加氢精制原料对节能增效的影响_陶贵金.pdf

试验研究/Testing Research石油石化节能 https:/加氢精制原料对节能增效的影响陶贵金张晓琳韩纪宇崔启福谢佳彤（中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司）摘要：某炼化企业柴油加氢精制装置原加工原料为直馏柴油，但因考虑市场变化，提质增效和公司整体物料平衡等多方面因素，会掺炼其他品种的油品。为保证装置安全生产、平稳运行，该实验在微反评价装置上采取在直馏柴油中掺炼不同比例的裂解汽油和同样的掺炼比例下改变反应加热温度的手段进行柴油加氢精制反应。通过对石脑油馏分和柴油馏分分别进行气相色谱分析石脑油族组成、柴油馏程和密度等分析，得出不同原料组成和反应温度对加氢精制石脑油和加氢精制柴油产物族组成、芳潜以及十六烷等指数的影响，基于该项实验工作的开展，公司在掺炼催化重汽油的生产工作前进行了相应的实验评价，对重点关注的床层温升得到详细的实验数据，很好的指导了实际生产，使加氢精制掺炼催化重汽油的生产平稳运行，取得了预期效果。关键词：加氢精制；原料组成；节能增效DOI:10.3969/j.issn.2095-1493.2023.01.002The impact of hydrorefining raw material on energy conservation and efficiencyTAO Guijin，ZHANG Xiaolin，HAN Jiyu，CUI Qifu，XIE JiatongLiaoyang Petrochemical Company，CNPCAbstract：The raw material for the original processing of the diesel hydrorefining unit of a refiningcomany is straight-run dieselHowever，due to various factors such as market changes，quality andefficiency improvement and the overall material balance of the company，other varieties of oil will beblendedIn order to ensure the safe production and smooth operation of the device，this experimentwas conducted on the micro inverse evaluation unit by blending proportions of cracked gasoline withstraight-run diesel and changing the reaction heating temperature at the same blending ratio for the die-sel hydrofining reactionGas chromatographic analysis of naphtha family composition，diesel fractionand density were performed for petroleum oil fraction and diesel fraction respectively，and the effects ofdifferent raw material compositions and reaction temperature on the hydrotreated naphtha and hy-drotreated diesel product family composition，aromatic potential and cetane index were obtainedBased on the development of this experimental work，the company carried out the corresponding ex-perimental evaluation before the production of blended catalytic heavy gasoline，and obtained detailedexperimental data on the bed temperature rise of key concern，which well guided the actual produc-tion，so that the production of hydrorefining blended catalytic heavy gasoline has operated smoothlyand achieved the expected results.Keywords：hydrorefining；raw material composition；energy conservation and efficiency第 一 作 者 简 介：陶 贵 金，技 能 专 家，1991 年 毕 业 于 辽 阳 化 纤 公 司 技 工 学 校（化 工 专 业），从 事 汽 油 煤 油 柴 油 加 氢 生 产 与 研 究，13841917889，，辽宁省辽阳市宏伟区西环路 10号，111003。引文：陶贵金，张晓琳，韩纪宇，等加氢精制原料对节能增效的影响J石油石化节能，2023，13（1）：05-09.TAO Guijin，ZHANG Xiaolin，HAN Jiyu，et al The impact of hydrorefining raw material on energy conservation andefficiencyJEnergy Conservation in Petroleum&PetroChemical Industry，2023，13（1）：05-09.5石油石化节能 https:/陶贵金等：加氢精制原料对节能增效的影响 第 13卷第 1期（2023-01）加氢精制是一种重要的油品加工手段，但现阶段部分加氢精制装置单纯为柴油脱杂质过程，与其他工艺结合程度低，产物附加值小。柴油加氢精制技术应根据不同的工艺流程加工不同的原料，充分打通上下游关系，并进一步降低能耗。基于以上思路，某炼化企业柴油加氢精制装置持续优化原料组成及配比，以获得更好的加工方式。公司成立项目组对加氢精制掺炼不同油品后的反应温升和产品性质进行了实验研究，首先对加氢精制掺炼裂解汽油进行了实验研究并对节能增效进行了测算。基于掺炼裂解汽油的实验基础及公司整体安排，项目组对加氢精制掺炼催化重汽油反应温升 进 行 了 评 价 研 究，对 实 际 生 产 起 到 一 定 参 考作用。1掺炼裂解汽油实验研究1.1原料油性质分析考虑极限情况（全部裂解汽油掺炼到加工量最小的精制装置）进行加氢精制原料油调配，并对比混合油和催化剂对油品性能指标的要求1-2，混合油物性指标见表 1。从表 1 可以看到，混合油样品性质与催化剂指标要求比较接近，从理论上看，加氢精制掺炼裂解汽油有可行性，可进行下一步评价研究。1.2评价装置实验采用的评价装置为 100 mL 固定床加氢反应评价装置。该装置包含气体进料管线和液体进料管线，气体进料通过质量流量计控制，液体进料通过计量泵控制。反应系统为固定床反应器，共设有温度控制点 4 个和温度指示点 4 个。物料从反应器流出先经冷凝器冷却进入高压分离罐，之后通过阀门控制流入低压分离。取样时，关闭高低压分离器上下阀门，将低压分离器从系统切出，通过低分泄压口排放气体，再打开低分底部出口阀，采集加氢后的液相产品。加氢精制评价装置见图 1。图 1加氢精制评价装置Fig.1 Hydrofining evaluation device1.3评价条件加氢精制评价采用的实验条件参考加氢精制装置 的 操 作 参 数，掺 炼 裂 解 汽 油 加 氢 精 制 评 价 条件见表 2。1.4评价参数及床层温度实验为直馏柴油中掺炼裂解汽油作为反应原料，一种方案为调配掺入的裂解汽油比例，采用相同的设置温度；一种是相同的调配比例，采用不同的反应温度。通过以上两种方案，查看反应过程中床层实际温度的变化和产品性质的变化，判断不同原料和反应温度对加氢精制的影响3-4。评价原料及反应温度条件具体见表 3。得到的加氢精制产品，通过蒸馏切割出馏程小于 180 的石脑油馏分和大于 180 的柴油馏分。进一步分析检测，得到石脑油体积收率和 PONA 值以及柴油的十六烷指数。1.5分析和计算1.5.1石脑油分析结果通过分析石脑油馏分的 PONA，芳潜计算公式为：芳 潜=0.93 （环 己 烷 含 量+甲 基 环 戊 烷 含量）+0.94（C7环烷烃含量）+0.95（C8环烷烃含 量）+0.96 （C9 环 烷 烃 含 量）+（C6、C7、C8、C9的总芳烃含量）。（1）表 2掺炼裂解汽油加氢精制评价条件Tab.2 Evaluation conditions for the hydrorefining of blended cracked gasoline项目设置值H2流量/(mLmin-1)467进料量/(mLmin-1)1.67质量空速/h-11.5氢油比280反应压力/MPa6.5预热温度/330床层加热温度/320324表 1混合油物性指标Tab.1 Physical property index of mixed oil指标项目混合油样品催化剂指标要求密度/(kgm-3)845.2 850硫含量/(mgkg-1)2 211.0 6 000氮含量/(gg-1)90 200十六烷指数49.0 47.5馏程初馏点90.510%165.130%260.750%301.7 29070%324.090%351.395%364.8 365终馏点370.5 3706试验研究/Testing Research石油石化节能 https:/床层实际温度、石脑油收率、PONA 和芳潜分析结果见表 4。1.5.2柴油分析结果由于实际生产中，精制柴油的硫含量远低于国指标要求，所以没有对柴油馏分的硫含量进行分析，实验主要对得到的柴油馏分进行馏程和密度测试，根据公式辅助判断十六烷值的变化规律。柴油十六烷指数见表 5。十六烷指数计算公式为：Cl=431.29-1 586.8820+730.97()202+12.392()203+0.051 5()204-0.554B+97.803()lg B2（2）式中：20为 20 密度，g/cm3；B为 50%馏出温度，。1.6结果与讨论1）不同原料对应反应床层温度的影响。公司加氢精制装置实际 LCO的掺炼比例在 10%左右，该原料反应时床层温度 351，以此为参考，从反应床层的温升来看，加氢精制直馏柴油原料中可以掺炼 10%左右的裂解汽油。随着裂解汽油掺入量的增加，床层温度上升，但没有出现飞温不可控现象。在同样的掺入比例时，随着系统给的加热温度升高，床层实际温度随之升高。所以可以在一定范围内提高反应器入口温度，达到改善加氢油品性质的目的5-6。2）不同反应原料及反应温度对石脑油收率的影响。裂解汽油馏程低，掺入直馏柴油中对反应产物中石脑油收率影响很大，掺入比例越高，石脑油收率越高。当固定裂解汽油掺入比例，提高反应温度，对石脑油收率的提高略有影响，但是因为催化剂本身性能及反应温升提高有限的原因，促进作用不大。3）不同反应条件下石脑油组分芳潜的影响。随着裂解汽油加入比例的增加，对石脑油馏分组成表 3评价原料及反应温度条件Tab.3 Evaluating raw materials and the conditions of reaction temperature直馏柴油组成常二线 53%+常三线 19%+减一线 28%掺入裂解汽油质量分数/%05810555预热温度/3303303303303