随着汽油、柴油在市场上需求量的变化,合理降低柴油生产能力、优化设计炼油厂的加工工艺技术、提高企业的经济效益是炼油厂适应市场需求的重要举措。某炼油厂每年有0.3Mt左右的加氢改质柴油馏分,如作柴油销售,其经济效益较差。通过整合全厂资源,优化产品结构,采用临氢降凝-补充精制-精密分馏工艺生产低凝点、低芳烃含量的变压器油调合组分和轻质白油产品,可明显提高加氢改质柴油馏分附加值。本研究以加氢改质柴油馏分为原料,进行临氢降凝-补充精制-精密分馏工艺优化研究,考察其用于生产优质轻质白油和变压器油调合组分的可行性。
1 实验
1.1 试验原料
试验所用加氢改质柴油馏分的性质见表1。
1.2 工艺路线
试验采用的工艺路线见图1。加氢改质柴油通过临氢降凝-加氢补充精制-精密分馏工艺试生产轻质白油组分和变压器油调合组分。
1.3 加氢试验装置
原料油与氢气混合后,先后经过串联的临氢降凝反应器(一反)和加氢补充精制反应器(二反)进行反应,然后进入高压分离器进行气液分离,高 压分离器气体经水洗后排放或循环使用,而高压分离器液体送入低压分离器,低压分离器底部设置氮气汽提装置,低压分离器气体经水洗后排放, 低压分离器液体进入产品罐。
1.4 精密分馏试验装置
蒸馏釜中的原料油经蒸馏,轻馏分从塔顶馏出,经冷凝器冷凝,全回流10-15mih,使气相温度稳定后再按设定好的回流比回流,并开始采出轻馏分,塔顶产物经自动分配器实现馏分的接收或放弃,并经馏分中间罐进入馏分接收管或废样罐内。
1.5 催化剂主要物化性质
试验采用的临氢降凝催化剂为负载金属的ZMS-5分子筛催化剂,加氢补充精制催化剂为负载金属的氧化铝催化剂,主要物化性质见表2。
2 结果及讨论
2.1 反应压力的影响
考察临氢降凝-补充精制反应压力对产品性质的影响,结果见表3。有研究表明,提高反应压力,可显著提高芳烃加氢饱和反应速率,同时可提高芳烃加氢饱和反应的平衡转化率。由表3可以看出,芳烃含量随着反应压力的升高而逐渐降低,同时变压器油馏分的芳碳率(CA)也随反应压力的升高而降低,说明反应压力的升高有利于芳烃的加氢饱和。由表3还可以看出,当反应压力提高至15MPa时,轻质白油馏分的芳烃质量分数降低到0.1%,适于制备满足NB/SH/T0913-2015芳烃指标要求的轻质白油(I)产品。
2.2 反应温度的影响
考察临氢降凝-补充精制反应温度对产品性质的影响,结果见表4。芳烃加氢饱和受热力平衡的限制,存在热力学平衡温度,且氢分压越高,热力 学平衡温度越偏向高温方向,而在15MPa的高压下,芳烃加氢饱和反应受动力学控制。由表4可以看出,在反应压力为15MPa时,随着临氢降凝、补充精制反应温度逐渐升高,产品的芳烃含量逐渐降低。同时由于临氢降凝过程的主反应是蜡分子裂化反应,属于典型的吸热反应,因此高温对裂化反应有利。随着反应温度的升高,裂化反应增强,生成了更多的低碳烃,使变压器油馏分倾点逐渐降低,同时收率有所降低。
由表4还可以看出,当降凝反应温度为(T1+20)℃、精制反应温度为(T2+20)℃时,变 压器油馏分的倾点小于-57℃,满足GB2536-2011的T-40 ℃变压器油(通用)产品倾点指标要求,同时轻质白油馏分芳烃质量分数低至0.03%,更适于制备满足NB/SH/T0913-2015芳烃指标要求的轻质白油(I)产品。
2.3 空速的影响
考察临氢降凝-补充精制空速对产品性质的影响,结果见表5。空速大小直接决定原料在催化剂活性中心上停留时间的长短,空速越小,物料的停留时间越长,反应深度越深,因此降低空速可有效提高加氢反应深度。由表5可以看出,降低空速时,裂化反应和精制反应的深度均有一定程度的增加,变压器油馏分收率有所减少,同时油品的芳烃含量也有所降低。由表5还可以看出,当降凝反应温度为(T1+20)℃、精制反应温度为(T2+20)℃、反应压力为15MPa、氢油体积比为VR、临氢降凝空速为(SV1-0.15)-SV1H-1、补充精制空速为(SV2-0.3)-SV2H-1的条件下得到的样品中,轻质白油馏分 芳烃含量满足NB/SH/T0913-2015轻质白油(I)指标要求,变压器油馏分倾点满足GB2536-2011的T-40℃变压器油(通用)产品倾点指标要求。
2.4 氢油比的影响
考察临氢降凝-补充精制氢油比对产品性质的影响,结果见表6。由表6可以看出:当降凝反应温度为(T1+20)℃、精制反应温度为(T2+20)℃、反应压力为15MPa、临氢降凝空速为(SV1-0.5)h-1、补充精制空速为(SV2-0.3)h-1时,氢油比对产品芳烃含量的影响并不明显;在氢油体积比为VR-(VR-300)范围内得到的样品中,轻质白油馏分芳烃含量满足轻质白油(I)指标要求,同时变压器油馏分芳烃含量极低、且倾点满足GB2536-2011的T-40℃变压器油(通用)产品倾点指标要求,为优质的变压器油调合组分。但考虑到工业加氢装置的建设投资和操作运行费用,宜采用较低氢油比,即氢油比为VR是适宜的。
2.5 精密分馏
使用精密分馏装置将降凝反应温度为(T1+20)℃、精制反应温度为(T2+20)℃、反应压力为15MPa、临氢降凝空速为(SV1-0.5)h-1、补充精制空速为(SV2-0.3)h-1、氢油体积比为VR条件下所得样品中的轻质白油馏分进行窄馏分切割,得到的20号、40号、60号、90号、110号轻质白油产品的性质分别见表7-表11。
3 结论
以加氢改质柴油为原料,通过临氢降凝-加氢补充精制过程,再经精密分馏切割工艺,得到的轻质白油馏分芳烃含量极低,且色度为+30号,是优质的NB/SH//T0913-2015轻质白油(I)产品;所得变压器油馏分倾点低,芳烃含量低,是优质的GB2536-2011的T-40℃变压器油(通用)产品的调合组分。