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柴油加氫技術的工程化發展方向

作者： 2015年10月23日 來源：互聯網 瀏覽量：
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１　柴油加氫工程化技術應用現狀 　　柴油加氫技術在不同發展階段分別形成了多種類型的工程化技術。近年來，隨著需要加工柴油的種類（直餾柴油、催化柴油、焦化柴油、蠟油加氫處理柴油、渣油加氫處理柴油、渣油加氫
　　１　柴油加氫工程化技術應用現狀
 
　　柴油加氫技術在不同發展階段分別形成了多種類型的工程化技術。近年來，隨著需要加工柴油的種類（直餾柴油、催化柴油、焦化柴油、蠟油加氫處理柴油、渣油加氫處理柴油、渣油加氫裂化柴油等）和產品品種（普通柴油、歐Ⅲ柴油、歐Ⅳ柴油、歐Ⅴ柴油、低凝柴油等）越來越多，清潔柴油燃料升級步伐加快（２００３年 １０月 １日實施國Ⅱ柴油標準，２０１１年 ７月 １日實施國Ⅲ柴油標準，２０１５年１月１日實施國Ⅳ柴油標準，２０１７年１月 １日實施國Ⅴ柴油標準），企業面臨的市場競爭日益激烈（國Ⅲ柴油升級到國Ⅳ柴油每噸加價３７０元），柴油加氫工程化技術發展迅猛。國內外５０年來首套柴油加氫工程化技術匯總見表１。
 
　　

　　ＡＸＥＮＳ公司將中壓加氫裂化與直餾柴油加氫脫硫集成，形成 ＭＨＤＣ＋ＰｒｅｍｉＤ技術，生產硫質量分數小于 １０μｇ／ｇ的柴油調合組分。ＭＨＤＣ＋ＰｒｅｍｉＤ技術工藝流程示意見圖 １。
 
　
 
　　２　待工程化的柴油加氫技術現狀
 
　　ＳＩＮＯＰＥＣ以柴油為原料，采用特定餾分油循環方式，開發了多產重整原料的加氫改質技術ＭＨＵＧＮ。該技術在適宜的工藝條件下，生產硫和氮總質量分數小于０．５μｇ／ｇ的重整原料（收率 ２５％ ～３５％）及硫質量分數小于 １０μｇ／ｇ、十六烷值大于 ５１、滿足歐Ⅴ排放標準的柴油。多產重整原料的加氫改質技術工藝流程示意見圖 ２。
 
　　
 
　　中國石油大學（華東）重質油國家重點實驗室開展了催化柴油漿態床加氫處理研究，考察了應用 ＳＰ２５催化劑的最佳工藝條件、ＨＤＳ和加氫脫氮（ＨＤＮ）反應動力學。ＵＯＰ認為：緩和加氫裂化（ＭＨＣ）在運轉初期或中期，可獲得超低硫柴油產品，但運轉末期就很困難，需要增設加氫處理反應器才可滿足要求，流程示意圖見圖３；當十六烷值不符合要求時，需用芳烴飽和反應器代替圖３中的加氫處理反應器。
 
　　
 
　　待工程化的柴油加氫技術還有：ＳＩＮＯＰＥＣ兩段法柴油深度脫硫脫芳技術 ＦＤＡＳ，汽提式兩段法柴油深度脫硫脫芳技術 ＦＣＳＨ及 ＤＤＡⅡ。
 
　　３　我國柴油加氫工程化技術與國外的差距
 
　　３．１　工藝流程
 
　　（１）國外已有一段深度脫硫、脫硫后反應產物通過高溫高壓、氫氣汽提，汽提后的無硫物料進二段芳烴飽和的兩段深度脫硫、脫芳工藝流程的工業應用，國內僅有專利申請和實驗室研究結果。
 
　　（２）國外已有一段深度脫硫，脫硫后反應產物降溫、降壓后經低壓蒸汽（或重沸器）汽提，汽提后的無硫物料進二段芳烴飽和的兩段深度脫硫、脫芳工藝流程的工業應用，國內僅有專利申請和實驗室研究結果，未見工業應用報道。
 
　　（３）國外已有一段采用并流反應器，二段采用逆流反應器的兩段深度脫硫、脫芳工藝流程的工業應用，國內僅有第一個反應器采用并流反應器，第二個反應器采用逆流反應器的一段工藝流程實驗室研究結果。
 
　　３．２　反應器
 
　　（１）國外已有為柴油加氫開發的逆流反應器的工業應用，國內僅有專利申請和實驗室研究
 
　　結果；
 
　　（２）國外已有為柴油加氫開發的集成上段并流和下段逆流的復合反應器的工業應用，國內尚未見應用報道；
 
　　（３）國外有多家專利公司為生產超低硫柴油開發了專用反應器內構件，并工業應用，國內工業應用的反應器內構件為通用內構件，未見專用內構件開發的報道。
 
　　３．３　高壓換熱器
 
　　國外生產超低硫柴油的高壓換熱器明確為零泄漏高壓換熱器，國內尚無相關要求。
 
　　４　利用已工程化的柴油加氫裝置進行技術開發
 
　　（１）加強柴油原料性質研究。包括分子形態研究、硫在分子中的位置、特殊形態分子的含量（如：４，６二甲基苯并噻吩）、特殊雜質含量（如氯含量、砷含量）等，形成針對不同柴油加氫裝置的工業生產指導意見，分析不同原料對應的加工裝置需要采用的操作條件、可能生產的產品品種、工業生產可能出現的問題及應采取的對策。
 
　　（２）加強工藝流程研究。不同的工藝流程可加工不同的原料，生產不同的產品，分析研究企業已有的多套加氫裝置工藝流程，優化原料與產品關系，提高氫氣利用率，降低生產能耗。
 
　　（３）開發催化劑壽命預測模型。根據生產原料、操作條件、產品性質、加工量及生產過程出現的問題，分析原料變化及產品質量要求提高對催化劑壽命的影響、反應溫度變化與催化劑壽命變化的關系、出現的生產問題如何折減催化劑壽命及預測柴油加氫裝置反應器內催化劑的剩余壽命，解決柴油加氫工程化遇到的生產周期問題，或通過調節操作條件實現裝置停工時催化劑同步失活。
 
　　５　柴油加氫技術的工程化發展方向
 
　　５．１　開發混合床型的柴油加氫工程技術
 
　　上床層采用反應進料自上而下流動的并流反應段（下流式反應結構），分層設置催化劑床層，床層間注入循環氫吸收反應熱，控制反應溫度；并流反應產物進入氫氣汽提段，采用脫硫后循環氫作為汽提介質，脫除并流反應段產生的 Ｈ２Ｓ，ＮＨ３和氣體組分；經氫氣汽提段凈化后物料進入逆流反應段（上流式反應結構），凈化后的物料自上而下流動，新鮮氫氣自下而上流動，逆流反應段具有低硫化氫環境及反應器出口氫分壓最高的特性，這兩種特性使得：①難脫除的硫組分較容易被脫除；②芳烴飽和率增加；③氫氣汽提段對氨和硫化氫進行汽提也增強了硫的脫除率；④改進了產品的特性，如色度等。圖 ４為混合床型的柴油加氫反應器示意。建議開發混合床型的柴油加氫工程技術，以滿足日益嚴格的柴油產品質量要求。
 
　　
 
　　５．２　開發新型柴油加氫工程技術
 
　　將第二代 ＳＨＥＥＲ技術與柴油加氫專用反應器內構件技術結合，可形成柴油加氫的新型工程技術：包含只設反應進料開工爐技術、多股流高效傳熱技術、復合空冷技術、緊湊型氣液分離 －循環氫脫硫組合塔技術及柴油加氫專用反應器內構件技術，降低裝置投資和能耗。圖 ５為新型柴油加氫工程技術對應的工藝流程。
 
　　５．３　開發柴油加氫專用反應器內構件
 
　　開發柴油加氫專用反應器內構件以提高催化劑效能。柴油加氫裝置加工原料硫質量分數０．５％ ～１．５％的原料時，僅 １％的原料未經反應器而走旁路，結果產品柴油硫質量分數就高達５０～１５０μｇ／ｇ；柴油加氫專用反應器內構件可使反應器徑向溫差從 ４．４４℃降到 １．１１℃，催化劑利用率從８０％提升到接近 １００％，提高加氫脫硫活性２５％或降低初期反應溫度５．５６℃。
 
　　
 
　　５．４　開發零泄漏的高壓換熱技術
 
　　工程化的柴油加氫高壓換熱器主要為螺紋鎖緊環密封結構形式，在生產國Ⅳ、國Ⅴ柴油產品時，操作流量波動、操作壓力調整、換熱溫度的自動調節導致部分企業產品質量不合格，密封墊片損壞、螺紋預緊力過大、過小或不均勻也導致部分企業原料泄漏到產品中。完善零泄漏高壓纏繞管換熱技術及其在柴油加氫的應用，生產高清潔柴油產品。
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標簽：柴油加氫技術

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