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不同芳香性重馏分油对渣油加氢过程影响的研究

牛传峰  
【摘要】: 重油最大限度轻质化和生产清洁燃料是炼油行业的发展方向。在此形势下,渣油加氢-催化裂化组合工艺得到越来越普遍的应用。 常规的渣油加氢-催化裂化组合工艺是将催化裂化重循环油直接打回到催化裂化装置中回炼。由于回炼油含有很多多环芳烃,因而轻油收率低,生焦量大,降低了催化裂化装置的处理量及经济效益。但回炼油加氢后却可以增加其饱和度,再进催化裂化装置加工可以明显提高轻油收率,降低生焦量。为此本论文提出一个新的渣油加氢-催化裂化双向组合工艺:回炼油不是返回催化裂化装置,而是掺入到渣油加氢原料中共同加氢后再作催化裂化原料。 采用双向组合工艺可以提高催化裂化装置的处理量和轻油收率进而提高其经济效益是显而易见的。但催化裂化回炼油掺入到渣油加氢原料中对渣油加氢装置会产生什么样的影响,是必须要研究的一个关键的问题。这也是本论文要研究的主要内容。 本论文首先研究了掺炼芳香性不同的重馏分油对渣油加氢过程的影响,然后从渣油加氢和催化裂化两方面考察了双向组合工艺的整体效果。最后对渣油加氢掺炼各重馏分油进行了动力学的考察。 渣油加氢试验在双管反应器中型加氢试验装置上进行。根据初步理论分析,认为双向组合工艺对减压渣油原料将会有更好的效果,因此选择高硫的沙中减渣作为渣油原料。所掺入的回炼油是澄清油蒸出物和重循环油的混合物。其它要掺入的重馏分油包括沙轻焦蜡、沙中VGO以及石蜡,它们的性质特别是其芳香性有很大的差异。 加氢试验条件参照减渣加氢工业装置的操作条件。对纯沙中减渣及每种掺炼原料渣油,加氢试验都在新鲜催化剂上进行。经预硫化、VGO过渡并在度过初期失活阶段后采样。为保证纯渣油的处理量不变,掺炼试验的空速根据重馏分油的掺炼量作了相应提高。 首先考察了掺入芳香性不同的重馏分油对渣油加氢的影响,发现沙中减渣掺入20%重馏分油后脱硫反应速率常数均大幅上升。在 石油化工科学研究院博士学位论文 空速提高以保证纯减渣处理量不变的情况下,生成油硫浓度都大幅 下降,脱硫率大幅提高。脱残炭脱沥青质反应速率常数有了明显提 高。说明减渣中掺炼部分重馏分油是提高渣油加氢脱硫、脱残炭和 脱沥青质反应的一种有效手段。 加氢脱金属方面,首次发现沙中减渣掺入重馏分油对脱金属反 应的影响和掺入的重馏分油的芳香性有密切关系,芳香性越高,对 脱金属反应的促进越强,而饱和性高则对脱金属反应有抑制作用。 芳香性对脱钒反应的影响大于脱镍反应。 本论文提出了一个沥青质模型,可以解释芳香性对脱金属及脱 沥青质反应的影响:渣油中沥青质胶团的大小随沥青质周围的油份 的芳香性变化而发生改变:掺入芳香性大的重馏分油可帮助沥青质 解离成较小的结构,从而提高其扩散能力,提高了脱金属、脱沥青 质性能;掺入饱和性强的重馏分油则使沥青质颗粒变大,阻碍了脱 金属、脱沥青质反应。 分析反应过的催化剂,发现对脱金属剂和脱硫剂,积炭沿反应 器入口到出日均呈上升趋势,纯沙中减渣试验的上升较快,而掺炼 重馏分油的都要平缓一些,重馏分油芳香性越强,上升趋势越小。 在脱硫催化剂上,掺炼重馏分油的积炭明显低于纯减渣试验的积炭。 这些均显示出掺入重馏分油后会对积炭起到抑制作用。掺炼重馏分 油还可改善钒沿催化剂颗粒半径的沉积分布,其分布比纯减渣试验 更为均匀。 通过减渣掺炼不同芳香性的重馏分油试验可发现,高芳香性的 回炼油可同时大幅提高脱硫、脱金属、脱残炭和脱沥青质反应,这 为渣油加氢-催化裂化双向组合工艺打下理论基础。 对双向组合工艺,在渣油加氢方面进行了沙中减渣掺炼 10%、 20%和35%回炼油的试验。沙中减渣掺炼回炼油后脱硫反应速率常 数大幅提高,并随掺入量的增加而提高。掺入量低于20%时,反应 速率常数随回炼油掺入量的增加快速增大,达到20%以后增加值开 始变得平缓。因此口炼油的掺炼量以20%左右为宜。 且I 石壮化工科学W交桂译士学位论上 在空速大幅度提高以保证纯减渣加工量的情况下,掺炼回炼油 试验的生成油中金属、残炭和沥青质含量都大幅度下降,生成油性 质大幅度改善。脱硫率、脱残炭和沥青质率比纯沙中减渣试验大幅 度提高,脱金属率基本持平。 沙中减渣掺炼回炼油可大大降低加氢催化剂尤其是后部床层催 化剂上的积炭;钒沿催化剂颗粒半径分布也得以改善,回炼油掺入 量越多,改善越明显。这都显示掺炼回炼油不仅可以提高催化剂活 性,还可使催化剂能容纳更多的金属沉积物,延长催化剂操作周期。 在催化裂化方面,由于采用双向组合工艺改善了催化裂化进料 的性质,催化裂化液化气、汽油和柴油的收率总和提高了3~5个百 分点,催化重油减少2—3个百分点,生焦量降低了1.5个百分点。 为检验本文提出的沥青质模型以?


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