DCC汽油加氢装置生产芳烃抽提原料的研究.pdf
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1、2023年 第5期DCC汽油加氢装置生产芳烃抽提原料的研究杏长鑫(中海油东方石化有限责任公司,海南 东方 572600)摘要:介绍了DCC工艺技术特点及中海油东方石化有限责任公司DCC汽油全馏分选择性加氢脱硫(CDOS-FRCNII)工艺装置情况,分析了DCC汽油生产芳烃抽提原料的适应性,研究比选中国石化石油化工科学研究院的NHTDC、中国石油抚顺石油化工研究院的FHDO、壳牌公司、Axens公司等专利加氢技术在DCC汽油加氢生产芳烃抽提原料的应用情况,通过对DCC汽油加氢装置的少量改造,优选合理的催化剂及工艺方案,以硫质量分数为200300 g/g、氮质量分数为4060 g/g的DCC-Pl
2、us汽油为原料,能够生产出硫质量分数小于1 g/g、氮质量分数小于1 g/g、溴价小于0.5 gBr2/(100 g)的产品,满足芳烃抽提装置进料要求。关键词:催化裂解(DCC)汽油;国车用汽油标准;全馏分选择性加氢;芳烃抽提中图分类号:TE624.4+1文献标识码:B文章编号:1671-4962(2023)05-0037-06Study on the production of aromatics extraction feedstock inDCC gasoline hydrogenation unitXing Changxin(CNOOC Dongfang Petrochemical C
3、o.,Ltd.,Dongfang 572600,China)Abstract:This paper introducedthe DCC process characteristics and the operation conditions of CDOS-FRCNII in CNOOC Dongfang Petrochemical Co.,Ltd.,analyzed the adaptability of aromatics extraction feedstock for DCC gasoline production,studied andcompared the application
4、 of patented hydrogenation technologies such as NHTDC of Sinopec Research Institute of Petroleum andChemical Engineering,FHDO of Fushun Research Institute of Petroleum Engineering,Shell Company and Axens Company in DCCgasoline hydrogenation production of aromatics extraction feedstock,produced the p
5、roducts with sulfur mass fraction less than1 g/g,nitrogen mass fraction less than 1 g/g,and bromine value less than 0.5 gBr2/(100 g)through a small amount of renovationof DCC gasoline hydrogenation unit,selection of reasonable catalyst and process planto meet the feeding requirements of aromaticsext
6、raction plant.Keywords:gasoline deep catalytic cracking(DCC);National VI motor gasoline standard;full-range FCC naphtha selectivehydrogenation;aromatics extraction炼 油 与 化 工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY催 化 裂 解(Deep Catatalytic Cradking,简 称DCC)是中国石化石油化工科学研究院(简称石科院)开发的重油催化裂化最大量生产丙烯的技术,它采用提升管加密相流化床串联的组
7、合式反应器以及配套研制的改性择形沸石催化剂,以重油为原料直接生产以丙烯为主的目的产物,属国际首创1。中海油东方石化有限责任公司(以下简称东方石化)采用石科院DCC技术建有120104t/a催化裂解装置,DCC装置所产的汽油产品采用中海油惠州炼化分公司(以下简称惠州炼化)与北京海顺德钛催化剂有限公司(以下简称海顺德)共同开发的CDOS-FRCNII工艺技术加氢精制,于2015年建设1套50104t/a全馏分催化裂化汽油选择加氢脱硫装置,生产出满足国车用汽油标准的汽油产品。2019年国A车用汽油标准苯含量降到不大于0.8%,而东方石化因采用DCC工艺,操作条件较传统的FCC工艺更为苛刻,DCC汽油
8、中二烯烃、烯烃、芳烃含量较高,目前全馏分选择性加氢后产品的苯含量为1.2%,不满足国汽油标准,无法作为成品油销售,急需进行改造升级,重点考虑油品向化工产品芳烃转型。芳烃作为石油化工产品最重要的基础原料之一,广泛应用于化工、农业、医药等领域2。芳烃既可作为汽油的高辛烷值组分,又是生产大宗石化37炼 油 与 化 工REFINING AND CHEMICAL INDUSTRY第34卷1.1反(脱二烯烃);2.2反应加热炉;3.3反(脱硫);4.3反(脱硫醇);5.循环氢压机;6.循环氢脱硫塔;7.高压分离器;8.汽提塔图1 CDOS-FRCN工艺的流程产品的重要基础原料3。DCC汽油芳烃含量相对较高
9、,通过深加工可以满足芳烃抽提的原料要求,但芳烃产品对硫、氮等杂质限制极为苛刻,要求原料中硫质量分数小于 1 g/g,氮质量分数小于1 g/g,溴价小于0.5 gBr2/(100 g)。文中对DCC工艺及汽油产品特点进行分析,重点研究50104t/a全馏分催化裂化汽油选择加氢脱硫装置改造生产芳烃抽提原料的可行性,在主体设备保持不变的前提下,通过选择合适的工艺,实现DCC汽油烯烃饱和,并脱除硫、氮等杂质,满足芳烃抽提装置进料要求。1 DCC工艺及汽油全馏分选择性加氢装置1.1 DCC及DCC-Plus工艺特点DCC工艺是以重质油为原料,使用固体酸择形分子筛催化剂,在较为苛刻的反应条件下进行裂解反应
10、,以丙烯为主要目的产品、副产轻芳烃的化工型炼油工艺技术。DCC-Plus工艺技术是在原DCC工艺的基础上开发出了增产丙烯等多碳烯烃的增强型催化裂解技术,能够实现提升管反应器和流化床反应器分区精准控制。DCC-Plus 工艺与 DCC 工艺的相同之处是2者均采用提升管加密相流化床串联的反应器型式,不同之处在于DCC-Plus工艺增设了第2提升管将再生催化剂引入到流化床反应器1,以调控床层反应器反应温度,同时C4在第2提升管反应器进行反应后进一步增产丙烯。第 1套工业装置 120104t/a DCC-Plus于2014年在东方石化建成投产,后续中海油大榭石化有限公司(简称大榭石化)220104t/
11、a、大庆龙油石化有限公司230104t/a 等大型DCC-Plus工业装置相继建成开工。1.2 东方石化DCC汽油全馏分选择性加氢装置东方石化DCC汽油全馏分选择性加氢装置建设规模50104t/a,目的产品是硫含量指标不大于10 g/g的低硫汽油产品,满足国排放标准,采用的技术是惠州炼化与海顺德共同开发的 CDOS-FRCNII全馏分加氢精制新工艺技术,该技术特点采用以全馏分催化汽油为原料,在较低温度及压力条件下加氢脱硫,为降低辛烷值损失,尽量避免烯烃饱和。反应部分采用3台反应器串联,第1反应器脱除二烯烃,第2反应器脱硫,第3台反应器脱硫醇,分馏部分采用单塔低压汽提工艺4。工艺流程见图1。由图
12、1可以看出,该工艺以全馏分催化汽油经过1反加氢脱二烯烃、2反加氢脱硫及3反加氢脱硫醇,2反反应产物经过加热炉升温后进入3反,3反反应产物依次与2反及1反入口物料进行换热;3反产物经过冷却、气液分离,分离油经过汽提塔脱除硫化氢得到低硫汽油。该工艺配套有循环氢脱硫化氢系统,另2反及3反设有急冷氢、急冷油,以防止床层温度过高,保障了装置安全稳定运行。2 DCC汽油生产芳烃抽提原料适应性惠州炼化催化汽油、大榭石化及东方石化DCC-Plus汽油的主要性质见表1。382023年 第5期杏长鑫.DCC汽油加氢装置生产芳烃抽提原料的研究表12次加工汽油的性质对比项 目密度(20)/(g cm-3)硫/(g g
13、-1)氮/(g g-1)二烯值/(gI2(100 g)-1)溴价/(gBr2(100 g)-1)馏程/烃组成/%烷烃烯烃芳烃东方石化DCC-Plus汽油0.760280552.94.565.24220126.136.937.0惠州炼化催化汽油0.7200.74030045030490.51.235.058.03420418.821.032.021.0大榭石化DCC-Plus汽油0.762149462.435.03718725.219.455.2从表 1可以看出,大榭石化 220104t/a DCC装置所产的裂解汽油芳烃含量55.2%,采用石科院开发的NHTDC技术建设60104t/a DCC汽
14、油全馏分加氢装置,加氢精制后分离出芳烃抽提原料,提高了产品的附加值;东方石化以及大榭石化的DCC-Plus二烯烃含量较惠州炼化催化汽油成倍增长,加氢过程中,含有二烯烃等多元烯烃的组分在热力作用下易产生自由基,并引发烯烃分子间的热缩聚反应5,结果是生成难于被加氢分解的胶质等物质,进而生焦,在高温区如加氢加热炉排管、加氢催化剂高温区等,极易造成结焦及催化剂床层压降升高,造成催化剂寿命下降及装置运行周期缩短等生产难题,所以DCC汽油加氢精制方案选择要重点考虑二烯烃的脱除水平。芳烃抽提原料要求硫质量分数小于1 g/g,氮质量分数小于1 g/g,溴价小于0.5 gBr2/(100 g),东方石化DCC汽
15、油全馏分加氢改造生产芳烃原料需要重点4个问题。(1)氮含量高于大榭石化DCC汽油,为保证脱氮效果,加氢改造工艺需要提高反应氢分压,对反应设备提出更高要求;(2)二烯值明显高于相同工艺大榭石化DCC汽油,改造方案需要考虑在脱硫、脱氮及烯烃饱和等高温区前设置低温脱除二烯烃工艺,以保证催化剂的长周期运行;(3)根据东方石化 DCC汽油PONA分析数据(见表2),C5馏分在裂解汽油中质量分数达24%,而C5馏分中的烯烃质量分数达到50.2%,致使汽油全馏分烯烃含量36.9%,明显高于大榭石化裂解汽油烯烃含量,溴价高达65.2 gBr2/(100 g),烯烃含量高会有较高的反应热,所以加氢反应系统改造加
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