渣油加氢装置掺炼溶剂脱沥青油的工业实践

彭 军，秦 龙，陈齐全

(中国石化九江分公司，江西 九江 332004)

中国石化九江分公司(简称九江分公司)1.7 Mt/a渣油加氢装置于2015年9月27日投产，装置设计以减压渣油、直馏重蜡油、焦化蜡油和催化裂化柴油为混合原料，经过催化加氢反应，脱除硫、氮、金属等杂质，降低残炭，为催化裂化装置提供优质原料，同时生产部分柴油，并副产少量石脑油和干气。装置采用中国石化石油化工科学研究院(简称石科院)开发的渣油加氢处理RHT技术[1]，第一周期采用石科院开发的第三代RHT系列催化剂。

渣油加氢的主要任务是为下游催化裂化提供优质原料，目前国内外尚未见报道单纯以减压渣油为进料的固定床渣油加氢装置，原因是：①纯减压渣油的黏度大、残炭高，影响反应物在催化剂表面的传质速率，从而抑制了反应速率；②减压渣油中的杂质尤其是重金属含量较高，为脱除渣油中的金属，需要以牺牲催化剂寿命为代价，导致装置运转周期大大缩短，直接影响渣油加氢装置的经济效益[2]，所以在工艺应用中渣油加氢装置需要掺炼部分直馏蜡油或者焦化蜡油作为稀释油。此类稀释油在工业生产中可直接作为加氢裂化装置的原料，经加氢裂化一次性生产出清洁油品。若将其作为稀释油，势必要经历至少两次加工过程(渣油加氢和催化裂化)，这与加氢裂化过程比较，无形中增加了加工成本[3-4]，同时九江分公司的加氢裂化装置因受制于直馏蜡油不足而开工后即维持低负荷运行，也会导致操作成本飙升。2016年3月9日九江分公司实施溶剂脱沥青-延迟焦化-渣油加氢-催化裂化四组合工艺，将溶剂脱沥青油(以下简称DAO)作为稀释油引入渣油加氢，替换出一部分直馏蜡油进入加氢裂化装置，以提高公司的整体经济效益。

1 原料油性质及催化剂装填

1.1 原料油性质

九江分公司渣油加氢装置(以下简称本装置)的原料油有直馏蜡油、减压渣油和DAO，其主要性质见表1。由表1可以看出，与直馏蜡油相比，DAO的残炭较高，但与减压渣油相比DAO的黏度和金属含量却大幅下降。将DAO引入渣油加氢装置进料，可以在减少直馏蜡油掺入量的同时调节混合原料的黏度，在保证残炭平稳的情况下减少原料金属含量。此外，DAO中(胶质+芳香分)的含量较高，这对于加工沥青质含量较高的原料来讲有利于减少反应产物中沥青质析出，对于装置的长周期运行有积极作用。

表1 原料油主要性质

1.2 催化剂装填

本装置的反应系统由4个单床层反应器串联而成，共装填RHT系列催化剂655.85 t。其中，第一反应器(R101)主要装填RG型保护催化剂和RDM型加氢脱金属催化剂，第二反应器(R102)主要装填RDM型加氢脱金属催化剂，第三反应器(R103)主要装填RMS型脱硫催化剂和RCS型降残炭催化剂，第四反应器(R104)主要装填RCS型降残炭催化剂，具体的催化剂装填量见表2。

表2 催化剂装填量 t

2 结果与讨论

2.1 掺炼DAO对原料性质的影响

掺炼DAO前后的混合原料配比见表3。由表3可以看出，保持217 t/h的总进料量不变的前提下提高DAO掺炼量至24.57 t/h，可降低直馏蜡油、焦化蜡油的掺炼比例，为加氢裂化装置提高处理量提供条件。

表3 掺炼DAO前后原料的配比 th

表3 掺炼DAO前后原料的配比 th

项 目掺炼前流量掺炼后流量减压蜡油12.028.97减四线油18.1417.62DAO0.0024.57焦化蜡油37.8829.89减压渣油134.88120.95催化裂化炼油14.0815.00合计217.00217.00

表4为掺炼DAO前后混合原料性质的比较。由表4可以看出，原料中掺入DAO和焦化蜡油后，压减了直馏蜡油掺炼量，调整减压渣油的流量保持渣油加氢混合进料残炭基本相当的情况下，渣油加氢混合进料的镍、钒、铁、钙等金属含量均有不同程度的降低，总金属含量下降明显，硫质量分数下降0.113百分点，芳香分质量分数上升2.06百分点，(胶质+沥青质)质量分数降低0.59百分点，总体而言，引入DAO作稀释油，装置混合进料的性质得到明显改善。掺炼DAO后，原料的黏度(100 ℃)由51.6 mm2s降低至45.6 mm2s，对于受扩散控制的渣油加氢反应而言，有利于提高反应深度，尤其混合原料黏度减小，使渣油在反应器的流动性变好，改善了油品在床层的分布，而较好的物流分布可以减缓反应器床层压降的升高速率及避免反应器热点的形成。

表4 掺炼DAO前后混合原料油性质对比

1)掺炼后-掺炼前。表6～表8同。

2.2 掺炼DAO对主要操作条件的影响

掺炼DAO前后装置的主要操作条件对比见表5。由表5可以看出：掺炼DAO期间维持处理量为217 th，氢油体积比为710以及各反应器入口温度不变的情况下，掺炼DAO后，反应系统运行稳定；由于掺炼DAO后原料硫含量降低，使得反应总温升减小3.54 ℃，其中R101，R102，R103温升减小，R104温升增大，而R104催化剂装填量最多，故R104对催化剂床层加权平均温度(CAT)的影响最大，所以装置的CAT变化不大。R104中主要装填降残炭催化剂，而降残炭与脱沥青质反应深度的关系密切，R104温升的增加与原料(芳香分+胶质)含量增加后沥青质溶解度增大，反应深度增加有关，R101，R102，R103温升的降低则主要与原料硫含量降低有关。掺炼前后氢气消耗量降低1 430 m3h，这主要是因为掺炼DAO后反应器总温升略微下降，所以氢耗也相应减少。

表5 主要操作条件

2.3 掺炼DAO对主要产品性质的影响

装置掺炼DAO前后的加氢重油性质、产品分布和催化剂活性情况分别见表6～表8。由表6可以看出，掺炼DAO之后，加氢重油的硫含量、氮含量、残炭等质量指标均合格，满足下游催化裂化装置的生产需求，其中初馏点降低、终馏点升高、硫含量及残炭降低，残炭由4.65%降低至4.43%，下降了0.22百分点，硫质量分数由0.145%降低至0.131%，下降了0.014百分点，较好的加氢渣油性质有利于催化裂化反应的进行，对提高装置整体经济效益起到积极作用。

表6 加氢重油性质

表7 掺炼前后产品分布的变化 w，%

表8 掺炼前后反应效果的变化

由表7可以看出，掺炼DAO之后，装置各产品收率变化不大，变化量均在0.5百分点之内。由表8可以看出，掺炼DAO之后加氢重油的脱硫率、脱氮率略微降低，降残炭率及脱金属(Ni+V)率略有上升，其中降残炭率升高1.98百分点，脱金属率升高0.11百分点，脱硫率下降0.05百分点，脱氮率下降1.66百分点，这主要是因为掺炼DAO后原料中的(芳香分+胶质)含量升高较多，较高的芳香分、胶质含量促进大分子的沥青质进行加氢转化反应，因而对脱金属、脱沥青质反应的促进作用明显[5]，所以降残炭率、脱金属率上升。脱硫率及脱氮率略微下降是因为掺炼DAO后原料中的硫、氮含量下降较多，但是整体来说掺炼DAO后综合脱除率上升，加氢重油的性质有所好转。几种脱除率的变化情况同时也对下一周期催化剂级配提供了新的思路，可以略微减少脱金属、降残炭催化剂的量，并增加一定量的脱硫、脱氮催化剂，以进一步改善加氢重油的性质。

3 结 论

(1)渣油加氢装置掺炼DAO后，优化了渣油和蜡油平衡，缓解了蜡油不足的难题，提高了加氢裂化装置负荷。同时随着渣油加氢和催化裂化进料性质的有效改善，进一步提高了渣油加氢、催化裂化装置的加工负荷，充分发挥了其作为核心装置的效益，有效释放了原油综合加工能力。

(2)减压渣油经溶剂脱沥青过程处理，其重金属含量、残炭等指标均得到极大改善，尤其是黏度会大大降低，引入DAO后，渣油加氢混合原料的金属含量、硫含量、残炭、黏度等均有一定程度的降低，较好的原料性质对改善渣油在催化剂表面的扩散极为有利，可减缓催化剂失活速率，对装置长周期运行起到决定性的作用。九江分公司渣油加氢装置第一周期共运行507天，远超过333天的设计运行天数，装置实际运行结果也验证了这一结论。

(3)DAO的芳香分含量较高，有利于加氢反应的进行，因而引入DAO后，渣油加氢装置的脱金属率、降残炭率均有提高，加氢重油的性质有一定程度的好转，有利于下游催化裂化装置产品结构的改善，为催化裂化装置提高总液体收率提供一定的保障。