孫 磊，朱長健，程周全

(中國石化安慶分公司，安徽 安慶 246000)

我國催化裂化(FCC)加工能力約占原油一次加工能力的40%左右，導致催化裂化柴油(催化柴油，LCO)在我國柴油池中占比較大，達30%以上，成為主要的二次加工柴油組分。然而，世界原油重質化趨勢愈加明顯，含硫和高硫原油比例增加，國內西部油田和部分海上原油多為重質含硫原油，加之為提高汽油收率或增產丙烯不斷提高FCC裝置操作苛刻度，導致LCO質量愈來愈差，硫、氮、芳烴含量偏高，十六烷值偏低[1-3]。

我國油品質量升級步伐逐漸加快，2017年全國普遍實施國Ⅴ階段汽油和柴油標準，并將在2019年全國推行國Ⅵ標準汽油和柴油[4]。中國石化安慶分公司(安慶分公司)原有2套柴油加氫精制裝置，其中1.0 Mta柴油加氫精制裝置(Ⅲ加氫裝置)原料為3套FCC裝置的柴油及焦化柴油，經加氫精制生產硫質量分數約350 μgg的普通柴油調合組分。為滿足油品質量升級需要，同時降低低價值LCO產量、多產高價值產品、提高車用柴油比例，安慶分公司積極拓展優(yōu)化LCO加工路線，在實現柴油質量升級的同時增產汽油、增產車用柴油、降低柴汽比，提高企業(yè)經濟效益。

1 LCO加工工藝簡介

隨著市場汽油需求量的不斷增長，其增幅已超過柴油需求量，汽油價格也高于柴油價格，市場要求柴汽比不斷降低。安慶分公司根據市場需求變化，在拓展優(yōu)化LCO加工路線時選擇合適的LCO加工工藝，以在提高柴油質量的同時增產汽油、壓減柴油。

1.1 LCO加氫精制工藝

LCO加氫精制工藝的主要目的是脫除原料油中的硫、氮、氧等雜質，加氫飽和烯烴、芳烴，改善柴油安定性，但其對柴油十六烷值的提高幅度有限(僅2～6個單位)；采用深度加氫脫硫催化劑的深度加氫處理工藝，可實現原料油的超深度加氫脫硫，以滿足國Ⅳ和國Ⅴ標準清潔柴油生產需要，如安慶分公司Ⅲ加氫裝置采用中國石化撫順石油化工研究院(FRIPP)開發(fā)的FHUDS-8催化劑可穩(wěn)定生產硫質量分數不大于10 μgg的精制柴油[5]。

1.2 LCO與蠟油加氫摻煉工藝

1.3 LCO與重油加氫摻煉工藝

重油加氫工藝是以減壓渣油、減壓蠟油、焦化蠟油及FCC重循環(huán)油為原料，經加氫處理脫除硫、氮、氧等雜質，加氫飽和稠環(huán)芳烴及部分不飽和烴后，作為優(yōu)質FCC原料，以減少FCC裝置生焦量，提高輕質油收率，改善FCC汽油和柴油的產品性質，副產的重油加氫柴油產品作為車用柴油調合組分。安慶分公司2.0 Mta重油加氫裝置采用石科院研發(fā)的第三代RHT系列渣油加氫催化劑和中國石化工程建設公司(簡稱SEI)開發(fā)的渣油加氫成套技術，在此基礎上探索出了LCO與重油加氫摻煉工藝，即將LCO與重油加氫原料混合后再進行加氫處理，可通過控制重油加氫裝置柴油(重加柴油)干點或將重加柴油組分壓至重油加氫裝置尾油并送至FCC裝置，提高FCC裝置輕質油品收率，增產車用柴油。

1.4 LCO加氫-催化裂化組合多產高辛烷值汽油和芳烴料(LTAG)技術

LCO因富含芳烴，尤其是稠環(huán)芳烴含量高，十六烷值低，難以作為車用柴油調合組分，而LCO中稠環(huán)芳烴經選擇性加氫飽和為單環(huán)芳烴，單環(huán)芳烴經選擇性催化裂化可生產高辛烷值汽油組分。石科院開發(fā)的LTAG技術就是利用選擇性加氫飽和單元和選擇性催化裂化單元優(yōu)化組合，將LCO餾分中多環(huán)芳烴先選擇性加氫飽和成單環(huán)芳烴再選擇性催化裂化，實現最大化生產高辛烷值汽油或輕質芳烴的技術[6]。LCO通過加氫強化多環(huán)芳烴的選擇性加氫飽和得到四氫萘型產物，加氫LCO通過選擇性催化裂化，可使四氫萘型單環(huán)芳烴的氫轉移反應比例降低至28%，開環(huán)裂化反應比例提高至72%[7]。LTAG技術不僅拓寬了LCO的出路，還增加了高價值汽油產品收率，降低了柴汽比，從而提高煉油廠的經濟效益。

1.5 LCO生產高辛烷值汽油的加氫裂化(RLG)技術

LCO富含二環(huán)、三環(huán)芳烴等大分子芳烴。石科院開發(fā)的RLG技術的原理是通過使用專用的加氫轉化催化劑和適宜的操作條件，使LCO中的二環(huán)、三環(huán)芳烴加氫飽和為單環(huán)芳烴，再進一步開環(huán)裂化為汽油餾分中的苯、甲苯、二甲苯等高辛烷值組分，從而達到生產高辛烷值汽油或BTX原料的目的。其加氫裂化轉化路徑如圖1所示[2]。

圖1 催化柴油加氫轉化理想反應路徑

RLG技術可高選擇性地將大分子芳烴轉化為小分子芳烴，富集到汽油餾分，增產汽油、大幅度降低全廠柴汽比，主要技術特點為[8]：①氣體產率較低，C1～C4收率為4%～9%；②氫耗相對較低，汽油收率50%下對應化學氫耗3%左右；③產品汽油收率在30%～60%之間靈活可調；④產品汽油餾分辛烷值較高，達91～97；⑤柴油餾分十六烷值提高幅度較大，達10～17個單位。

2 安慶分公司LCO加工路線的選擇及優(yōu)化

2.1 加氫精制路線

2013年安慶分公司煉化一體化項目建設投產后，Ⅲ加氫裝置原料油性質發(fā)生變化，2013年9月28—30日對該裝置進行標定，考察裝置工況一時滿負荷(進料量為120 th，其中LCO進料量為 100 th，焦化柴油進料量為20 th)下的產品質量、再生后的FH-UDS催化劑性能、裝置物料平衡、氫氣消耗和能耗等。2016年10月LTAG工藝投用，2017年2月裝置停工更換為FHUDS -8催化劑，裝置運行工況再次發(fā)生變化，2017年3月30日至4月1日對該裝置進行標定，考察裝置工況二時滿負荷(進料量為120 th，其中LCO 進料量為100 th，精制油循環(huán)量為20 th)下的產品質量、FHUDS-8催化劑性能、物料平衡、氫氣消耗和能耗等。不同工況下裝置的主要操作條件、原料及產品性質、裝置物料平衡數據及能耗分別如表1～表3所示。

表1 裝置主要操作條件

表2 原料及產品性質

表3 裝置物料平衡數據及能耗

選擇LCO加氫精制路線時，可使柴油十六烷指數提高約4個單位，但精制柴油產品十六烷指數也僅有28左右，工況一下精制柴油硫質量分數為508 μgg，裝置僅具備生產國Ⅲ普通柴油調合組分的能力；裝置更換催化劑為FHUDS -8后，精制柴油硫質量分數不大于10 μgg，裝置具備生產國Ⅴ普通柴油調合組分的能力。與工況一相比，工況二的加氫苛刻度高，裝置能耗提高40.6 MJt。

2.2 LCO與蠟油加氫摻煉路線

蠟油加氫裝置原加工直餾蠟油和焦化蠟油混合原料，企業(yè)為降低柴油收率、提高輕質油產量，將LCO與蠟油加氫原料進行了混合加氫精制。LCO的摻煉比例為10%～15%(流量為20～30 th)，催化劑床層平均溫度為361 ℃，反應器平均反應溫升為42 ℃，精制柴油組分并入精制蠟油組分中作為FCC裝置原料，精制蠟油總硫質量分數不大于800 μgg。通過適當提高FCC裝置反應深度、降低原料預熱溫度、提高劑油比、根據平衡劑活性適當延長小型加料器加料時間等方式優(yōu)化產品分布。FCC裝置加工摻煉LCO的加氫蠟油前后的物料平衡數據如表4所示。由表4可以看出，FCC裝置加工摻煉LCO的加氫蠟油后，輕柴油收率降低3.84百分點，汽油收率提高3.03百分點，達到了企業(yè)降低柴汽比的目的。

表4 FCC裝置加工摻煉LCO的加氫蠟油前后的物料平衡數據 w，%

2.3 LCO與重油加氫摻煉路線

為了在增加輕質油收率的同時提高車用柴油的產量，將LCO與重油加氫原料混合加氫改質后返回FCC裝置。重油加氫裝置摻煉LCO后，通過控制重加柴油的終餾點或重加柴油去向，考察不同工況下催化柴油產品性質、重加柴油產品性質及FCC裝置產品分布情況。不同工況下的催化柴油性質及重加柴油性質如表5所示。其中，空白工況為LCO未與重油加氫原料混煉的工況，此工況下重加柴油的終餾點約為340 ℃；工況一為控制重加柴油終餾點在340 ℃左右；工況二為控制重加柴油終餾點在280 ℃左右；工況三為控制重加柴油終餾點在340 ℃左右的同時，重加柴油全部并入加氫尾油進FCC裝置。

工況一下催化柴油和重加柴油的總收率較空白工況(以下均同)下降2.70百分點，催化裂化干氣產率、催化裂化液化氣收率、催化裂化汽油收率和重油加氫石腦油收率均有所增加，合計增加2.50百分點，催化裂化焦炭產率下降0.16百分點，催化裂化油漿產率增加0.26百分點，此工況下可增產10.2 th車用柴油；工況二下催化柴油和重加柴油的總收率下降4.75百分點，催化裂化干氣產率、催化裂化液化氣收率、催化裂化汽油收率和重加石腦油收率均有所增加，合計增加4.44百分點，催化裂化焦炭產率增加0.12百分點，催化裂化油漿產率下降0.09百分點，此工況下可增產11 th車用柴油；工況三下催化柴油和重加柴油的總收率下降4.92百分點，催化裂化液化氣收率、催化裂化汽油收率和重油加氫石腦油收率均有所增加，合計增加5.45百分點，催化裂化焦炭產率增加0.64百分點，催化裂化油漿產率增加0.43百分點，此工況下可增產22.6 th車用柴油，但FCC裝置操作難度增大，裝置處理量進一步降低，同時外甩油漿和燒焦量均大幅增加。通過裝置不同工況下運行情況分析，綜合考慮企業(yè)經濟效益，采用工況二操作時收效最佳，輕質油收率可提高4百分點以上，每月可增產約10 kt車用柴油。

表5 不同工況下的催化柴油和重加柴油的性質

2.4 LTAG路線

為了更好地適應市場變化降低企業(yè)柴汽比，2016年10月安慶分公司投用LTAG技術并進行技術標定?？瞻讟硕?未實施LTAG工藝時)期間FCC裝置進料為前加氫工況，原料主要包括加氫熱蠟油、加氫冷蠟油及加氫重油(質量比例為50.76∶27.91∶21.33)，總進料量為133～136 th；LTAG標定期間裝置進料為前加氫工況，原料主要包括加氫熱蠟油、加氫冷蠟油、加氫重油(質量比例為48.24∶29.50∶22.26)及加氫LCO，控制提升管上層進料量為123～125 th，提升管下層加氫LCO進料量恒定為21 th，Ⅲ加氫裝置加工催化柴油和焦化柴油(質量比為1：1)的總進料量約105 th。FCC裝置投用LTAG工藝前后的操作條件及產品性質如表7所示，加氫LCO進料的表觀產物收率如表8所示。

表7 FCC裝置操作條件及產品性質

表8 加氫LCO進料的表觀產物收率

1)LCO循環(huán)比例=LCO循環(huán)量重油進料量×100%。

2)LCO轉化率=(LCO循環(huán)比例-LTAG柴油收率)LCO循環(huán)比例×100%。

3)選擇性=(LTAG工藝下產率與空白標定時產率的差值加氫柴油循環(huán)比例×100%)轉化率×100%。

投用LTAG工藝后，較投用前重質原料油催化裂化產品的柴汽比下降(不計算柴油回煉)，其中汽油收率上升約7百分點，液化氣收率上升約3.6百分點，柴油收率下降約15百分點，焦炭產率上升約2百分點，油漿和干氣量沒有較大變化。由于Ⅲ加氫裝置進料中摻煉了50%左右的焦化柴油[密度(20 ℃)為850 kgm3]，使加氫LCO的密度(20 ℃)較低(為890～907 kgm3)；同時，由于焦化柴油十六烷值比LCO高，組分中的飽和烴成分較多，因而進入催化裂化提升管回煉時更容易生成液化氣和焦炭，導致汽油選擇性平均下降約25百分點，穩(wěn)定汽油RON降低1.3個單位，液化氣選擇性平均上升約15百分點，焦炭選擇性平均上升約8百分點。

LTAG工藝投用前，加氫LCO按符合國Ⅲ標準的0號普通柴油銷售；LTAG工藝投用后，加氫LCO的汽油收率為42.76%，液化氣收率為24.22%，未轉化柴油比例為19.56%，同時受Ⅰ催化裝置燒焦限制，回煉加氫LCO對摻渣量有一定影響，此外裝置能耗將增加。按照中國石油化工股份有限公司2016年上半年油品銷售價格初步測算，扣除汽油、液化氣、干氣、柴油二次加工費用以及影響摻渣、能耗增加的費用，油漿、燒焦部分的影響因缺少統(tǒng)計數據且影響很小而暫不計算，初步測算LTAG項目效益為268.55元t。此外，由于Ⅲ加氫裝置摻煉焦化柴油，其原料柴油十六烷值平均為29.7，以此計算，每回煉1 t加氫LCO，可減產2.064 t符合國Ⅲ標準的0號普通柴油，增產1.064 t符合國Ⅴ標準的0號車用柴油，若Ⅲ加氫裝置全部加工LCO，車用柴油產量將進一步增加。

2.5 RLG路線

RLG技術以LCO為原料，針對LCO芳烴含量高的特性，結合加氫裂化工藝過程的反應特點，通過控制芳烴轉化途徑進行選擇性加氫反應，生產高辛烷值、低硫含量的汽油組分，同時提高柴油十六烷值、生產低硫含量的柴油組分，副產液化氣和燃料氣。安慶分公司1.0 Mta催化柴油加氫轉化(RLG)裝置于2017年6月30日建成中交，12月1日生產出滿足國Ⅴ柴油標準的柴油組分，12月4日生產出滿足國Ⅴ汽油標準的汽油組分。

RLG裝置采用加氫精制和加氫裂化串聯(lián)及部分輕柴油循環(huán)工藝，使用由石科院研發(fā)、中國石化催化劑有限公司長嶺分公司工業(yè)生產的專用加氫精制催化劑RN-411和加氫裂化催化劑RHC-100催化劑。2018年5月對RLG裝置進行了首次技術標定，加工原料為安慶分公司3套催化裂化裝置生產的LCO的混合柴油，原料油性質如表9所示，產品質量如表10所示[9]。

由表9和表10可以看出，應用RLG技術后柴油轉化率可達49.7%，能夠穩(wěn)定生產合格的國Ⅴ車用汽油、柴油調合組分，柴油十六烷指數可提高約13百分點，穩(wěn)定汽油(加氫石腦油)研究法辛烷值可達92.0，精制柴油和穩(wěn)定汽油硫、氮質量分數均小于5 μgg，RLG技術可實現重芳烴高選擇性轉化為輕質芳烴的目標，拓寬了催化柴油出路，經濟效益明顯。

RLG裝置生產運行一個月后，FCC裝置停收Ⅲ加氫裝置精制柴油，采用RLG-LTAG組合工藝，引RLG裝置柴油試生產，回煉RLG柴油量最高可達36 th。相較于加氫精制與LTAG組合工藝，RLG-LTAG組合工藝的輕質油收率更高，其中干氣產率略有上升，液化氣收率上升約1.9百分點，柴油收率下降約0.25百分點，油漿產率下降約1.17百分點。RLG裝置投產運行后，Ⅲ加氫裝置停工備用，重油加氫柴油進液相柴油加氫裝置進行回煉。安慶分公司通過優(yōu)化LCO加工路線，企業(yè)柴汽比由1.0逐漸降低至約0.7，企業(yè)柴汽比得到大幅降低，同時全面消減普通柴油，提高了全廠車用柴油的產量。

表9 RLG裝置原料油性質

表10 RLG裝置加氫石腦油和加氫柴油性質

3 結 論

(1)隨著柴油質量升級的加速，LCO加氫精制技術路線受限愈發(fā)明顯，Ⅲ加氫裝置體積空速由生產國Ⅲ標準柴油時的1.42 h-1降至生產國Ⅴ標準柴油時的1.08 h-1，LCO加氫精制能力的降低促使企業(yè)尋找更優(yōu)的LCO加工路線。

(2)根據市場成品油需求柴汽比的降低，安慶分公司采取有效措施降低企業(yè)柴汽比，積極拓展LCO出路，通過深度加氫精制工藝、蠟油加氫與催化裂化裝置聯(lián)合工藝、重油加氫與催化裂化裝置聯(lián)合工藝、LTAG工藝、RLG工藝等，提高輕質油收率，提高車用柴油產量。

(3)通過對不同LCO加工路線的比較可知，選擇RLG技術路線可取得更大的經濟效益；RLG裝置生產運行后，Ⅲ加氫裝置停工備用，RLG裝置精制柴油進催化裝置回煉的LTAG路線，使得優(yōu)化后的LCO加工路線取得的經濟效益更高。