期。若按不掺催柴失活速率计算，催化剂能使用至2020年5月上旬，催化剂使用寿命可以达到设计的使用周期。自5月下旬停止掺炼催柴，根据精制柴油产品化验分析情况，反应器温度逐步降低，截止2019年6月末，反应器入口温度降至351.5℃，较掺炼催柴时最高温度降低15℃。但相比1月份掺炼催柴前的343℃的反应入口温度仍高8.5℃。根据截止到2019年6月的相关数据对比分析，可以知道，反应催化剂活性在掺炼催柴过程中损失较大。为了降低催化剂失活速率，生产实际操作中，采取了如下操作方法：及时准确的监控催化柴油原料性质，保证催化柴油密度和馏程严格控制在指标内;保证液相蜡油加氢装置和渣油加氢装置加氢柴终馏点不大于360℃;加大蜡油加氢与渣油加氢反应深度，使催柴组分中芳烃及不饱和烃尽力饱和;制定完整妥善的新氢中断事故处理预案，防止新氢管网剧烈波动对液相柴油加氢反应的影响;精细化调整反应温度，使产品合格的情况下尽最大努力降低反应入口温度;通过开大反应器各床层释放气调节阀增加反应氢分压;在满足产品出厂合格前提下适时调高精制柴油硫含量控制指标。

5 结论

①中海油惠州石化液相柴油加氢装置掺炼催化柴油生产国Ⅴ柴油是可行的，但需要液相蜡油加氢装置和渣油加氢装置首先对催化柴油进行预加工;②中海油惠州石化液相柴油加氢装置掺炼催化柴油生产质量合格的國Ⅴ质量标准柴油，需要更高的反应温度;③中海油惠州石化液相柴油加氢装置掺炼催化柴油对催化剂活性影响大，会加速催化剂失活速率，不适宜长时间大量掺炼催柴。

参考文献：

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