催化柴油掺炼比对柴油加氢工艺的影响.pdf
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1、目的 考查催化柴油掺炼比对混合柴油加氢工艺的影响。方法 针对某炼厂物料平衡的需要及柴油加氢工业装置提高催化柴油掺炼比的需求,以混合柴油的加氢工艺为研究对象,在加氢中试装置上考查催化柴油的掺炼比对加氢工艺参数(平均反应温度)、产品分布和产品性质的影响,建立加氢工艺参数等与催化柴油掺炼比的关联式。结果随着催化柴油掺炼比的提高,原料的组成更趋重质化、劣质化,加氢难度显著增加;所建立的精制柴油硫含量、平均反应温度与催化柴油掺炼比的关联式可在一定范围内指导工艺参数的调整;在同等条件下,随着催化柴油掺炼比的提高,混合柴油的转化率快速降低。综合考虑催化剂寿命、多产优质重整原料的需求以及兼产3号喷气燃料的要求
2、,将催化柴油的掺炼比调整至3 0%左右较为合适。当产品性质有余量时,掺炼比可适当提高,同时在工业装置上完成验证。结论 明确了劣质原料掺炼比对平均反应温度等加氢工艺参数以及加氢裂化产品分布和产品性质的影响,可为同类工业加氢装置掺炼劣质原料提供工业运行实例的参考。关键词:催化柴油;掺炼比;混合柴油;加氢工艺D O I:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 7-3 4 2 6.2 0 2 3.0 4.0 0 5 引用格式:韩龙年,方友,李保良,等.催化柴油掺炼比对柴油加氢工艺的影响J.石油与天然气化工,2 0 2 3,5 2(4):2 5-3 1.HANLN,F AN GY,L I
3、BL,e ta l.E f f e c to fc a t a l y t i cd i e s e lb l e n d i n gr a t i oo nd i e s e lh y d r o g e n a t i o np r o c e s sJ.C h e m i c a lE n g i n e e r i n go fO i l&G a s,2 0 2 3,5 2(4):2 5-3 1.E f f e c t o f c a t a l y t i cd i e s e l b l e n d i n gr a t i oo nd i e s e l h y d r
4、o g e n a t i o np r o c e s sH a nL o n g n i a n1,F a n gY o u2,L iB a o l i a n g2,Y a n gG u o m i n g1,Z h a n gH a i h o n g1,C h e nY u f e i1,L i uJ i a n1,W a n gN i n g11.CNO O CI n s t i t u t eo fC h e m i c a l sa n dA d v a n c e dM a t e r i a l s,B e i j i n g,C h i n a;2.C NO O CH u
5、 i z h o uP e t r o c h e m i c a lC o mp a n yL i m i t e d,H u i z h o u,G u a n g d o n g,C h i n aA b s t r a c t:O b j e c t i v eT h ee f f e c to f c a t a l y t i cd i e s e l b l e n d i n gr a t i oo nm i x e dd i e s e l h y d r o g e n a t i o np r o c e s sw a s i n v e s t i g a t e d.
6、M e t h o d sA i m i n ga t t h er e q u i r e m e n to fm a t e r i a l b a l a n c e i nar e f i n e r ya n dt h er e q u i r e m e n to f i n c r e a s i n gt h eb l e n d i n gr a t i oo f c a t a l y t i cd i e s e l i nd i e s e l h y d r o g e n a t i o n i n d u s t r i a l u n i t,t a k i n
7、 gt h eh y d r o g e n a t i o np r o c e s so fm i x e dd i e s e l a st h er e s e a r c ho b j e c t,t h ee f f e c to fb l e n d i n gr a t i oo fc a t a l y t i cd i e s e lo nh y d r o g e n a t i o np r o c e s sp a r a m e t e r s(a v e r a g er e a c t i o nt e m p e r a t u r e),p r o d u
8、c td i s t r i b u t i o na n dp r o d u c tp r o p e r t i e sw e r e i n v e s t i g a t e do nah y d r o g e n a t i o np i l o tp l a n t.T h ec o r r e l a t i o nb e t w e e nh y d r o g e n a t i o np r o c e s sp a r a m e t e r sa n db l e n d i n gr a t i oo f c a t a l y t i cd i e s e lw
9、 a se s t a b l i s h e d.R e s u l t s(1)T h em a t e r i a l c o m p o s i t i o nt e n d st ob eh e a v i e ra n di n f e r i o rw i t ht h e i n c r e a s eo fc a t a l y t i cd i e s e l b l e n d i n gr a t i o,w h i c hl e a d st oas i g n i f i c a n ti n c r e a s ef o rh y d r o g e n a t
10、i o nd i f f i c u l t y.(2)T h ee s t a b l i s h e dc o r r e l a t i o nf o r m u l ab e t w e e ns u l f u rc o n t e n ti nr e f i n e dd i e s e l,a v e r a g er e a c t i o nt e m p e r a t u r ea n dc a t a l y t i cd i e s e lb l e n d i n gr a t i oc o u l dg u i d et h ea d j u s t m e n
11、to fp r o c e s sp a r a m e t e r s i nac e r t a i nr a n g e.(3)U n d e rt h es a m ec o n d i t i o n s,w i t ht h e i n c r e a s eo fc a t a l y t i cd i e s e lb l e n d i n gr a t i o,t h ec o n v e r s i o nr a t eo fm i x e dd i e s e l d e c r e a s e dr a p i d l y.C o n s i d e r i n g
12、t h e c a t a l y s t l i f e t i m e,t h ed e m a n d so fp r o d u c i n gh i g hq u a l i t yr e f o r m i n gr a w m a t e r i a l a sw e l l a s t h e r e q u i r e m e n t o f p r o d u c i n g3#j e t f u e l,i t i sm o r e s u i t a b l e t oa d j u s t t h eb l e n d i n gr a t i oo f c a t
13、a l y t i cd i e s e l t oa b o u t3 0%.T h eb l e n d i n gr a t i oc o u l db ea p p r o p r i a t e l yi n c r e a s e d w h e nt h ep r o d u c tp r o p e r t i e sw e r es u r p l u s,a n dt h ec a l i b r a t i o nw a sc o m p l e t e d i n i n d u s t r i a l p l a n t a t t h es a m e t i m
14、e.C o n c l u s i o n sT h e i n f l u e n c eo fb l e n d i n gr a t i oo f i n f e r i o rr a w m a t e r i a l so nh y d r o g e n a t i o n p r o c e s sp a r a m e t e r ss u c ha sa v e r a g er e a c t i o nt e m p e r a t u r e,p r o d u c t sd i s t r i b u t i o na n d p r o d u c tp r o p
15、 e r t i e so fh y d r o c r a c k i n gw e r ec l a r i f i e d,w h i c hc a np r o v i d er e f e r e n c e f o rs i m i l a r i n d u s t r i a l h y d r o g e n a t i o nu n i tb l e n d i n g i n f e r i o r r a w m a t e r i a l s.K e y w o r d s:c a t a l y t i cd i e s e l;b l e n d i n gr a
16、 t i o;m i x i n gd i e s e l;h y d r o g e n a t i o np r o c e s s 催化柴油(L C O)是重油催化裂化/催化裂解装置的主要产品之一,具有密度大、硫氮含量高、多环芳烃含量高、十六烷值低等显著特点,属于典型的劣质柴油馏分1。一方面,国内油品质量升级加速推进2,如北京于2 0 2 1年1 2月1日起正式实施“京B”油品标准3-4,其中,对柴油中多环芳烃的控制指标更加严格,52 石 油 与 天 然 气 化 工 第5 2卷 第4期 CHEM I C A LE N G I N E E R I NGO FO I L&G A S
17、作者简介:韩龙年,1 9 8 7年生,硕士,高级工程师,2 0 1 3年毕业于辽宁石油化工大学石油化工学院化学工艺专业(中国石化抚顺石油化工研究院联合培养),主要从事馏分油加氢技术的研究工作,以第一作者身份发表论文1 0余篇,合作授权发明专利6件。E-m a i l:e x p l o y e r h l n 1 6 81 6 3.c o m由7%进一步降至5%。另一方面,我国炼油产能过剩问题突出,柴汽 比大幅降低 且呈 逐 年 降 低 的 趋 势,2 0 1 9年柴汽比降至1.0 515,预计到2 0 3 0年,柴汽比将降至0.9 06。抛开短期内市场对柴油需求旺盛的现 象,各 大 炼 厂
18、均 通 过 多 种 技 术 措 施 降 低 柴 汽比7-1 0。针对我国当前加速推进柴油质量升级的步伐,且伴随着催化裂解(D C C)等深度裂解装置转化率的持续增加,以及原油直接制化学品技术的迅猛发展1 1-1 5,催化柴油的劣质化将更加明显,产量也将进一步增加,将其作为车用柴油调合组分将会受到极大限制或已无可能。因此,催化柴油的增值化、高值化利用成为炼厂面临的重大难题之一1 6。目前,催化柴油增值化、高值化利用技术可分为加氢装置掺炼催化柴油技术及催化柴油全馏分的加工技术,其中,在传统滴流床加氢装置上掺炼催化柴油的技术已比较成熟,如焦化汽柴油加氢装置掺炼催化柴油1 7、煤柴油中压加氢裂化装置掺
19、炼催化柴油1 8、蜡油加氢装置掺炼催化柴油1 9-2 2、渣油加氢装置掺炼催化柴油2 3-2 4,有炼厂也在液相加氢装置上进行了掺炼催化柴油的实践2 5-2 6,以上技术路线均为当前催化柴油的增值化、高值化利用提供了很好的借鉴。针对某炼厂物料平衡的需要以及柴油加氢工业装置提高催化柴油掺炼质量比(以下简称掺炼比)的需求,以混合柴油的加氢工艺为研究对象,在加氢中试装置上考查催化柴油的掺炼比对加氢工艺参数(平均反应温度)、产品分布和产品性质的影响,建立加氢工艺参数等与催化柴油掺炼比的关联式等,以期优化、指导装置工艺参数的调整,并在工业装置上完成验证。1 实验部分1.1 原料油及催化剂1.1.1 原原
20、料料油油原料油取自某炼厂常减压装置等工业装置,原料油的典型性质见表1。由表1可以看出:直馏柴油中饱和烃质量分数为7 5%,总芳烃质量分数为2 5%,双环及以上多环芳烃质量分数约1 0%,而催化柴油中饱和烃质量分数低于1 5%,芳烃质量分数均超过8 5%,且两环及以上多环芳烃质量分数超过6 0%。催化柴油密度大,硫、氮和芳烃含量高,性质较差,提高掺炼比势必导致原料油的性质变差,故要达到同等的产品方案,需调整工艺参数,以实现催化柴油中多环芳烃高效转化为单环芳烃而富集在重石脑油馏分中。表1 原料油的典型性质分析项目直馏柴油催化柴油1催化柴油2密度(2 0)/(gc m-3)0.8 6 900.9 6
21、 080.9 6 88w(硫)/(gg-1)17 4 0.051 1 0.041 5 0.0w(氮)/(gg-1)1 9 0.77 0 7.04 7 9.0质谱族组成,w/%链烷烃3 1.37.89.8环烷烃4 3.72.64.7单环芳烃1 5.42 6.82 0.3双环芳烃8.85 5.85 5.6三环芳烃0.87.09.6芳烃2 5.08 9.68 5.51.1.2 催催化化剂剂采用工业生产的催化剂进行试验,其中,加氢精制催化剂以改性氧化铝为载体,M o-N i为活性金属,具有较强的烯烃饱和、脱硫脱氮及芳烃饱和能力,装填堆密度小。加氢裂化催化剂以改性的氧化铝和U S Y分子筛为载体,W-N
22、 i为加氢活性组元,具有裂化活性高、重石脑油选择性好、良好的活性和稳定性、原料适应性强等特点。1.2 加氢中试试验装置在3 0 0m L固定床加氢中试装置上进行相关试验,采用氢气一次通过流程,氢气为高纯氢,加氢中试试验装置工艺流程示意图见图1。各工艺参数均精确控制,反应温度控制精度为0.5,系统压力采用高62韩龙年 等 催化柴油掺炼比对柴油加氢工艺的影响 2 0 2 3 分尾气减压控制系统,控制精度为0.1MP a,采用高精度质量流量计,新氢量(2 0,1 0 1.3 2 5k P a)控制精度为0.5L/h,采用精密柱塞泵,进油量控制精度为 2.0g/h。其中,原料油为掺炼不同比例催化柴油的
23、混合柴油,因现有工业装置的确定性及关键设备参数的限制,中试研究过程中保持系统总压力为1 0.0M P a,氢油体积比为5 0 01,体积空速为2.0h-1,在同一试验装置上进行催化剂床层等温操作试验。1.3 样品检测分析方法主要对原料油、精制柴油和加氢裂化生成油全馏分的密度、硫、氮和质谱族组成进行分析,分析方法均采用国家标准或行业标准,见表2。表2 油品分析方法分析项目试验方法密度S H/T0 6 0 4-2 0 0 0硫含量G B/T1 7 0 4 0-2 0 1 9氮含量S H/T0 6 5 7-2 0 0 7模拟馏程A S TM D2 8 8 7-2 0 1 6碳含量S H/T0 6 5
24、 6-2 0 1 7氢含量S H/T0 6 5 6-2 0 1 7烃类组成S H/T0 6 0 6-2 0 1 92 结果与讨论2.1 不同掺炼比混合柴油的性质在不同掺炼比下调配混合柴油,混合柴油的典型油品性质见表3。表3 混合柴油的典型性质柴油种类w(掺炼比)/%密度(2 0)/(gc m-3)w(硫)/(gg-1)w(氮)/(gg-1)w(碳)/%w(氢)/%混合柴油13 00.8 8 8525 8 0.02 7 78 7.5 91 2.1 1混合柴油24 00.8 9 7629 4 0.03 3 28 8.2 51 1.4 3混合柴油35 00.9 0 7731 8 0.03 6 08
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