超级石化主要内容：从炼厂总流程出发,分析了实施催化柴油加氢回炼LTAG工艺的可行性。提出了1催化和2催化与1加氢组合LTAG工艺、2催化与蜡油加氢组合LTAG工艺两种实施方案。工业应用结果表明,采用以上工艺催化装置柴油收率下降8.25~10.52个百分点,目标产品汽油和液化气收率分别增加5.32~8.36和0.26~.97个百分点,非目标产品干气、油浆和焦炭收率分别增加0.17~0.49、0.02~0.64和0.9~1.2个百分点。加氢催柴表观转化率58.53~60.12%,汽油选择性64.48~88.0%。汽油辛烷值提高0.7~0.9个单位,烯烃、芳烃和苯含量分别增加5.0~9.64、1.35~4.64和0.02~0.23个百分点。液化气中丙烯含量下降8.02~10.29个百分点,丁烯含量提高12.50~12.63个百分点。在炼油加工量万t/a条件下,2催化与蜡油加氢组合LTAG工艺,经济效益万元/年。

超级石化关键词：催化柴油加氢汽油LTAG工艺效益

1前言

年以来,国内成品油消费呈现出柴油需求量下降、汽油和航煤需求量持续增长的形势。增产汽油和航煤,压减柴油,提高车用柴油比例,降低柴汽比,成为炼厂提高经济效益的主要措施。此外,柴油质量升级步伐明显加快,年10月已执行国V车用柴油质量标准,年将执行国Ⅵ车用柴油质量标准。

武汉分公司炼油加工能力万t/a,属于燃料化工型炼厂。由于加氢裂化装置的投产,催化装置加工能力仅占炼油能力的25%。年实际柴汽比1.79,高于中国石化平均水平0.3个单位。因此,针对催化柴油的性质,进一步优化催化柴油加工路线,既是柴油质量升级的需要,也是降低柴汽比、提高炼厂效益的必然要求。

2催化柴油加工路线分析

2.1主要技术路线

催化柴油具有密度大、芳烃含量高和十六烷值低的特点。催化柴油加工路线大致可以分

为四种。

(1)加氢精制,直馏柴油中掺炼10%催化柴油,或单独加工催化柴油,十六烷值提高35个单位,增产车柴或普柴。

(2)加氢改质,利用加氢精制剂和加氢裂化剂的级配装填,在相对缓和操作压力下,实现催化柴油芳烃饱和与环烷烃选择性开环,提高十六烷值10~15个单位,氢耗较高,典型的如石科院的RICH技术和抚研院的MCI技术。

(3)加氢裂化掺炼部分催化柴油,在加氢裂化加工能力有富余条件下,将部分催化柴油引入加氢裂化,实现催化柴油的深度转化,提高车用柴油的比例。

(4)催化柴油加氢催化组合技术,利用柴油加氢或蜡油加氢及催化的富余能力,将催化柴油经柴油加氢或蜡油加氢后,与精制蜡油混合作为催化裂化原料,将富含芳烃的催化柴油转化为汽油,提高催化汽油产量,降低柴汽比。

催化柴油加工路线的选择与炼厂总流程、柴油池构成以及柴油质量升级的路线密切相关。武汉分公司年完成炼油质量升级改造后,实现了向燃料化工型炼厂的转变,催化柴油占柴油池的比例为13%,低于一般燃料型炼厂,催化柴油对柴油质量升级的影响相对较小,突出的问题是汽油产量较低。实际上,为了配合国Ⅳ和国V柴油质量升级,提高车用柴油比例,年已将2常减压1.75万t常三线油和1催化4.36万t柴油作加氢裂化原料,提高车用柴油约6万t。5年将2催化19.8万t柴油作为蜡油加氢装置原料,将加氢柴油95%点控制在℃,增加精制蜡油产量,提高催化原料量,提高汽油产量6.9万。

2.2催化柴油加氢催化组合工艺LTAG特点

在催化柴油加氢催化组合技术中,将催化柴油加氢后单独引入催化提升管反应器,即所谓LTAG工艺。该工艺具有投资小、改造量不大的特点,可以作为提高催化汽油产量、降低柴汽比的措施。

LTAG技术的化学反应原理如图1所示2将富含多环芳烃的催化柴油通过加氢选择性地转化为具有单环芳烃的四氢萘而不是深度饱和的十氢萘,同时在催化裂化过程中,选择氢转移反应活性低的催化剂、较高的反应温度和较短的反应时间使四氢萘转化为富含芳烃的高辛烷值汽油,避免氢转移反应重新生成十氢萘。工业应用中,加氢催柴进催化提升管反应器的位置设计依据的就是此原理。

3催化柴油加氢-催化组合技术LTAG工艺可行性分析

3.1催化柴油加氢回炼能力测算

催化柴油加氢回炼意味着挤占部分催化加工能力增上LTAG工艺的前提是,催化加工能力有富余,催化柴油可以单独加氢,或重油加氢能力有富裕。

催化柴油加氢回炼量的测算基于以下基准:①原油加工量万t/a,最大万t/a;②两套催化能力万ta;③减三线和焦化蜡油全部作为蜡油加氢原料,减四线作为催化掺渣,不考虑外购蜡油和加氢裂化尾油作催化原料;④催化柴油加氢按以下两种方案测算可行性,一是1柴油加氢单独处理催化柴油;二是催化柴油作为蜡油加氢原料;⑤汽油和柴油均执行国V质量标准。

在原油加工量万ta条件下,催化原料为.03万ta,可以供催化柴油回炼能力32.97万ta。在原油加工量万t/a条件下,催化原料为.57万t/a,可以供催化柴油回炼能力21.43万ta,如表1所示。对应地,柴油加氢总原料量分别是.7万ta和.99万/a。现有三套柴油加氢装置设计总能力为万ta,可以满足要求,而且,催化柴油可以在1加氢单独加工,测算结果如表2所示。1加氢装置设计能力60万t/a,单独加工催化柴油,在耗氢为2%的条件下,受新氢机能力的限制,仅能加工40万ta。

3.2工艺方案及改造内容

可以考虑的工艺方案有两个,方案一是1催化和2催化与1#加氢组合实施LTAG工艺,催柴循环量40万t/a;方案二是2催化或1催化)与蜡油加氢组合实施LTAG工艺,催柴循环量20万ta原则流程如图2和图3所示。比较而言,方案二可以停开1加氢装置,成本上有优势。

采用LTAG工艺增加了催化装置和加氢装置之间的关联度。在满足LTAG工艺要求前提下,通过控制方案的选择消除装置之间的相互干扰,确保装置运行的安全平稳,是改造的主要目标。改造的要点可以归纳为以下几个方面:①1催化提升管2台汽油喷嘴原位改为柴油喷嘴,2催化新增2台柴油回炼喷嘴,增加加氢柴油进提升管联锁及事故旁通流程;②增加催化和加氢装置之间互供料流程,保留催化柴油和加氢精制柴油外甩流程,确保互供料流量的稳定;③互供料流量由催化装置控制;④合理选择加氢柴油返回催化流程,控制加氢柴油进入提升管温度在~℃之间;⑤1柴油加氢装置增加精制柴油循环流量控制,减少催化柴油加氢反应放热带来床层温度过高的问题。

4工业应用

LTAG改造于年7月底完成施工。8月5日-15日按2催化与蜡油加氢组合LTAG工艺生产,8月17日-28日按1催化和2催化与1加氢组合LTAG工艺生产,9月1日按2催化与蜡油加氢组合LTAG工艺生产。8月24-25日完成了1催化和2催化与1加氢组合LTAG标定.9月1日-4日完成了2催化与蜡油加氢组合LTAG工艺标定以下分析以标定数据为基础,参考了部分日常运行数据。

4.11催化和2催化与1加氢组合LTAG工艺

4.1.11催化投用效果分析

产品性质见表6至表8与投用LTAG前相比,催化原料密度和残炭有所提高。催化新鲜原料量由.9/h下调到.9h,掺渣比基本不变,加氢催柴回炼量16.9t/h,催化剂活性由74下降为68,反应温度由.1℃提高到.6℃,有利于提高加氢催化柴油转化率和汽油选择性。物料平衡方面,柴油下降个百分点,目标产品汽油和液化气收率分别增加5.32和0.97个百分点,非目标产品干气、油浆和焦炭收率分别增加0.42、0.64和0.9个百分点。根据LTAG工艺要求,加氢催柴多环芳烃18%,密度kg/m3,实际加氢催柴密度kg/m3,多环芳烃含量25%28%,加氢催柴表观转化率58.53%,汽油选择性64.48%,低于设计值。原因是重整装置催化剂失活,重整产氢气纯度低,1加氢反应器入口氢分压仅4.18MPa,远未达到6.0MPa的设计值。

产品质量方面,稳定汽油辛烷值由投用前的91.30提高至92.05,提高了0.75个单位,烯烃和芳烃含量均增加5.0个百分点和4.64个百分点,苯含量增加0.23个百分点。汽油烯烃含量的增加原因是,投用LTAG后,催化剂活性有所降低所致。催化柴油密度为kg/m3,单环芳烃为21.4%,多环芳烃含量为66.1%。加氢催柴密度下降为.7kg/m3,单环芳烃提高到54.5%,多环芳烃下降到%,没有达到设计值要求。液化气中丙烯含量下降了8.02个百分点,碳四烯烃含量增加了12.63个百分点。

4.1.22催化投用效果分析

2催化装置投用LTAG操作调整原则和1催化类似,优先加工加氢蜡油,加氢催柴回炼量控制在15~25t/h,维持最大烧焦负荷,以主风量000Nm3/h为限调整减四线掺炼量。

2催化装置在LTAG投用前后原料性质见表3,主要操作条件见表4,物料平衡见表5,产品性质见表6至表8.与投用LTAG前相比,催化原料密度和残炭变化不大。催化新鲜原料量由.27t/h下调到.33t/h,掺渣比基本不变,加氢催柴回炼量18.9t/h,催化剂活性由74下降为61,提升管出口温度由.1℃下调至.8℃,目的是降低生焦,维持加工量和烧焦主风量的限制。物料平衡方面,柴油下降9.50个百分点,目标产品汽油和液化气收率分别增加8.36和0.26个百分点,非目标产品干气、油浆和焦炭收率分别增加0.17、0.11和0.82个百分点。加氢催柴表观转化率58.98%,汽油选择性88.00%,转化率低于设计值,选择性高于设计值。

产品质量方面,稳定汽油辛烷值由投用前的91.6提高至92.3,提高了0.7个单位,烯烃和芳烃含量分别增加9.64个百分点和个百分点,苯含量增加0.02个百分点。催化柴油密度为kg/m3,单环芳烃为23.%,多环芳烃含量为72.1%。液化气组成中,丙烯含量下降了8.81个百分点,碳四烯烃含量增加了12.63个百分点。

4.1.31柴油加氢投用效果分析

1柴油加氢操作上作了如下调整,提高反应器入ㄇ压力至6.4MPa,反应器入口温度提高到℃,通过提高精制柴油循环量和冷氢量控制床层温度分布,控制反应器出口温度在℃以内催化柴油进料36~38t/h,精制柴油循环量68t/h,反应器入口温度℃,反应器出口温度在℃,反应空速0.69,新氢纯度约为89%,循环氢纯度约为67.2%,反应器入口总压6.2MPa,氢分压4.18MPa,氢油比为,氢耗1.98%。两套催化混合柴油催柴密度kg/m3,单环芳烃22.5%,多环芳烃含量69.1%,加氢后柴油密度.7g/cm3,单环芳烃54.5%,多环芳烃25.5%,十六烷值由23.9提高到27.5,提高了3.6个单位,脱硫率98.3%,脱氮率90.4%。加氢柴油密度和多环芳烃含量未达到设计值,原因有两点,一是反应氢分压远低于设计要求,二是为了提高催化柴油循环量导致95%馏出温度在~℃之间,以上两点也是导致催化加氢柴油转化率和汽油选择性低于设计值的主要原因。

4.22催化与蜡油加氢组合LTAG工艺

4.2.12催化投用效果分析

2催化装置在LTAG投用前后原料性质见表10,主要操作条件见表11,物料平衡见表12,产品性质见表13至表15与投用LAG前相比,催化原料密度和残炭有所提高。催化新鲜原料量由.27t/h下调到.33t/h,掺渣比基本不变,加氢催柴回炼量21.57t/h,催化剂活性由74下降为63。物料平衡方面,柴油下降10.52个百分点,目标产品汽油和液化气收率分别增加8.11和0.67个百分点,非目标产品干气、油浆和焦炭收率分别增加0.49、0.02和1.20个百分点。加氢催柴表观转化率60.12%,汽油选择性77.09%。

产品质量方面,稳定汽油辛烷值由投用前的91.6提高至92.5,提高了0.9个单位,烯烃和芳烃含量分别增加8.85个百分点和1.90个百分点,苯含量增加0.15个百分点。催化柴油密度为kg/m3,单环芳烃为%,多环芳烃含量为67.9%。液化气组成中,丙烯含量下降了10.29个百分点,碳四烯烃含量增加了12.50个百分点。

4.2.2蜡油加氢投用效果分析

蜡油加氢装置在投用LTAG前已经在回炼2催化柴油,因此操作上调整不大。由于新建万zorb投产,提高了催化装置原料的适应性,为降低加工成本,采取了适当降低蜡油加氢精制深度的措施。

蜡油加氢装置主要操作参数见表16.投用LTAG前后,总加工量/h,达到设计负荷,焦化蜡油和催化柴油掺炼比例基本不变。反应器温度入口温度℃,反应器出口温度℃,下降3~4℃;2催化柴油回炼量26t/h,加氢催柴25t/h,其中返回2催化21.57t/h。反应体积空速1.1,氢油比,氢耗0.97,氢耗下降0.13个百分点。加氢蜡油脱硫率88.02%,脱氮率47.32%,分别下降3.80个百分点和7.89个百分点,加氢深度明显下降。

2催化柴油催柴密度.7kg/m3,单环芳烃20.3%,多环芳烃含量67.9%,加氢后柴油密度.1g/cm3,单环芳烃47.7%,多环芳烃8.1%,十六烷值由22.2提高到33.2,提高了11.0个单位,脱硫率83.1%,脱氮率55.7%加氢柴油密度和多环芳烃含量基本达到设计值,如表14所示。

值得指出的是,蜡油加氢装置加氢催化柴油和1柴油加氢催化柴油转化率相比仅提高了2.14个百分点,汽油选择性下降了10.91个百分点。一个可能的原因是,在蜡油加氢装置操作条件及催化剂条件下,催化柴油加氢转化为四氢萘型单环芳烃的选择性不够好,另一个原因是催化柴油干点过高。

5效益测算

测算三个方案:

(1)基准方案:全部催化柴油至1加氢生产普柴,类似年生产方案;

(2)方案A:2催化柴油作为蜡油加氢原料,与加氢蜡油混合作为催化原料,类似5

年生产方案;

(3)方案B:2催化柴油-蜡油加氢组合工艺LTAG。

为了避开中间产品无法定价问题,按项目有无对增上LTAG进行全流程效益计算。采用5年实际价格体系,所有原料或产品均为不含税价,忽略吨油完全加工费用的差别。

计算结果如表17所示,表中物料没有增量的未列出。与基准方案相比,方案A和方案B效益分别是万元/年和万元/年效益来源主要是高附加值的汽油产量的增加,其次是液化气和聚丙烯产量的增加,同时,由于催化柴油产量下降,用于制氢的天然气成本有所下降。另一方面,催化柴油加氢回炼,减少了普柴产量,效益下降较多,而且部分还转化为低价值的干气和焦炭。总的来看,在5年实际价格体系下,采用LTAG工艺有一定的经济效益。计算结果还表明,原油价格越低,汽油和柴油价格差越大,LTAG工艺效益越好加氢催柴表观转化率和汽油选择性有最低要求,否则经济效益为负数。

6结论

(1)在原油加工量万-万t/a条件下,可以供催化柴油回炼能力21.43万32.97万t/a。

(2)1催化和2催化与1#加氢组合LTAG工艺,1催化和2催化柴油收率分别下降8.25和9.5个百分点,汽油收率分别提高和8.36个百分点,辛烷值分别提高0.75和0.7个单位;液化气中丙烯含量分别下降和8.81个百分点,丁烯含量均提高12.63个百分点。

(3)2催化与蜡油加氢组合LTAG工艺,2催化柴油收率下降10.52个百分点,汽油收率提高8.11个百分点,汽油辛烷值提高0.9个单位;液化气中丙烯含量下降10.29个百分点,丁烯含量提高12.50个百分点。

(4)在原油加工量万ta和5年实际价格体系条件下,2催化与蜡油加氢组合LTAG工艺经济效益达到万元/年。

(5)催化柴油加氢回炼挤占部分催化加工能力,适用于催化和柴油加氢加工能力有富余或柴油需求小的炼厂。汽油和柴油价格差以及加氢催柴表观转化率和汽油选择性有最低要求,否则经济效益为负数。

本文作者：王伟武汉石化。感谢作者的辛勤付出和贡献！超级石化整理发布，供参考了解。请尊重编辑劳动成果，转载请务必注明出处。本文如果对您有帮助，