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1.8Mt/a蜡油加氢装置作为LTAG加氢单元改造过程及运行分析
熊伟庭，龙有，许楚荣
（中国石化茂名分公司，广东茂名 525000）
摘要：介绍了中国石油化工股份有限公司茂名分公司1.8Mt/a蜡油加氢装置作为LTAG加氢单元进行的改造、装置实际运行效果以及开工过程中出现的问题和解决措施。工业运转结果表明，通过更换石科院开发的新一代蜡油加氢处理催化剂，在较低的反应温度和氢分压条件下，可生产硫质量分数0.1%、氮质量分数360ppm的低硫低氮精制蜡油，同时可掺炼一定量的催化柴油，生产单环芳烃含量高，二环及以上芳烃含量小于15%的加氢柴油作为LTAG工艺催化裂化装置进料。组合催化剂活性较好，综合性能优异。装置掺炼部分催化裂化柴油原料时，反应器入口温度和平均温度降低，反应器温升和氢耗显著提高，综合能耗与纯蜡油工况相当。装置开工运行期间，曾出现轻组分太多造成分馏系统波动较大、冷高分液位不足无法进一步提高装置处理量以及设备仪表等问题，均采取措施得到解决，确保了装置正常生产。
关键词：蜡油加氢；LTAG改造；掺炼催柴；运行分析
1. 前言
蜡油加氢装置已成为炼油厂清洁生产的主要装置之一，可大幅度降低催化裂化进料蜡油中的硫化物和氮化物含量，饱和部分芳烃特别是多环芳烃，从而提高其裂化性能，改善催化裂化装置产品分布和质量。中国石化茂名分公司180万吨/年蜡油加氢处理装置采用中国石化石油化工科学研究院开发的劣质蜡油加氢处理RVHT技术及配套催化剂于2009年12月首次开工，生产了硫质量分数小于0.1%的精制蜡油，为催化裂化装置提供了优质原料，起到了良好的经济和社会效益[1]。RVHT技术及其配套催化剂对各类劣质蜡油原料有较好的适应性及优异的加氢脱硫脱氮反应性能，精制蜡油产品性质优良，催化剂失活速率低，可满足炼油厂长周期运转的需要[2-3]。至2017年10月，茂名分公司蜡油加氢装置应用RVHT技术已经平稳运行了三个周期。
催化裂化轻循环油（LCO）具有高密度、高芳烃含量、低十六烷值的性质特点，将其加工成高附加值产品是炼厂面临的重大挑战。中国石化武汉分公司采用RVHT技术及配套催化剂，在蜡油加氢装置掺炼了部分催化裂化柴油原料，反应器温升显著提高，氢耗相应提高，对运转期间装置存在的主要问题进行分析并提出解决方案［4］。中国石化石油化工科学研究院开发的LTAG 技术，全称LCO 选择性加氢饱和-选择性催化裂化组合生产高辛烷值汽油或轻质芳烃技术，通过催化剂和工艺技术的优化组合可将多环芳烃定向转化为单环芳烃含量高的高辛烷值汽油调和组分，在中国石化洛阳分公司以及中国石化石家庄炼化分公司均进行了工业应用，对提升催化裂化汽油收率，降低柴汽比具有显著的效果［5~8］。为降低全厂柴汽比，2017年10月中国石化茂名石化公司采用LTAG技术，采用180万吨/年蜡油加氢装置作为LTAG工艺的加氢单元，加工蜡油和催化裂化柴油的混合原料，针对LTAG的工艺要求对该装置进行了改造。本文主要介绍了该装置改造过程、装置实际运行效果以及对开工及运行中出现的问题进行分析并提出了解决措施。
2. 蜡油加氢装置作为LTAG加氢单元改造
LTAG组合工艺要求加氢单元将多环芳烃含量较高的催化裂化柴油转化成单环芳烃含量较高的加氢催柴，作为催化裂化单元原料。因此，采用蜡油加氢装置作为LTAG组合工艺的加氢单元，加工蜡油催柴的混合原料，需要将加氢后的柴油通过分馏系统单独分离出来。常规蜡油加氢装置后分馏系统设计的柴油侧线抽出量较小，较难满足加工催柴并进行分离的要求。因此需要对分馏系统进行改造。
此次蜡油加氢装置改造,以充分利用装置现有设备及设施为基本原则，在装置主要设备如反应器、高分、压缩机等设备尽量利旧的前提下进行的，主要改造内容如下。
(1)新增了催化柴油热进料管线。
(2)原产品柴油泵流量偏小，新增一台大泵，原两台柴油泵作为备泵，新增泵作为主泵。
(3)在柴油/除盐水换热器后新增柴油热出料管线。
(4)冷高分及冷低分底部调节阀更换。
(5)其它配套的管线、仪表的修改。
(6)系统管桥新增催柴热进料及热出料管线。
装置改造完成后，对整装催化剂进行了更换，采用石科院开发的新一代蜡油加氢催化剂体系，能够兼顾蜡油原料的加氢脱硫和催柴原料的选择性加氢饱和。
3. 装置开工运行情况及分析
装置开工后，原料主要以外购蜡油和焦化蜡油为主，精制蜡油的硫含量可降到0.2%以下。为了考察装置LTAG改造后，掺炼催化柴油对装置的反应、分馏部分以及产品质量的影响，进行了掺炼催化柴油的生产调整运行。在高负荷运转情况下，掺炼催化柴油35t/h（占混合原料比例约14%），掺炼的流量以及掺炼的比例均要好于改造时的设计，且产品质量符合要求。然而，装置在开工以及运行中还是出现了一些问题，由于得到及时解决，确保了装置安全生产。
3.1 装置原料产品性质及工艺条件
正常生产中，原料主要以外购蜡油为主，配部分焦化蜡油以及部分炼油厂内常减压减三线油，当装置需要配炼催化柴油时，降低外购蜡油的配炼量。厂区内催化柴油以及焦化蜡油的平均性质见下表3，由表3可知，催化柴油95%馏出温度在353.5℃，密度较高，达到954.5 kg/m3，总芳烃质量含量高达83.5%，非常劣质。焦化蜡油馏程不重，97%馏出温度在302℃，但由于其易挟带焦粉，会引起反应器压降的上升，影响装置长周期，因此焦化蜡油的配炼量一般控制在10%以内。由于蜡油主要是外购，因此装置进料的性质存在一定差异。表4为装置加工外购蜡油和焦化蜡油时的混合原料以及产品性质。表5为配炼了35t/h催化柴油情况下，混合原料以及产品性质。两种工况下，装置的主要工艺参数见表6。
表3催化柴油和焦化蜡油的性质
|
性质 |
催化柴油 |
焦化蜡油 |
|
密度（20℃）/(kg/m3) |
954.5 |
0.9234 |
|
硫含量/% |
1.2 |
2.6 |
|
氮含量/(μg/g) |
887 |
2600 |
|
单环芳烃/% |
24.66 |
|
|
双环芳烃/% |
47.00 |
|
|
三环及以上芳烃/% |
11.85 |
|
|
多环芳烃/% |
58.9 |
|
|
总芳烃/% |
83.5 |
|
|
馏程/℃ |
|
|
|
HK |
199.0 |
290 |
|
5% |
228.5 |
367 |
|
10% |
234.0 |
387 |
|
30% |
253.5 |
407 |
|
50% |
276.5 |
419 |
|
70% |
304.5 |
440 |
|
90% |
339.0 |
480 |
|
95% |
353.5 |
496 |
|
终馏点 |
|
510 |
表4以外购蜡油和焦化蜡油为混合原料的原料油及产品性质
|
项目 |
原料油 |
加氢蜡油 |
加氢柴油 |
石脑油 |
|
密度（20℃）/(kg/m3) |
0.9407 |
897.4 |
876.1 |
0.7342 |
|
残炭/% |
0.22 |
0.01 |
|
|
|
硫含量/% |
1.371 |
0.115 |
0.0273 |
0.0186 |
|
总氮/(μg/g) |
1300 |
560 |
|
|
|
十六烷指数 |
|
|
35.0 |
|
|
铜片腐蚀 |
|
|
1a |
|
|
凝点/点 |
|
|
<-15.0 |
|
|
饱和烃含量/% |
50.13 |
57.19 |
|
|
|
环烷烃/% |
|
|
|
38.37 |
|
总芳烃含量/% |
47.97 |
42.38 |
55.6 |
21.13 |
|
单环芳烃/% |
|
|
42.96 |
|
|
双环芳烃/% |
|
|
11.48 |
|
|
三环及以上芳烃/% |
|
|
1.18 |
|
|
沥青质含量/% |
0.02 |
0.00 |
|
|
|
胶质含量/% |
1.88 |
0.43 |
|
|
|
酸值mgKOH/g |
0.858 |
0.304 |
|
|
|
钠含量/(μg/g) |
4.020 |
0.808 |
|
|
|
铁含量/(μg/g) |
5.750 |
0.812 |
|
|
|
镍含量/(μg/g) |
0.362 |
0.044 |
|
|
|
钒含量/(μg/g) |
0.228 |
<0.005 |
|
|
|
钙含量/(μg/g) |
1.190 |
0.326 |
|
|
|
闪点(开口),℃ |
170 |
172 |
92.0（闭口） |
|
|
馏程/℃ |
|
|
|
|
|
HK |
263 |
265 |
198.5 |
74.0 |
|
5% |
326 |
324 |
217.0 |
107.0 |
|
10% |
352 |
351 |
225.5 |
116.5 |
|
30% |
392 |
394 |
|
|
|
50% |
414 |
421 |
256.5 |
146.5 |
|
90% |
488 |
498 |
299.0 |
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