灵活利用加氢裂化装置增产喷气燃料

张 芳 华

(大连西太平洋石油化工有限公司，辽宁 大连 116600)

灵活利用加氢裂化装置增产喷气燃料

张 芳 华

(大连西太平洋石油化工有限公司，辽宁 大连 116600)

为了增加喷气燃料产量提高企业的经济效益，利用加氢裂化装置原料适应范围广的特点，加氢裂化装置掺炼催化裂化柴油、常二线及常三线提高装置负荷，通过提高装置负荷增产喷气燃料，同时根据各工况原料性质的变化优化各工况操作条件最大限度增产喷气燃料。与设计工况相比，掺炼催化裂化柴油、常二线及常三线工况喷气燃料收率分别增加4.30，5.80，0.94百分点，而且随着原料范围的拓宽，装置负荷及喷气燃料的产量大幅提高；通过计算各工况的经济效益发现，在当前的市场情况下，增产喷气燃料方案是加氢裂化装置优化的方向。

加氢裂化 蜡油 催化裂化柴油 喷气燃料

加氢裂化工艺可以加工的原料和生产的目的产品具有相当宽的范围，生产灵活性强，产品质量好，所加工的原料可以是最轻的石脑油直至渣油[1]。大连西太平洋石油化工有限公司(简称WEPEC)1.5 Mta加氢裂化装置采用美国雪佛龙鲁玛斯公司(CLG)提供的工艺包，该工艺包为单段反序串联工艺(SSRS)，由中国石化洛阳石化工程公司完成设计[2]。WEPEC加氢裂化装置自开工以来受全厂加工流程影响蜡油原料不足，装置的负荷率仅维持在75%左右。当前喷气燃料的市场需求较多，国家价格政策相对较好，WEPEC根据市场情况拓宽加氢裂化装置的原料范围，提高装置负荷及优化产品结构，实现增产喷气燃料及改善经济性的目的。本文主要介绍拓宽加氢裂化装置原料种类提高装置负荷及优化掺炼催化裂化柴油、掺炼常二线及掺炼常三线工况的操作条件增产喷气燃料。

1 工艺流程及特点

1.1 工艺流程

WEPEC加氢裂化装置反应部分包含2台反序串联反应器。第一反应器(一反)装填加氢精制催化剂和部分加氢裂化催化剂，达到脱硫、脱氮和降低芳烃含量满足第二反应器(二反)催化剂进料对氮含量的要求；二反全部装填加氢裂化催化剂，在高温、高压条件下进行加氢裂化反应。SSRS工艺流程示意见图1。新鲜原料同氢气混合后，经过与反应流出物换热后进入加热炉，从加热炉出来的新鲜原料同二反流出物一同进入一反。在一反中进行脱金属、脱硫、脱氮等加氢精制反应，并发生部分裂化反应。一反流出物经分离器分为气、液两相，气相经循环氢压缩机压缩后循环使用，液相经汽提塔及分馏塔分离得到石脑油、喷气燃料及柴油等产品。分馏塔塔底未转化油同氢气混合后与一反流出物换热升温后进入二反进行加氢裂化反应。

图1 SSRS加氢裂化工艺流程示意

1.2 工艺特点

SSRS加氢裂化工艺具有较高的转化率和产品选择性，能够最大限度地生产中间馏分油；对原料的选择具有较大的灵活性，能够加工干点更高的原料油和劣质的馏分油[2]；将二反中未利用的氢作为补充氢在一反中二次利用可降低循环氢总量，同时，二反裂化反应物全部进入一反降低了急冷氢的需求量，显著地降低循环氢压缩机的负荷及高压换热器的面积，节省投资[2]；采用高活性催化剂及次序反应工艺降低反应温度有利于多环烃类的饱和及裂化；采用低分子筛含量的催化剂可获得较高的中间馏分油收率，并且运转期间中间馏分油收率稳定。

2 拓宽原料范围增产喷气燃料

2.1 拓宽原料

选用4种具有代表性的工况，即纯常减压蜡油、掺炼催化裂化柴油、掺炼常二线及常三线工况，通过调整反应深度及操作条件增产喷气燃料。各种工况的原料变化情况见表1。由于WEPEC装置流程不匹配，通常情况下加氢裂化装置纯蜡油工况的负荷为74.96%；掺炼催化裂化柴油工况在蜡油工况的基础上增加519 td催化裂化柴油，使装置负荷达到86.31%；掺炼常二线工况是在掺炼催化裂化柴油工况的基础上掺炼498 td常二线，使装置负荷达到97.27%；掺炼常三线工况是在掺炼常二线工况的基础上减少蜡油加工量，增加常二线、常三线的掺炼量使加氢裂化装置负荷达到95.47%。

表1 各种工况的原料变化情况

2.2 原料配比及性质

各工况原料性质见表2。从表2可以看出：掺炼催化裂化柴油、掺炼常二线及常三线工况的催化裂化柴油比例满足航空监管委员会生产喷气燃料期间催化裂化柴油掺炼比例不大于15%的规定[3]，掺炼催化裂化柴油工况的混合原料密度、氮含量高于纯蜡油工况，掺炼常二线、常三线的混合原料的密度、氮含量低于纯蜡油工况；掺炼工况混合原料的馏程范围变宽，掺炼催化裂化柴油工况的10%、50%馏出温度较纯蜡油工况分别低19.5 ℃、11.1 ℃，掺炼常二线工况的10%、50%馏出温度较纯蜡油工况分别低37.7 ℃、26.0 ℃，掺炼常三线工况的10%、50%馏出温度较纯蜡油工况分别低51.6 ℃、44.0 ℃；掺炼催化裂化柴油工况、掺炼常二线工况及掺炼常三线工况混合原料的硫质量分数与纯蜡油工况相比分别降低0.45，0.53，0.96百分点。

表2 各工况原料性质

2.3 优化操作条件

各工况操作条件见表3。从表 3 可以看出：①纯蜡油工况负荷低、空速小，中间馏分油收率比设计工况低7.74百分点，喷气燃料收率较设计工况高2.11百分点。②掺炼催化裂化柴油工况由于催化裂化柴油中含有较多芳烃，因此与纯蜡油工况相比氢耗大幅增加[4]，为了减少氢耗，采用了比纯蜡油工况缓和的操作条件；与纯蜡油工况相比，掺炼催化裂化柴油工况一反、二反的平均反应温度分别降低3.9 ℃、3.3 ℃，适当增加二反进料量，喷气燃料收率增加2.19百分点；与设计工况相比，掺炼催化裂化柴油工况喷气燃料收率增加4.30百分点。③与掺炼催化裂化柴油工况相比，掺炼常二线工况由于混合原料变轻，一反平均温度降低8 ℃，二反平均温度降低6 ℃，中间馏分油收率提高0.71百分点，此外常二线在一反部分裂化，常二线中部分喷气燃料组分得到精制，最终结果喷气燃料收率与掺炼催化裂化柴油工况相比增加1.5百分点；与设计工况相比，掺炼常二线工况喷气燃料收率增加5.80百分点。④掺炼常三线工况的操作条件与掺炼常二线工况的条件相似，只是提高了二反进料量，由于原料中含有较多的常三线，原料变轻，裂化反应减少，中间馏分油收率达到86.54%，喷气燃料收率反而降低，这种工况在蜡油原料严重不足或柴油加氢装置故障时可以采用；与设计工况相比，掺炼常三线工况喷气燃料收率增加0.94百分点。

表3 各工况操作条件

2.4 增产喷气燃料对产品性质的影响

喷气燃料及重柴油性质见表4。从表4可以看出：①与设计工况相比，纯蜡油工况喷气燃料的95%馏出温度和重柴油95%馏出温度分别提高16.3 ℃和8.3 ℃，这主要是为降低氢耗适当降低二反进料量所致。②与纯蜡油工况相比，掺炼催化裂化柴油工况喷气燃料的烟点降低1.3 mm(主要受催化裂化柴油中芳烃含量高的影响)、重柴油95%馏出温度高20.7 ℃(主要受反应深度降低的影响)、重柴油十六烷指数降低5.1个单位(主要是受催化裂化柴油中芳烃含量高[5]的影响)。③与纯蜡油工况相比，掺炼常二线工况喷气燃料的冰点高5.8 ℃，这主要是受掺炼常二线直链烷烃含量高的影响。④掺炼常三线工况喷气燃料冰点主要受掺炼常二线、常三线直链烷烃含量高的影响，与掺炼催化裂化柴油工况相比，掺炼常三线工况重柴油的95%馏出温度低26.4 ℃，主要是为了提高二反进料量，这有利于提高反应的转化率。

2.5 各种工况的物料平衡

各种工况的物料平衡见表5。从表5可以看出：与纯蜡油工况相比，掺炼催化裂化柴油、常二线工况的喷气燃料收率分别上升2.19百分点和3.69百分点，掺炼常三线工况喷气燃料收率下降1.17百分点，但装置的负荷提高后喷气燃料的产量也增加；掺炼催化裂化柴油工况的氢气用量为2.69%，较纯蜡油工况的氢气用量高0.06百分点，这主要受催化裂化柴油芳烃、烯烃含量高的影响；掺炼常二线工况的氢气用量较纯蜡油工况的氢气用量低0.07百分点，常二线主要发生精制反应，氢耗低；掺炼常三线工况氢气用量为2.21%，较纯蜡油工况的氢气用量低0.42百分点，主要受原料中蜡油比例大幅降低、常三线比例大幅升高的影响；掺炼工况的硫化氢产率受原料硫含量的影响有不同程度的降低；掺炼工况的液化气、石脑油收率受反应温度降低的影响分别有不同程度的降低，喷气燃料收率及柴油收率有不同程度的升高。

表4 喷气燃料及重柴油性质

表5 各种工况的物料平衡

3 增产喷气燃料经济性分析

3.1 喷气燃料产量的变化

各工况的产品产量见表6。从表1和表6可以看出：与纯蜡油工况相比，掺炼催化裂化柴油、常二线、常三线工况加氢裂化装置的负荷分别增加11.35，22.31，20.51百分点，喷气燃料产量分别增加258.5，499.5，250.3 td。从喷气燃料产量变化看，通过拓宽加氢裂化装置原料种类并利用加氢裂化装置的富余能力实现了增产喷气燃料的目的。

表6 各工况的产品产量 td

表6 各工况的产品产量 td

项 目工 况设计蜡油掺炼催化裂化柴油掺炼常二线掺炼常三线氢气127291010741152970硫化氢1226860862876680干气40824427130147低分气552380441499217液化气1176830798885567轻石脑油2304245096212851713重石脑油38645040484150362670喷气燃料1404011240138251623513743轻柴油75601340176422558994重柴油1512012230161361753815280损失2326121420

3.2 增产喷气燃料的经济性分析

采用价格为1—8月出厂产品的实际价格核算各工况的毛利，毛利为产品价值减去原料及耗氢价值，重柴油按国Ⅲ价格标准，轻柴油按船用DMA价格，没有考虑各工况加工费的变化，结果见表7。从表7可以看出：掺炼工况的毛利都优于纯蜡油工况，掺炼催化裂化柴油工况与纯蜡油工况相比，毛利增加2.5元/t，虽然毛利增加不大，但解决了柴油加氢装置加工催化裂化柴油反应器温升超限(37 ℃为设计指标)的问题；掺炼常二线、常三线工况与纯蜡油工况相比，毛利分别升高20.3元/t、36.0元/t。如果不掺炼常二线、常三线，那么只能进柴油加氢装置，这样会出现柴油冷滤点过高、密度过大的情况。从表7还可以看出，掺炼常二线、常三线工况的产品价值均高于国Ⅲ柴油的价格(5 459元/t)，从经济性方面也好于进柴油加氢装置。

表7 各工况毛利润核算

4 结 论

(1) 加氢裂化装置原料具有较宽的范围，在加氢裂化装置原料不足的情况下，与纯蜡油工况相比，掺炼催化裂化柴油、常二线、常三线工况加氢裂化装置的负荷分别增加11.35，22.31，20.51百分点；喷气燃料产量分别增加258.5，499.5，250.3 td，因此，在利用加氢裂化富余能力扩展原料范围的同时优化操作条件，可以实现增产喷气燃料的目标。

(2) 根据市场的变化情况可以适当调整加氢裂化装置的转化率改变生产方案，在当前的市场情况下加氢裂化装置增产喷气燃料能够提高装置毛利。

(3) 在当前的市场情况下，常二线、常三线进加氢裂化装置优于进柴油加氢装置，可以考虑适当降低柴油加氢装置负荷、提高加氢裂化装置负荷以增加喷气燃料产量。

[1] 韩崇仁.加氢裂化工艺与工程[M].北京：中国石化出版社，2001：309

[2] 曾茜.单段反序串联全转化加氢裂化新工艺[J].炼油技术与工程，2010，40(2)：1-5

[3] 姚立松，穆海涛.2.0 Mta加氢裂化装置操作弹性与经济效益分析[J].石油炼制与化工，2014，45(6)：63-67

[4] 徐光明.加氢裂化装置掺炼劣质催化裂化柴油技术的应用[J].炼油技术与工程，2011，41(4)：1-5

[5] 孔健.加氢裂化装置掺炼催化裂化柴油的探讨[J].石油化工技术与经济，2012，28(5)：18-21

FLEXIBLE USE OF HYDROCRACKING UNIT TO INCREASE JET FUEL PRODUCTION

Zhang Fanghua

(WestPacificPetrochemicalCo.Ltd.,Dalian，Liaoning116600)

To increase jet fuel production and improve refinery benefit， the WEPEC broadened its hydrocracker feedstocks by processing LCO， CDU 2ndand 3rdcuts. Meantime，operation conditions are optimized according to the feed properties to maximize jet fuel. As the raw material range widening，the unit load and the output of jet fuel is improved significantly. After optimization， the jet fuel yield increases by 4.30%， 5.80% and 0.94% using the blending feed with LCO， CDU 1stand 2ndcut， respectively， compared with design requirement. The practice suggests that increase of jet fuel production can increase the benefit of the hydrocracking unit in the current market situation.

hydrocracking； gas oil； light cycle oil； jet fuel

2014-11-06； 修改稿收到日期： 2015-02-02。

张芳华，高级工程师，毕业于大庆石油学院石油加工专业，主要从事炼油工艺管理及生产经营工作。

张芳华，E-mail：zhangfanghua@wepec.com。