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文/宋永一 李韜 牛世坤 方向晨，中國(guó)石化撫順石化研究院，中國(guó)石化

中國(guó)煉油企業(yè)普遍存在加氫能力不足、加氫裝置投資成本及操作費(fèi)用較高的缺陷。面對(duì)柴油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)，需要投入大量的資金新建或者改造柴油加氫裝置。傳統(tǒng)的滴流床加氫工藝需要在一定的氫分壓下維持較高的氫油體積比，循環(huán)氫壓縮機(jī)的投資占整個(gè)加氫裝置成本的比例較高，氫氣換熱系統(tǒng)能耗較大，如果能夠?qū)⒓託涮幚磉^(guò)程中的氫氣流量減小并省去氫氣循環(huán)系統(tǒng)和循環(huán)氫壓縮機(jī)，可以為企業(yè)節(jié)省投資，為清潔燃料生產(chǎn)降低成本。因此，如何在最少投資和降低操作費(fèi)用的條件下，開(kāi)發(fā)裝置投資低、操作費(fèi)用低的柴油深度加氫技術(shù)非常必要。

為了提高我國(guó)石油煉制加氫技術(shù)水平，中國(guó)石化撫順石油化工研究院（FRIPP）和中國(guó)石化洛陽(yáng)工程公司（LPEC）合作開(kāi)發(fā)了依靠液相產(chǎn)品循環(huán)攜帶進(jìn)反應(yīng)系統(tǒng)的溶解氫作為加氫反應(yīng)所需要?dú)錃獾腟RH 液相循環(huán)加氫技術(shù)，并成功工業(yè)化。

1 SRH液相循環(huán)加氫技術(shù)的優(yōu)勢(shì)分析

一般來(lái)說(shuō)，加氫脫硫的反應(yīng)速率除了與有機(jī)硫化物的濃度有關(guān)系外，還受催化劑的潤(rùn)濕狀況、反應(yīng)器系統(tǒng)中的有機(jī)氮化物和 H2S 濃度等因素的影響。影響催化劑潤(rùn)濕因子的主要因素是反應(yīng)器中液體的流速，氣體和液體流速的比（氫油比）。液體流速增加增強(qiáng)催化劑潤(rùn)濕效果，而氫油比過(guò)大降低催化劑的潤(rùn)濕效果，從而對(duì)潤(rùn)濕因子有負(fù)的影響。

SRH 液相循環(huán)加氫技術(shù)的氫氣溶解在原料油里，而原料油又浸泡整個(gè)催化劑床層，因此，催化劑潤(rùn)濕因子高。

有機(jī)氮化物是加氫催化劑的毒物，對(duì)加氫脫氮、加氫脫硫和加氫脫芳反應(yīng)有明顯的抑止作用。而 SRH 液相循環(huán)加氫技術(shù)通過(guò)加氫產(chǎn)物循環(huán)將大大稀釋原料中的雜質(zhì)含量，有利于發(fā)揮催化劑的性能。

加氫脫硫副產(chǎn)物 H2S 對(duì)加氫脫硫反應(yīng)、加氫脫氮和加氫脫芳反應(yīng)也有明顯的抑止作用。SRH 液相循環(huán)加氫技術(shù)反應(yīng)器流出物攜帶出大量的 H2S，因此，反應(yīng)系統(tǒng)內(nèi) H2S 濃度基本保持不變。

總之，液相循環(huán)加氫技術(shù)不但解決了傳統(tǒng)滴流床加氫技術(shù)動(dòng)力消耗大和投資高的問(wèn)題，而且工藝流程簡(jiǎn)化，取消了循環(huán)氫壓縮機(jī)系統(tǒng)、高壓換熱器、高壓空冷器、高壓分離器和循環(huán)氫脫硫塔等，系統(tǒng)熱量損失小，裝置能耗低，投資費(fèi)用和操作費(fèi)用均低，是低成本實(shí)現(xiàn)油品質(zhì)量升級(jí)的較好技術(shù)。

2 SRH 液相循環(huán)加氫技術(shù)工業(yè)應(yīng)用

SRH 液相循環(huán)加氫技術(shù)自 2009 年 6 月在中國(guó)石化 A 煉廠將原有一套舊裝置改造為 20 萬(wàn) t/a 柴油液相循環(huán)加氫工業(yè)試驗(yàn)裝置，該裝置長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行表明 SRH 液相循環(huán)加氫技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備成熟可靠，同時(shí)在裝置建設(shè)投資和操作費(fèi)用等方面具有明顯競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

2011 年以來(lái)，SRH 液相循環(huán)加氫技術(shù)先后在中國(guó)石化 B 煉廠新建 150 萬(wàn) t/a 柴油加氫、C 煉廠新建200 萬(wàn)t/a 柴油加氫及D 煉廠新建100 萬(wàn)t/a 柴油加氫等裝置工業(yè)應(yīng)用，均取得了較好的應(yīng)用效果。

2.1 在 B 煉廠生產(chǎn)國(guó)Ⅳ、國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)清潔柴油的工業(yè)應(yīng)用

中國(guó)石化 B 煉廠 150 萬(wàn) t/a 柴油液相循環(huán)加氫裝置設(shè)計(jì)以直餾柴油和焦化柴油的混合油（比例為85%:15%）為原料，采用 FHUDS-2 催化劑，經(jīng)過(guò)加氫脫硫、脫氮，生產(chǎn)硫含量小于 50μg/g 的精制柴油和部分穩(wěn)定汽油。裝置于 2012 年初一次開(kāi)汽成功，初期以直餾柴油為原料，生產(chǎn)國(guó)Ⅳ、國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)清潔柴油，初期運(yùn)行結(jié)果見(jiàn)表 1。由于受全廠氫氣平衡和原料的影響，裝置于 1 月 18 日停工待料，8月 26 日，該裝置在新建的 120 萬(wàn) t/a 連續(xù)重整裝置投產(chǎn)后，再次開(kāi)工，并于 8 月 27 日順利產(chǎn)出合格產(chǎn)品，裝置開(kāi)車成功。2012 年底進(jìn)行了以直餾柴油和焦化柴油為原料，生產(chǎn)國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)清潔柴油的活性標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果見(jiàn)表 2。

表 1 初期運(yùn)行結(jié)果表明，處理硫含量為 3 670μg/g、氮含量為 163 μg/g 的直餾柴油，在反應(yīng)器入口壓力 9.0 MPa、新鮮料體積空速 1.4 h-1、循環(huán)比1.5、在反應(yīng)器入口溫度 350℃等條件下，柴油產(chǎn)品硫含量為 39.0 μg/g、十六烷指數(shù) 49.5，主要指標(biāo)滿足國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)清潔柴油質(zhì)量要求；在反應(yīng)器入口溫度 357 ℃等條件下，柴油產(chǎn)品硫含量為 8.0 μg/g、十六烷指數(shù) 49.5，主要指標(biāo)滿足國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)清潔柴油質(zhì)量要求。

表 2 工業(yè)裝置標(biāo)定結(jié)果表明，處理硫含量為3 070 μg/g、氮含量高達(dá) 517 μg/g 的含質(zhì)量分?jǐn)?shù) 85％的直餾柴油和 15％焦化柴油的混合油，在反應(yīng)器入口壓力 9.0 MPa、新鮮料體積空速 2.0 h-1、循環(huán)比2.5∶1、在反應(yīng)器入口溫度 370℃等條件下，柴油產(chǎn)品硫含量為 38.0 μg/g、十六烷指數(shù) 49.9，主要指標(biāo)滿足國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)清潔柴油質(zhì)量要求。

2.2 在 C 煉廠生產(chǎn)國(guó)Ⅳ和國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)柴油工業(yè)應(yīng)用

中國(guó)石化 C 煉廠 200 萬(wàn) t/a 柴油液相循環(huán)加氫裝置設(shè)計(jì)以直餾柴油為原料，采用 FHUDS-2 催化劑，生產(chǎn)硫含量<50 μg/g 的精制柴油和部分石腦油，于 2013 年 5 月 20 日一次開(kāi)工成功。裝置初期以直餾柴油為原料，在反應(yīng)壓力 10.4 MPa、反應(yīng)器入口溫度 360 ℃、新鮮原料體積空速 2.0 h-1、循環(huán)比 2∶1 的工藝條件下，生產(chǎn)了硫含量小于 10 μg/g 的清潔柴油。

2013 年 6 月進(jìn)行裝置初期標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果（表3）表明：加工直餾柴油原料 1，在反應(yīng)器壓力 10.6MPa（新氫純度 90%），新鮮料體積空速 2.0 h-1、循環(huán)比2∶1、反應(yīng)器入口溫度360.7 ℃等工藝條件下，精制柴油的硫含量為 15.6μg/g，十六烷指數(shù)增加了3.9 個(gè)單位，主要指標(biāo)均滿足國(guó)Ⅳ柴油標(biāo)準(zhǔn)。加工直餾柴油原料 2，在反應(yīng)器壓力 10.6 MPa（新氫純度92%），新鮮原料體積空速 2.0 h-1、循環(huán)比 2∶1、反應(yīng)器入口溫度 365.9 ℃等工藝條件下，精制柴油的硫含量為 9μg/g，十六烷指數(shù)增加了 4.1 個(gè)單位，主要指標(biāo)均滿足國(guó)Ⅴ柴油標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

FRIPP 開(kāi)發(fā)的 SRH 液相循環(huán)加氫技術(shù)，已在國(guó)內(nèi)多套柴油加氫裝置成功應(yīng)用。工業(yè)應(yīng)用結(jié)果證明：SRH 液相循環(huán)加氫技術(shù)以直餾柴油為原料，在反應(yīng)器入口壓力 9.0～10.0 MPa、新鮮料體積空速 1.4～2.0 h-1、循環(huán)比 1.5~2.0、反應(yīng)器入口溫度 350~360 ℃等工藝條件下，可以生產(chǎn)滿足國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)清潔柴油質(zhì)量要求，適當(dāng)提高反應(yīng)器入口溫度，柴油產(chǎn)品主要指標(biāo)滿足國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)清潔柴油質(zhì)量要求；處理低硫含量的直餾柴油和焦化柴油的混合油，在反應(yīng)壓力 9.0 MPa、新鮮料體積空速 2.0 h-1、循環(huán)比2.5、反應(yīng)器入口溫度 370 ℃等條件下，柴油產(chǎn)品硫含量等主要指標(biāo)滿足國(guó)Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)清潔柴油質(zhì)量要求。