37-FRIPP-直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术开发及应用-吴子明 刘红磊等_246-251_

直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料
技术开发及应用
吴子明1 刘红磊2 孙洪江1 王仲义1 崔哲1
（1 中国石化抚顺石油化工研究院辽宁抚顺 113001）
（2 中国石油化工股份有限公司北京燕山分公司北京 102500）
摘要：近年来中国成品油消费结构变化明显，汽油和航煤表观消费量快速上升，柴油表观消费量增长逐渐放缓，消费柴汽比逐年降低，炼油企业因柴油库存压力被迫降低原油加工量，影响
企业整体经济效益提升。

中国石化抚顺石油化工研究院（FRIPP）针对性的开发了直馏柴油加氢
裂化增产航煤及化工原料技术，并且在中海石油宁波大榭石化有限公司（大榭石化）及中国石油
化工股份有限公司北京燕山分公司成功进行工业应用，可以增产优质航煤、优质蒸汽裂解制乙烯
原料和优质催化重整原料等产品，从而明显降低炼油企业柴汽比，满足炼油企业调整产品结构的
迫切需求。

关键词：直馏柴油中压加氢裂化航煤制乙烯原料重整原料
1 前言
FRIPP前期已成功开发MHC缓和加氢裂化、MPHC中压加氢裂化、MHUG加氢改质、MCI最大限度提高催化柴油十六烷值和FD2G催化柴油加氢转化等系列中压加氢技术。

根据FRIPP上述中压加氢技术工艺研究结果，在中等压力下加工柴油原料增产优质航煤产品和制乙烯原料存在三方面问题，首先，常规中压加氢裂化技术由于反应压力偏低，所产航煤馏分通常芳烃饱和深度不足，导致其烟点偏低，并且装置运行末期随着反应温度超过加氢热力学平衡限制点，加氢产品芳烃饱和深度较初期明显下降，导致产品质量进一步降低；其次以柴油为原料的中压加氢裂化技术操作模式由最大量生产柴油向增产航煤、未转化柴油向生产优质乙烯原料方向转变；再次不同柴油原料组成直接影响加氢裂化产品质量，需优化各类柴油加氢装置原料最佳加工路线，选择最适宜增产航煤或乙烯原料的柴油原料。

FRIPP针对上述问题依次开展针对性工艺研究工作，开发了直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术，在中等压力等级下主要加工直馏柴油原料，解决了中压加氢裂化航煤馏分烟点偏低和装置运行末期产品质量下降等难题，在增产优质航煤产品的同时，还可生产部分富含链烷烃的优质制乙烯原料和高芳烃潜含量的催化重整原料，有助于炼油企业压减柴油、降低柴汽比的产品结构调整需求。

2 技术路线
FRIPP在直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术开发过程中分别进行了原料类型优选、加氢裂化催化剂类型优化、补充精制工艺流程优选等方面工作，最终确定FDHC中压加氢裂化技术路线为采用加氢裂化-补充精制工艺流程，选用活性适宜、优先转化环状烃、链烷烃保留能力强的高中油型加氢裂化催化剂和非贵金属补充精制催化剂，在中等压力等级下加工直馏柴油原料和少量焦化柴油原料，直接增产优质航煤产品、优质制乙烯原料和重整原料。

3 工艺研究
FRIPP在直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术开发过程中，深入开展了不同反应压力、不同转化深度、不同生产方案及不同原料油适应性等工艺研究。

不同反应压力工艺研究结果列于图1～图2，采用直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术，在中等压力等级下加工直馏柴油原料，在相同加氢裂化反应温度下，不同反应压力加氢裂化转化深度基本相当，加氢裂化产品分布基本相同，化学氢耗略有增加；在相同补充精制反应温度下，随着氢分压上升，芳烃饱和能力提高，航煤馏分和未转化柴油主要产品质量明显改善，航煤馏分烟点由26.6mm提高至28.1mm，均可以直接生产优质3#喷气燃料；未转化柴油BMCI值由11.9降低至10.7，芳烃含量由2.9%降低至2.2%，链烷烃含量基本相当，十六烷值由67.8提高至69.0，可作为优质乙烯裂解原料或国V车用柴油调合组分。

因此，炼油企业在压减柴油的产品结构调整规划中可以利旧现有8.0MPa压力等级的柴油加氢装置或更高等级的中压加氢裂化装置，经适应性改造后以直馏柴油为主要原料，增产优航煤产品、优质制乙烯原料和重整原料，降低柴汽比，缓解目前存在的柴油销售压力。

图1 反应压力对产品分布影响图2 反应压力对产品性质影响不同转化深度工艺研究结果列于图3～图4，由转化深度对产品分布的影响结果可以看出，采用直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术，在中等压力等级下加工直馏柴油原料，随着转化深度的提高，未转化柴油馏分收率由44.19%降低至15.12%，航煤馏分收率仅从40.17%提高至48.17%，石脑油收率由15.02%快速提高至31.61%，化学氢耗由1.37%提高至2.06%。

由此可见，随着转化深度的提高，航煤馏分收率增长缓慢，石脑油收率增长幅度更高，代价是化学氢耗也快速增加。

图3 转化深度对产品分布影响图4 转化深度对产品性质影响
因此，炼油企业需根据自身乙烯原料与重整原料平衡需求选择适宜的转化深度，在乙烯原料紧缺时，追求过高的航煤收率需付出更大的氢耗代价。

由转化深度对产品质量的影响结果可以看出，随着转化深度的提高，芳烃饱和总体能力提高，主要目的产品质量明显提高；其中未转化柴油馏分BMCI值由13.4降低至9.5，链烷烃含量富集程度提高，芳烃含量降低，乙烯裂解性能进一步提高，同时十六烷值由63.5提高至69.0，调和生产满足国Ⅴ车用柴油标准清洁燃料的能力更强；但是重石脑油芳潜由56.8%降低至49.2%，与常规减压蜡油加氢裂化反应规律相同，仍然是优质的催化重整原料。

不同生产方案工艺研究主要研究航煤与未转化柴油间切割点影响及重石脑油与航煤间切割点影响。

未转化柴油初馏点对未转化柴油馏分收率及质量和航煤馏分收率及质量影响工艺研究结果列于图5～图6，在相同转化深度下，未转化柴油馏分收率随其初馏点降低而增加，但其BMCI值则明显升高；在柴油馏分包含航煤组分时，其BMCI值超过15，乙烯裂解性能明显降低；航煤馏分收率随着航煤终馏点提高而明显增加，其烟点和芳烃含量指标有所改善，但是对航煤馏分冰点指标影响较大，随着航煤终馏点提高，航煤馏分冰点明显提高；在航煤终馏点提高到280℃时，航煤馏分冰点已不能满足3#喷气燃料质量标准，但是此时其十六烷值相应提高，可以作为清洁车用柴油调和组分。

图5 柴油初馏点对其收率及性质影响图6 航煤终馏点对其收率及性质影响航煤馏分初馏点对航煤馏分收率及质量和重石脑油馏分收率及质量影响工艺研究结果列于图7～图8，在相同工艺条件下，航煤馏分收率随其初馏点降低而增加，其烟点明显升高，重石脑油馏分收率随其干点降低而减少，同时其芳潜也略有降低。

图7 航煤初馏点对其收率及性质影响图8 重石脑油干点对其收率及性质影响因此，炼油企业可以根据自身产品结构调整需求，选择适宜的直馏柴油加氢裂化装置转化深度和馏分切割范围，优化航煤产品、重整原料和乙烯原料产品结构和产品质量，实现经
济效益最大化。

不同原料油适应性工艺研究结果列于图9～图10，采用直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术加工常三直柴、直馏柴油和焦化柴油，在控制相同转化深度时产品分布基本相当，但是加工焦化柴油原料时主要产品质量明显降低，其中航煤馏分烟点降低2个单位以上，未转化柴油十六烷值基本相当，但是BMCI值升高至17.0，乙烯裂解性能降低，但是其链烷烃含量较高，特殊情况仍然可以作为乙烯原料。

因此，采用直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术生产优质航煤产品和制乙烯原料时，需在产品质量有富余的情况下，才可以考虑掺炼部分焦化柴油原料。

图9 初馏点对柴油收率及性质影响图10 干点对航煤收率及性质影响直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术所产未转化柴油与常规减压蜡油加氢裂化技术所产柴油馏分和未转化尾油作蒸汽裂解制乙烯原料的差异列于图11，未转化柴油正构烷烃组成列于图12，结果表明，未转化柴油BMCI值与未转化尾油相当，但其链烷烃含量比后者高出近20个百分点，正构烷烃含量不低于38%；与加氢裂化柴油馏分相比，BMCI值降低5个单位，链烷烃含量提高50%以上，芳烃含量降低50%以上。

因此，直馏柴油加氢裂化未转化柴油是优质的制乙烯原料，乙烯收率不低于未转化尾油，高于加氢裂化柴油。

图11 制乙烯原料性质及组成对比图12 未转化柴油正构烷烃组成
4 工业应用
FRIPP开发的直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术已于2016年成功工业应用于燕山分公司120万吨/年直馏柴油裂化装置和大榭石化200万吨/年柴油加氢裂化装置。

燕山分公司120万吨/年直馏柴油裂化装置工业应用结果列于表1，该装置采用单段串联一次通过工艺流程及配套FF-56/FC-50加氢裂化级配催化剂体系，设计按多产航煤方式运行，
目前运行按实际控制转化深度偏低，在反应氢分压7.4MPa、总体积空速1.6/2.0h-1、反应温
度339/351℃等工艺条件下加工直馏柴油原料，65～160℃重石脑油馏分收率为13.77%；165～
250℃航煤馏分收率为30.50%，烟点为26.6mm，是优质3#喷气燃料，>250℃柴油馏分收率
为52.56%，十六烷值为67.4，BMCI值为11.8，链烷烃为71.9%，芳烃为1.1%，既是高质量
车用柴油调和组分，也是优质蒸汽裂解制乙烯原料。

表1 燕山分公司直馏柴油裂化装置工业应用结果
项目直馏柴油原料轻石脑油重石脑油航煤柴油
收率，% 100 1.68 13.77 30.50 52.56
密度（20℃）/g·cm-30.8463 0.7254 0.7958 0.8024
馏程范围/℃ 227～338 42～160 157～247 245～328
S/μg·g-112000 3.8 <3.2 3.5
N/μg·g-162 0.4 0.4 0.4
烟点/mm 26.6
十六烷值67.4 BMCI 11.8 链烷烃，% 71.9 芳烃，% 1.1 大榭石化200万吨/年柴油加氢裂化装置工业应用结果列于表2，该装置采用单段串联部
分循环工艺流程及配套FF-56/FC-32加氢裂化级配催化剂体系，按多产重整原料方式运行。

在反应氢分压12.0MPa、体积空速2.0/1.5h-1、反应温度345℃/350℃等工艺条件下加工直馏
柴油原料，65～175℃重石脑油馏分收率为52.31%，硫氮含量均低于0.5mg/kg，芳潜不低于
50%，是优质催化重整装置原料；>175℃混合柴油馏分收率为34.45%，其中175～250℃航
煤馏分收率为24.12%，烟点为28.5mm，是优质3#喷气燃料，>250℃柴油馏分收率为10.34%，
十六烷值为73.5，BMCI值为9.7，链烷烃为80.4%，芳烃为1.5%，既是高质量车用柴油调
和组分，也是优质蒸汽裂解制乙烯原料。

表2 大榭石化柴油加氢裂化装置工业应用结果
项目直馏柴油轻石脑油重石脑油混合柴油航煤柴油
收率，% 100 6.6952.3134.4524.1210.34
密度（20℃）/g·cm-30.86190.74650.80230.79640.8180
馏程范围/℃157～38268～175172～350172～240258～354
S/μg·g-11980<0.5 <0.5 <0.5 <0.5
N/μg·g-1205<0.5 <0.5 <0.5 <0.5
芳潜，% 50
烟点/mm28.5
十六烷值455073.5
BMCI 9.7
链烷烃，% 80.4
芳烃，% 1.5
5 结论
1）FRIPP开发的直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术通过优化原料构成、催化剂
体系和操作参数，在增产优质航煤产品的同时，还可生产部分富含链烷烃的优质蒸汽裂解制
乙烯原料和高芳烃潜含量的催化重整装置原料，有助于炼油企业压减柴油、降低柴汽比的产
品结构调整需求。

2）工业应用结果表明，直馏柴油加氢裂化增产航煤及化工原料技术适用于改造或新建压力等级不低于8.0MPa的中压加氢裂化装置，加工以直馏柴油为的原料，可以灵活增产优质航煤产品优质重整原料以及优质蒸汽裂解制乙烯原料。

参考文献
[1]柯晓明."十三五"炼油工业发展环境思路探讨[J].国际石油经济，2015，（5）：32～42
[2]金云，朱和等.“十三五”炼油新常态，生存发展双重考验[J].中国石油石化杂志，2015，（12）：31～25
[3]石章雄，徐影等.我国柴油供需现状及其影响因素分析[J].科技创新导报，2011，（16）：56～57。