柴油加氫精制改造新工藝在美國問世

在2004年美國石油煉制者協會年會上，“IsoTherming技術改造柴油加氫處理生產超低硫柴油”一文，詳細討論了生產超低硫柴油的障礙及這些障礙對裝置改造的影響，并介紹如何用這種工藝克服這些障礙。

在生產超低硫柴油的反應中，4,6－取代二苯并噻吩反應速率極低，需要用兩段脫硫。第一段是使分子中的一個芳環加氫，第二段是使飽和分子脫硫。此外還要考慮有機氮、氫耗和芳烴平衡等因素。有機氮化合物會吸附在催化劑活性中心上，從而會影響4,6－取代二苯并噻吩及其他有關化合物的脫硫，脫除有機氮可大大提高加氫精制催化劑的活性，鎳鉬催化劑的脫氮活性一般比鈷鉬催化劑高。生產超低硫柴油的化學氫耗大大高于生產低硫柴油的氫耗，脫除最后500PPm硫所需的氫耗并不大，但同時要飽和其他芳烴。對含裂化料及重質料少的原料只需增加氫耗5%～10%，對重質裂化料需增加150%，一般是增加40%～100％。由于芳烴平衡與脫硫相對抗的關系，有一個芳烴平衡點，再提高溫度也不能使硫含量降低了。這個點與取代二苯并噻吩濃度、裝置壓力、氫分壓、催化劑活性、原料氮含量、反應器溫升和催化劑體積有很大關系。　

為了克服上述障礙，在設計上必須考慮使用高壓和大的催化劑體積、增加補充氫、增加催化劑體積、增加急冷氫、增加循環氫、增加催化劑體積和氫分壓。　

美國工藝動力學公司的IsoTherming工藝已成功地用于新墨西哥州蓋洛普煉廠，該裝置從2003年4月以來一直在運轉。該工藝的關鍵是所有加氫反應所需的氫氣在與催化劑接觸以前溶解在液體中。對多數原料來說，所需氫氣大于在反應條件下可溶解的數量，用循環產物來溶解所需增加的氫氣。在柴油加氫處理裝置改造中，IsoTherming部分可作為較高壓力的預處理裝置加進去，它可完全獨立于現有裝置。IsoTherming在較高壓力下預處理，可降低有機氮和飽和取代二苯并噻吩及其他芳烴，使預處理之后的一般反應器在需要較少氫氣的情況下操作，大大改進了其性能。另一個優點是作為添加裝置的IsoTherming的大部分可以獨立施工，從而減少停工時間，現有設備只需作少量修改。改造后生產超低硫柴油的氫耗為143立方米／立方米，其中107立方米／立方米用于IsoTherming，36立方米／立方米用于一般裝置。與氫耗有關的溫升由原料溫度、循環液速率和加氫量控制。IsoTherming反應器的溫升設計為17℃，后面的滴流床反應器溫升約為22℃，這樣就不需要增加急冷或處理氣。蓋洛普廠IsoTherming裝置的設計操作壓力為9.3MPa，40立方米的催化劑分裝在兩個反應器內，總液時空速5，補充氣134立方米／立方米，采用高活性鎳鉬催化劑，產物有機氮小于5PPm，總硫低于500PPm。

IsoTherming工藝包括一臺新氫壓縮機、一臺新的原料加熱爐及一臺增壓泵（還有一臺備用）兩個新的IsoTherming反應器和一臺新的液體循環泵（有備用）。現有的滴流式反應器分配器和塔板需要改造。估計改造總費用為2180萬美元，相當于一般改造的60％，可充分利用現有設備。