福建联合石化公司柴油加氢装置采用中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院开发的中压加氢改质MHUG技术及RS-2100精制剂和RHC-131加氢改质催化剂,加工来自常减压装置的直馏柴油和催化柴油,工艺流程为先加氢精制、后加氢改质,生产石脑油馏分和柴油,改质柴油作为国VI清洁柴油产品,同时部分作为乙烯裂解原料。改造后装置柴油产品的各项指标均达到了国VI车用柴油质量标准,其中十六烷值由原料的45左右提高到产品的63.5,硫含量稳定小于7 mg/L,同时柴油BMCI值在18左右,裂解产品双烯收率得到提高,实现了改造的预期目标

林铭彬

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柴油加氢装置应用 MHUG 技术优化运行分析林铭彬 1，2（1.厦门大学化学化工学院，福建厦门 361005；2.福建联合石油化工有限公司，福建泉州 362000）摘 要：福建联合石化公司柴油加氢装置采用中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院开发的中压加氢改质MHUG 技术及 RS-2100 精制剂和 RHC-131 加氢改质催化剂，加工来自常减压装置的直馏柴油和催化柴油，工艺流程为先加氢精制、后加氢改质，生产石脑油馏分和柴油，改质柴油作为国 VI 清洁柴油产品，同时部分作为乙烯裂解原料。改造后装置柴油产品的各项指标均达到了国 VI 车用柴油质量标准，其中十六烷值由原料的 45 左右提高到产品的63.5，硫含量稳定小于 7 mg/L，同时柴油 BMCI 值在 18 左右，裂解产品双烯收率得到提高，实现了改造的预期目标。关键词：加氢；MHUG；裂解原料；十六烷值中图分类号：TE624.431 文献标识码：A 文章编号：1673-5285（2019）08-0115-05DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2019.08.029Optimization operation analysis of diesel hydrogenation unitusing MHUG technologyLIN Mingbin1，2（1.College of Chemistry and Chemical Engineering，Xiamen University，Xiamen Fujian 361005，China；2.Fujian Petrochemical Company Ltd.，Quanzhou Fujian 362000，China）Abstract:Fujian refining and petrochemical company have adopted MHUG technology,RS-2100 and RHC-131 catalyst developed by SINOPEC research institute of petroleum process－ing in diesel hydro-treating unit. The unit processes straight-run diesel from pipe-steel andLCO from FCC, the main products are naphtha and diesel, diesel is mainly used as GB VIdiesel product, partially used as cracking feed.Based on operational performance, dieselproduct has meet GB VI speculation.Diesel BMCI indicator is around 18,and ethylene andpropylene yield has been improved compared to previous.Key words：hydro-treating；MHUG；cracking feed；cetane number* 收稿日期：2019－06-23作者简介：林铭彬（1989-），男，硕士研究生，工程师，主要从事炼油化工生产管理工作。近年来，国家在安全、环保领域的法律法规要求日趋严格，炼油化工企业的安全、环保标准也日益提高，成品油质量升级作为践行绿色发展的重要举措，升级步伐加快[1]。同时，炼油产能在近年来集中释放，一方面带来产业升级，另一方面带来产能过剩。在市场竞争环境下，成品油的产能过剩情况逐渐凸显，尤其是柴油消费出现表观需求负增长。降低柴油硫含量、提高十六烷值，提高柴油质量，改善柴油裂解料品质是柴油生产面临的挑战。福建联合石化公司柴油加氢装置进行产品质量升级面临的问题是产品十六烷值偏低，设计负荷下产品硫含量无产品质量标准，因此有必要对柴油加氢装置石油化工应用PETROCHEMICAL INDUSTRY APPLICATION第 38 卷 第 8 期2019 年 8 月Vol.38 No.8Aug. 2019进行质量升级改造。柴油加氢装置设计原料是直馏柴油（94 wt.%）和催化柴油（6 wt.%）混合原料，其中催化柴油存在稠环芳烃含量高，十六烷值低的特点，性质价差。同时，福建联合石化在成品油销售方面面临严峻的销售约束，为最大化发挥炼化一体化优势，综合考虑，决定采用中国石化石油化工科学研究所 （以下简称石科院）开发的柴油中压改质（MHUG）技术对装置进行改造，使得产品在满足产品质量要求的基础上，提高柴油产品的十六烷值，降低多环芳烃含量，降低柴油裂解原料的 BMCI 值，改善裂解原料性质。本文主要介绍装置升级改造方案，并对改造后的运行情况、产品性质进行分析。1 国 VI 质量升级改造方案1.1 装置概况柴油加氢装置于 2009 年建成投产，原设计规模为280×104t/a，设计产品满足国 III 柴油标准，2018 年进行产品质量升级改造，新增 1 台反应器，根据全厂结构性优化需要，新增反应采用石科院的 MHUG 进行，采用一反装填精制剂 RS-2100，二反装填改质剂 RHC-131的装填方式，实现生产满足国 VI 标准的柴油产品，并改善柴油裂解原料性质，改造后装置生产规模为 220×104t/a。1.2 MHUG 技术介绍MHUG 技术是由石科院开发，以催化柴油（LCO）、焦化柴油（LCGO）、直馏柴油（SRGO）、减压轻馏分油（LVGO）或它们的混合油为原料，采用两剂单段串联一次通过或部分循环流程，在中压下可生产低硫低芳烃柴油产品、高链烷烃含量的乙烯裂解料，同时副产高芳潜的石脑油，在条件适宜的情况下还可兼产部分航煤产品。加氢改质 MHUG 技术具有流程简单、投资和操作费用相对较低以及操作灵活性高等特点。MHUG 技术通过选择性开环加氢[3-5]，打破芳烃加氢饱和的热力学平衡，达到降低多环芳烃含量，提高十六烷值，根据福建联合石化的总流程需要，柴油加氢装置在实现产品质量升级的同时，改善柴油裂解性质。柴油加氢原料中较难处理的组分是催化柴油，催化柴油中的多环芳烃改质过程的反应原理 （见图 1）[2]。在 MHUG 工艺下，加氢精制段主要发生步骤（1）反应，加氢改质段主要发生步骤（3）、（4）反应。同时随着步骤（3）、（4）的开环反应，提高反应按（1）（3）（4）方向进行。实际运行中，可以通过控制改质段的温度，调整柴油收率、柴油十六烷值和柴油 BMCI 值之间的平衡。1.3 装置工艺流程催化柴油在装置边界外经单独的原料过滤器过滤后，与柴油加氢装置原料直馏柴油混合后，与循环氢混合后和反应流出物换热，经原料加热炉加热到反应温度后，依次进入加氢精制反应器（R01001）、加氢改质反应器 （R01002）。其中加氢精制反应器为利旧反应器，改质反应器为新增反应器。反应流出物与原料换热后进入高低压分离器，低压反应器底部液相经换热后进入分馏塔。经分馏塔切割后，产出石脑油产品和柴油产品。柴油加氢装置工艺流程简图（见图 2）[4]。2 装置运行数据及分析2018 年装置完成检修投入生产后，装置基本处于满负荷运行，运行数据具体如下。2.1 原料性质柴油加氢装置原料主要是直馏柴油和催化柴油，其中催化柴油的干点控制≯340 ℃，比例控制不大于总进料的 6 wt.%。装置设计原料和实际运行原料对比（见表 1）。从表 1 中可以看到，原料在设计指标范围内。表 1 柴油加氢装置设计与实际运行原料性质分析项目 设计 实际运行催化柴油比例/（wt.%） 5.7 5密度（20 ℃）/（kg·m-3） 853.3 834硫含量（m）/% 1.23 0.95氮含量/（μg·g-1） 100 49康氏残炭/（mg·L-1） 35 33十六烷指数 50.4 54石油化工应用 2019 年 第 38 卷图 1 柴油加氢改质（MHUG）技术反应原理R（1） （2）（3）（4）CR RR RR' R'R' R'CCC CC CCR'116图 2 柴油加氢装置工艺流程简图精制反应器（利旧）改质反应器（新增）新氢循环氢脱硫塔低压分离器高压分离器分馏塔柴油石脑油不凝气低压分离气混合原料表 1 柴油加氢装置设计与实际运行原料性质（续表）从表 1 中可以看出，实际运行的原料与设计原料基本相当，部分指标略优设计原料：（1）十六烷值指数高于设计原料约 3 个单位；（2）多环芳烃含量低于设计原料约 1.5 个单位。2.2 操作参数柴油加氢装置于 2019 年 12 月完成检修改造，投入正常运行。开工初期受柴油产品出厂限制，负荷较低。2019 年 2 月之后，负荷提高至满负荷运行。装置实际运行中，装置运行典型工况为 250 t/h 进料量，产品部分作为成品柴油，部分作为乙烯裂解原料。设计与实际运行主要操作参数对比（见表 2）。由表 2 可知：（1）实际运行参数与设计参数基本一致；（2）精制反应器的温升略低于设计参数，主要是运行期间催化柴油占原料比重低于设计；（3）改质反应器的温升略高于设计参数，主要是柴油作为乙烯裂解原料，对 BMCI 值提出了一定的要求，通过提高改质反应器温度，促进环烷烃的选择性开环反应，从而降低柴油的 BMCI 值，提高裂解性质；（4）因二反温升较设计值高，因此二反床层冷氢量大于设计值，总体氢耗较设计值高。表 2 设计与实际运行主要操作参数对比2.3 产品柴油性质装置改造后柴油产品性质设计值与实际运行柴油产品性质对比（见表 3）。由表 3 可知：实际运行中产品指标基本实现了设计指标，部分指标优于设计指标：（1）柴油十六烷值比设计高约 1 个单位；（2）柴油裂解原料 BMCI 值比设计低约 1.5 个单位。项目 设计值 实际运行进料量/（t·h-1） 260 250反应器入口总压/MPa ≮6.8 6.9反应器入口氢分压/MPa ≮4.7 4.8反应器入口标准状态氢油体积比 ≮350 360R-01001 一床层入口/出口温度/℃ 329/342 330/341R-01001 二床层入口/出口温度/℃ 342/352 341/350R-01002 一床层入口/出口温度/℃ 347/353 346/354R-01002 二床层入口/出口温度/℃ 347/353 346/354R-01001/R-01002 平均反应温度/℃ 341/350 339/351总温升/℃ 23/12 22/14R01001 二床层入口冷氢量/（m3·m-3） 0 0R-01002 一床层入口冷氢量/（m3·m-3） 15 200 14 500R-01002 二床层入口冷氢量/（m3·m-3） 18 000 21 500反应器入口循环氢量/（m3·m-3） 125 000 134 000总循环氢量（含新氢量）/（m3·m-3） 158 600 173 000R01001 反应器总压降/MPa 0.30 0.2R01002 反应器总压降/MPa 0.22 0.14多环芳烃（m）/% 13.4 11.8闭口闪点/℃ 65 62馏程（ASTM D-86）/℃初馏点 197 1955 % 234 22750 % 288 27990 % 344 335FBP 370 363浊点/℃ 1.3 0.8分析项目 设计 实际运行林铭彬 柴油加氢装置应用 MHUG 技术优化运行分析第 8 期 117表 3 柴油产品设计值与实际运行对比2.4 产品裂解性质为验证柴油加氢装置应用 MHUG 技术后对柴油裂解性质的改善作用，对柴油裂解原料进行裂解性能评价实验，以 0.22 s 为停留时间作为实验条件，COT 由780 ℃升高至 820 ℃，对比改造前后的乙烯和丙烯最高收率情况（见表 4）。表 4 柴油裂解性质改质前后对比从表 4 可以看出：反应条件一致的情况下，改造后柴油裂解性质得到明显改善，乙烯和丙烯收率分别提高 1.5 wt.%和 1 wt.%。表 5 物料平衡设计值与实际运行数据对比（wt.%）2.5 装置产品分布装置改造的物料平衡设计值与实际运行的数据对比（见表 5）。从表 5 中可以看出：（1）实际运行中化学耗氢量略高于设计值；（2）石脑油收率略高于设计值。主要目的是为改善柴油裂解性质，提高改质反应的深度，促进选择性开环反应[6]。3 问题及措施（1）柴油加氢装置在大检修后投入运行初期产品质量稳定，2019 年 4 月发现产品硫含量出现波动，对反应流出物/原料油换热器采样分析，确定高压换热器存在内漏问题，2019 年 5 月进行换热器检修，修复投用后，产品质量稳定。（2）柴油加氢装置分馏塔顶的石脑油收率原设计8 wt.%，塔顶石脑油的抽出量 20.8 t/h。受限于石脑油系统，装置目前无法实现石脑油工况下 25 wt.%的石脑油收率和 BMCI 值低于 15 的产品柴油。针对石脑油系统约束，应根据炼厂总流程优化方向，择机改造。4 结论福建联合石化公司柴油加氢装置通过应用 MHUG技术，经过数据分析，该装置在实际满负荷运行下，设备运行稳定，各项指标达到了设计值，柴油产品质量满足国 VI 标准。柴油产品十六烷值达到 63.5，较原料提高了 9.5 个单位，较改造前产品提高了 3.5 个单位并结构性地解决了催化柴油后路问题。柴油改质裂解原料BMCI 值降低到 18.5，较改造前降低了 8 个单位，同时通过裂解模拟评价，目标产品乙烯和丙烯收率分别达到 23 wt.%和 14 wt.%，较改造前分别提高了 1.5 wt.%和 1 wt.%。柴油加氢装置应用 MHUG 技术基本实现了预期结果，取得了较好的应用表现。参考文献：［1］ 张毓莹，胡志海.MHUG 技术生产满足欧Ⅴ排放标准柴油的研究［J］.石油炼制与化工，2009，40（6）：1-6.［2］ 吕林虎，裘峰.MHUG-II 加氢改质工艺工程应用［J］.炼油技术与工程，2013，43（1）：46-50.［3］ 俞文豹，韩景臻.催化裂化柴油中压加氢改质（MHUG）的工业应用［J］.石油炼制与化工，1996，27（6）：27-30.［4］ 蒋东红，任亮，辛靖，等.高选择性灵活加氢改质 MHUG-II技术的开发［J］.石油炼制与化工，2012，43（6）：25-30.［5］ 吴振华.焦化汽柴油加氢装置应用 MHUG 技术改造生产国项目 设计值 实际运行密度（20 ℃）/（g·cm-3） 0.816 0.810硫含量/（μg·g-1） <7 5.4十六烷值 62.6 63.5十六烷指数（ASTM D4737） ≮55 66BMCI 值 19.5 18总芳烃 7.4 6馏程/℃ - -IBP 185 18110 % 235 22350 % 280 27090 % 328 320FBP 345 343项目 改造前 改造后反应条件停留时间/s 0.22 0.22COT 780~820 780~820关键产品收率/（wt.%）乙烯 21.5 23丙烯 13 14合计 34.5 37项目 设计值 实际运行入方原料油 100 100化学氢耗 0.80 0.9小计 100.80 100.9出方气体 2.3 2.5石脑油 8.01 9.5柴油 90.51 88.9合计 100.80 100.9石油化工应用 2019 年 第 38 卷1182.4 径向瓦温度偏高的处理措施径向瓦温度偏高，应检查转子半抬量是否在 0.24 mm~0.28 mm 范围内，检查径向瓦工作间隙是否在 0.10 mm~0.15 mm，红丹检查径向瓦与轴的接触情况，接触面是否在 75 %以上，用压铅丝法检查径向瓦背预紧力过盈0.03 mm 以内，是否过大。如果以上数据不在范围内，需进一步拆检维修。检查确认润滑油分析指标是否合格，润滑油管路所有焊口是否去毛刺、氩弧焊打底，是否经过严格的酸洗。在试车过程中出现过部分润滑油管路没有严格的去毛刺、氩弧焊打底（见图 3），没有酸洗造成径向瓦温度偏高，瓦面有磨出的纹路。检查轴承箱体内油路是否有堵塞，是否有内漏，检修过程中发现因铸造缺陷，轴承箱体内铸造油路有内漏的情况（见图4），进入径向瓦的润滑油压和油量都会减小，极难发现。2.5 机械密封密封水带氨的处理措施氨泵主泵机械密封水系统建立以后，密封水泵出口压力调至 2.65 MPa~2.75 MPa，打开泵体机械密封内漏检查确认管线是否有水排出，如果此时有水，则可判定机械密封向泵体内漏水，必要时更换机械密封。如果内漏管线检查没有水排出，则机械密封完好。此时主泵体可以引氨。引氨合格以后，需注意控制密封水槽液位，密封水管路漏点，保持密封水泵出口压力稳定，如果密封水泵出口压力低于 2.5 MPa，机械密封就有可能往密封水侧漏液氨。一旦密封水带液氨，应立即关闭主泵进、口阀门及平衡管线阀门（如果是运行泵，应立即倒泵，然后再进行排氨），将主泵切出、排氨。并将密封水系统打排放处理，置换干净后重新建立密封水系统，重新进行主泵引氨工作。3 结语国产化大化肥尿素装置的国产化高压氨泵，前期试车运行中虽然故障率较高，但经过积极组织分析原因，不断的探索改进，现阶段已经改进、消除了诸多影响高压氨泵稳定运行的因素，既提高了高压氨泵的检修运行周期，又保障了装置的稳定进行，为国产化大化肥装置关键设备的国产化推广，做出了巨大的贡献。图 3 润滑油管线内焊口夹渣严重 图 4 轴承座油路有内漏缺陷Ⅴ车用清洁柴油运行分析［J］.石油炼制与化工，2018，40（6）：23-27.［6］ 宋鹏俊，阚宝训，赖全昌，等.柴油加氢改质 MHUG-II 装置长周期运转分析及潜能预测［J］.石油炼制与化工，2016，47（4）：7-11.（上接第 111 页）11111111111111111111111111111111111111111111111林铭彬 柴油加氢装置应用 MHUG 技术优化运行分析第 8 期 119

柴油加氢装置应用MHUG技术优化运行分析

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