中油型加氫裂化催化劑運(yùn)行評(píng)價(jià)

魏嫻

(中國(guó)石油天然氣股份有限公司大連石化分公司，遼寧 大連 116032)

1 裝置概況

360萬噸/年加氫裂化裝置采用美國(guó) UOP公司加氫裂化工藝技術(shù)，并由美國(guó)UOP公司提供工藝包，裝置由反應(yīng)、分餾、脫硫和公用工程等部分組成，采用一段循環(huán)加氫裂化工藝。反應(yīng)部分采用一段循環(huán)、爐后混氫方案、熱高分工藝流程，最大限度生產(chǎn)航煤及柴油(多產(chǎn)中油方案)，分餾部分采用汽提塔、分餾塔出航煤、柴油方案，分餾塔出石腦油、航煤、柴油產(chǎn)品及尾油等產(chǎn)品，同時(shí)副產(chǎn)輕烴氣體、石腦油、少量的加氫尾油，加氫尾油是優(yōu)質(zhì)的潤(rùn)滑油原料或催化原料。

2 催化劑的性能與裝填情況

加氫裂化工藝共分兩個(gè)反應(yīng)部分，分別為加氫精制、加氫裂化，用于生產(chǎn)更清潔、飽和性能更好、價(jià)格更高的產(chǎn)品。加氫精制的作用是除去進(jìn)料中的污染物組分，而加氫裂化反應(yīng)進(jìn)一步生成可用的輕質(zhì)產(chǎn)品。

加氫裂化催化劑是雙功能催化劑，具有加氫活性和裂解活性，加氫活性由活性組分提供，裂解活性則由載體提供。加氫活性組分主要包括ⅥB族和Ⅷ族的幾種金屬如：Mo、W、Ni、Fe、Cr等的硫化物，或貴金屬Pt、Pd元素等。裂解功能一般由無定形硅鋁、分子篩等酸性載體提供。加氫裂化是在氫分壓下把低質(zhì)量大分子的原料油轉(zhuǎn)化為潔凈的小分子產(chǎn)品。大分子的原料油較之小分子的產(chǎn)品有較高的位能，為了使轉(zhuǎn)化反應(yīng)過程順利進(jìn)行，必須克服能障。催化劑的作用是可以減少或降低能障，加快反應(yīng)速度。但催化劑不能改變反應(yīng)和原料油與產(chǎn)品之間的平衡[1]。

360萬噸/年加氫裂化裝置催化劑自2014至今已經(jīng)使用6年，達(dá)到催化劑壽命周期，裝置計(jì)劃于2020年5月份停檢對(duì)催化劑進(jìn)行更換。該加氫裂化裝置反應(yīng)器為 A、B 兩系列并聯(lián)流程。加氫裂化反應(yīng)器一床層上部為保護(hù)劑，一、二、三床層裝填精制劑，四、五、六床層裝填裂化劑，六床層最下部裝填后精制劑。加氫裂化裝置催化劑為固定床催化劑，一次裝填完畢，采用密相裝填的方式。

2020年停檢更換新劑類型為加氫裂化裝置催化劑按照作用分為精制劑、裂化劑和保護(hù)劑3類。分別是保護(hù)劑型號(hào)有5種，CatTrap 30、CatTrap 50、UF-75、HYT-8119-1.3Q、HYT-8119-2.5Q；精制劑型號(hào)有兩種，分別是UF-210、HYT-6219-1.3T；裂化劑型號(hào)HC-115LT。在本次停檢期間進(jìn)行更換，本次換劑催化劑根據(jù)UOP公司推薦的方案，部分新購(gòu)催化劑分別為裂化劑HC-115LT和精制劑UF-210-2Q，除第六床層精制/裂化混合劑之外，庫(kù)存的UF-210和HC-115催化劑全部再生再利用，再生后催化劑評(píng)價(jià)均達(dá)到指標(biāo)。

本次催化劑卸劑總量約為814 t，共用9天時(shí)間，裝劑總量約為798 t(不包括瓷球)，其中再生劑500 t，新劑298 t，共用10天時(shí)間。如表1所示，給出了反應(yīng)器R-1701I催化劑裝填量，由表中數(shù)據(jù)可知，實(shí)際裝填密度與理論裝填密度基本一致。

表1 反應(yīng)器R-1701I催化劑裝填量

3 催化劑使用條件

按360萬噸/年加氫裂化裝置操作規(guī)程、工藝卡片、催化劑技術(shù)協(xié)議操作參數(shù)進(jìn)行操作，如表2所示。

表2 360萬噸/年 加氫裂化裝置操作參數(shù)

4 催化劑性能保證

催化劑性能保證主要體現(xiàn)在產(chǎn)品石腦油、航煤、柴油產(chǎn)品的質(zhì)量方面。如表3所示。

表3 產(chǎn)品主要評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)

5 原料性質(zhì)

新鮮原料性質(zhì)如表4所示。

表4 新鮮原料性質(zhì)

6 反應(yīng)溫度

給出了本次停檢更換催化劑后反應(yīng)系統(tǒng)相關(guān)工藝參數(shù)，加氫裂化為雙功能多相催化反應(yīng)，過程中的加氫、脫氫反應(yīng)同樣受到反應(yīng)溫度的影響，它與產(chǎn)品的飽和率、雜質(zhì)脫除率直接相關(guān)，從而導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量的變化[2]。裝置2020年停工檢修更換催化劑，目前催化劑運(yùn)行初期，裝置負(fù)荷較低，故造成反應(yīng)系統(tǒng)加熱爐入口溫度較低，反應(yīng)器出口溫度較低。但反應(yīng)器各床層溫度、外壁溫度和溫升均較正常。

7 新氫消耗

新氫純度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))在90%左右，CO和CO2對(duì)加氫裂化催化劑的影響基本一致，它可以在催化劑的作用下生成甲烷和水。這種甲烷化反應(yīng)會(huì)占用一部分催化劑的活性中心，因此當(dāng)其含量很高時(shí)就需要相應(yīng)提高反應(yīng)溫度。裝置設(shè)計(jì)化學(xué)氫耗為2.48wt%，實(shí)際氫耗2.78wt%。其主要原因有兩方面：裝置標(biāo)定氫耗包含溶解氫、損失氫；目前轉(zhuǎn)化率相比設(shè)計(jì)值95%低，但實(shí)際目前產(chǎn)品切割比設(shè)計(jì)干點(diǎn)偏輕，切割溫度反算至設(shè)計(jì)時(shí)，轉(zhuǎn)化率大于95%，所以化學(xué)氫耗相對(duì)設(shè)計(jì)來說會(huì)有所上漲。

8 產(chǎn)品質(zhì)量分析

在原料性質(zhì)與操作工況均滿足要求的情況下，催化劑性能主要體現(xiàn)在產(chǎn)品收率與產(chǎn)品硫含量、閃點(diǎn)、煙點(diǎn)、冰點(diǎn)以及十六烷值等產(chǎn)品質(zhì)量方面[3]。

由于裝置目前維持較低的轉(zhuǎn)化率，故尾油收率13.52%高于設(shè)計(jì)值，柴油收率低于設(shè)計(jì)值。裝置標(biāo)定時(shí)航煤運(yùn)行柴油方案，航煤收率為19.83%、柴油收率為40.68%，航煤與柴油收率為60.51%，裝置設(shè)計(jì)石腦油收率15.42%，目前石腦油收率為25.98%。主要是因?yàn)檠b置目前多生產(chǎn)石腦油，以獲得較好的經(jīng)濟(jì)效益。為了滿足市場(chǎng)需求，頻繁調(diào)整生產(chǎn)方案，提高石腦油收率，通過降低循環(huán)比，設(shè)計(jì)為1.7，裝置循環(huán)比降低至1.5，以便提升單程轉(zhuǎn)化率，目前單程轉(zhuǎn)化率持續(xù)保持在50%以上；柴油方案時(shí)提升分餾塔頂溫度，降低航煤中段回流，將航煤初餾組分完全脫空，石腦油干點(diǎn)控制不大于170 ℃，故石腦油收率大于設(shè)計(jì)值；降低柴油95%點(diǎn)，控制柴油95%點(diǎn)在不大于355 ℃，將重柴油下壓至尾油中，增加循環(huán)油中的柴油量增產(chǎn)石腦油，增加外送尾油中的柴油量，使其下游催化裝置增產(chǎn)汽油。

9 結(jié)語

加氫裂化裝置2020年停檢更換催化劑活性高、穩(wěn)定性好，產(chǎn)品質(zhì)量均滿足指標(biāo)要求，滿足加氫裂化裝置長(zhǎng)周期運(yùn)行的要求。