CN-28YK／Z111-6YQ輕油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑在永坪煉油廠制氫裝置的應(yīng)用

史朋飛，李微，陳宗志，惠武衛(wèi)

（1.陜西延長石油集團(tuán)煉化公司，陜西延安717208；2.四川天一科技股份有限公司，四川成都610225）

CN-28YK／Z111-6YQ輕油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑在永坪煉油廠制氫裝置的應(yīng)用

史朋飛1，李微1，陳宗志2，惠武衛(wèi)2

（1.陜西延長石油集團(tuán)煉化公司，陜西延安717208；2.四川天一科技股份有限公司，四川成都610225）

介紹了CN-28YK/Z111-6YQ輕油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑在永坪煉油廠20000Nm3/h制氫裝置上的應(yīng)用情況。該制氫裝置以煉廠干氣和輕油為原料，雖經(jīng)歷多次開停車，多次氧化還原，活性一直很穩(wěn)定，出口甲烷含量平穩(wěn)，床層阻力降很穩(wěn)定，優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，表現(xiàn)出了優(yōu)良的活性、抗積炭性和機(jī)械強(qiáng)度。

蒸汽轉(zhuǎn)化；輕油；煉廠干氣；制氫；催化劑

隨著國家對(duì)油品質(zhì)量要求的不斷提高，氫氣在石油石化行業(yè)中使用量越來越大。延長石油集團(tuán)永坪煉油廠于2013年新建成一套制氫裝置，制氫能力為20000Nm3/h，主要為1400kt/a柴油加氫裝置提供氫氣。制氫原料為催化干氣、加氫干氣、加氫粗汽油。原料經(jīng)過加氫脫硫、蒸汽轉(zhuǎn)化、中溫變換、PSA提純等工藝生產(chǎn)99.9%的工業(yè)氫。

永坪煉油廠常用原料煉廠干氣不足，制氫裝置無法滿負(fù)荷操作以滿足全廠用氫要求，因此在需氫量大時(shí)必須用輕油作為補(bǔ)充原料。綜合全廠考慮，只有加氫粗汽油可供制氫裝置使用，但加氫粗汽油組分過重，易使轉(zhuǎn)化催化劑積炭的組分芳烴、環(huán)烷烴含量較高，超出了設(shè)計(jì)指標(biāo)，不宜單獨(dú)使用，需適量提高配蒸汽量，并要求催化劑有較高的抗積炭性能。從現(xiàn)有運(yùn)行情況來看，雖加氫粗汽油含量超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但以加氫粗汽油作為制氫補(bǔ)充原料時(shí)，轉(zhuǎn)化爐依然運(yùn)行平穩(wěn)，催化劑床層阻力降穩(wěn)定，出口甲烷含量保持較低水平。

1 裝置簡介

1.1 工藝流程

圖1 制氫裝置流程

制氫裝置流程如圖1所示：

(1)進(jìn)料系統(tǒng)：來自裝置外的催化干氣、加氫干氣、PSA配氫等氣體原料經(jīng)壓縮機(jī)加壓后進(jìn)入換熱器預(yù)熱，石腦油等液態(tài)烴經(jīng)油泵加壓后進(jìn)入換熱器預(yù)熱，氣態(tài)原料、液態(tài)原料預(yù)熱后進(jìn)入脫硫系統(tǒng)。

(2)脫硫系統(tǒng)：進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的原料氣首先進(jìn)入加氫反應(yīng)器進(jìn)行加氫飽和、有機(jī)硫加氫轉(zhuǎn)化為無機(jī)硫，再進(jìn)入脫硫脫氯反應(yīng)器對(duì)原料氣進(jìn)行脫硫脫氯精制，精制后原料氣中硫含量及氯含量均要求低于0.5μg/g。

(3)轉(zhuǎn)化系統(tǒng)：經(jīng)脫硫系統(tǒng)后的原料氣與配入的蒸汽混合后進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐對(duì)流室對(duì)工藝氣預(yù)熱至450～520℃后進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐輻射室。在轉(zhuǎn)化催化劑的作用下原料烴類與水發(fā)生轉(zhuǎn)化反應(yīng)生成H2、CO、CO2及少量CH4的轉(zhuǎn)化氣。轉(zhuǎn)化爐是制氫裝置中最重要的裝置，爐管中裝填CN-28YK/Z111-6YQ轉(zhuǎn)化催化劑，其是制氫裝置中最核心最重要的催化劑。

(4)變換部分：出轉(zhuǎn)化爐的轉(zhuǎn)化氣經(jīng)副產(chǎn)蒸汽降溫至310～360℃進(jìn)入中溫變換反應(yīng)器，在中溫變換催化劑的作用下發(fā)生CO與水蒸氣的變換反應(yīng)生成CO2和H2。

(5)PSA提氫：經(jīng)中溫變換反應(yīng)后的中變氣進(jìn)入PSA系統(tǒng)進(jìn)行提氫，最后就得到了φ(H2)≥99.9%、φ(CO+CO2)≤20×10-6的工業(yè)氫氣。

1.2 裝置運(yùn)行參數(shù)

該套裝置主要控制參數(shù)見表1。

1.3 制氫原料

該制氫裝置的主要原料為催化干氣、加氫干氣等煉廠干氣，補(bǔ)充原料為加氫粗汽油，其組成見下表2及表3。

表1 裝置主要控制參數(shù)

表2 催化干氣、加氫干氣體積組成

表3 加氫粗汽油質(zhì)量組成

1.4 轉(zhuǎn)化催化劑

轉(zhuǎn)化催化劑為上下段組合裝填，其中CN-28YK轉(zhuǎn)化催化劑為抗積炭性強(qiáng)的輕油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑，裝填于轉(zhuǎn)化爐管上段，下段為活性更好的Z111-6YQ轉(zhuǎn)化催化劑，催化劑裝填上下段體積比為4∶6。催化劑的物化性能見表4。

表4 轉(zhuǎn)化催化劑的主要物化性能

2 裝置運(yùn)行情況

該套裝置自2014年4月正式運(yùn)行以來，原料主要為催化干氣、加氫干氣，負(fù)荷長時(shí)間在60%～ 80%，由于近期全廠對(duì)H2需求量增加，須提高裝置至滿負(fù)荷，但煉廠干氣量不足，結(jié)合工廠實(shí)際，只能以超出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的加氫粗汽油作為補(bǔ)充原料。現(xiàn)已完成了以加氫粗汽油作為補(bǔ)充原料的試運(yùn)行，試運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)化爐相關(guān)參數(shù)見表5。

表5 投石腦油前后轉(zhuǎn)化爐運(yùn)行參數(shù)比較

由表5可以看出，在以石腦油（加氫粗汽油）作為補(bǔ)充原料的前后，轉(zhuǎn)化爐的運(yùn)行都較為穩(wěn)定，出口甲烷含量、轉(zhuǎn)化爐阻力降自裝置開始運(yùn)行到現(xiàn)在都相當(dāng)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)化爐管未出現(xiàn)花斑、紅斑等現(xiàn)象。

3 結(jié)論

(1)從目前轉(zhuǎn)化爐運(yùn)行情況來看，CN-28YK/ Z111-6YQ輕油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑在本廠運(yùn)行較為平穩(wěn)，出口甲烷含量低，催化劑活性、抗積炭性、機(jī)械強(qiáng)度等綜合性能較好。

(2)以加氫粗汽油為補(bǔ)充原料試運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)化爐一切正常，表明CN-28YK/Z111-6YQ轉(zhuǎn)化催化劑的抗積炭性能較好，能適用于干點(diǎn)較高、組分較重的石腦油。

(3)CN-28YK/Z111-6YQ輕油蒸汽轉(zhuǎn)化催化劑床層阻力降較設(shè)計(jì)值低，有利于氣流分布及傳熱，有利于轉(zhuǎn)化爐的穩(wěn)定運(yùn)行。

Abastract:The application of CN-28YK/Z111-6YQ naphtha steam reforming catalysts in the 20000Nm3/h hydrogen production unit of Yongping Refinery Plant was described.This hydrogen unit used refinery dry gas and naphtha as feedstock.Although the reforming catalysts experienced several operating and shutting down as well as repeated redox,they exhibited highly stable activity, steady export content of methane and stable bed pressure drop which were better than the design indices,proving the excellent activity,high resistance to carbon deposition and good mechanical strength of the catalysts.

Application of CN-28YK/Z111-6YQ naphtha steam reforming catalysts in hydrogen production unit of Yongping Refinery Plant

SHI Peng-fei1,LI Wei1,CHEN Zong-zhi2,HUI Wu-wei2
(1.The Refinery Company of Yanchang Petroleum(Group)Corp.Ltd.,Yanan 717208,China; 2.Sichuan Tianyi Science and Technology Co.,Ltd.,Chengdu 610225,China)

steam reforming;naphtha;refinery dry gas;hydrogen production;catalyst

TQ426；TQ116.2

：B

1001-9219(2016）02-68-03

2015-06-12；作者簡介：史朋飛(1979-)，男，工程師，電話13772267766，電郵shipengfei168@163.com。