柴油加氢改质异构降凝装置国Ⅴ升级改造

潘登，杨乾坚，杨旭东

（中国石油玉门油田炼油化工总厂，甘肃玉门 735200）

玉门油田炼油化工总厂50万吨/年柴油加氢改质异构降凝装置（以下简称柴油改质装置）2002年底建成并投产，采用抚顺石油化工研究院（FRIPP）开发的MCI技术，设计加工原料为催化柴油和直馏柴油。2011年9月，柴油改质装置进行了生产低凝柴油的技术改造，通过采用FRIPP的劣质柴油加氢改质异构降凝工艺（FHI）技术，使玉门炼厂具备了生产低凝柴油的能力。为实现全厂柴油国Ⅴ质量升级，柴油改质装置进行了国Ⅴ柴油试生产，通过提高反应温度和压力来增大反应深度，同时增大新氢进量和外排废氢量来提高循环氢的氢纯。结果表明，在原加氢精制催化剂作用下，通过优化生产条件生产的国Ⅴ柴油虽能达到国Ⅴ标准，但装置加工能耗高，反应条件苛刻，操作难度大，且没有可调整的上升空间。因此柴油改质装置于2016年7月进行了国Ⅴ升级适应性改造，在原有设备的基础上更换加氢精制催化剂并新增循环氢脱硫系统。改造后的柴油改质装置以催化柴油、焦化汽油和直馏柴油为加工原料。夏季执行精制方案，生产0#优质柴油，冬季执行降凝方案，生产–20#和–35#低凝柴油，以满足低凝柴油的市场需求[1]。柴油改质装置自改造升级运行至今，已连续平稳运行20个月，催化剂使用效果良好，各项指标均达到了设计预期目标，柴油产品质量达到了国Ⅴ柴油的标准。

1 国V升级改造方案

1.1 工艺流程

柴油改质装置未升级改造前，通过直接排放废氢的方式来控制循环氢中硫化氢的浓度，废氢排放量为1 000～1 500 m3/h。改造后的柴油改质装置通过循环氢脱硫系统来调节循环氢中硫化氢的浓度，使得废氢排放量大幅降低，为300～500 m3/h，同时补充少部分新氢提高循环氢的氢纯度。新增循环氢脱硫系统的工艺流程如图1所示。

1.2 催化剂装填

图1 循环氢脱硫系统的流程（粗线为新增脱硫流程）

柴油改质装置采用单段双剂串联加氢一次通过的工艺流程[2-3]，加氢精制反应器R-501内装填FRIPP开发的FF-36型加氢精制催化剂，改质降凝反应器R-502内装填FC-20型降凝催化剂。由于FF-36型加氢精制催化剂不适合深度脱硫，因此柴油改质装置在改造期间将FF-36更换为FRIPP新开发的适合深度脱硫的FF-36A型加氢精制催化剂。催化剂装填采用密相装填，采用FBN鸟巢保护剂。催化剂和保护剂主要物化指标见表1。

1.3 催化剂预硫化

催化剂预硫化采用湿法预硫化，硫化油为常减压直馏柴油，硫化剂为二甲基二硫。在反应器入口温度为180℃，压力6.5 MPa的条件下，引硫化油对干燥的催化剂进行润湿，待穿透催化剂床层后，将装置改为硫化循环。反应器床层温度达到200℃时，向反应系统注入硫化剂，总注入量为16 t，整个硫化过程中各项指标均控制在规定范围内。催化剂硫化阶段的控制指标见表2。

2 装置生产运行情况

2.1 原料性质

柴油改质装置在夏季执行精制方案，冬季执行降凝方案（每年11月至第二年2月）。精制方案加工原料为催化柴油、焦化汽油和直馏柴油，直馏柴油所占比例较小。降凝生产方案中增加了直馏柴油的占比，主要是由于直馏柴油中高凝点组分的正构烷烃含量较多，经异构化反应后可以获得较大的降凝幅度，更有利于在冬季生产低凝柴油。混合原料油的主要性质见表3。

表1 催化剂和保护剂主要物化指标

表2 催化剂硫化阶段的控制指标

表3 原料油的主要性质

2.2 操作条件

精制方案和降凝方案反应条件的差别主要体现在反应温度上。原料油通过反应系统时，在加氢精制反应器R-501中进行烯烃饱和、脱硫、脱氮、脱氧等精制反应，在改质降凝反应器R-502中进行异构化、加氢裂化等改质反应。执行精制方案时，R-501床层温升较大，R-502基本没有温升。国Ⅴ柴油试生产期间R-501床层平均温度约为388℃，远高于正式生产国Ⅴ柴油时R-501床层平均温度（约371℃），在原加氢精制催化剂的作用下，加氢脱硫反应条件更加苛刻，操作难度大。执行降凝方案时（以生产–20#柴油为例），需要提高R-502入口温度，以达到降凝反应的引发温度，具体的操作参数见表4。

表4 精制方案和降凝方案主要操作参数

2.3 产品性质

柴油改质装置运行20个月来，运行平稳，各项技术指标均达到了预期目标，可分别执行精制方案和降凝方案生产不同标号的国Ⅴ柴油。精制柴油的主要性质见表5。

由表5可见，执行精制生产方案时，原料油在新型加氢精制催化剂FF-36A和降凝催化剂FC-20的共同作用下，可使柴油的硫含量降至4.5 μ g/g。执行降凝生产方案时，柴油产品的凝点为–38℃，硫含量为3.8 μ g/g。应用结果表明，FF-36A型加氢精制催化剂具有优异的催化活性和深度脱硫的性能，且与降凝催化剂FC-20活性匹配良好，很好地满足了柴油改质装置生产国Ⅴ柴油的需求。

表5 柴油产品的主要性质

3 结论

50万吨/年柴油加氢改质异构降凝装置的国Ⅴ升级改造成功，通过更换加氢精制催化剂和增加循环氢脱硫系统，可以满足改质装置生产国Ⅴ柴油的需求。FF-36A型加氢精制催化剂具有优异的催化活性和深度脱硫的性能，且与降凝催化剂FC-20活性匹配良好，可分别执行精制方案和降凝方案生产不同标号的国Ⅴ柴油。