重柴油加氢改质试验研究

第5期
表 4 一反精制油性质分析
项目
HD-1 HD-2 HD-3 HD-4 HD-5 HD-6 HD-7 精制油 精制油 精制油 精制油 精制油 精制油 精制油
一反温度 /℃
320
335
350
360
370
380
380
密度（20℃） （/ g/cm3）
0.8693
0.8675
0.8595
0.8608
折光率 /nD20
1.4803 1.4761 1.4695 1.4661 1.4578 1.4525 1.4450
硫含量（/ μg/g） 1204 272 31 24 22 24 28
氮含量（/ μg/g） 60
3
1
1
1
1
1
酸值（/ mgKOH/g） 0.07 0.08 0.05 0.06 0.07 0.08 0.07
润滑性（60℃） （/ μm）
436
435
486
476
539
592
616
馏程（ASTD86）（/ ℃）
初馏点
187.5 183.1 156.4 120.6 106.1 102.7 81.6
比较表 4 各条件试验一反精制油可以看出，随着 反应温度的提高，精制油密度逐渐降低。当反应温度 由 320℃增至 360℃左右，硫氮脱除率上升明显；当反 应温度继续增加时，硫氮脱除效果不再明显增加。
表 3 条件试验物料平衡表
条件编号
HD-1
项目
质量 百分比
g
w%
原料 1719 100
入方 油氢气 134.49 7.82
砷重柴油加氢袱改质试验研究 第8卷第5期 VOL.8 NO.5
2010 年 10 月 Oct.2010
白雪梅 1 高山松 1 胡云剑 2 金环年 2 姜元博 1
（1.中国神华煤制油化工有限公司上海研究院，上海，201108；2.中国神华煤制油化工有限公司北京研究院 ，北京，100011）
摘 要： 以石油基重柴油为原料，采用中国石化石油化工科学研究院（RIPP）研究开发的加氢改质
条件编号 HD-1 HD-2 HD-3 HD-4 HD-5 HD-6 HD-7
反应 一反 320 335 350 360 370 380 380
温度 /℃
二反
320
3ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ5
350
360
370
370
380
反应压力 /MPa
13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7 13.7
主剂总体积 空速 /h-1
7.03 0.42
0.99 0.06
17.99 1.08
0.00 0.00
0.32 0.02
1799.05 108.12
1.15
HD-6
质量 百分比
g
w%
1687 100
135.14 8.01
1822.14 108.01
1648 97.69
110.13 6.53
1.87 0.11
2.47 0.15
6.76
表 5 加氢改质油性质分析
项目
HD-1 HD-2 HD-3 HD-4 HD-5 HD-6 HD-7 改质油 改质油 改质油 改质油 改质油 改质油 改质油
二反温度 /℃
320 335 350 360 370 370 380
密度（20℃）/ （g/cm3）
0.8682 0.8626 0.8534 0.8475 0.8303 0.8194 0.8037
总计 1853.49 107.82
氢耗 /w%
0.14
HD-2
质量 百分比
g
w%
1687 100
134.14 7.95
1821.14 107.95
1669 98.93
128.04 7.59
0.17 0.01
0.17 0.01
0.23 0.01
0.13 0.01
0.03 0.00
1.00 0.06
17.73 1.05
0.70
0.70
0.70
0.70
0.70
0.70
0.70
氢油比 （/ v/v） 800 800 800 800 800 800 800
3 结果与讨论
3.1 物料平衡 表 3 列出了各条件试验物料平衡计算结果及各
条件的化学氢耗。由表 3 可以看出，在试验条件下， 液体产物收率高，达 97w %以上，干气、以及 C3、C4 气 体产率低。随着反应温度的升高，化学氢耗逐渐增 大，条件 HD-1 的化学氢耗最小，为 0.14w%；条件 HD-7 的化学氢耗最大，达到 1.87w %。 3.2 生成油性质 3.2.1 一反精制油性质分析
原料油为石油基重柴油，性质见表 1。由表 1 可
润滑性（60℃）,μm 馏程（ASTM D86），℃
IBP/5% 10%/30% 50%/70%
196
254.3 /291.7 302.2 /325.5 341.6/ 357.6
见 ，重 柴 油 馏 程 重 ，密 度 大 ，硫 氮 杂 质 含 量 高 ，其 馏
50% 321.6 315.8 309.2 323.3 310.0 295.9 294.7
70% 344.5 339.8 335.2 343.5 335.3 325.8 325.5
90% 378.6 375.5 372.7 374.4 371.3 366.5 367.6
干点 411.0 409.2 408.1 405.1 404.6 401.8 403.5
总计 1853.49 107.82
产品油 1697 98.72
H2 132.04 7.68
C1
0.09
0.01
C2
0.01
0.00
C3
0.17
0.01
出方 C4
0.29
0.02
C5+
1.61
0.09
NH3 0.88 0.05
H2S 16.36 0.95
H2O 0.00 0.00 损失 5.04 0.29
0.8482
0.8319
0.8275
硫含量 （/ μg/g）
2486
1303
1088
841
415
494
599
氮含量 （/ μg/g）
167
53
13
3
2
9
4
馏程 （/ ℃）
（ASTM D2887 关联值）
初馏点 217.5 212.2 195.8 220 179.4 149.2 144.9
30% 297.9 291.9 284.0 304.5 282.6 259.4 256.8
1.01 0.06
18.28 1.08
0.00 0.00
5.38 0.32
1821.2 107.64
0.89
HD-5
质量 百分比
g
w%
1664 100
135.05 8.12
1799.05 108.12
1638 98.44
115.95 6.97
1.11 0.07
1.47 0.09
4.57 0.27
11.62 0.70
0.4
17.22 1.02
14.33 0.85
1.00 0.06
18.23 1.08
0.00 0.00
2.13 0.13
1822.14 108.01
1.48
HD-7
质量 百分比
g
w%
1670 100
135.49 8.11
1805.49 108.11
1649 98.73
103.58 6.2
2.29 0.14
2.55 0.15
6.65
0.4
16.18 0.97
4.75 0.28
0.99 0.06
18.05 1.08
0.00 0.00
1.65 0.10
1805.49 108.11
1.91
3.2.2 加氢改质油性质分析 各条件试验加氢改质生成油性质分析数据见表 5。
由表 5 可见，经过加氢改质后，重柴油硫氮含量 大幅度降低，硫含量可小于 30μg/g，氮含量仅为
18.22 1.08
0.00 0.00
6.50 0.38
1823.77 107.85
0.56
HD-4
质量 百分比
g
w%
1692 100
129.2 7.64
1821.2 107.64
1676 99.05
114.12 6.74
0.58 0.03
0.76 0.04
1.8
0.11
2.26 0.13
1.01 0.06
催化剂，在 300mL 固定床加氢试验装置上进行了加氢改质试验。试验重点考察重柴油加氢改质后作
为改善煤直接液化柴油（DDCL）的调和组分以及直接作为柴油产品的可行性。试验结果表明，反应温
度对重质柴油加氢改质生成油性质、油品收率及氢耗产生明显影响。生产 DDCL 调和组分，可以采用
320益~350益的反应温度，产物硫氮含量低，十六烷值得到大幅度提高，C4 以下低碳烃产率低，油品收 率高，氢耗低。若直接生产柴油产品应采用 350益~380益的反应温度，产品的密度、馏程、凝点、冷滤点
试验用氢气来自上海焦化有限公司，该氢气由 德士古煤气化合成气经净化、分离和变压吸附提纯 所得，氢气体积分数 99.9%。
表 1 原料油性质
项目 密度（20℃），g/cm3 折光率，nD20 硫含量，μg/g 氮含量，μg/g
数值 0.8873 1.4865 10177
491
调和组分以及直接作为柴油产品的可行性。
试验工艺条件维持反应压力 13.7MPa、主剂总体 积空速 0.7h-1、氢油比 800（v/v）不变，主要通过改变反 应温度调节加氢改质的深度。反应温度变化范围为 320℃~380℃，共进行了 7 个条件试验。试验过程中 反应温度以加权催化剂床层平均温度（WABT）确定， 试验条件汇总见表 2。
表 2 条件试验操作参数汇总表
由于目前生产的煤直接液化柴油馏程轻、十六 烷值低，为改善柴油出厂质量，且进一步提高装置使 用率，开展了以石油基重质柴油为原料，在一定的加 氢工艺条件下进行加氢改质的试验研究，以此来考 察重质柴油加氢改质后作为改善煤直接液化柴油的
程、硫含量均超过目前国家实行的轻柴油标准，密度 超过了国家车用柴油不大于 860kg/m3 的要求。此外， 从表 1 数据可以看到，重柴油十六烷值和润滑性性 能较好，十六烷值为 50.3，磨痕直径只有 196μm，通 过加氢精制，与煤直接液化柴油（DDCL）调和，有望 较好地改善 DDCL 的十六烷值和润滑性指标[2]。
90%/ FBP
382.8/ 391.9
·86·
白雪梅等：重柴油加氢改质试验研究
第5期
2.3 催化剂 采用中国石化石油化工科学研究院研究开发、
中国石化催化剂分公司长岭分公司生产的 RGC-1/RNC-2/RCC-1 催化剂组合。加氢精制反应器 装填部分 RGC-1 保护剂和 RNC-2 精制催化剂；加 氢改质反应器装填 RCC-1 改质催化剂，底部装填部 分 RNC-2 催化剂作为后精制剂。 2.4 试验操作条件
2 实验部分
酸值，mgKOH/g 粘度（20℃），mm2/s 残炭(10%)，%
0.05 13.13 0.05
2.1 实验装置及流程
凝点，℃
1
冷滤点，℃
10
试验装置为 300mL 煤液化油加氢催化剂评价装
闪点（闭口），℃
90
置。该装置设置两个固定床反应器，每个反应器的等
十六烷值
50.3
温段体积为 350ml，设计压力 20.0MPa，氢气和原料油 均为一次通过，装置设有稳定塔，稳定塔可汽提操作。 2.2 试验原料
0.00 0.00
4.64 0.28
1821.14 107.95
0.36
HD-3
质量 百分比
g
w%
1691 100
132.77 7.85
1823.77 107.85
1670 98.76
123.23 7.29
0.38 0.02
0.46 0.03
1.14 0.07
1.52 0.09
1.31 0.08
1.01 0.06
等性质得到改善，但十六烷值的增加幅度降低，润滑性较差，氢耗增加。
关键词： 重柴油 加氢改质 生成油 理化性质
中图分类号：TQ113.24+3
文献标识码：A
文章编号：1674-8492（2010）05-085-04
1 前言
神华鄂尔多斯煤制油分公司加氢改质装置是深 度改善加氢稳定油质量、提高柴油十六烷值、生产合 格柴油产品的重要装置，该装置设计采用中国石化石 油化工科学研究院（以下简称石科院）研究开发的煤直 接液化油加氢改质技术（RCHU）和催化剂，以煤液化加 氢稳定大于 145℃的生成油和轻烃回收装置来的加氢 石脑油为原料，进行深度加氢精制和改质，生产优质低 凝轻柴油，同时生产部分芳潜含量高的重石脑油[1]。
一反精制油的性质主要分析了密度、硫氮含量 以及模拟蒸馏等项目，各条件试验一反精制油性质 分析数据见表 4。
比较表 4 与表 1 所列数据，可以看出，经过加氢 精制反应后，精制油密度降低，硫氮含量大幅度下 降。当一反精制温度达到 350℃时，精制油的氮含量 从原料油的 491μg/g 降至 13μg/g，满足加氢改质段 进料氮含量的要求[1]。
粘度（20℃） （/ mm2/s）
13.22 11.47 9.33 10.22 5.94 4.41 2.95
凝点 （/ ℃）
0
-2
1
1 -3 -5 -10
冷滤点（/ ℃）
8
8
8
9
6
4
-2
闪点（闭口）（/ ℃） 89 83 69 51 35 31 28
十六烷值
57.1 >65 >65 63.6 62.6 58.6 52.4