劉慶

（中國石油化工股份有限公司安慶分公司，安徽安慶246001）

催化裂化柴油是我國商品柴油池中的重要組成部分，其特點(diǎn)是芳烴含量高、硫和氮雜質(zhì)含量高、烯烴含量高、十六烷值低、氧化安定性差等。為提高劣質(zhì)催化裂化柴油的使用價(jià)值，石油化工科學(xué)研究院（以下簡稱石科院）開發(fā)了LCO生產(chǎn)高辛烷值汽油以及BTX組分的加氫裂化RLG技術(shù)。該技術(shù)以100%催化裂化柴油（即LCO）為原料，采用加氫裂化工藝過程，通過控制芳烴轉(zhuǎn)化途徑，將LCO中大分子、低價(jià)值的芳烴轉(zhuǎn)化為小分子、高價(jià)值的苯、甲苯及二甲苯等高辛烷值汽油調(diào)合組分。

中石化安慶分公司（以下簡稱安慶石化）現(xiàn)有3套催化裂化裝置，年產(chǎn)催化裂化柴油約100萬噸/年。為適應(yīng)國內(nèi)快速的柴油質(zhì)量步伐，以及降低柴汽比的市場需求，安慶石化新建一套R(shí)LG裝置加工催化裂化柴油，該裝置由中國石化工程建設(shè)有限公司設(shè)計(jì)及承建。裝置公稱規(guī)模為100萬噸/年，年開工8400h，水力學(xué)操作彈性60%～110%。

1 裝置工藝流程

RLG裝置流程簡圖如圖1所示，原料油經(jīng)反應(yīng)進(jìn)料泵升壓與氫氣混合，經(jīng)加熱爐預(yù)熱后，依次進(jìn)入加氫精制反應(yīng)器和加氫裂化反應(yīng)器。劣質(zhì)LCO在氫氣氣氛下依次與加氫精制催化劑和加氫裂化催化劑接觸、反應(yīng)。加氫裂化反應(yīng)器的反應(yīng)產(chǎn)物先與混氫原料油換熱，再進(jìn)一步經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物蒸汽發(fā)生器降溫后進(jìn)入熱高壓分離器進(jìn)行氣液分離。熱高分氣經(jīng)冷卻后進(jìn)入冷高壓分離器，在冷高壓分離器中進(jìn)行氣、油、水三相分離。熱高分油經(jīng)熱低分進(jìn)入分餾系統(tǒng)分離得到汽油調(diào)合組分和柴油產(chǎn)品。

圖1 催化裂化柴油加氫轉(zhuǎn)化裝置工藝流程

2 開工過程

安慶石化100萬噸/年RLG裝置建成后，經(jīng)歷了反應(yīng)系統(tǒng)熱態(tài)考核、催化劑裝填、干燥和氫氣氣密、催化劑預(yù)硫化、鈍化及切換原料等過程。

2.1 反應(yīng)系統(tǒng)熱態(tài)考核

為考核裝置加熱爐、反應(yīng)器內(nèi)構(gòu)件、高壓換熱器、高分和高壓空冷等關(guān)鍵設(shè)備是否符合安全生產(chǎn)要求，檢查和試驗(yàn)儀表的靈敏度，該裝置對(duì)高壓臨氫系統(tǒng)和高溫部位進(jìn)行熱態(tài)考核。2017年8月7日，啟動(dòng)循環(huán)氫壓縮機(jī)K-102，建立反應(yīng)系統(tǒng)氣路循環(huán)。8月8日，反應(yīng)爐F-101開始烘爐，同時(shí)進(jìn)行該系統(tǒng)熱態(tài)考核。8月15日，F(xiàn)-101烘爐、熱態(tài)考核結(jié)束。圖2為烘爐曲線。

由圖2可見，烘爐升溫過程嚴(yán)格按照理論烘爐曲線進(jìn)行，共耗時(shí)150h。

2.2 催化劑的裝填

圖2 RLG裝置熱態(tài)考核期間烘爐曲線

RLG裝置的催化劑裝填自2017年8月18日開始，至8月24日結(jié)束。精制反應(yīng)器分別裝入RG-20保護(hù)劑1.4t、RG-30A 保 護(hù) 劑 2.2t、RG-30B 保 護(hù) 劑 2.3 t、RN-411精制劑85.1t、惰性瓷球15.6t；裂化反應(yīng)器分別裝入RHC-100裂化劑83.8t、RN-411精制劑7.2t、惰性瓷球 29t。

2.3 催化劑干燥及氫氣氣密

2017年9月6日至9月10日催化劑干燥，9月11日至9月13日反應(yīng)系統(tǒng)氫氣氣密試驗(yàn)，并在較短時(shí)間內(nèi)順利通過。9月14日進(jìn)行急冷氫試驗(yàn)及緊急泄壓試驗(yàn)。

2.4 催化劑預(yù)硫化

該裝置催化劑的預(yù)硫化采用干法預(yù)硫化，硫化劑二甲基二硫（DMDS）。由于設(shè)備故障，預(yù)硫化過程共分兩次進(jìn)行：

2017年9月15日10:00時(shí)，開啟注硫泵，調(diào)節(jié)注硫速率220kg/h，待催化劑床層溫度穩(wěn)定后，向175℃升溫。9月15日至16日凌晨，反應(yīng)器入口溫度控制在215℃，恒溫待H2S穿透床層。16日12:00，循環(huán)氫中H2S濃度10μL/L。此時(shí)，硫化劑注入量約占理論量的40%。9月17日，在230℃恒溫結(jié)束，反應(yīng)系統(tǒng)計(jì)劃繼續(xù)升溫時(shí)發(fā)現(xiàn)高壓空冷泄漏，反應(yīng)器停止升溫，撤壓處理，停止注DMDS。

待高壓空冷處理完畢，2017年11月6日重新開始預(yù)硫化。11月6日18:00開始注硫化劑，注硫量150kg/h，22:30提高注硫量至300kg/h。11月7日3:30檢測到循環(huán)氫中硫化氫濃度2500μL/L。11月8日18:00，反應(yīng)器入口溫度達(dá)到355℃，開始8h恒溫。11月9日3:00，360℃恒溫結(jié)束，完成催化劑預(yù)硫化。恒溫期間，硫化氫濃度30000～45000μL/L。此次催化劑預(yù)硫化過程進(jìn)行57h，共注入 DMDS22t。

2.5 催化劑的鈍化及切換原料

11月10日8 :00，反應(yīng)系統(tǒng)降溫至150℃恒溫待命，10:47啟動(dòng)原料油泵P102引低氮油進(jìn)裝置。12日9:18啟動(dòng)低壓注水泵P109，注水量10t/h，11:00反應(yīng)器入口開始以5℃/h升溫。至14日8:00，R101反應(yīng)器入口溫度升高至280℃，準(zhǔn)備切換催化裂化柴油。

11月16日，當(dāng)催化裂化柴油進(jìn)料切換至30t/h時(shí)，外購氫氣中斷，10:00反應(yīng)系統(tǒng)緊急降溫，中斷切換進(jìn)料過程。

12月26日重新開工，12月29日開始切換催化柴油，2018年1月1日產(chǎn)品柴油合格，1月3日穩(wěn)定汽油產(chǎn)品合格。2018年1月6日全部切換為催化柴油，催化柴油總量為90t/h，轉(zhuǎn)化率18%。

3 裝置運(yùn)行情況

安慶分公司RLG裝置自2018年1月1日起，開始按RLG模式加工100%催化裂化柴油，生產(chǎn)高辛烷值汽油和部分低硫清潔柴油調(diào)合組分。圖3為RLG裝置開工初期反應(yīng)壓力和平均反應(yīng)溫度的變化趨勢，圖4為R101和R102反應(yīng)器壓降變化趨勢。

圖3 RLG裝置操作壓力和平均反應(yīng)溫度

圖4 RLG裝置反應(yīng)器壓降變化趨勢

由圖3可見，該裝置R101反應(yīng)器入口壓力維持在7.0～8.0MPa，2018年1月期間，精制催化劑和裂化催化劑平均反應(yīng)溫度提溫略快，其中，精制催化劑平均反應(yīng)溫度由355℃提溫至365℃，裂化催化劑平均反應(yīng)溫度由373℃提溫至380℃。而進(jìn)入2018年2月后，精制、裂化催化劑平均反應(yīng)溫度均趨于平穩(wěn)。根據(jù)文獻(xiàn)可知，柴油加氫處理催化劑失活經(jīng)歷初期的快速失活和中期緩慢失活兩個(gè)階段[1-2]。一般認(rèn)為，初期的快速失活在開工初期3個(gè)月。結(jié)合本裝置催化劑運(yùn)行情況看，RLG技術(shù)配套催化劑可在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。由圖4反應(yīng)器壓降變化趨勢看，兩臺(tái)反應(yīng)器壓降均較為穩(wěn)定。由圖3和圖4反應(yīng)器入口壓力趨勢可見，在2018年2月，有一段時(shí)間維持反應(yīng)器入口壓力為7.5MPa，主要原因是新氫壓縮機(jī)活塞環(huán)磨損較快，為維持裝置穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，在備件期間，裝置壓力維持在相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。

圖5為進(jìn)料量與產(chǎn)品分布情況，圖6為產(chǎn)品汽油RON和S含量變化趨勢。由圖5可見，經(jīng)過約1.5個(gè)月調(diào)整及優(yōu)化，該裝置自2018年2月中旬后逐漸轉(zhuǎn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，液化氣收率僅約3%，產(chǎn)品汽油收率達(dá)到50%，產(chǎn)品柴油收率降至50%以下。從圖6可以看出，產(chǎn)品汽油RON在2018年1月29日達(dá)到90以上后，一直維持在91～92，產(chǎn)品汽油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)在2μg/g。

圖5 RLG裝置進(jìn)料量和產(chǎn)品分布

圖6 產(chǎn)品汽油RON和S含量變化趨勢

圖7為原料LCO和產(chǎn)品柴油LCO硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化趨勢。圖8為R101反應(yīng)器內(nèi)各床層溫升變化趨勢。圖9為LCO原料和產(chǎn)品柴油十六烷指數(shù)及密度變化趨勢。由圖7可見，2018年3月12日原料LCO硫含量突然增加至3900μg/g左右，產(chǎn)品柴油S質(zhì)量分?jǐn)?shù)依然小于2μg/g。其中，原料LCO硫含量的驟升主要是由于渣油加氫裝置換劑停工，劣質(zhì)原料未經(jīng)渣油加氫直接進(jìn)入催化裂化裝置，導(dǎo)致原料LCO的S質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加。由圖8可見，原料LCO中硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)從1000μg/g提高至4000μg/g，精制段催化劑總溫升增加，主要來自于一床層溫升增加約6℃，這部分溫升增加主要來自于脫硫反應(yīng)。由此可推算，原料LCO的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均每增加1000μg/g，精制反應(yīng)器一床層溫升增加約2℃。

圖7 原料LCO和產(chǎn)品柴油S質(zhì)量變化趨勢

圖8 R101反應(yīng)器內(nèi)各床層溫升的變化趨勢

由圖9原料LCO和產(chǎn)品柴油十六烷指數(shù)及密度變化趨勢可見，經(jīng)RLG技術(shù)加工后，產(chǎn)品柴油20℃密度降至 0.87～0.88g/cm3，較原料 LCO 20℃密度 ～0.935g/cm3降低0.054g/cm3以上，產(chǎn)品柴油十六烷指數(shù)較原料LCO提高9.0～14.9個(gè)單位。

圖9 原料LCO和產(chǎn)品柴油十六烷指數(shù)及密度變化趨勢

圖10 RLG裝置加工LCO累計(jì)量及汽油產(chǎn)量

圖10給出了RLG裝置加工LCO累計(jì)量及汽油產(chǎn)量。由圖10可知，該裝置自開工以來，累計(jì)加工劣質(zhì)LCO 20萬噸，生產(chǎn)汽油調(diào)合組分8萬噸，同時(shí)兼顧生產(chǎn)柴油調(diào)合組分10.29萬噸。若2018年1月生產(chǎn)調(diào)整階段不計(jì)，該裝置自2018年2月以來，累計(jì)加工劣質(zhì)LCO達(dá)14.02萬噸，生產(chǎn)高辛烷值汽油調(diào)合組分5.70萬噸，同時(shí)兼顧生產(chǎn)低硫清潔柴油調(diào)合組分6.91萬噸。安慶石化采用RLG裝置后，全廠消滅普柴，全面實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車用柴油，大大提高了經(jīng)濟(jì)效益。

4 裝置目前存在的問題

4.1 新氫機(jī)活塞桿下沉

催化柴油加氫轉(zhuǎn)化裝置反應(yīng)系統(tǒng)提壓操作后新氫機(jī)前一級(jí)活塞桿下沉加快，如圖11所示。從現(xiàn)象分析為活塞環(huán)磨損較快，主要是新氫機(jī)切換頻繁。因此，2018年2月中旬以后，采取降壓操作，反應(yīng)系統(tǒng)壓力控制在7.0MPa。經(jīng)分析，初步判定為活塞環(huán)質(zhì)量問題。3月15日更換進(jìn)口活塞環(huán)后，反應(yīng)系統(tǒng)提高操作壓力。

圖11 新氫機(jī)前一級(jí)活塞桿下沉現(xiàn)象

4.2 C6塔底熱源

RLG裝置在設(shè)計(jì)階段充分考慮了熱量的回收利用，C6塔頂重沸器采用精制柴油為熱源。裝置開工后發(fā)現(xiàn)，精制柴油流量波動(dòng)帶來C6塔底熱源波動(dòng)大，導(dǎo)致C6塔操作不穩(wěn)，穩(wěn)定汽油中苯含量偏高。經(jīng)研究分析，主要是由于以下裝置的優(yōu)化操作帶來的影響：

（1）RLG裝置開工后，為進(jìn)一步消減柴油組分，優(yōu)化全廠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，安慶石化采用RLG-LTAG技術(shù)聯(lián)合，將RLG產(chǎn)品柴油給催化裂化裝置直供料，進(jìn)一步提高汽油產(chǎn)量。由于催化裂化裝置進(jìn)料要求200℃以上，且供料量達(dá)20t/h，約占RLG產(chǎn)品柴油的50%。這部分供催化裂化裝置的RLG產(chǎn)品柴油的波動(dòng)，直接影響C6塔的穩(wěn)定操作。

（2）RLG技術(shù)配套催化劑選擇性好，液化氣產(chǎn)量較設(shè)計(jì)值低，輕石較設(shè)計(jì)值偏高，帶來C6塔進(jìn)料是設(shè)計(jì)的150%，導(dǎo)致塔底負(fù)荷增加。

4.3 空冷A-208

裝置運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)，空冷A-208A/B溫度變化，影響穩(wěn)定塔壓力波動(dòng)，從而影響穩(wěn)定汽油及液化氣的產(chǎn)品質(zhì)量。經(jīng)研究分析發(fā)現(xiàn)，主要原因是，在原設(shè)計(jì)工況下液化氣量為8噸，而實(shí)際開工發(fā)現(xiàn)RLG技術(shù)配套催化劑選擇性好，液化氣產(chǎn)量僅3噸，塔頂調(diào)節(jié)閥選型偏大。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，明顯影響空冷A-208冷后溫度，從而造成穩(wěn)定塔壓力波動(dòng)?？绽銩-208A/B準(zhǔn)備增加變頻。

5 結(jié)論

安慶石化新建100萬噸/年RLG裝置生產(chǎn)調(diào)節(jié)過程中，產(chǎn)品分布及產(chǎn)品性質(zhì)好，實(shí)現(xiàn)了消減劣質(zhì)LCO的目的。RLG裝置加工劣質(zhì)LCO可以生產(chǎn)3%的液化氣、45%～50%的汽油調(diào)合組分及40%～50%的柴油調(diào)合組分。其產(chǎn)品汽油RON達(dá)92，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2μg/g。產(chǎn)品柴油十六烷指數(shù)提高9.0～14.9個(gè)單位，密度降低至0.87～0.88g/cm3，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1μg/g。安慶石化RLG裝置開工運(yùn)行后，實(shí)現(xiàn)了全面消滅低價(jià)值柴油產(chǎn)品，全廠生產(chǎn)國V柴油。