常一线馏分生产化工原料加氢裂化工艺研究.pdf
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1、2023 年第 52 卷第 9 期石油化工PETROCHEMICAL TECHNOLOGY1192常一线馏分生产化工原料加氢裂化工艺研究范思强,曹正凯,羡 策,崔 哲,孙士可,庞 宏(中石化(大连)石油化工研究院有限公司,辽宁 大连 116401)摘要探究以常一线馏分为原料进行加氢裂化生产化工原料的可行性,分别考察转化率、产品切割温度以及常一线馏分作为掺炼原料对加氢裂化产品分布与性质的影响。实验结果表明,不同转化率下产物分布与产品性质变化较大,综合考虑能耗、氢耗与产品性质等因素确定转化率 40%时最佳;为不同生产路线的炼化企业提供的适宜的转化率与切割温度选择方案可达到灵活生产化工原料的生产目的
2、。常一线馏分作为掺炼原料进行加氢裂化得到的蒸气裂解制乙烯原料收率可达 90%以上,同时有效降低尾油的芳烃指数,增加乙烯装置的产品收率。关键词常一线馏分;加氢裂化;化工原料文章编号1000-8144(2023)09-1192-05 中图分类号TE 626.24 文献标志码A Study on hydrocracking process for producing chemical feedstock from straight-run jet fuelFAN Siqiang,CAO Zhengkai,XIAN Ce,CUI Zhe,SUN Shike,PANG Hong(Sinopec(Dali
3、an)Research Institute of Petroleum and Petrochemicals Co.,Ltd.,Dalian 116401,China)AbstractThe feasibility of hydrocracking with straight-run jet fuel as raw feed oil to produce chemical raw materials was explored.And the effects of conversion,product cutting temperature and straight-run jet fue as
4、blending feedstock on the distribution and properties of hydrocracking products were investigated.The experimental results show that the product distribution and product properties change greatly at different conversions,considering energy consumption,hydrogen consumption and product properties and
5、other factors comprehensively,reaches the conclusion that the conversion depth is 40%best.The suitable conversion depth and cutting temperature selection scheme provided for refining and chemical enterprises with different production routescan achieve the production purpose of flexible production of
6、 chemical raw materials.The yield of steam cracking feedstock obtained by hydrocracking with straight-run jet fuel as blending feedstock reaches above 90%,at the same time,the bureau of mines correlation index of unconverted oil can be effectively reduced and the product yield of ethylene plant can
7、be increased.Keywordsstraight-run jet fuel;hydrocracking;chemical feedstockDOI:10.3969/j.issn.1000-8144.2023.09.002收稿日期2023-03-31;修改稿日期2023-06-20。作者简介范思强(1991),男,山东省济宁市人,硕士,工程师,电话 18765920056,电邮 。基金项目辽宁省“兴辽英才”项目(XLYC1807245);中国石油化工股份有限公司合同项目(118012-2)。随着炼油产能过剩与新能源汽车领域的蓬勃发展,目前炼油化工企业发展趋势已由降低柴汽比调整为“油转化
8、”与“油转特”,即将生产目标由燃料产品转向化工原料与特种油品1-2。加氢裂化工艺由于具有加工原料范围广泛、产品结构灵活等优点而成为炼化企业提质增效、转型升级的核心装置。目前,工业上的已有成熟的蜡油与柴油馏分加氢裂化工艺,可将蜡油馏分与柴油馏分高效转化为催化重整原料与蒸气裂解原料3-4。但对于以常一线馏分为原料进行加氢裂化的研究却鲜见报导,这与常一线馏分可生产喷气燃料有关5。乙烯原料的选择直接影响乙烯装置的产物收率、清焦周期、能耗及物耗,进而影响装置的整体经济效益。常一线馏分为优质轻质馏分,组成中链烷烃含量高、芳烃第 9 期1193含量低,符合“宜烯则烯”的分子炼油理想,为企业拓宽乙烯原料来源提
9、供技术支撑6-17。本工作探究了以常一线馏分为原料进行加氢裂化生产化工原料的可行性,分别考察了转化率、产品切割温度及以常一线馏分为掺炼原料对加氢裂化产品分布与性质的影响。1 实验部分1.1 实验原料选取炼化企业典型常一线馏分为原料油,密度(25)为 786.6 kg/m3、馏程 158 256、硫含量为 186.7 mg/kg、氮含量为 5.8 mg/kg、碳氢原子比为 6.02、芳烃指数(BMCI)为 22.35,重整指数为 56.40%,常一线馏分组成以链烷烃和环烷烃为主。1.2 实验装置与催化剂采用自主研发的针对常一线原料的加氢精制催化剂与裂化催化剂体系18,加氢精制催化剂选用目前工业上
10、广泛应用的 FF-66 催化剂(活性金属为 Mo-Ni),加氢裂化催化剂则选用适合加工轻质油品的 FC-14B 催化剂(活性组分为 W-Ni)。在自制的 200 mL 固定床加氢实验装置上进行加氢裂化实验。加氢裂化装置由进料系统、反应系统及分离循环系统 3 部分组成,进料自上而下通过反应系统,并采用氢气循环流程,氢气为净化处理后的电解氢气,纯度大于 99.9%()。2 结果与讨论2.1 转化率对于常一线馏分加氢裂化生产化工原料的影响在系统压力 5.8 MPa、精制段体积空速 1.5/2.0 h-1、氢油体积比 8001、精制温度 340 条件下,通过调整加氢裂化段的反应温度(170)使得转化率
11、分别为 30%,40%,50%,60%,70%,以考察转化率对常一线馏分进行加氢裂化的影响,结果见图 1。由图 1 可知,高转化率需要更高的加氢裂化反应温度,且这一增长趋势是逐渐变缓的,同时化学氢耗量也随转化率的增加而提高,但最高值仍低于 1.5%(w)。这是由于常一线原料进行加氢裂化反应遵循碳正离子反应机理,提高裂化反应温度可明显提高转化率。总体来说以常一线馏分为原料进行加氢裂化所需的反应温度与化学氢耗量均相对较低,意味着装置的生产成本较低,使得整体经济效益预期值高。随着转化率增加,尾油产品收率降低,轻石脑油与重石脑油收率增加。低转化率下尾油产品收率可达到 70%以上,高转化率下重石脑油的收
12、率可达 45%以上。这意味该工艺具有极佳的灵活性,企业可通过市场需求变化,灵活调整加氢裂化反应温度以改变装置的产物分布19-20。将转化率与轻石脑油、重石脑油收率进行拟合,得到拟合关系式(1)和式(2)。y=0.004 1x2-0.020 1x-0.908(1)y=0.004 6x2-1.453 9x+110.24 (2)其中,相关系数(R2)均在99.90%以上(式(1)R2=99.92%,式(2)R2=99.90%),说明公式预测能力良好。将预测值与实验值(转化率为 25%,34%,37%,42%,55%,66%时得到重石脑收率)进行比较,两者误差较小,最大误差仅为 3.22%,说明预测公
13、式可指导企业根据全厂物料需求灵活调整产物分布。常一线馏分加氢产品中加氢裂化轻石脑油与尾油可作为蒸气裂解制乙烯原料,但轻石脑油中链烷烃含量与尾油的 BMCI 均会影响乙烯裂解炉的清焦周期,轻石脑油中链烷烃含量越高、尾油的BMCI 越低,清焦周期越长。重石脑油重整指数越高催化重整装置的 BTX(苯,甲苯,二甲苯)收率也越高。本工作采用熊国华等21提出的公式计算乙烯产率(Y),见式(3)。Y=-0.297BMCI+0.046 7T-4.06-5.34(3)式中,T 为裂解温度,;为停留时间,s。图 2 为不同转化率下轻石脑油中链烷烃含量、重石脑油重整指数及尾油的 BMCI。由图 2a 可知,3040
14、506070320330340350360370Hydrocracking temperature/?w/?00.51.01.52.0Conversion/?图 1 不同转化率下裂化温度与化学氢耗量关系Fig.1 Relationship between hydrocracking temperature and chemical hydrogen consumption under different conversion.Refining conditions:5.8 MPa,volume space velocity 1.5/2.0 h-1,hydrogen/oil volume rat
15、io 8001,340.范思强等.常一线馏分生产化工原料加氢裂化工艺研究2023 年第 52 卷石油化工PETROCHEMICAL TECHNOLOGY1194随着转化率的增加轻石脑油中链烷烃含量增加,初期增加明显,当转化率达到 40%后增幅变缓,且均大于原料油中链烷烃含量,当转化率为 70%时轻石脑油中链烷烃含量增幅达 42.06%(与原料中链烷烃含量相比),实现了链烷烃在轻石脑油馏分中的富集目标。由图 2b 可知,重石脑油重整指数随转化率的增加而降低,当转化率为 30%时重石脑油重整指数增加 9.22%(与原料重整指数相比),这有利于催化重整装置高附加值产品 BTX 收率的增加。由图 2c
16、 可知,随着转化率的增加尾油的BMCI 降低(BMCI 的降低可有效提高乙烯产率),初期明显,后期下降趋势变缓,当转化率达到 70%时尾油的 BMCI 比原料的 BMCI 降低 18.48%,乙烯收率可提高 1.23%。综合考虑能耗、氢耗、轻石脑油链烷烃含量、重石脑油重整指数与尾油的BMCI 可知,当转化率为 40%时,以常一线馏分进行加氢裂化可实现最大量生产化工原料且工艺经济最大化,此时轻石脑油收率为 5.70%、链烷烃含量为 73.7%(w),重石脑油收率为 31.83%、重整指数为 58.7%,尾油产品收率为 59.47%、BMCI为 18.74。2.2 不同切割方案对常一线馏分加氢裂化
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