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文/孙明立 中国石化青岛炼化公司 中国石化青岛炼化公司（简称青岛炼化）４．１Ｍｔ/ａ柴油加氢装置由中国石化洛阳石化工程建设公司承包设计，第一周期采用中国石化抚顺石油化工研究院（简称ＦＲＩＰＰ）开发的ＦＨＵＤＳ、３９６３柴油加氢催化剂及配套保护剂，以直馏柴油、焦化汽柴油及催化裂化柴油的混合油为原料，以重整氢为氢源，生产硫质量分数小于２０００μｇ/ｇ的柴油产品，同时副产部分石脑油作连续重整原料。 为应对柴油产品质量升级，满足国Ⅲ排放标准，该公司于２０１３年８月对柴油加氢装置整装催化剂进行更换，采用ＦＲＩＰＰ开发的ＦＨＵＤＳ－５和ＦＨＵＤＳ－６催化剂及级配方案，生产硫质量分数小于３５０μｇ/ｇ的柴油产品（简称国Ⅲ柴油）。２０１４年８月１５日起，为满足国Ⅳ排放标准，要求生产硫质量分数小于５０μｇ/ｇ的柴油产品（简称国Ⅳ柴油）。 在不更换催化剂的情况下，由国Ⅲ柴油加氢装置直接生产国Ⅳ柴油，工艺条件的苛刻度必然提高，较难保证催化剂运转到设计使用寿命。该柴油加氢装置原计划本周期运转到２０１５年６月全厂大检修期间对催化剂进行更换，因此装置面临催化剂长周期运行和高苛刻度操作条件之间的矛盾。 青岛炼化针对柴油加氢装置现状，优化加工方案，改善操作条件，成功解决了装置面临的这一矛盾，装置平稳运转至２０１５年６月，顺利生产出国Ⅳ柴油产品。本文主要介绍该公司柴油加氢装置改产国Ⅳ柴油所面临的问题及应对措施。 １ 柴油加氢装置现状 青岛炼化柴油加氢装置自２０１３年８月更换催化剂后运转至２０１４年８月，一直生产硫质量分数小于３５０μｇ/ｇ的国Ⅲ柴油，此阶段反应器加权平均温度随运转时间的变化见图１。由图１中数据计算可知，柴油加氢装置生产国Ⅲ柴油产品的催化剂失活速率约为０．０４７８℃/ｄ，到２０１４年８月床层平均温度已达到３５８℃。按照生产国Ⅲ柴油的失活速率计算，运转到２０１５年６月全厂大检修时催化剂床层加权平均温度为３７１℃。结合上周期使用ＦＨＵＤＳ催化剂的经验（见图２），床层平均温度３７０℃为催化剂运转末期的反应温度。因此，在生产国Ⅲ柴油的工艺条件下，装置可平稳运转至２０１５年６月。 ２ 生产国Ⅳ柴油的措施 ２．１ 优化柴油加工方案 青岛炼化共有两套装置生产柴油产品，一套是柴油加氢精制装置，另一套是加氢裂化装置。自２０１４年８月到２０１４年１２月，青岛炼化每月需生产８０ｋｔ国Ⅳ柴油产品。根据两套装置的生产现状，决定在此期间由两套装置间歇性共同生产国Ⅳ柴油，并确定如表１所示的生产指标。柴油加氢装置每月花费１２０ｈ生产硫质量分数１００μｇ/ｇ的柴油产品，即可完成全厂国Ⅳ柴油的生产任务。在当前工艺条件下，将柴油加氢装置反应温度提高到３６１℃，比生产国Ⅲ柴油期间的平均温度仅提高３℃，即可完成生产任务。同时，加氢裂化装置在此前柴油循环的工艺流程下能够外甩部分柴油，可以降低装置氢耗，提高装置的经济性。鉴于２０１５年后出厂柴油产品均需满足国Ⅳ柴油标准要求，因此，该加工方案只能在短期内实施。２０１５年后仍需对柴油加氢装置进行原料、工艺条件等方面的优化，以满足生产国Ⅳ柴油的要求。 ２．２ 优化原料性质 青岛炼化柴油加氢装置生产国Ⅲ柴油产品时，原料为常三线直馏柴油和催化裂化柴油的混合油，而在生产国Ⅳ柴油产品时，原料以常三线直馏柴油为主，催化裂化柴油的掺炼比例降低，根据产品性质适量掺入部分催化裂化柴油，多余的催化裂化柴油进加氢裂化装置。根据全厂生产需要，对全厂加工原油种类进行了相应的调整。从２０１５年初到２０１５年６月全厂大检修期间，尽可能减少性质较差的伊朗重质原油和巴士拉原油的加工量，增加性质较好的沙特中质原油、沙特重质原油和科威特原油的加工量。全厂原油加工种类改变前后柴油加氢装置的原料性质对比见表２。由表２可知，与优化前原料相比，优化后原料的密度略有提高，但硫、氮含量显著降低，因此可大幅度降低柴油加氢装置的苛刻度，对反应温度进行小幅调整即可满足生产国Ⅳ柴油的要求。 ２．３ 提高反应氢分压 提高反应氢分压，不仅可以使催化剂的加氢脱硫反应活性提高，而且可以降低催化剂的失活速率，是延长柴油加氢装置使用寿命的重要手段。柴油加氢装置可通过增加循环氢中废氢排放量来提高循环氢的氢纯度，从而达到提高反应氢分压的目的。２０１５年１月到２０１５年６月柴油加氢装置循环氢的氢纯度变化趋势见图３。柴油加氢装置调整循环氢中废氢排放量后，循环氢纯度从７９％逐渐提高到８５％以上，氢分压从６．００ＭＰａ提高到６．４６ＭＰａ。
２．４ 提高反应氢油比 通过提高反应氢油比可间接提高反应氢分压，在一定范围内能够改善物流在催化剂床层的分配情况，使催化剂的加氢脱硫反应活性提高。柴油加氢车间通过将柴油加氢装置循环氢压缩机转速从７２００ｒ/ｍｉｎ提高至８３００ｒ/ｍｉｎ，使循环氢量（标准状态）增加１４０００ｍ３/ｈ，氢油体积比从３２５提高到３５０，在一定程度上改善了催化剂的加氢脱硫反应性能，降低了催化剂的失活速率。 ３ 柴油加氢装置生产国Ⅳ柴油的运转情况 通过优化柴油加工方案、优化原料性质、提高反应氢分压、提高反应氢油比等措施，柴油加氢装置自２０１５年１月至２０１５年６月生产国Ⅳ柴油。２０１５年１月上旬柴油加氢装置的主要工艺参数见表３，柴油产品的主要分析数据见表４，新鲜进料量及柴油产品硫含量随运转时间的变化见图４。由表４及图４可知，通过采取上述措施，柴油加氢装置床层平均温度在比生产国Ⅲ柴油时仅提高３℃左右即可满足生产国Ⅳ柴油的要求，柴油产品的硫质量分数小于５０μｇ/ｇ。 ４ 结束语 青岛炼化在柴油加氢装置催化剂不更换的情况下，通过优化全厂柴油加工方案、优化原料性质、提高装置氢分压和氢油比等措施，自２０１４年８月起由生产国Ⅲ柴油改产国Ⅳ柴油产品，顺利生产出硫质量分数小于５０μｇ/ｇ的柴油产品，且平稳运转至２０１５年６月，解决了柴油加氢装置产品质量升级所面临的一系列矛盾，为全厂带来了可观的经济效益。 |
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