標(biāo)準(zhǔn)催化劑在加氫裂化裝置的應(yīng)用

張烜銘

【摘 ?要】現(xiàn)階段，隨著社會的發(fā)展，我國的科學(xué)技術(shù)的發(fā)展也日新月異。目前在役的中油型加氫裂化裝置正在進(jìn)行大規(guī)模輕油型改造，主要目的就是降低輕油比，提高重石腦油和航煤的收率。改造后的加氫裂化裝置應(yīng)用的催化劑多種多樣，目前應(yīng)用的催化劑主要有四家公司生產(chǎn)，分別是撫研院、標(biāo)準(zhǔn)公司、UOP公司和石科院。本文詳細(xì)總結(jié)了標(biāo)準(zhǔn)催化劑在一段一次通過和一段全循環(huán)的加氫裂化裝置的使用情況，同時對標(biāo)準(zhǔn)催化劑的性能做出了客觀對比和總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】標(biāo)準(zhǔn)催化劑;加氫裂化裝置;應(yīng)用

引言

介紹了FC52/FC32/FC80催化劑級配體系在中國石油化工股份有限公司天津分公司1.8Mt/a加氫裂化裝置上的應(yīng)用情況，并對標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：不同性能的加氫裂化催化劑經(jīng)合理級配后性能良好，對原料適應(yīng)性強，加工方案靈活，產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)良且分布合理;通過對操作條件的調(diào)整，噴氣燃料收率由20.31%提高至22.33%，柴油收率減少，達(dá)到壓減柴油的目的;液體收率、加工損失率均在指標(biāo)要求范圍內(nèi)，中間餾分油選擇性好且收率高，尾油產(chǎn)品性質(zhì)好，BMCI值降低至12.8，可以作為生產(chǎn)乙烯的優(yōu)質(zhì)裂解原料;裝置設(shè)計能耗為1488MJ/t，2019年1月實際綜合能耗為732MJ/t，較設(shè)計能耗降低較多。該催化劑級配技術(shù)的應(yīng)用達(dá)到了預(yù)期的使用效果，滿足了實際生產(chǎn)需求。

1加氫裂化催化劑級配技術(shù)簡介

（1）由于加氫裂化裝置運行到反應(yīng)末期后，精制催化劑達(dá)到設(shè)計脫氮率所需溫度明顯要高于裂化催化劑達(dá)到設(shè)計轉(zhuǎn)化率所需的反應(yīng)溫度，導(dǎo)致精制反應(yīng)器和裂化反應(yīng)器操作溫度無法匹配，需向裂化反應(yīng)器入口注入大量冷氫來降低裂化反應(yīng)器溫度。加氫裂化催化劑級配技術(shù)通過合理級配不同性能加氫裂化催化劑，可以充分發(fā)揮催化劑的耦合優(yōu)勢，提高產(chǎn)品質(zhì)量，并可提高反應(yīng)熱利用效率，降低裝置能耗。（2）FC52催化劑以富含介孔結(jié)構(gòu)的改性Y分子篩為裂化組分，以金屬Mo和Ni為加氫組分，采用混捏法與金屬再分散制備技術(shù)制備，催化劑孔結(jié)構(gòu)暢通開放，金屬與載體間的相互作用適中，加氫活性中心和裂化活性中心合理匹配，適用于多產(chǎn)高芳烴潛含量重石腦油和低BMCI值加氫尾油等優(yōu)質(zhì)化工原料。（3）FC80催化劑以富含介孔結(jié)構(gòu)的BSSY分子篩為裂化組分，以金屬W和Ni為加氫組分，采用載體成型后再浸漬金屬的制備技術(shù)制備，具有良好的加氫和加氫開環(huán)性能，有利于改善加氫裂化產(chǎn)品質(zhì)量，提高裂化反應(yīng)選擇性和催化劑運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性，改善尾油BMCI值并兼產(chǎn)優(yōu)質(zhì)3號噴氣燃料。（4）幾種不同活性的加氫裂化催化劑形成很好的活性級配梯度，可以降低不同催化劑床層入口冷氫用量，提高裂化反應(yīng)器出口換熱器熱源溫度，從而降低反應(yīng)加熱爐燃料氣消耗。

2裝置標(biāo)定

為考核裝置性能、加工能力、產(chǎn)品質(zhì)量、催化劑性能，2016年11月進(jìn)行標(biāo)定并與上周期標(biāo)定結(jié)果進(jìn)行對比。輕3+福蒂斯1+卡斯蒂利亞）為120t/h。設(shè)計油種為沙輕+沙重（1∶1）。原料來自3號常減壓直供料及罐區(qū)蠟油，標(biāo)定期間，原料油各項指標(biāo)均低于裝置設(shè)計值，適合裝置加工;裝置運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，各項工藝參數(shù)均在設(shè)計范圍內(nèi)。對操作參數(shù)進(jìn)行分析如下：總進(jìn)料量與設(shè)計值一致。為保證反應(yīng)轉(zhuǎn)化率及保護(hù)催化劑，氫油體積比高于設(shè)計值。精制催化劑空速略高于設(shè)計值，R102內(nèi)各床層裂化催化劑及后精制劑空速略高于設(shè)計值，空速的差異主要由催化劑實際裝填量與設(shè)計裝填量差異造成;根據(jù)標(biāo)定期間裝置實際運行情況，確定標(biāo)定期間的精制、裂化反應(yīng)溫度，實際精制反應(yīng)平均溫度與設(shè)計值基本一致（設(shè)計值361℃）、裂化反應(yīng)平均溫度較設(shè)計值高3℃左右（設(shè)計值378℃）。裂化平均溫度略高主要原因為原料性質(zhì)與設(shè)計相差較大。一反入口溫度較設(shè)計值高4～6℃，一床層溫升較設(shè)計值低8～16℃、二床溫升較設(shè)計值高10～18℃，總溫升高3～6℃，一反出口溫度較設(shè)計值高20℃左右;二反入口溫度較設(shè)計值高5℃左右，二反一、二床層溫度較設(shè)計值低1～2℃，三、四床層溫度較設(shè)計值高1～2℃，二反出口溫度均較設(shè)計值高2～4℃，總溫升與設(shè)計值持平。

3標(biāo)準(zhǔn)催化劑的使用情況

3.1某公司130萬t/a加氫裂化裝置

某公司加氫裂化裝置采用標(biāo)準(zhǔn)公司的靈活性加氫裂化催化劑Z3733/Z673和精制劑DN3621/DN3551。因此該公司2019年大修，該加氫裂化裝置的精制反應(yīng)器的精制劑準(zhǔn)備再生和補劑，裂化反應(yīng)器的裂化劑不準(zhǔn)備再生，還要再用一個周期（3～4年），這預(yù)示標(biāo)準(zhǔn)裂化催化劑至少6年不用再生，這既節(jié)約檢修時間，又能節(jié)約再生和補劑費用。2016年7月27日9時至2016年7月29日9時，合計48小時，裝置新鮮進(jìn)料量為129.92t/h，裝置生產(chǎn)負(fù)荷為83.95%，其中減壓蠟油摻煉比例為30.81%，焦化蠟油摻練比例為15.13%，直餾柴油摻煉比例約為54.06%，標(biāo)定負(fù)荷為83.92%。該裝置反應(yīng)部分的操作條件如表1所示，反應(yīng)器入口溫度為361℃，反應(yīng)器出口溫度為407～408℃，精制平均溫度373.7℃，裂化平均溫395.6℃。產(chǎn)品分布中航煤和重石腦收率達(dá)到60.68%。

3.2某公司180萬t/a加氫裂化裝置

某公司180萬t/a加氫裂化裝置一直使用標(biāo)準(zhǔn)劑（目前為靈活性催化劑，主要生產(chǎn)重石、航煤和尾油），分別為精制劑DN3551/DN3651和裂化劑Z503/Z3733。該裝置反應(yīng)部分的操作條件如表3所示，華錦加氫裂化為標(biāo)準(zhǔn)催化劑，反應(yīng)器入口溫度為344.3℃，反應(yīng)器出口溫度為384.4℃，精制平均溫度344.3℃，裂化平均溫387.6℃。

3.3某公司120萬t/a加氫裂化裝置

某公司120萬t/a加氫裂化裝置為一段串聯(lián)全循環(huán)流程，2016年5月第四次停工大檢修，采用標(biāo)準(zhǔn)的加氫精制催化劑DN-3552/DN-3551/Z-503，加氫裂化催化劑Z-673/Z-MD20/DN-3552（86.15t）以及保護(hù)劑SentryOptiTrap和OptiTrap（6.78t）。截止2019年3月12日，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，目前催化劑處于使用末期，催化劑活性良好，精制反應(yīng)器的入口溫度為386.6℃。裂化反應(yīng)器入口溫度396.7℃，出口溫度405℃，反應(yīng)器床層最高溫度406.1℃。該裝置反應(yīng)部分的操作條件如表5所示，該公司加氫裂化裝置精制反應(yīng)器的入口溫度為377.4℃，裂化反應(yīng)器入口為388.3℃，裂化反應(yīng)器的出口溫度為392.7℃產(chǎn)品分布中航煤和重石腦收率達(dá)到52%。

3.4能耗情況

裝置設(shè)計能耗為1488MJ/t，2019年1月實際綜合能耗為732MJ/t，較設(shè)計能耗降低較多，主要表現(xiàn)：①加氫裂化催化劑采用級配體系，可以降低不同催化劑床層入口冷氫用量，提高裂化反應(yīng)器出口換熱器熱源溫度，從而大幅降低了反應(yīng)加熱爐燃料氣消耗;②對部分機泵葉輪進(jìn)行切割，在實際生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)部分機泵余量較大，因而對有余量的泵進(jìn)行了葉輪切割，機泵運轉(zhuǎn)正常，使得泵的電流下降，進(jìn)而達(dá)到節(jié)電的目的;③保證反應(yīng)器入口氫油比控制在下限操作，調(diào)節(jié)循氫機轉(zhuǎn)速，從而使中壓蒸汽耗量降低。

結(jié)語

標(biāo)準(zhǔn)催化劑可以不用液氨鈍化，節(jié)約開工時間和降低操作液氨的泄露和傷人風(fēng)險。根據(jù)錦州和某公司加氫裂化裝置經(jīng)驗，標(biāo)準(zhǔn)的裂化劑至少6年再生一次，這有利于節(jié)約資金和減少檢修時間，標(biāo)準(zhǔn)公司的精制催化劑活性高，脫硫脫氮效果好，而且精制催化劑和裂化催化劑溫度匹配好，不會發(fā)生飛溫情況。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：中國石油天然氣股份有限公司烏魯木齊石化分公司）