李翔(中国石油化工有限公司天津分公司炼油部, 300270)

提高加氢裂化装置航煤收率的措施与讨论

李翔(中国石油化工有限公司天津分公司炼油部, 300270)

本文从天津石化2#加氢裂化装置的实际生产数据入手，通过分析影响航煤收率的各种因素，讨论如何进一步提高航煤收率，并运用于生产实践。

加氢裂化;航煤;应用研究

本装置以减压蜡油(VGO，360-510℃)为原料，采用单段双剂串联一次通过的加氢裂化工艺生产航煤，柴油，重整原料油，液化气等产品。

1 加氢裂化综述

1.1 加氢裂化反应

加氢裂化是重油深度加工的主要技术之一，即在催化剂存在的条件下，在高温高压状态，使大分子的烃类转化成为小分子的烃类，使油品变轻的一种加氢工艺。

目前认为加氢裂化过程的化学反应为平行，顺序反应，使用加氢精制和加氢裂化催化剂，反应主要有烯烃饱和、芳烃饱和、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱氧、加氢脱金属、烷烃加氢裂化反应。

加氢裂化反应中裂解反应是吸热反应，其他反应中大多数为放热反应，总的热效应是强放热反应[1]。

1.2 加氢裂化装置的主要工艺参数

加氢裂化装置的主要工艺参数包括压力，温度，体积空速及氢油比[2]。

反应温度是加氢过程的主要工艺参数之一。加氢裂化装置在系统压力，空速和氢油比确定之后，反应温度是最行之有效的调控手段，调节反应温度，对转化率产生最直接的影响，两者之间具有良好的线性关系。

反应压力也是加氢裂化工艺中的重要参数，反应压力越高对加氢裂化过程所涉及的化学反应越有利。在加氢过程中氢分压具有重要意义。由于加氢裂化中众多反应总体上是体积缩小的反应，提高压力对加氢热力学平衡有利。但操作压力高，对反应器及相关容器的材质要求相应提高，耗费更高的成本。

体积空速是指单位时间内，单位体积的催化剂通过原料油的体积数。对于一定量的催化剂，增大进料量将增大空速，为确保一定的转化率就需要进一步提高反应的温度。空速小，油品在催化剂中停留的时间长，在反应压力和温度不变的情况下，裂解反应加剧，选择性差，气体收率增大。一般认为，在一定范围内，提高反应温度和降低体积空速的效果可以互补[3]。

氢油比，在工业上通用的氢油体积比，是指工作氢标准状况体积流率与原料油体积流率之比。

2 影响航煤收率和质量的因素

2.1 原料对加氢裂化生产航煤的影响

(1)加氢裂化原料中硫含量对航煤质量的影响

原料中的硫含量对航煤中硫含量的影响十分明显，本装置设计硫含量≯3.5(w，%)。分析表明航煤中的硫主要是硫化氢和硫醇。装置生产航煤控制银片腐蚀等级为0级。

(2)原料密度对航煤密度的影响

喷气燃料质量指标要求密度不小于775kg/m☒。喷气式飞行器连续续航时间长，飞行高度高，油箱的容积有限，这就要求其燃料的密度满足一定的指标，在有限体积的燃料消耗下，最大限度的将化学能转化成为机械能，且能量利用高效、安全。

在使用相同催化剂和相同的工艺条件下，产品的性质很大程度上取决于原料的性质，由图表2-1中的数据可见喷气燃料的密度与产品的密度变化趋势一致，即原料密度高则航煤密度也高。

表2 .1 原料油密度与航煤产品的密度对照图

2.2 工艺条件对航煤质量和收率的影响

(1)转化率的产品分布的影响

加氢裂化过程是重油轻质化的过程，转化率对产品的分布有重要的影响。转化率越高尾油收率逐渐减少，轻组分收率逐步增加。通过查阅相关工艺研究结果表明[4]，随着转化率的升高，130～260℃的航煤馏分增长幅度十分明显。

(2)氢分压的影响

加氢裂化反应过程同时也是一个加氢过程，通过将氢气与重质原料反应，使产品氢含量增加。因此，氢分压是影响加氢裂化反应过程重要的影响因素之一。低氢分压对产品质量有明显的不利影响。

2.3 馏程切割对航煤收率的影响

根据喷气燃料国家标准，航煤和柴油的切割调整范围很广，随着航煤与柴油的切割点增加，航煤的收率逐渐增加，而柴油的收率逐渐下降。另外也有研究表明随着航煤切重，其烟点有所降低[5]。

3 根据装置现状制定并实施增产航煤的措施方案

3.1 现状调查

目前2#加氢裂化装置加工量稳定在219吨/小时，设计值为214吨/小时，装置目前已达到最大负荷。操作压力目前在15-16Mpa之间。高压分离器入口温度在245℃±4℃。设计值为245-250℃。系统压力设计操作条件为15.5Mpa。精制反应器R101出口温度在388-393℃左右，随原料性质变化浮动。裂化反应器R102出口温度在390-394℃左右，根据产品质量需要进行调节。当前反应温度已达到更换催化剂后初期运行所能承载的最大温度。从提高转化率达到提高航煤产量的角度出发，可调节余地已经很小。因此选择通过从流程切割角度增产航煤。

3.2 拓宽航煤馏程，增加航煤收率

(1)根据提高航煤收率的要求，拓宽航煤馏程，航煤干点由≯260℃提高至≯270℃，以提高航煤产品的收率，提高航煤干点至265℃(均值)。航煤干点由调整前平均值254℃提高至≮264℃。

(2)调整优化措施，逐步将柴油抽出温度由254℃提高至261℃，同时调节航煤抽出量，使航煤的抽出温度由191℃提至193℃，主分馏塔C202二中回流量由85t/h降至70t/h，其他控制参数保持不变，观察航煤干点的变化情况。

(3)调整阶段，以每天提高柴油抽出温度2℃的速度，逐步提高柴油的抽出温度至261℃(调整前254℃)，同时提高航煤抽出量提高航煤抽出温度至193℃左右；根据航煤抽出温度情况及主分馏塔C202塔顶热负荷情况，逐步降低二中回流量至70t/h，调整过程中每天对产品化验结果进行观察分析。

4 增产航煤情况

维持柴油抽出温度261℃左右，航煤抽出温度193℃左右，持续观察航煤终馏点及航煤收率的变化情况。见图4.1，图4.2。

图4.1

图4.2

通过优化调整，取得了较好的效果，航煤干点(均值)由253℃提至265℃(均值)，提高了12℃，航煤收率由调整前21.96提至24.2%，提高了2.24%。

5 对有关问题的讨论

通过以上的方案，提高了航煤的收率，但是与此同时，也产生了新的问题。由于航煤增产，本装置输送航煤的离心泵已达到较高负荷，有超额定电流的危险。航煤外送量增大，也使得航煤出装置空冷器负荷增大，外送温度有超标的危险。为应对以上问题，已加装临时水喷淋对航煤外送温度进行控制。并在日常生产中时刻注意离心泵运行电流情况，择机更换大功率电机。

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[1，2]金德浩,刘建晖,申涛.加氢裂化装置技术问答[j].北京：中国石化出版社，2006.

[3]李立权.加氢裂化装置操作指南[M].中国石化出版社，2010.

[4]韩崇仁.加氢裂化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社,2001.

[5]胡志海，熊震霖，聂红.生产蒸汽裂解原料的加氢裂化工艺-RMC[J].石油炼油与化工，2005,36(1)∶1-5.