固定床渣油加氫催化劑失活的原因及對策分析

張月

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的提升，我國對于石油資源的需求量也與日提升。因此，石油化工企業(yè)若想滿足當(dāng)前社會發(fā)展的石油需求，就需要平穩(wěn)、安全、長期、高效地開展生產(chǎn)工作。固定床渣油加氫技術(shù)是現(xiàn)階段石油企業(yè)開展重油改質(zhì)工作中不可或缺的組成部分，其在進(jìn)行的過程中需要使用昂貴的催化劑，然而在渣油加氫生產(chǎn)工藝中，常常會發(fā)生催化劑未使用多長時間，就失去活性的問題，這樣會造成換劑周期的縮短，大大影響企業(yè)的經(jīng)濟效益，同時頻繁的開停工操作也會帶來更多的安全隱患。基于此，本篇文章對現(xiàn)階段催化劑失活概念以及影響催化劑活性的因素進(jìn)行了簡單的闡述，并且根據(jù)這部分影響因素，提出了一系列具有針對性的解決措施。

關(guān)鍵詞：渣油加氫;催化劑失活;原因?qū)Σ?/p>

引言

隨著供應(yīng)煉油廠加工的輕質(zhì)低硫原油逐年減少、重質(zhì)含硫和高硫原油逐年增多及市場對重燃料油的需求量逐年減少，輕質(zhì)運輸燃料的需求逐年增多，越來越多的石油化工企業(yè)開始著力于利用加氫裂化處理、催化裂化等手段來提升原油深度加工能力。其中固定床渣油加氫技術(shù)是進(jìn)行重油改質(zhì)工作的關(guān)鍵方式之一，其不僅僅可以處理雜質(zhì)含量較高的中東減壓渣油，而且還可以為重油催化裂化提供優(yōu)良的原料，從而在一定程度上提升產(chǎn)品的質(zhì)量和輕油收率。在固定床渣油加氫生產(chǎn)工藝中，催化劑的使用壽命是影響裝置長時間運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵制約因素，因此如何合理使用催化劑，延長催化劑的使用壽命成為了渣油加氫裝置不容忽視的研究課題。

1.催化劑失活分析

在催化劑參與化學(xué)反應(yīng)的前期過程中，會和原料油相接觸，原料油中的大部分金屬會直接吸附或者沉積在催化劑之上，造成催化劑出現(xiàn)偏流問題，進(jìn)而使得反應(yīng)床層產(chǎn)生異常熱點，出現(xiàn)嚴(yán)重的結(jié)焦情況，從而導(dǎo)致積碳數(shù)量大幅度增加。與此同時，在有關(guān)人員對廢舊催化劑開展分析工作后得出：催化劑的孔結(jié)構(gòu)發(fā)生了非常大的改變，孔徑縮小非常明顯，在多種催化劑之中都出現(xiàn)了金屬元素嚴(yán)重超標(biāo)的情況，并且在脫硫催化劑和脫氮催化劑上還具有嚴(yán)重的結(jié)焦?fàn)顩r。由此可知，積碳和金屬沉積是造成催化劑失活的主要因素。

2.導(dǎo)致固定床渣油加氫催化劑失活的影響因素

2.1催化劑級配裝填

在裝置加工減壓渣油的過程中，渣油中的硫、金屬以及殘?zhí)康暮勘容^高，所以，在固定床渣油加氫技術(shù)的利用過程中，會對催化劑活性造成一定的影響。其中不同固定床層區(qū)域的反應(yīng)條件、濃度以及物質(zhì)都有明顯差異，所以，就需要在不同的區(qū)域放置不同性能和品質(zhì)的催化劑，進(jìn)而使得各個床層的催化劑成效不受影響。

通過對催化劑開展分析工作可得出，沒有尺寸梯度的催化劑固定床層極易出現(xiàn)堵塞狀況。除此之外，如果沒有控制好催化劑的尺寸，就會造成截面區(qū)域的流體阻力大幅度增加，從而導(dǎo)致結(jié)焦情況的出現(xiàn)。對于前置催化劑孔徑過小的狀況，由于渣油分子沒有辦法滲透到內(nèi)部區(qū)域，會使得孔口被焦炭或者金屬等沉積物質(zhì)所堵塞。這也是造成催化劑失活的關(guān)鍵因素。

2.2催化劑壽命

通過對固定床渣油加氫催化劑的失活影響原因進(jìn)行剖析可得知，催化劑的原料性質(zhì)是降低催化劑使用時間的關(guān)鍵原因之一。以Fe為例，其主要是由懸浮顆粒物和油溶性鐵所構(gòu)成，并且其會在催化劑的外表面作用下產(chǎn)生鐵硫化物，而且其和積炭融合形成的大顆粒固體物質(zhì)沉積在催化劑的外表面以及催化劑顆粒之間，這樣一來，會在很大程度上降低床層的容隙率，還會造成床層頂板產(chǎn)生板結(jié)，最終會導(dǎo)致床層壓力升高，影響催化劑使用的時間和穩(wěn)定性。

2.3 預(yù)硫化

在現(xiàn)階段的石油生產(chǎn)行業(yè)中，固定床渣油加氫裝置催化劑的預(yù)硫化過程主要利用硫化油和硫化劑的濕化硫化法。其可以被劃分為VGO中溫硫化與柴油低溫硫化等兩個環(huán)節(jié)。通過實踐可知，硫化溫度、時間以及硫化氫的分壓狀況對于催化劑的使用時間也有著非常重要的影響。

3.固定床渣油加氫催化劑的失活控制對策

3.1催化劑級配裝填控制

要想使得金屬更為全面的從催化劑中脫除，從而減低對脫硫、脫氮流程的影響，就需要及時安排工作人員增加金屬催化劑的容垢能力和活性。因為固定床渣油內(nèi)部的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)含量比較多，會導(dǎo)致出現(xiàn)結(jié)焦的嚴(yán)重問題。所以，要在最短的時間內(nèi)利用具有加氫裂解能力的脫硫以及脫氮催化劑來解決此問題。但是，從這兩種催化劑的使用角度而言，其極易受到積炭問題的影響而產(chǎn)生失活問題。因此，還要及時增強催化劑的抗積炭能力，從而在一定程度上充分展現(xiàn)固定床渣油加氫裝置的托殘?zhí)亢兔摿虻某尚А?/p>

3.2催化劑壽命延長控制

想要延長催化劑的使用時間，首先就要及時擴大原油的儲備能力。簡單來說，就是要科學(xué)安排生產(chǎn)環(huán)節(jié)和流程來高效提升原料結(jié)構(gòu)的作用穩(wěn)定性和安全性。而對于擴寬稀釋油，可以適當(dāng)提升稀釋油和減壓渣油的配比來有效提升混合原料油的參數(shù)，從而使其可以達(dá)到預(yù)期的參數(shù)需求。其次，在石油生產(chǎn)企業(yè)利用蒸餾設(shè)備進(jìn)行脫鹽時，要保證渣油中鈉離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)維持在3μg/g以內(nèi)。對于原料油罐，要及時利用氮氣來進(jìn)行密封并保存，這樣可以有效降低膠質(zhì)材料生成的焦物質(zhì)含量。最后，還要及時在上游設(shè)備中安裝防腐裝置，從而降低鐵銹對裝置催化劑的影響。

3.3預(yù)硫化效果控制

在控制預(yù)硫化效果的過程中：首先，應(yīng)該要縝密地把控硫化油中堿性氮的含量。在這個過程中，由于處在硫化工作的初始階段，所以在氧化狀態(tài)的加氫催化劑酸性是大于硫化狀態(tài)酸性的。因此極易出現(xiàn)吸附硫化油中芳烴和堿性氮的情況出現(xiàn)。這部分物質(zhì)，不僅僅會增加催化劑的生膠覆蓋活性點，而且還有可能會降低催化劑中硫化程度的影響。與此同時，要想控制循環(huán)氫中硫化氫的含量和溫度關(guān)系，就要及時以硫化溫度曲線為基礎(chǔ)在低溫環(huán)境下提升硫化劑的用量，從而高效降低后部床層催化劑金屬過渡的還原反應(yīng)程度，這樣一來，就可以有效提升整個固定床渣油加氫催化劑體系的上硫程度。要想利用具有活性并且已硫化的催化劑開展加氫脫硫反應(yīng)，要全面的把控好硫化油中的硫含量，為后部床層提供更多的硫化氫濃度。

結(jié)語

隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)水平的提升，使得各種石油產(chǎn)品的需求數(shù)目也在持續(xù)的增長。渣油加氫技術(shù)可以高效的對重油的品質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化和改善，但在技術(shù)應(yīng)用過程中不可避免的要使用一些催化劑，并且催化劑的使用時間大部分都非常短。所以，石油生產(chǎn)企業(yè)要想提升催化劑的使用時間，防止其短時間失活，就要及時利用各種高效的策略，來全面維持催化劑的活性，使得這部分催化劑可以全方位展現(xiàn)自身作用，最大程度的提升產(chǎn)品生產(chǎn)率和生產(chǎn)成效。

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