加氢裂化装置生产航煤条件的优化调整

加氢裂化装置生产航煤条件的优化调整

张磊

中国石油锦州石化分公司  辽宁省锦州市  121001

摘  要：本文主要介绍加氢裂化装置的主要工艺参数及影响生产航煤的主要因素，并从有关航煤生产包括原料、生产条件等方面逐一分析了影响航煤生产的主要因素，并提出了稳定航煤质量的具体措施。

关键词： 加氢裂化；航煤；质量；收率 

1.前言

3号喷气燃料，又名航空煤油，主要用作航空涡轮发动机的燃料，3号喷气燃料密度适宜、热值高、能迅速、稳定、连续、完全燃烧，且燃烧区域小，积碳量少，不易结焦；低温流动性好，能满足寒冷低温地区和高空飞行对油品流动性的要求；热安定性和抗氧化安定性好，可以满足超音速高空飞行的需要；洁净度高，无机械杂质及水分等有害物质，硫含量尤其是硫醇性硫含量低，对机件腐蚀小。

   某石化 130万吨/年加氢裂化装置于2010年12月正式建成投产，设计以减压蜡油和焦化蜡油掺入少量重柴油为原料，采用全循环、多产中间馏分油的加工方案，主要产品为3号喷气燃料、柴油和石脑油。为保证3号喷气燃料的质量要求，加氢裂化装置从原料、生产工艺、加剂系统、储运系统、化验分析等多个环节做好工作，于2011年3月试生产出符合标准的3号喷气燃料后，并向中国石油天然气股份有限公司提出了加氢裂化装置生产3号喷气燃料的申请，经专家评审，国产航空油料鉴定委员会秘书组批准，并通过联合化验，交付部队使用。

2.加氢裂化装置的主要工艺参数

加氢裂化装置的主要工艺参数包括系统压力、温度、空速及氢油比。

反应温度是加氢过程的主要工艺参数之一，加氢裂化装置在反应系统压力，反应器空速和系统氢油比确定后，反应温度是最有效的调节措施，调节反应温度，对反应的转化率会产生最直接的影响，两者之间具有良好的线性关系。

对于加氢和裂化同时发生的加氢裂化工艺，反应系统压力同样是加氢裂化工艺中的重要参数，反应压力越高对加氢裂化过程所涉及的化学反应越有利。压力越高对反应过程中的脱氮脱硫、转化率提高、产品分布和质量及催化剂活性越有利。

空速是指单位时间内，单位体积的催化剂通过原料油的体积数。对于一定量的催化剂，增大进料量将增大空速，为确保一定的转化率就需要进一步提高反应的温度。空速小，油品在催化剂中停留的时间长，在反应压力和温度不变的情况下，二次裂化反应加剧，选择性差，气体收率增大。一般认为，在一定范围内，提高反应温度和降低体积空速的效果可以互补。

氢油比，是指工作氢标准状况体积流率与原料油体积流率之比。氢油比变化其实质是影响反应过程的氢分压，从而对反应过程产生影响。此外，较高氢油比利于取走反应过程产生的大量热量，通过配合冷氢稳定维持反应器床层一定的反应温度，且有益于抑制催化剂积碳，减缓催化剂失活速度。

3.影响航煤收率和质量的因素

3.1 原料影响

加氢裂化装置设计以减压蜡油和焦化蜡油掺入少量直馏柴油为原料，随着公司不同时期的生产方案调整，装置三种原料油配比也会进行调整，加氢裂化装置混合原料油性质发生变化，原料中的氮、硫氯等杂质含量大幅波动，导致反应温度、加热炉负荷、反应系统氢耗会进行相应大幅调整，如果要航煤达到原料变化前相同的质量条件，必然需要更加苛刻的操作条件配合，造成反应器反应强度增加，容易导致航煤干点、银片腐蚀不合格，同时降低了反应器内催化剂使用寿命。

3.1.1加氢裂化原料中硫含量对航煤质量的影响

原料中的硫含量对航煤中硫含量的影响十分明显，本装置设计硫含量不大于1.0(w,%)。分析表明航煤中的硫主要是硫化氢和硫醇。装置生产航煤要求控制银片腐蚀等级为0级。

3.1.2原料密度对航煤密度的影响

喷气燃料质量指标要求密度为775-830kg/m3。喷气式飞行器连续续航时间长，飞行高度高，飞机油箱的体积有限，燃料密度大，则其体积发热值也越大，这就要求其燃料的密度满足一定的指标，在有限体积的燃料消耗下，最大限度的将化学能转化成为机械能,且能量利用高效、安全。

在使用相同催化剂和相同的工艺条件下，产品的性质很大程度上取决于原料的性质，由图表3-1中的数据可见航煤的密度与原料油的密度变化趋势一直，即原料油密度高则航煤密度也高[1]。

表3-1 原料油密度与航煤产品的密度对照图

3.2.反应条件影响

在加氢裂化装置反应生产工作中，反应系统压力、温度、空速及氢油比对加氢裂化转化率、产品分布及质量有着重要影响，反应温度越高，转化率越高，数据表明，随着转化率逐渐提高，130-253℃航煤收率持续增加，转化率达到一定程度时，柴油收率达到最大，而石脑油收率快速增加，这是由于在较高温度和转化率条件下烃类分子的二次裂解增加，减少了中间馏分油的产率，柴油收率开始下降[2]。

3.3分馏条件影响

3.3.1分馏塔的进料温度

分馏塔的进料温度通常作为泡点温度，此时分馏工作的效果最为明显，进料的温度升高，分馏塔的气化率相对较高，塔分馏的效果明显。如果进料的温度较低，则分馏效果也会受到影响。

3.3.2分馏塔底温度、液位

分馏塔的底部温度越高则蒸发量也就越大，整体的分馏效果越好，但是很容易会出现液体的气化问题，造成航煤产品干点上升。如果分馏塔的底部温度过低，航煤馏程较轻，航煤产品收率降低。由此可以看出，分馏塔的底部温度对分馏产品的性质影响非常明显，需要对塔底的温度进行有效的设定。依照物料的平衡条件，分馏塔的液位需要始终保持稳定状态，液面的高低将会不同程度的影响到航煤的产量及质量。

4.航煤产品质量提升方法

4.1烟点、总硫调整

国家标准 GB6537-2018中，航煤产品烟点需要大于25mm，烟点值越大则航空煤油的产品质量越高，燃油生成的积碳总量也就越小，如果烟点值过低需要提高反应转化率，硫的控制率需要小于10mg/kg，需要有效提高精制反应器床层及裂化反应器后精制剂床层的温度大小，提高脱硫效果。

4.2银片腐蚀

银片腐蚀控制为0级，腐蚀不合格的主要因素是因为硫化氢和硫醇造成，因此需要加强汽提塔及裂化反应器后精制剂床层的工作效率，适当提高汽提塔的蒸汽量和进料温度，以及裂化反应器后精制剂床层温度脱除裂化反应过程新生成的硫醇，确保银片腐蚀合格。

4.3闪点和馏程

通常情况下，通过航煤侧线抽出温度和塔底重沸器来调节产品的闪点。通过侧线抽出温度来有效调整航煤的冰点和干点指标。但是在实际调节过程中，还需要结合产品整体所表现出的不同状况，同时对分馏塔顶温及底温等条件同时进行调节以确保航煤各项指标合格。

5.结束语

综上所述，加氢裂化装置作为生产航煤的主要装置，其工艺流程相对比较复杂，影响条件较多，为提高航煤收率，同时确保航煤产品质量合格，需要先稳定影响航煤产品定性参数的条件，保持一定的反应压力、温度、空速、氢油比，再稳定分馏塔的塔底温度以及中段回流，通过侧线航煤塔航煤抽出量及航煤侧线塔底重沸器条件来调整航煤的产品质量，当这些操作无法满足工作要求时，需要分析其中的原因然后再进行相应的调节工作。

参考文献：

[1]  李翔 提高加氢裂化装置航煤收率的措施与讨论，化工管理，2017,36(1):185-186

[2]  方向晨 加氢裂化工艺与工程（第二版） 北京：中国石化出版社，2016