S Zorb裝置吸附劑失活原因分析及措施

張思雯(中國石化濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南 250101)

S Zorb裝置吸附劑失活原因分析及措施

張思雯(中國石化濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南 250101)

分析了吸附劑失活的原因，通過降低還原器操作溫度等措施，吸附劑硅酸鋅含量逐漸降低，吸附劑活性逐漸恢復(fù)，載硫能力逐漸提高，從而保證產(chǎn)品脫硫質(zhì)量以及SZorb裝置長周期運(yùn)行。

吸附劑活性;閉鎖料斗;SZorb裝置

中石化濟(jì)南分公司SZorb裝置由SEI設(shè)計(jì)，2009年12月投產(chǎn)，該技術(shù)基于吸附作用原理對催化汽油進(jìn)行脫硫，通過吸附劑選擇性地吸附含硫化合物中的硫原子而達(dá)到脫硫目的，作為催化汽油深度脫硫的唯一裝置，SZorb裝置已成為濟(jì)南分公司保證國V汽油生產(chǎn)的關(guān)鍵裝置，而吸附劑活性的高低以及載硫能力直接影響其脫硫效果。

1 吸附劑失活原因分析

SZorb裝置吸附劑的循環(huán)是靠閉鎖料斗完成的，本裝置采用專用吸附劑，由載體和活性組分組成，載體主要成分為氧化鋅，活性組分為鎳/鈷，吸附劑基本性質(zhì)如表1所示。

表1 吸附劑基本性質(zhì)

去年7月，裝置待生吸附劑載硫能力下降趨勢明顯，產(chǎn)品汽油脫硫率直線下降，石科院對待生吸附劑和再生吸附劑進(jìn)行了化驗(yàn)，從7月22日到8月04日，待生劑和再生劑中硅酸鋅（Zn2SiO4）的相對含量從30%左右增加到37%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常情況所能容忍的上限。從8月4日到8月17日，硅酸鋅含量逐漸下降，但依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于正常值，與之相應(yīng)的是，活性相氧化鋅、硫化鋅含量較低。自8月中旬開始，吸附劑硅酸鋅含量異常升高，這是導(dǎo)致目前吸附劑載硫能力降低的主要原因。活性組分氧化鋅、硫化鋅含量逐漸降低，吸附劑活性處于較低水平，已不能滿足高脫硫負(fù)荷要求。根據(jù)吸附劑硅酸鋅的生成機(jī)理，導(dǎo)致吸附劑硅酸鋅含量升高的主要原因如下。

1.1 還原器操作溫度高

吸附劑中含有二氧化硅，當(dāng)有水存在時(shí)，吸附劑中的氧化鋅與水反應(yīng)生成硅酸鋅，導(dǎo)致吸附劑永久失活；水汽分壓高、溫度高會加劇硅酸鋅的生成。還原器中發(fā)生還原反應(yīng)過程中生成水，同時(shí)由于還原器體積小，導(dǎo)致水汽分壓大，若操作溫度過高，會加劇硅酸鋅的生成。降低還原器的操作溫度，既可以降低還原反應(yīng)生成水汽，減少水汽分壓，同時(shí)由于溫度低可以大大減少硅酸鋅的生成。

1.2 再生空氣含水

進(jìn)入再生器的空氣中含有水分，水分不會直接影響吸附劑的氧化反應(yīng)，但再生器內(nèi)過多的水蒸氣會使吸附劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生結(jié)塊，從而降低其在反應(yīng)器中捕捉硫的能力。裝置上游動力車間來凈化風(fēng)露點(diǎn)較高，加上裝置內(nèi)再生風(fēng)干燥器反吹周期較長，使再生風(fēng)有攜帶水的可能。

1.3 再生過氧操作

當(dāng)原料汽油硫含量升高時(shí)，脫硫汽油的硫含量也隨之升高，操作員習(xí)慣提高吸附劑循環(huán)速率，強(qiáng)化再生等措施。這雖有助于盡快改善脫硫效果，但只在調(diào)整初期效果明顯，在吸附劑循環(huán)平衡后失效。此時(shí)，一味提高再生風(fēng)量、增大循環(huán)速率，造成的后果是吸附劑載硫能力逐步降低、脫硫活性組分流失，吸附劑硫差降至最低。

1.4 吸附劑循環(huán)頻次高

閉鎖料斗循環(huán)周期短，吸附劑循環(huán)頻率高，使吸附劑循環(huán)過程中由再生部分向反應(yīng)部分?jǐn)y帶了氧，從而引起了水的生成。

2 采取的措施

為保證吸附劑活性恢復(fù)，采取如下措施對吸附劑進(jìn)行優(yōu)化操作。

2.1 降低還原器操作溫度

通過采取適當(dāng)?shù)偷姆磻?yīng)溫度，降低加熱爐熱氫出口溫度，從而降低還原氫溫度；在不影響閉鎖料斗運(yùn)行情況下，采取適當(dāng)?shù)偷倪€原氫流量，以將少還原氫的熱量帶入量；適當(dāng)增加D-110流化氮?dú)饬?，降低D-110操作溫度；增加冷氫線，隨著外界溫度的變化，及時(shí)調(diào)節(jié)冷氫量，可有效降低還原器操作溫度。

2.2 優(yōu)化再生風(fēng)露點(diǎn)

聯(lián)系上游車間，將來裝置的再生風(fēng)露點(diǎn)盡可能降低；通過改變反吹周期設(shè)定值，將干燥時(shí)間逐漸降低。氣溫降低時(shí)，再將干燥時(shí)間逐漸延長，以盡量降低凈化風(fēng)消耗。經(jīng)以上措施，大大減少了再生風(fēng)帶水的可能。

2.3 保證再生貧氧操作

根據(jù)國內(nèi)同類型裝置生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)表明，不同的產(chǎn)品硫含量生產(chǎn)要求，對原料汽油硫含量有限制要求，并非可以完全通過再生風(fēng)量解決問題，過高的耗風(fēng)指標(biāo)會加快吸附劑失活。嚴(yán)格控制耗風(fēng)指標(biāo)，絕不可以采取一味提風(fēng)措施，否則將加劇吸附劑失活速度。

2.4 降低吸附劑循環(huán)頻次

在滿足生產(chǎn)要求的前提下，降低吸附劑循環(huán)量，減少吸附劑循環(huán)過程中由再生向反應(yīng)攜帶氧，引起水的生成，降低了吸附劑的失活速度。

3 效果分析

通過以上措施，使吸附劑活性逐漸增強(qiáng)，待生劑及再生劑活性組分氧化鋅、硫化鋅含量有所提高，吸附劑載硫量以及載碳量有所提升，硅酸鋅以及鋁酸鋅含量顯著降低，汽油脫硫質(zhì)量穩(wěn)定性大大提高。

4 結(jié)語

通過降低還原器操作溫度、優(yōu)化再生風(fēng)露點(diǎn)、保證再生貧氧操作、降低吸附劑循環(huán)頻次等措施對裝置所用吸附劑進(jìn)行了優(yōu)化操作。優(yōu)化結(jié)果表明，吸附劑活性逐漸恢復(fù)，硅酸鋅、鋁酸鋅含量逐漸降低，吸附劑載硫能力逐漸增強(qiáng)，脫硫質(zhì)量穩(wěn)定性大大提高，為保證SZorb裝置長周期運(yùn)行，創(chuàng)造了良好條件，同時(shí)，為公司實(shí)現(xiàn)汽油產(chǎn)品質(zhì)量升級和實(shí)施綠色低碳發(fā)展戰(zhàn)略提供了有力保障。