組合催化劑在加氫裂化裝置中的應(yīng)用

梁亞奇

摘要：某石化公司120萬t/a加氫裂化裝置應(yīng)用多種組合催化劑的生產(chǎn)情況，分析對比了主要工藝條件、產(chǎn)品質(zhì)量及其分布、裝置能耗、催化劑加工量等運(yùn)行數(shù)據(jù)。結(jié)果表明：美國UOP公司提供的組合催化劑，中質(zhì)油收率高達(dá)73.51%，但裝置能耗高達(dá)39.05kg/t，催化劑加工量為0.734萬t/t;殼牌標(biāo)準(zhǔn)催化劑公司提供的組合催化劑，石腦油收率大于30%，且有利于增產(chǎn)航空煤油，降低柴汽比，裝置能耗約為35kg/t，催化劑加工量約為1.4萬t/t。

關(guān)鍵詞：加氫裂化;催化劑;工業(yè)使用

煤油柴油加氫裂化裝置是煉油廠主要的生產(chǎn)設(shè)備，把催化柴油、直餾煤油及柴油進(jìn)行混合作為生產(chǎn)原料，可以形成柴油、輕重石腦油及航空煤油，副產(chǎn)品為液化氣。該裝置主要由吸收穩(wěn)定單元、反應(yīng)單元和分餾單元構(gòu)成，還需要配套建設(shè)公用工程，本文將對組合催化劑在加氫裂化裝置的應(yīng)用展開探討。

1裝置工藝流程及催化劑組合方案

1.1工藝流程

加氫裂化裝把石蠟基原油餾出蠟油為原料，采用一段串聯(lián)全循環(huán)流程，兼顧一次通過生產(chǎn)乙烯原料流程。反應(yīng)系統(tǒng)采用熱高壓分離器流程及爐前混氫方案，尾油循環(huán)至精制反應(yīng)器入口。分餾系統(tǒng)采用“脫丁烷塔+分餾塔”方案，同時(shí)還設(shè)置了輕烴回收及氣體脫硫單元。要產(chǎn)品有液化石油氣（LPG）、石腦油、航空煤油（簡稱航煤）、柴油、尾油等。

1.2催化劑組合方案

加氫裂化裝置所使用的幾種催化劑組合方案，2種加氫精制劑及2種加氫裂化劑組成的較復(fù)雜的催化劑組合方案;運(yùn)行時(shí)間最長的為方案4組合催化劑，達(dá)到910d;裝填量最少的為方案2組合催化劑，總裝填量為184.01t，較方案1、方案3組合催化劑裝填量分別減少了44.95，70.64t。

2催化劑運(yùn)行狀況分析

2.1原料油性質(zhì)

多種組合催化劑運(yùn)行期間原料油性質(zhì)的對比，原料油性質(zhì)波動(dòng)較大，在方案1組合催化劑運(yùn)行期間，摻煉約8%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的催化重柴油，這也是該裝置惟一一次摻煉重油運(yùn)行，其加工原料油性質(zhì)較蠟油有較大變化，初餾點(diǎn)高于設(shè)計(jì)值57℃，摻煉共進(jìn)行了4個(gè)月，后由于反應(yīng)溫升增大，催化劑失活速率加劇而停止摻煉。

2.2主要工藝條件

方案2組合催化劑的加工負(fù)荷最大，為設(shè)計(jì)負(fù)荷的90.1%;方案1組合催化劑的加工負(fù)荷最小，為設(shè)計(jì)負(fù)荷的70.4%;初始反應(yīng)活性最高的為方案1組合催化劑，其精制反應(yīng)器入口初溫為374℃;初始反應(yīng)活性最低的為方案3組合催化劑，其精制反應(yīng)器入口初溫為386℃;反應(yīng)終溫最高的為方案3組合催化劑，其裂化反應(yīng)器出口終溫高達(dá)421℃，已接近反應(yīng)器的設(shè)計(jì)溫度，同時(shí)其精制反應(yīng)器入口終溫為413℃，這已高于反應(yīng)進(jìn)料加熱爐出口設(shè)計(jì)溫度（405℃）;循環(huán)氫純度及氫分壓均在第1周期使用方案1組合催化劑時(shí)最高，后續(xù)幾個(gè)周期裝置直接使用重整氫氣作為補(bǔ)充新鮮氫氣，致使循環(huán)氫純度及氫分壓降低。

2.3產(chǎn)品分布

中質(zhì)油、輕質(zhì)油收率最高的均為方案1組合催化劑，其值相應(yīng)為73.51%，91.24%;方案2組合催化劑運(yùn)行期間，石腦油收率較設(shè)計(jì)值高10.81個(gè)百分點(diǎn)，這是因?yàn)槭X油的設(shè)計(jì)干點(diǎn)為130℃，但在實(shí)際生產(chǎn)中，考慮到石腦油用作半再生重整的熱進(jìn)料，干點(diǎn)提升到145℃所致。需要說明的是：根據(jù)化驗(yàn)餾程計(jì)算，若石腦油餾程按照130℃干點(diǎn)切割，收率應(yīng)約為24%，即仍高出設(shè)計(jì)值約4個(gè)百分點(diǎn);柴油收率較設(shè)計(jì)值低5.78個(gè)百分點(diǎn)，這同樣是為滿足生產(chǎn)需要，餾程切割點(diǎn)較設(shè)計(jì)值發(fā)生變化所致。

另外，方案2實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)裂化反應(yīng)器一床（簡稱一床，裝填Z3723裂化劑）溫升較大時(shí)，石腦油收率增加，同時(shí)柴油收率降低，因此在滿足裂化反應(yīng)器二床（簡稱二床，裝填Z673裂化劑）反應(yīng)溫度的條件下盡可能的降低一床溫升，以達(dá)到調(diào)節(jié)產(chǎn)品分布的目的。但催化劑運(yùn)行至中期后，出現(xiàn)控制一床溫升過低，不能滿足二床所需反應(yīng)熱，導(dǎo)致加工量下降的現(xiàn)象，此時(shí)只能提高一床溫升，導(dǎo)致中質(zhì)油收率下降，石腦油及氣體收率升高。

2.4產(chǎn)品質(zhì)量

采用各催化劑組合方案，產(chǎn)品均能滿足生產(chǎn)需要，質(zhì)量合格;方案2采用裂化催化劑Z3723和Z673混裝時(shí)，輕石腦油可直接作為汽油調(diào)和組分使用，航煤餾程157～230℃，閃點(diǎn)43℃，煙點(diǎn)26mm，冰點(diǎn)小于-60℃，符合3#噴氣燃料指標(biāo)要求，柴油餾程204～356℃（95%），十六烷值達(dá)到66，是理想的清潔柴油調(diào)和組分;方案1的航煤煙點(diǎn)最高，全周期平均值為27mm，其他方案的則均為26mm，這表明UOP催化劑組合能更好地滿足航煤產(chǎn)品質(zhì)量的控制。

2.5裝置能耗

方案2、方案3和方案4組合催化劑運(yùn)行期間，裝置能耗基本接近;方案1組合催化劑運(yùn)行期間，裝置加工量偏低，為提高加工量，反應(yīng)采用大空速、低轉(zhuǎn)化率、高反應(yīng)溫度、高氫油比的控制方式，致使反應(yīng)進(jìn)料泵、新氫壓縮機(jī)、循環(huán)氫壓縮機(jī)、反應(yīng)加熱爐等設(shè)備能耗偏高，進(jìn)而導(dǎo)致裝置能耗高。

3結(jié)論

120萬t/a加氫裂化裝置分別使用了由UOP、殼牌、FRIPP等催化劑專利商提供的幾種催化劑組合方案。運(yùn)行結(jié)果表明，UOP組合催化劑中質(zhì)油收率高達(dá)73.51%，但裝置能耗高達(dá)39.05kg/t，單位催化劑加工量為0.734萬t/t。組合催化劑石腦油收率大于30%，且有利于增產(chǎn)航煤，降低柴汽比，裝置能耗約為35kg/t，單位催化劑加工量約為1.4萬t/t。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉黎明，劉雅蕾，陳偉安，戴毓碩，王文平，宋伊晴，王嵐，劉增建.多種組合催化劑在加氫裂化裝置上的工業(yè)應(yīng)用[J].石化技術(shù)與應(yīng)用，2018，36（02）：120-123+127.

[2]姜維，金愛軍.加氫裂化催化劑級配技術(shù)工業(yè)應(yīng)用進(jìn)展[J].中外能源，2015，20（11）：79-85.

[3]談文芳，史建公.加氫處理催化劑級配技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)展[J].中外能源，2014，19（08）：66-76.