渣油加氢与催化裂化深度联合工艺技术研究

刘铁斌，耿新国，吴 锐，李洪广，蒋立敬

（中国石化抚顺石油化工研究院，辽宁 抚顺113001）

石油化工

渣油加氢与催化裂化深度联合工艺技术研究

刘铁斌，耿新国，吴 锐，李洪广，蒋立敬

（中国石化抚顺石油化工研究院，辽宁 抚顺113001）

S-RHTâ渣油固定床加氢处理技术为各炼厂加工含硫劣质渣油提供强有力的技术支持。为满足当前以及未来劣质渣油加工的需要，FRIPP开发出一种新的渣油加氢处理和催化裂化组合工艺技术即渣油加氢与催化裂化深度联合工艺技术，该工艺过程灵活、简单，主要生产高价值液化气、汽油产品，同时降低设备投资和装置操作能耗。

S-RHTâ；渣油加氢；催化剂；催化裂化；工艺

中国石化开发的 S-RHTâ渣油固定床加氢处理技术使劣质渣油中的硫、金属等杂质含量及残炭值大幅降低，氢含量增加，其性质得到明显改善[1]。渣油催化裂化(简称 FCC)是渣油深度加工，提高炼油厂经济效益的有效方法[2,3]。渣油固定床加氢处理工艺技术成熟，作为催化裂化原料加氢预处理技术已经在工业上得到成功应用。

常规的渣油加氢处理与催化裂化组合工艺是渣油进行加氢处理后，加氢生成油分离出石脑油和柴油馏分，重组分加氢常渣作为下游重油催化裂化进料，进行催化裂化反应，产物为干气、液化气、汽油、柴油和焦炭，回炼油进行催化回炼或循环回渣油加氢装置与渣油加氢处理原料混合进行加氢处理，催化油浆外甩或部分催化回炼或循环回渣油加氢装置。

众所周知，催化裂化重馏分(包括回炼油，油浆以及催化裂化柴油重组分)富含稠环芳烃，是催化裂化原料中的非理想组分且难于裂化，在催化裂化装置中循环裂解，不仅降低了催化裂化装置生产效率，增加焦炭产量和再生器烧焦负荷，而且严重影响催化裂化汽油和液化气产品产量和产品质量[4,6]。另外，在渣油经加氢处理过程中，由于加氢裂化率较低，加氢生成油若进行分馏得到的石脑油、柴油产率有限，通常小于 10%(m)，且该柴油馏分仍不能满足高质量柴油产品的要求。催化裂化柴油中硫等杂质含量较高，安定性差，还需要进一步加氢处理才可作为合格的柴油产品。

为充分发挥渣油加氢和催化裂化两套装置在炼厂重油转化中的核心作用，进一步提高清洁油品产率和质量，中国石化抚顺石油化工研究院(FRIPP)开发出了SFI渣油加氢处理和催化裂化深度组合技术。通过渣油加氢与催化裂化两套装置深度组合，可以实现渣油深度转化，生产更多的高价值汽油和液化气产品，取得更好的经济效益。

1 SFI技术介绍

在SFI工艺过程中，渣油加氢不设分馏系统，渣油加氢生成油直接进入催化裂化装置，催化裂化反应流出物分离出干气、液化气、催化裂化汽油和(或)催化裂化轻柴油馏分，可灵活调节柴汽比，催化裂化重馏分循环会渣油加氢装置与渣油原料混合进行加氢反应。SFI工艺过程简单，生产高价值汽油、液化气和柴油产品，降低设备投资和装置操作能耗，使得企业收益大幅提高，其原则流程图见图1。

图1. SFI工艺流程图Fig.1 Flow chart of SFI

2 SFI技术中试试验

2.1 试验装置

试验在固定床渣油加氢中试装置上进行，该装置采用两个反应器串联工艺流程，主要包括高低压分离器，硫化氢洗涤塔、汽提塔和氢气循环系统。装置的自动化程度高，工艺参数控制精确平稳。试验数据重复性好，能与工业装置的实际运转结果较好的吻合。

催化裂化装置为高低并列式提升管催化裂化装置，处理量为0.3～1.2 kg/h，催化剂填装量为1.2～2.2 kg，该装置运转平稳，重复性好，可以模拟工业提升管催化裂化装置进行反应－再生连续循环操作。

2.2 催化剂

试验所用的渣油加氢处理催化剂为抚顺石油化工研究院开发的 FZC系列减压渣油加氢处理催化剂，包括脱硫、脱氮、脱金属和保护剂四大类不同功能的催化剂。

催化裂化评价试验所用催化剂组成为：95%LB O-16降烯烃催化剂和5%LBO-A提高辛烷值助剂。

2.3 试验原料油

试验所用原料油 A为典型的中东减渣和直馏蜡油组成，原料油B减渣比例与A一致，采用催化裂化柴油，回炼油以及油浆（以下统称催化裂化重馏分）替代部分直馏蜡油，主要性质见表1～表3。

从表1数据可以看出，渣油原料A粘度大，金属等杂质含量与残炭值高，加工难度较大。从加入催化裂化重馏分替代部分直馏蜡油后，原料B的密度略有增加，硫和金属等杂质含量都有不同程度的降低，油品性质得到改善，特别是粘度降低至98.4 mm2/s这将有利于受扩散控制的渣油加氢反应的进行。从表2数据可以看出尽管催化裂化回炼油和油浆的密度较大在1 000 kg·m-3左右，而且油浆的残炭值高达 8.55%(m)，但催化裂化各馏分从粘度及杂质含量来看，可以替代直馏蜡油以作为渣油加氢原料的稀释油。

表1 渣油加氢原料的主要性质Table1 Main properties of residue hydrotreating feedstock

表2 渣油加氢稀释油的主要性质Table2 Main properties of dilution oil of residue hydrotreating feedstock

另外从表2可以看出，催化裂化柴油、回炼油和油浆稠环芳烃含量高，对于催化裂化装置来说是非理想组分，在催化裂化装置内直接回炼，对增产汽油和液化气贡献有限。但是，若将它们循环到渣油加氢处理装置，则不仅可以作为低粘度稀释油，改善渣油加氢装置实际运行效果，而且部分加氢后的稠环芳烃可以起着供氢剂的作用，促进大分子的沥青质和胶质进行加氢转化反应。另外，在渣油加氢装置高温、高压运行条件下，催化裂化柴油、回炼油和/或油浆中的稠环芳烃具有很强的反应性，极易在加氢催化剂活性中心上发生加氢饱和反应，生成部分芳环加氢饱和的环烷并芳烃，成为理想的催化裂化装置进料。

3 试验结果与讨论

3.1 掺炼催化裂化重馏分对渣油加氢反应的影响

分别以A和B为原料进行渣油加氢反应，以考察掺炼稀释油对渣油加氢反应的影响。渣油加氢反应条件为见表3，加氢生成油性质见表4。

表3 渣油加氢反应主要工艺条件Table3 Main operating conditions of residue hydrotreating

表4 加氢生成油主要性质Table4 Main properties of hydrotreated products

由表4数据可以看出，B试验掺炼催化裂化重馏分后，同A加氢生成油性质有了一定的改善，硫、氮、以及金属等杂质含量都有一定的降低，而且加氢生成油残炭值得到了明显的降低，其裂化性能得到改善。表明渣油加氢装置掺炼加工催化裂化重馏分在技术是可行的，有利于渣油加氢反应的进行，同时可节省高价值的馏分油作为渣油原料的稀释油，有利于提高炼油企业经济效益。

3.2 催化裂化试验及产品分布

催化裂化评价试验是在处理量1.0 kg/h的小型提升管流化催化裂化试验装置上进行的。将A试验渣油加氢生成油进行实沸点切割，达到加氢石脑油、加氢柴油以及加氢常渣，再分别将A试验加氢常渣，B试验加氢生成油全部进行催化裂化试验。催化裂化试验条件为：反应温度505 ℃，剂油比7∶1。考虑渣油加氢和催化裂化联合装置中的液体收率，经过计算得到以下产品分布，详见表5。

由表5数据可以看出，A试验代表了现有渣油加氢催化裂化组合工艺的结果，B试验代表了 SFI组合工艺的结果。可以看出B试验的液化气产率较A试验高1.31个百分点，B试验的催化汽油产率较A试验催化汽油（包括加氢石脑油）产率高出3.91个百分点，B试验的催化柴油产率较A试验催化柴油（包括加氢柴油）产率低0.89个百分点，B试验的催化重油和焦炭产率均较A试验有一定的降低，能够看出采用SFI联合工艺使得总体的产品分布明显改善和液体收率有了明显的提升，尤其是高价值的液化气和催化汽油的收率大幅提高，达到了工艺的设计预期。

表5 渣油加氢与催化裂化联合装置产品分布(质量分数)Table 5 Product distribution of residue hydrotreating and FCC process %

4 结 论

（1）渣油加氢与催化裂化组合工艺是经济合理的渣油轻质化方案，是炼油企业重油深度加工，增加轻油收率，提高经济效益和环境效益的有效方法。为了进一步发挥装置的特点和提高企业效益FRIPP提出SFI组合工艺。

（2）SFI组合工艺过程简单，生产高价值汽油、液化气和(或)柴油产品，降低设备投资和装置操作能耗，提高了渣油加氢工艺技术的竞争力，无论是企业新建装置还是扩能改造，都能使得企业收益大幅提高。

（3）渣油掺炼催化裂化重馏分有利于渣油加氢反应的进行，加氢生成油性质较好，有利于改善催化裂化产品分布和产品性质。

［1］ 蒋立敬，胡长禄，刘纪端，等．S-RHT渣油固定床加氢处理技术工业应用研发[J].中国石化抚顺石化院技术专辑(2)渣油加氢处理技术，2004，12：87-112.

［2］ 韩崇仁．发展渣油加氢-催化裂化组合工艺增产清洁运输燃料[J].当代石油化工，2005，13(6)：8-14.

［3］ 候祥麟．中国炼油技术[M]．北京：中国石化出版社，1991：125-128.

［4］ 抚顺石油化工研究院. 重芳烃及催化循环油加氢裂化制取轻芳烃工艺研究—报告之一[R].1996-02.

［5］韩照明．一种延长重、渣油加氢处理催化剂使用寿命的方法:CN,1609170A[P].2003.

［6］ 抚顺石油化工研究院. 重芳烃及催化循环油加氢裂化制取轻芳烃工艺研究—报告之二[R].1996-02.

Study on the Integrate Process of Residue Hydrotreating and FCC

LIU Tie-bin, GENG Xin-guo, WU Rui, LI Hong-guang, JIANG Li-jing
（Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Liaoning Fushun 113001, China）

S-RHTâresidue hydrotreating process has provided technical support for refineries to process heavy residue. To meet requirement of processing heavy residue in present and future, FRIPP has developed the integrate process of residue hydrotreating and FCC. In the process, main products are liquefied gas and gasoline, which both are valuable in the market. The process is flexible and simple. Hence it can reduce the equipment investment and energy consumption for the refineries.

S-RHTâ; Residue hydrotreating; Catalyst; Fluid catalytic cracking; Process

TE 624

A

1671-0460（2012）06-0582-03

2011-12-05

刘铁斌（1978-），男，辽宁沈阳人，工程师，硕士研究生，2004年毕业于辽宁石油化工大学化学工艺专业，研究方向：从事渣油加氢工艺技术研究。E-mail：liutiebin.fshy@sinopec.com，电话：024-56440117。