[發明專利]一種加氫裂化裝置的收率實時預測方法

有效

• 申請號: 201510136693.1
• 申請日: 2015-03-26
• 公開（公告）號: CN104804761A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發明（設計）人: 錢鋒;范琛;楊明磊;杜文莉;鐘偉民
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C10G47/36
• 分類號: C10G47/36;G06N3/02
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 胡紅芳

技術領域

本發明涉及一種基于機理和運行特性的加氫裂化裝置收率實時預測方法，該方法可以用于加氫裂化過程建模仿真、模型實時校正以及和PIMS生產計劃優化模型的實時構建。

背景技術

加氫裂化是指石油煉制過程中，在加熱、氫氣和催化劑存在的條件下，使重質油發生加氫、裂化和異構化反應，生成輕質油(石腦油、煤油、柴油和加氫尾油)的加工過程。

加氫裂化因其生產工藝靈活，產品質量優良，便于隨季節的變化和市場的需求改變生產方案，已成為僅次于催化裂化的原油重要二次加工手段。它在煉油與石化企業中的重要性和作用越來越大的原因主要如下：(1)加氫裂化是大量生產優質中間餾分油(噴氣燃料和柴油等)和調整油品結構的重要手段。而且，它還是唯一能在輕質化的同時，直接制取低硫、低芳烴清潔燃料的重要手段。(2)加氫裂化不需要原料預處理，可以直接加工含硫高的減壓蠟油。(3)加氫裂化可以最大量生產芳烴潛含量高的優質重整原料，以進一步制取輕質芳烴或高辛烷值組分。(4)加氫裂化尾油除可以作為制取乙烯的優質進料外，還可以作為低硫的催化裂化原料。當采用不同催化劑匹配及組合時，它又是生產高檔潤滑油基礎料的關鍵技術。(5)對二次轉化油品，如催化裂化柴油、焦化柴油可以通過芳烴開環及深度脫芳烴等加氫改質技術制取清潔柴油產品。

加氫裂化催化劑主要由載體和活性金屬兩個基本部分組成的同時具有裂化和加氫功能的雙功能催化劑。載體主要提供酸性，在其上發生裂解、異構化、歧化等反應，主要分為兩大類：一類是無定型的，如氧化鋁、硅鋁、硅鎂等；另一類是沸石分子篩類。這兩類既可以單獨使用，也可以混合使用。活性金屬?組分是加氫活性的主要來源，可以分為非貴金屬和貴金屬兩類。非貴金屬以W、Mo、Co、Ni為常見，多以硫化物狀態使用；貴金屬則以Pt、Pd為主，多以金屬狀態使用。由此可見，加氫裂化反應從化學反應的角度可以看作是催化裂化和催化加氫反應的疊加。

減壓蠟油是加氫裂化的典型進料，它是大分子烷烴、單、雙、多環環烷烴,烷基單、雙、多環芳烴及環烷-芳烴組成的復雜混合物；硫、氮、氧和少量的重金屬原子也混雜在這些分子的結構中。加氫裂化過程的主要反應可以概括為兩類：加氫精制反應和加氫裂化反應。加氫精制反應，一般指雜原子烴中的雜原子脫除反應，如加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫氧、加氫脫金屬以及不飽和烴的加氫飽和反應；加氫裂化反應則主要包括烴類的加氫異構化和裂化、開環反應。

典型的單段串聯加氫裂化的工藝流程如圖1所示。原料油經泵升壓后，與新氫和循環氫混合換熱后進入加熱爐加熱，然后進入加氫精制反應器進行加氫精制反應。加氫精制反應器設若干個催化劑床層，床層間設急冷氫注入設施。反應流出物進入加氫裂化反應器進行加氫裂化反應，兩個反應器之間設急冷氫注入點，加氫裂化反應器同樣設若干個催化劑床層，床層間設急冷氫注入設施。由加氫反應器出來的反應流出物經反應流出物/原料油換熱器換熱后反應流出物溫度降至260度左右，進入熱高壓分離器。熱高分氣體再經熱高分氣空冷器冷卻至49度左右進入冷高壓分離器。冷卻后的熱高分氣在冷高壓分離器中進行油、氣、水三相分離。頂部分出循環氫，經壓縮機升壓后返回系統使用；底部分出生成油，減壓后進入低壓分離器，脫除水，并釋放出部分溶解氣體(燃料氣)。生成油加熱后進入穩定塔，在1.0～1.2MPa下蒸出液化氣，塔底液體加熱至320度左右后進入分餾塔，得到石腦油、航空煤油、低凝柴油和塔底油(尾油)。

實際生產過程中，石腦油、航煤、柴油和尾油的收率受原料和操作條件的影響，關鍵產品的實際產量與生產計劃預期值往往存在一定的偏差。究其原因，關鍵在于目前生產計劃PIMS模型均采用固定收率，難以準確描述裝置實際運行過程。因此，如何建立一個能精確、定量描述加氫裂化裝置的收率模型是提高當前裝置計劃模型準確性的關鍵。

精確收率模型的核心在于準確的反應機理動力學。眾所周知，加氫裂化反應包括加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫氧、加氫脫金屬、烯烴芳烴飽和、烷烴異構化和環烷烴開環等多種反應，機理極為復雜。目前，對于類似的復雜反應體系，一般采用集總的方法進行動力學分析。如此，既能保留反應核心機理，同時還能簡化反應網絡，降低動力學參數估計難度。本專利綜合考慮模型準確性和計算效率，在88集總模型的基礎上建立加氫裂化機理模型，用于實時預測加氫裂化裝置關鍵產品收率。

發明內容