FZC系列催化劑在渣油加氫裝置的工業(yè)應(yīng)用

杜 煜，莊志勇，孟祥雷，牟光宇，王 帥

（中國(guó)石油遼陽石化油化廠，遼寧 遼陽 111003）

某公司的240×104t/a渣油加氫裝置采用中國(guó)石油撫順石油化工研究院的固定床渣油加氫脫硫工藝與工程技術(shù)，設(shè)計(jì)以俄羅斯原油中的減壓渣油、催化裂化重循環(huán)油和催化重柴油為原料，在渣油加氫催化劑作用下，經(jīng)過反應(yīng)脫除原料中的硫、氮、金屬等雜質(zhì)，降低殘?zhí)亢浚?］，為催化裂化裝置提供優(yōu)質(zhì)原料，同時(shí)生產(chǎn)部分柴油并副產(chǎn)少量石腦油和燃料氣。反應(yīng)部分設(shè)置I、II系列，每個(gè)系列可以單開單停，分餾部分為共用單元。

裝置于2018年9月開車，2020年9月對(duì)反應(yīng)部分I系列進(jìn)行換劑，I系列第2運(yùn)行周期催化劑為FZC系列渣油加氫處理催化劑，技術(shù)協(xié)議產(chǎn)品保證性能：加氫常渣硫≯1 600μg/g、氮≯1 600μg/g、殘?zhí)俊?.2%、（鎳+釩）≯10μg/g、鐵≯5μg/g。

I系列自2020年9月?lián)Q劑后運(yùn)行3個(gè)月，處于運(yùn)行中期，故標(biāo)定48 h。

1 裝置設(shè)計(jì)

裝置由反應(yīng)部分、分餾部分和公用工程組成，設(shè)計(jì)規(guī)模為240×104t/a，操作彈性為50%~110%，開工時(shí)數(shù)為7 600 h/a，工藝原則流程見圖1。

圖1 渣油加氫裝置工藝原則流程

2 裝置標(biāo)定

2.1 原料標(biāo)定

I系列標(biāo)定時(shí)原料油為減壓渣油、減壓蠟油、催化裂化重循環(huán)油和催化重柴油的混合油，具體比例見表1。

表1 原料油設(shè)計(jì)比例與標(biāo)定比例

混合原料油的性質(zhì)見表2。

表2 原料油性質(zhì)設(shè)計(jì)值和實(shí)際值

由表1和表2可知，此次標(biāo)定期間混合原料油中摻渣比較設(shè)計(jì)值偏高，主要因?yàn)樯嫌纬p壓裝置減壓渣油收率提高，減壓渣油中含有部分蠟油組分，故混合原料油性質(zhì)優(yōu)于催化劑設(shè)計(jì)值?；旌显现锌偭?、總氮、殘?zhí)?、金屬離子等關(guān)健性指標(biāo)均滿足催化劑限定值。

但是原料中硫含量較低，均值在8 642μg/g，對(duì)加氫反應(yīng)不利，易造成脫殘?zhí)柯?、脫氮率和脫金屬率降低?，3］。

2.2 產(chǎn)品性質(zhì)

渣油加氫裝置主要產(chǎn)品為加氫渣油、柴油，加氫渣油和熱低分油。

加氫渣油產(chǎn)品性質(zhì)見表3。

表3 加氫渣油產(chǎn)品性質(zhì)

柴油產(chǎn)品性質(zhì)見表4。

表4 柴油產(chǎn)品性質(zhì)

熱低分油產(chǎn)品性質(zhì)見表5

表5 熱低分油性質(zhì)

從表3、4、5可知，加氫柴油產(chǎn)品指標(biāo)滿足生產(chǎn)要求，加氫渣油中硫、殘?zhí)?、金屬和鐵含量均滿足催化劑設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)運(yùn)行要求，但氮含量均值為1 852μg/g，不滿足催化劑設(shè)計(jì)要求，但滿足生產(chǎn)工藝控制指標(biāo)≯2 000μg/g的要求，原因有3個(gè)。

（1）原料油中硫含量低，導(dǎo)致脫氮率降低；

（2）II系列催化劑已運(yùn)行810 h，超技術(shù)協(xié)議周期（540 h），脫氮率明顯降低。根據(jù)裝置I系列熱低分油分析結(jié)果，按照加氫渣油收率92.5%核算，I系列加氫常渣中硫含量為1 121μg/g、殘?zhí)繛?.13%、（鎳+釩）為9.19μg/g、鐵含量為3.41μg/g、氮含量為1 600μg/g，均滿足技術(shù)協(xié)議要求；

（3）從表中可以看出，12月4日的加氫渣油初餾點(diǎn)、10%點(diǎn)、金屬、粘度較12月5日偏低，主要是因?yàn)樵跇?biāo)定前，裝置原料的蠟油摻比大，在標(biāo)定前才調(diào)整原料配比值，產(chǎn)品性質(zhì)有滯后性，所以以12月5日的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

2.3 物料平衡

標(biāo)定時(shí)期的物料平衡與設(shè)計(jì)物料平衡見表6，設(shè)計(jì)和標(biāo)定時(shí)的損失主要由原料油加氫后生成硫化氫，硫化氫隨循環(huán)氫進(jìn)循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)，被貧胺液洗掉所致［4，5］。

表6 裝置設(shè)計(jì)物料平衡與標(biāo)定物料平衡

從表6可以看出裝置在標(biāo)定期間進(jìn)料減壓渣油比例比設(shè)計(jì)值稍高，蠟油比例比設(shè)計(jì)值稍低，主要因?yàn)闃?biāo)定期間常減壓裝置減壓渣油收率較正常工況偏高，導(dǎo)致減壓渣油中含有蠟油組分。

2.4 裝置能耗

設(shè)計(jì)與標(biāo)定期間能耗見表7。

從表7可以看出，標(biāo)定裝置能耗為621.7 MJ/t，比設(shè)計(jì)值748.62 MJ/t要低。相差比較大的是中壓蒸汽、電能和燃料氣消耗。

表7 裝置設(shè)計(jì)能耗與標(biāo)定能耗對(duì)比

中壓蒸汽用量少，是由于目汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速低，在滿足產(chǎn)品指標(biāo)的提前下，降低汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，節(jié)約中壓蒸汽的用量。

電耗低于設(shè)計(jì)主要采取3項(xiàng)節(jié)能措施。

（1）新氫壓縮機(jī)采用賀爾碧格系統(tǒng)，目前壓縮機(jī)的負(fù)荷在50%左右；

（2）高壓貧胺液泵目前運(yùn)行1臺(tái)即可滿足工藝生產(chǎn)需要；

（3）由于冬季生產(chǎn)，空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)較少。

燃料氣消耗比設(shè)計(jì)值低主要是裝置I系列更換催化劑，催化劑活性較高，且原料性質(zhì)優(yōu)于設(shè)計(jì)值，故反應(yīng)器入口溫度控制較低即可滿足產(chǎn)品指標(biāo)，保證產(chǎn)品質(zhì)量不過剩，燃料氣消耗量降低。

裝置標(biāo)定期間，無0.4 MPa蒸汽和污水產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

此次標(biāo)定是裝置I系列在100%負(fù)荷條件下進(jìn)行，從產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)得知，更換催化劑后，滿足生產(chǎn)要求。裝置I系列更換催化劑后，根據(jù)I系列熱低分油分析結(jié)果，按照加氫渣油收率92.5%核算，則I系列加氫常渣中硫含量為1 121μg/g、殘?zhí)繛?.13%、（Ni+V）為9.19μg/g、鐵含量為3.41μg/g、氮含量為1 600μg/g，均滿足技術(shù)協(xié)議要求。標(biāo)定期間綜合能耗為621.7 MJ/t原料，相比設(shè)計(jì)748.62 MJ/t原料低，主要產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)滿足生產(chǎn)要求，主要產(chǎn)品收率高于設(shè)計(jì)值，能耗低于設(shè)計(jì)值，證明了FZC系列催化劑在240×104t/a渣油加氫裝置工業(yè)應(yīng)用成功。