浅析催化柴油加氢转化装置超低负荷生产优化

受新冠肺炎疫情影响,2020年以来国内汽柴油市场消费量大幅度减少。某炼厂原油加工量、催化装置加工量均随之大幅度下降,导致100万t/a催化柴油加氢转化装置原料催化柴油产量显著减少,装置加工负荷降至历史最低水平。文章通过分析该催化柴油加氢转化装置超低负荷下运行存在的一系列问题,实施了调整生产流程、工艺和设备控制指标、加强操作管理,设备节能优化等针对性措施,保证了全装置的平稳安全运行、产品分布和产品质量的合格,为同类装置低负荷运行提供了参考。

内模PID整定技术在催化柴油加氢转换装置的应用

内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的控制策略,不需要精确的对象模型、控制器结构简单、调节参数少、参数整定方便、适应性强而得到广泛应用。用内模控制原理整定PID参数,其控制具有鲁棒性和快速响应的优点,将该技术应用于中石化长岭炼化公司催化柴油加氢转化装置DCS控制系统,达到了改善控制效果、促进生产稳定的目的。

加氢催化裂化柴油中茚的催化裂化反应行为研究

为进一步确定加氢催化裂化柴油(LCO)中生产轻质芳烃的理想组分,采用小型固定流化床和脉冲裂解实验装置,在反应温度为580℃时对比加氢LCO与茚的催化裂化反应行为,同时对茚的催化裂化反应路径进行研究。结果表明:与加氢LCO催化裂化反应类型完全不同,茚在该条件下主要发生缩合-脱氢反应生成重油和焦炭,缩合-脱氢反应选择性达到80%;其次发生氢转移反应生成茚满,是发生开环裂化反应生成轻质芳烃选择性的2倍;茚与茚满在反应过程中通过氢转移反应相互转化,且茚接近完全转化的反应温度远小于加氢LCO催化裂化生产轻质芳烃的反应温度,在低反应温度(460~520℃)时主要发生氢转移反应生成茚满,在高反应温度(520~640℃)时主要发生缩合-脱氢反应生成多环芳烃和焦炭;开环-裂化生成轻质芳烃的反应不是主导反应,表明茚类不是加氢LCO生产轻质芳烃的理想组分。

汽油/加氢催化生物柴油混合燃油简化机理的构建及验证

针对汽油/加氢催化生物柴油(HCB)混合燃油可改善汽油直喷压燃模式中低负荷着火困难和燃烧不稳定的现象,基于燃油分子结构和理化特性相似原则,提出了正十六烷作为加氢催化生物柴油的表征燃料.采用多种简化方法对正十六烷详细机理(POLIMI_1412)进行简化,并与汽油表征燃料骨架机理以及氮氧化物子机理进行耦合,获得了82个组分和370步基元反应的汽油/HCB混合燃油简化机理.采用反应路径分析和敏感性分析方法,对部分反应的反应速率常数进行优化.结果表明:对着火延迟期的敏感性分析发现,各反应的敏感性随温度和当量比变化显著;低温工况下,大多数低温反应对着火起控制作用,而对于层流火焰速度,主要是小分子反应起控制作用;通过对简化机理的着火延迟期、层流火焰速度和组分摩尔分数进行对比验证,以及对简化机理在压燃发动机仿真中的适用情况进行验证,发现简化后获得机理可以很好预测汽油/HCB混合燃油着火燃烧特性.

催化柴油掺炼加氢精制催化重汽油后存在问题分析及改进

分析了催化柴油加氢装置掺炼重汽油后分馏系统和加热炉存在的问题,提出了控制进料温度、增大蒸汽量、定期切换注水点等解决办法,保证了催化柴油加氢装置满负荷平稳运行。

加氢催化生物柴油燃烧排放特性的试验

将加氢催化生物柴油以质量分数为5%,、10%,、20%,和30%,的比例掺混到国Ⅳ柴油中,与纯国Ⅳ柴油共5种燃油分别在定容燃烧弹中进行了燃烧特性的可视化试验;同时,在发动机台架上进行了欧洲稳态测试循环(ESC)十三工况排放特性的测试.可视化试验结果给出了不同环境温度和环境压力下随加氢催化生物柴油掺混比例的增加,燃烧滞燃期及燃烧持续期的变化规律;ESC排放试验进一步证明随着加氢催化生物柴油添加量的增加THC、NO_x、PM和CO排放都有不同程度的降低,其中,CO的排放呈线性下降,NO_x排放的降低在高负荷、低转速时最为显著.

高稳定性超深度脱硫和多环芳烃深度饱和柴油加氢催化剂RS-3100的开发

基于对加氢催化剂失活因素(如积炭形成、活性相长大)的有效控制,相继开发了构建通畅扩散孔道的载体制备技术、稳定活性相的金属负载技术以及削减活性位积炭的催化剂制备技术,由此创建了“反应物分子与活性相最优匹配”的新型催化剂制备技术(ROCKET^(+)技术)平台。基于该平台成功开发了高稳定性超深度脱硫和多环芳烃深度饱和柴油加氢催化剂RS-3100。与参比剂相比,RS-3100催化剂的稳定性提高30%以上,工业装填堆密度降低20.5%,具有高性价比。RS-3100催化剂适合于中高压、原料中含有二次加工柴油的加氢装置,可以在较缓和条件下生产硫质量分数低于10μg g、多环芳烃质量分数小于7%的国Ⅵ标准柴油调合组分。

活性炭吸附法脱除加氢催化柴油中的硫化物

采用5种活性炭对加氢催化柴油进行吸附脱硫,通过对活性炭的吸附效果及工艺参数的研究,探索了活性炭吸附脱硫最适宜的工艺条件。实验结果表明,分别选用比表面积为854.97,1 108.61 m2/g,相应微孔平均孔径为0.581 4,0.627 4 nm的活性炭,在粒度为40~80目,流速为0.25 mL/m in,吸附柱高径比为30/1的条件,可将不同原料油中有机硫含量分别从1 354.96,665.50μg/g降至360.40,69.61μg/g,脱硫率分别为73.40%和89.54%;在20~100℃时,随着温度的升高,活性炭吸附脱硫效果增强。

甲醇/正辛醇/加氢催化生物柴油单液滴蒸发与微爆特性研究

为了研究理化特性强烈互补的甲醇/加氢催化生物柴油(HCB)混合燃料的单液滴蒸发微爆特性,本文针对纯加氢催化生物柴油M0以及两种不同甲醇体积比的三元混合燃油M15(15%甲醇、17%辛醇和68%HCB)和M25(25%甲醇、17%辛醇和58%HCB)在不同环境温度下进行了详细的试验研究。首先,通过微观几何形态和热重试验对混合燃油的理化属性进行了分析。然后,在一个恒温加热炉中采用挂滴法结合高速显微成像技术,获得了液滴在蒸发过程中的形态、平方直径和气泡比等蒸发特性。研究得出:随着甲醇含量增加,混合燃油中分散相液滴粒径增大、数目增多,蒸发速率加快;随着甲醇比例的增加,混合燃油液滴内部出现更加剧烈的醇相气泡膨胀并发生微爆现象,且微爆后喷射出的子液滴粒径大大提高,显著缩短了母液滴的寿命;随着环境温度的增加,微爆频率增加,更显著地加快了液滴的蒸发速率。本文结果将对甲醇/HCB混合燃料喷雾燃烧特性以及该混合燃料的发动机适用性研究提供理论参考。

柴油加氢改质催化剂的制备及评价

为了提高柴油的十六烷值,降低油品中的硫含量,制备一种高活性加氢改质催化剂。该催化剂成分包括USY分子筛为主要的裂化成分,氧化铝水合物拟薄水铝石为载体的主体成分,Ni和W的盐类和氧化物为活性组分并且添加P元素作为助剂。在工艺条件温度340℃,压力6.0 MPa,空速1.0 h-1,氢油体积比600的条件下,柴油十六烷值提高6个单位,硫含量降低且保证柴油收率在97%。这种催化剂制备方法可操作性较强,易于进行工业放大,增加了柴油的附加值,提高经济效益。

减压渣油—加氢催化柴油共焦化协同效应研究

在减压渣油中掺炼一定比例的加氢催化柴油进行焦化,考察了不同条件下减压渣油—加氢催化柴油共焦化协同效应。结果表明:减压渣油中掺炼适量的加氢催化柴油能提高焦化液体收率,降低焦炭产率,并且对提高焦化柴油馏分的十六烷指数具有一定的增效作用。在一定范围内,焦炭塔顶压力、加热炉出口温度以及焦化循环比对加氢催化柴油抑制焦炭生成的协同效应影响较小,可以忽略。

加氢催化生物柴油对GCI发动机燃烧与排放影响

汽油压燃(GCI)发动机具有较高的热效率及较低的排放,但使用商用高辛烷值汽油存在低负荷工况下着火困难、燃烧稳定性差的难题.将高十六烷值的加氢催化生物柴油(HCB)按照不同体积比例添加到95号汽油中,通过一台共轨单缸柴油机,研究在小负荷工况下加氢催化生物柴油体积分数对发动机燃烧与排放特性的影响.结果表明:随着加氢催化生物柴油体积分数的增加,燃料的着火性能显著改善,有效降低燃烧爆压.同时,不同活性燃料的掺混比例应与运行工况匹配才能获得较为合适的燃烧相位,进而提高发动机性能.排放方面,掺混燃料在降低颗粒物排放方面有着巨大的潜力,随着生物柴油体积分数的增加,虽然颗粒物排放有所增加,但可以有效地降低CO及未燃碳氢化合物(UHC)排放.掺混燃料中生物柴油掺混比例对NO_x排放的影响在不同负荷下表现出不同的趋势.

基于消光法的加氢催化生物柴油的碳烟测试

在定容燃烧弹内,基于二维消光法对纯柴油和加氢催化生物柴油与柴油的混合燃料在不同环境氧浓度和喷油压力下,对碳烟的二维分布、碳烟的初始生成时刻和碳烟浮起长度进行研究.结果表明:加氢催化生物柴油由于具有高的十六烷值可以改善着火性,缩短滞燃期,混合燃料的碳烟浮起长度较纯柴油短;喷射压力越高,碳烟初始出现时刻越早,碳烟浮起长度增大;随着氧浓度增大,碳烟初始生成时刻提前,碳烟浮起长度缩短.

汽油/加氢催化生物柴油发动机的燃烧特性

为探索分段喷油策略对汽油/加氢催化生物柴油发动机燃烧特性的影响,本文采用计算流体动力学程序对其缸内燃烧过程进行数值模拟。分别探讨了预喷射定时、主喷射定时和预喷射燃油质量比等喷射策略特性参数对发动机额定工况下燃烧和NOx排放的影响,计算时采用的汽油/加氢催化生物柴油质量比为70%∶30%。结果表明:相比单次喷射,采用分段喷射方式能使最高压力升高率明显下降,从而改善发动机高负荷运行下的燃烧粗暴问题;提前预喷射定时使得预混合燃烧阶段的放热速率下降,但过早的预喷射会导致HC排放升高;降低预喷射质量比和延迟主喷射定时,缸内预混合燃烧放热率、最高压力升高率和NOx排放有所下降,但是燃油经济性会有所恶化。综合考虑喷射策略对发动机性能和排放的影响,预/主喷射定时和预喷射质量比分别设定为-60°CA^-20°CA ATDC、-10°CA^-6°CA ATDC和5%~15%较为适宜。

柴油加氢精制催化剂的研究

研制了以改性氧化铝为载体、以钨镍为活性组元的柴油深度脱芳烃加氢精制催化剂,通过了活性稳定性试验.利用该催化剂,以大庆石化公司炼油厂V(重油催化轻柴油):V(焦化柴油)=4:1的混合油为原料,在氢分压8.5 MPa、氢油体积比300:1、体积空速1.0 h-1和反应温度340℃的工艺条件下,可生产硫质量分数＜30μg·g-1、芳烃体积分数＜10%的清洁柴油.

加氢催化生物柴油引燃汽油可视化

为了改善内燃机燃烧与排放,探究双燃料反应活性控制压燃燃烧规律,分析缸内直喷喷油策略对发动机燃烧特性的影响,采用光学发动机,针对进气道喷射汽油、缸内直喷加氢催化生物柴油的双燃料燃烧模式,通过调节加氢催化生物柴油的喷油时刻和喷油比例,对发动机燃烧过程进行试验分析。结果表明:随着缸内直喷加氢催化生物柴油比例的增加,循环燃烧压力峰值和放热率峰值增大,燃烧相位提前,放热滞燃期与化学发光滞燃期均缩短;当喷油时刻靠近上止点时,缸内燃烧压力与放热率呈现先增后减的趋势,在喷油时刻为上止点前20°时缸内燃烧效果最好。

LTAG催化裂化柴油加氢装置设计及应用总结

LTAG技术是一种将芳烃含量高、燃烧性能差的劣质催化裂化柴油进行多环芳烃选择性加氢饱和后,再经催化裂化回炼转化为高辛烷值汽油或轻质芳烃的技术,选择性加氢脱芳反应是该技术中的重要环节。主要介绍了LTAG柴油加氢装置反应器及加热炉等设计特点及应用情况。加氢脱芳反应的反应热远高于常规加氢精制反应,故LTAG柴油加氢的设计与常规加氢精制装置略有不同。某公司新建LTAG柴油加氢装置,采用2台反应器串联、部分循环流程,设置反应开工加热炉,两串联反应器间设置换热器,由该换热器管侧、壳侧出口温度控制两反应器入口温度。该设计方法能有效节约冷氢、降低能耗。

加氢催化柴油进第二提升管多产汽油工艺开发与应用

以多产优质汽油为目标,开发了加氢催化柴油进第二提升管多产汽油工艺,通过不同反应条件下的中试考察,得到了相应的产品分布和产品性质。2016年该工艺在中石化长岭分公司1#催化FDFCC-Ⅲ装置成功进行了工业应用,应用结果表明,加氢催化柴油进第二提升管回炼可以大幅度提高汽油收率,装置汽油收率可提高20%多,达到63%以上,副分馏塔粗汽油RON可达98~99,全装置稳定汽油RON提高约1个单位,达到95以上,经济效益十分显著。

LH一03柴油加氢改质催化剂工业化试生产总结

LH—03柴油加氢改质催化剂与现在国内普遍采用的加氢精制催化剂相比，具有强度高、比表面积大、孔容大的特点，其脱硫、脱氮率高，对柴油十六烷值的改进性能明显．是生产清洁燃料及炼油厂柴油加氢改质较理想的催化剂。

加氢催化生物柴油/柴油碳烟生成过程可视化试验研究

基于发散背景光消光法,在定容燃烧弹上,开展了加氢催化生物柴油/柴油混合燃油碳烟生成特性的可视化研究。试验表明,B50燃油的碳烟初始生成的时刻早于国五柴油,且初始生成位置也更加靠近喷嘴,此外,B50燃油在低环境温度和低环境氧浓度工况下更有利于减少火焰中的碳烟生成。