低成本航煤加氫精制技術的研究及應用

　　摘要：低成本直餾航煤的加氫精制的相關技術，具有緩和的操作條件，選擇適宜的加氫催化劑，其所產出的航煤產品性質穩(wěn)定以及裝置投資和運行成本低等特點。目前國內已有17套工業(yè)裝置采用FRIPP低成本航煤加氫技術，為企業(yè)運行帶來了顯著的經濟效益。

　　關鍵詞：航煤,加氫精制,液相加氫

　　伴隨國家經濟的快速發(fā)展，我國對噴氣燃料的需求也迅速增長，據統(tǒng)計數據顯示[1]，2014年國內航煤產量為3001萬t，同比增加19%。目前，我國航煤產量約占原油加工量的4%，主要來源于原油常壓蒸餾出的直餾航煤餾分，二次加工的航煤產量占據的仹額較小。直餾煤油的加工工藝分為加氫和非加氫技術兩種，相比之下，加氫工藝對原料油的適應性和裝置的易操作性要強得多，因而加氫工藝正逐步取代傳統(tǒng)非加氫工藝[2]。

　　撫順石油化工研究院(FRIPP)是國內最早進行航煤加氫技術相關研究的專業(yè)科研機構，本文主要介紹由FRIPP開發(fā)的低成本航煤加氫精制技術[3-6]，該技術主要對直餾航煤進行脫硫醇、降酸值和改善顏色等。該技術分為低壓航煤加氫技術和航煤液相加氫技術，目前國內已有17套工業(yè)裝置采用FRIPP的航煤加氫技術。

　　1低壓航煤加氫技術

　　1.1低壓航煤加氫催化劑的開發(fā)

　　FRIPP針對輕質餾分油于上世紀90年代成功開發(fā)了FDS-4A催化劑，該催化劑具有加氫活性好、裝填均勻裝填方便等特點，受到國內煉油企業(yè)的青睞，已在國內數十套次煤油加氫裝置上成功應用。為進一步提高市場競爭力，FRIPP于2004年在總結FDS-4A的基礎上，通過催化劑載體改性、調節(jié)金屬與載體的相互作用及優(yōu)化催化劑的制備方法，開發(fā)出了性能更加優(yōu)異的FH-40系列輕質餾分油加氫精制催化劑，其中FH-40B催化劑尤其適合低壓航煤加氫。

　　新開發(fā)的FH-40B催化劑不僅活性優(yōu)于FDS-4A催化劑，而且裝填堆比較FDS-4A明顯降低，單位體積內催化劑使用量大幅降低，具有更好的市場競爭力。以某輕質石腦油為原料，以國內外同類型催化劑作為對比劑，考察FH-40B催化劑的活性。對比結果表明，在處理輕質油時，產品質量達到同樣的效果，與國內外的對比劑相比，FH-40B催化劑的反應溫度低10℃以上，表明FH-40B具有更好的加氫脫硫活性。

　　1.2低壓航煤加氫工藝研究

　　根據直餾航煤加氫精制的特點，可在較緩和的條件下實現航煤的精制目的。FRIPP以國內典型的直餾航煤作為原料，使用FDS-4A催化劑和FH-40B催化劑在緩和的條件下進行試驗。試驗結果表明，對于直餾航煤原料，在氫分壓0.5~1.6MPa、體積空速2.5~4.5h-1、氫油比80~150、反應溫度210~290℃條件下即可實現航煤加氫精制的目的。

　　1.3工業(yè)應用

　　茂名石化120萬t/a航煤加氫裝置，選用FDS-4A催化劑，生產的產品各項指標均達到設計要求。2014年茂名石化120萬t/a航煤加氫裝置進行催化劑更換，選用了新一代的FH-40B催化劑。在裝置開工初期，航煤產品的銀片腐蝕即能達到合格，其余各項指標也滿足要求。在相同的反應溫度和反應壓力下，FH-40B催化劑空速提高到4.5h-1,氫油比降低至100，產品能夠滿足航煤產品要求。對比FDS-4A工業(yè)應用結果，FH-40B精制航煤產品硫和硫醇含量更低。

　　1.4技術特點

　　FRIPP開發(fā)的低壓航煤加氫技術，具有如下特點：(1)操作條件緩和，操作壓力和氫油比均較低，空速較大，可利用氫氣管網壓力，不需要增壓機，采用一次通過流程省略循環(huán)壓縮機，可大幅降低裝置投資和運行成本;(2)開發(fā)了新一代適用于低壓加氫、活性較高的專用催化劑。其低溫活性高，穩(wěn)定性好，使用壽命長，其第一周期的壽命不小于36個月，可再生使用，總壽命不小于108個月。(3)反應性能好，加氫產品性質穩(wěn)定，可將噴氣燃料的總酸值和硫醇降到很低水平，不設加氫產物脫硫裝置即可使加氫產品的腐蝕性合格(銅片腐蝕和銀片腐蝕均合格)。

　　2航煤液相加氫技術

　　2.1航煤液相加氫技術的開發(fā)

　　FRIPP在開發(fā)低壓航煤加氫過程中發(fā)現，低壓航煤加氫為氣固液三相反應，而氣相氫氣大量富余，不參與仸何反應，對裝置運行能耗降低存在瓶頸。FRIPP在低壓航煤加氫技術的基礎上，結合近年來開發(fā)的低能耗的SRH液相循環(huán)加氫技術，開發(fā)低投資及低運行成本的航煤液相加氫技術。該技術使航煤原料與氫氣混合，溶解氫氣進行加氫反應，幵進行脫硫醇、降酸值和改善顏色等反應。該技術的開發(fā)可取消循環(huán)氫氣壓縮機，因此可大幅度降低裝置投資和操作費用。由于裝置反應系統(tǒng)不存在循環(huán)氫氣，避免富余的氫氣損失，進而解決煉油企業(yè)氫資源不足的問題;由于航煤加氫所需的化學氫耗比較低，航煤液相加氫裝置無需循環(huán)泵，進一步降低了生產成本。

　　2.2航煤液相加氫工藝研究

　　在液相循環(huán)加氫中試裝置上，進行常一線原料油的加氫實驗。根據航煤加氫的目的(脫硫醇硫)，可以通過一次混氫和生成油一次通過的流程，進行中試實驗。航煤中的硫醇硫在高空速下能夠降低至小于10ppm，實際膠質為1mg/100mL，表明該催化劑具有很好的加氫脫硫活性，同時說明液相加氫技術處理航煤加氫具有很好的效果。從中試結果可見，為了滿足3#噴氣燃料產品質量的需要可以采用低氫耗的液相加氫技術。

　　2.3航煤液相加氫工業(yè)應用

　　航煤液相加氫技術于2012年9月在國內某煉化公司實現工業(yè)應用。該公司利用汽油選擇性加氫裝置改造的80萬t/a航煤液相加氫裝置，該裝置2012年9月投產，10月通過航鑒委驗收后正式投入生產。該裝置從2012年10月一直連續(xù)運轉至2016年4月，產品質量滿足航煤質量要求，該技術表現了良好的適應性和穩(wěn)定性。

　　2017年，該公司為進一步提高航煤產量，將200萬t/a柴油加氫裝置改造成230萬t/a航煤液相加氫裝置。同年，裝置投產幵通過航鑒委驗收。該裝置所加工原料油的性質和運行工冴及產品的性質。

　　3結論

　　(1)FRIPP開發(fā)的低成本航煤加氫精制技術，具有投資成本小，運行費用低等特點，幵具備操作條件緩和，催化劑活性高，壽命長，加氫產品性質穩(wěn)定等特點，屬于先進、可靠的技術;(2)工業(yè)應用結果表明，低壓航煤加氫工業(yè)裝置操作條件緩和，運轉周期長，能夠做到低成本運行的要求，為企業(yè)帶來顯著地經濟效益;(3)FRIPP在低壓航煤加氫技術基礎上，開發(fā)的航煤液相加氫裝置，在滿足裝置平穩(wěn)運轉和航煤產品質量平穩(wěn)的同時，滿足降低企業(yè)投資成本和低成本運行的要求。

　　參考文獻:

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　　[3]劉金東,賀新,辛丁業(yè).四組分在渣油加氫體系前后的轉變規(guī)律[J].遼寧石油化工大學學報,2017,37(5):13-16.

　　[4]姚運海,周勇.低壓航煤加氫技術的開發(fā)及工業(yè)應用[J].化工科技,2003,11(3):29-31.

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