重整生成油液相加氫脫烯烴適宜操作條件的研究

黃志遙 薛金召 肖雪洋

摘 ? ? ?要：采用管式液相加氫技術(shù)，設(shè)計在5 L催化劑裝量的工業(yè)側(cè)線裝置上，以HDO-18為催化劑，開展重整生成油脫烯烴可行性研究，并考察了反應(yīng)空速、氫油比、反應(yīng)溫度、反應(yīng)壓力等適宜操作條件。長周期運行結(jié)果表明：該技術(shù)可以使加氫后重整生成油溴指數(shù)<100 mg Br/100 g油，產(chǎn)品中的芳烴損失<0.5%，可替代白土吸附或常規(guī)后加氫工藝脫除重整生成油的烯烴。其最佳操作條件為：反應(yīng)溫度170 ℃、反應(yīng)壓力1.5 MPa、體積空速12 h-1和氫油比4∶1。

關(guān) ?鍵 ?詞：重整生成油;液相加氫;烯烴脫除;操作條件;管式反應(yīng)器

中圖分類號：TE 426 ? ? ? 文獻標(biāo)識碼： A ? ? ? 文章編號： 1671-0460（2019）12-2884-04

Abstract： The feasibility study of reformate hydrodeolefin was carried out，and suitable operating conditions were investigated， in the industrial side line device， by using tubular liquid phase hydrogenation process with HDO-18 as catalyst. The test results proved that Bromine index of hydrogenated reformate was lower than 100 mgBr/100 g oil，the loss of aromatics was lower than 0.5%， and the tubular liquid phase hydrogenation technology could replace clay adsorption or conventional post-hydrogenation process. The best operating conditions were determined as follows： the reaction temperature 170 ℃，the pressure 1.5 MPa， the space velocity 1.2 h-1 and H2/Oil ratio 4.

Key words： Reformate;Liquid-phase hydrogenation;Olefin removal;Operating condition;Tubular reactor

苯、甲苯和二甲苯（BTX）是重要的有機化工原料，催化重整是生產(chǎn)BTX的主要手段。重整生成油中富含芳烴和溶劑油餾分，同時也含有一定量的烯烴雜質(zhì)[1]。烯烴性質(zhì)活潑，在下游加工過程中易生成副產(chǎn)品，影響芳烴類產(chǎn)品的溴值和酸洗比色， 還可能在換熱器中結(jié)焦而堵塞管道，影響換熱效果。另外，二甲苯吸附分離單元中的吸附劑對原料中的烯烴特別敏感，需要嚴(yán)格加以控制[2]。

目前，重整生成油脫除烯烴主要采用兩種方法： （1）非加氫精制。應(yīng)用較廣的主要是白土/分子篩吸附工藝，具有流程簡單、 投資操作成本低的優(yōu)勢，但精制深度不高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。尤其是白土，容易失活、不能再生、更換頻繁，廢棄白土還會帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染，使煉化企業(yè)面臨巨大的環(huán)保壓力[3]。（2）催化加氫法。常規(guī)的滴流床加氫工藝，雖然催化劑單程壽命長， 但裝置投資大， 操作費用高，芳烴損失較高[4]。新型的液相加氫技術(shù)因工藝簡單、靈活高效、操作條件緩和、“環(huán)境友好”，具有很強的市場競爭力，其代表典型工藝為美國 UOP 公司的 OPR工藝[5]、法國Axens美國的 Arofining 工藝[6]和國內(nèi)FRIPP的 HDO 工藝[7]。

湖南長嶺石化科技開發(fā)公司運用了高效氣液混合裝置和管式液相加氫反應(yīng)器兩種新技術(shù)[8]，開展了重整生成油脫烯烴微反實驗研究。本文旨在搭建其工業(yè)側(cè)線裝置，進行工藝條件的最優(yōu)化選擇。

1 ?管式液相加氫技術(shù)原理

管式液相加氫工藝采用微孔分散技術(shù)進行氫氣分散和油氫預(yù)混，使氫氣溶解速度大幅提高，且在油中形成活性氫氣泡，能快速的補充反應(yīng)過程中消耗的溶解氫，并可以通過精確控制氫氣加入量來控制加氫反應(yīng)進程;同時采用液相反應(yīng)模式，反應(yīng)物料自下向上流經(jīng)催化劑床層;并且改進了反應(yīng)器形狀，以平推流管式反應(yīng)模式減小返混，提高了反應(yīng)效率，實現(xiàn)了一次通過的液相反應(yīng)模式。

該技術(shù)取消了常規(guī)加氫工藝中復(fù)雜的循環(huán)氫或循環(huán)油系統(tǒng)， 與現(xiàn)有加氫工藝相比具有氫油比低、 空速高、 加氫選擇性高等優(yōu)點， 且流程簡單、 反應(yīng)器制造安裝簡便、投資費用和運行費用均較低。所設(shè)計的5 L催化劑裝量的重整生成油脫烯烴工業(yè)側(cè)線裝置，其原則流程圖如圖1所示。

2 ?側(cè)線試驗裝置原料、催化劑及開工

本側(cè)線試驗裝置中，催化劑裝填體積為5 L，側(cè)線試驗原料為長嶺分公司重整生成油，原料溴指數(shù)2 275 mg Br/100 g油，含氫量約0.02%～0.025%（約合1體積油溶2體積氫）。

側(cè)線裝置試驗所用重整生成油直接由中國石化長嶺分公司重整裝置再接觸工段引出，原料溴指數(shù)約2 000～2 400 mg Br/100 g油，含芳烴約66%～68%，含氫量約0.02%～0.025%（約合1體積油溶2體積氫）。催化劑采用目前應(yīng)用較廣的FRIPP的HDO-18催化劑[9]，其可以在較低的溫度和較高空速下達到較高的烯烴脫除率和芳烴飽和選擇性，通過調(diào)配催化劑中Pd、 Pt在的金屬配比，保證烯烴加氫飽和反應(yīng)快速完成的同時，最大限度地減少芳烴飽和和加氫裂化反應(yīng)。該催化劑在針對重整全餾分生成油、混合芳烴、BTX單組成原料滴流床加氫脫烯烴方面均有成熟研究與應(yīng)用。重整生成油及催化劑性質(zhì)、催化劑裝填情況見表1。

側(cè)線裝置完成氣密置換、催化劑干燥后，進行催化劑還原，還原結(jié)束后以15 ℃/h降溫至120 ℃準(zhǔn)備硫化。催化劑硫化采用濕法硫化，以6#溶劑油為硫化油，DMDS為硫化劑，預(yù)硫化量按0.3%～0.35%（對催化劑）控制，濃度為3%的重整生成油作為硫化油。催化劑還原與硫化條件見表2。催化劑硫化結(jié)束后，切換70萬t/a催化重整裝置重整生產(chǎn)油、調(diào)整操作。

3 ?反應(yīng)條件的考察

影響加氫反應(yīng)的主要操作條件有：空速、氫油比、反應(yīng)穩(wěn)定、壓力等，對產(chǎn)品質(zhì)量、裝置能耗、加工能力及運行周期有較大影響[10]。

3.1 ?空速的確定

在氫油比4、反應(yīng)的溫度170 ℃、壓力1.5 MPa的條件下，考察空速了空速對重整生成油加氫脫除烯烴工藝的影響，見表3。

結(jié)果表明：隨著空速增加，體積空速由12 h-1提高到20 h-1，催化劑的失活速度加快，烯烴飽和活率下降，加氫油溴值逐漸提高。在體積空速為12 h-1時，加氫油溴值為125 mg Br/100 g油，基本能夠滿足裝置對原料的要求，是較為合適的反應(yīng)空速。在空速提高至20 h-1時，加氫油溴值為272 mg Br/100 g油，烯烴飽和程度不高。

3.2 ?氫油比的確定

在空速12 h-1、反應(yīng)的溫度170 ℃、壓力1.5 MPa的條件下，考察空速了氫油比對重整生成油加氫脫除烯烴工藝的影響，見表4。

結(jié)果表明：氫油比在較低的情況下，隨著氫油比的增大，烯烴飽和率有所上升，加氫油溴值逐漸減小。氫油比增大到4時，生成油溴值小于100 mg Br/100 g，烯烴飽和率較高。如果繼續(xù)增加氫油比，雖然有多方面的有利條件，但時增加了動力消耗和操作費用，因此氫油比4較為合適。

3.3 ?反應(yīng)溫度的確定

在空速12 h-1、氫油比4、壓力1.5 MPa的條件下，考察空速了反應(yīng)溫度對重整生成油加氫脫除烯烴工藝的影響，見表5。

結(jié)果表明：隨著反應(yīng)溫度上升，加氫反應(yīng)速率加快，加氫精制深度提高，烯烴飽和率逐步上升，加氫油溴值在不斷減少。反應(yīng)的溫度為160 ℃時，加氫油溴值為114 mg Br/100 g油，當(dāng)反應(yīng)的溫度達到170 ℃時，加氫油溴值為91 mgBr/100 g油，烯烴已基本飽和，所以170 ℃是較為合適的反應(yīng)溫度。

3.4 ?壓力的確定

在空速12 h-1、氫油比4、溫度170 ℃的條件下，考察空速了壓力對重整生成油加氫脫除烯烴工藝的影響，見表6。

結(jié)果表明：壓力從1.0 MPa升至1.5 MPa，加氫精制深度增大，加氫油溴值降低明顯，烯烴飽和率提高顯著。1.5 MPa時，對于烯烴加氫飽和反應(yīng)有較高的轉(zhuǎn)化深度;壓力繼續(xù)升高至1.9 MPa，加氫油溴值降低幅度和烯烴飽和率提升幅度較小。壓力為1.5 MPa比較合適。

4 ?穩(wěn)定性試驗評價

以工業(yè)裝置重整生成油為原料，以HDO-18為催化劑，在空速12 h-1、氫油比4、溫度170 ℃、壓力1.5 MPa的條件下，進行了穩(wěn)定性考察試驗，其結(jié)果見表7。

結(jié)果表明，催化劑運轉(zhuǎn)204 h，產(chǎn)品溴指數(shù)下降明顯，芳烴損失值為0.31%;催化劑運轉(zhuǎn)至300 h時，產(chǎn)品溴指數(shù)有所上升，但低于100 mg Br/100 g油，芳烴損失一直小于0.5%。說明在該工藝條件下，管式液相加氫工藝可以脫除其中大部分的烯烴，滿足苯、甲苯、二甲苯和6#、120#溶劑油質(zhì)量要求，且穩(wěn)定性較好。

5 ?結(jié) 論

以工業(yè)裝置重整生成油為原料，以HDO-18為催化劑，通過條件考察，確定管式液相加氫脫烯烴工藝的最佳工藝條件為：空速12 h-1、壓力1.5 MPa、溫度170 ℃、補氫量4。在此工藝條件下的穩(wěn)定性試驗表明：重整生成油加氫油溴指數(shù)低于100 mg Br/100 g油，且芳烴損失小于0.5%。說明該工藝具有很好的脫烯烴活性、芳烴飽和選擇性及穩(wěn)定性，能夠滿足BTX產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可以作為白土吸附工藝的替代工藝。

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