RS-2100催化劑在柴油加氫精制裝置的應(yīng)用

孟祥雷，段華京，石巖峰，鄭喜龍，杜 策

（1.中國石油遼陽石化油化廠，遼寧遼陽111003；2.中國石油遼陽石化煉油廠，遼寧遼陽111003）

為滿足柴油產(chǎn)品質(zhì)量升級(jí)，遼陽石化公司于2007 年建的1.2 Mt/a 柴油加氫精制裝置，原料油為5.5 Mt/a常減壓裝置加工的俄羅斯原油的直餾柴油和少量石腦油,考慮了加工焦化汽、柴油的可能性。通過加氫精制生產(chǎn)出精制柴油和石腦油，在生產(chǎn)過程中生成少量的酸性氣體和瓦斯。2019 年大檢修期間，裝置更換石科院開發(fā)并由撫順石化催化劑廠生產(chǎn)的預(yù)硫化態(tài)RS-2100 柴油超深度脫硫催化劑，用以生產(chǎn)國Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)柴油［1，2］。

1 工業(yè)應(yīng)用

1.1 催化劑性質(zhì)及裝填

柴油加氫裝置由反應(yīng)部分、分餾部分、氣體壓縮部分組成，設(shè)計(jì)規(guī)模為1.2 Mt/a，操作彈性為60%～110%，年開工時(shí)數(shù)為8 400 h。

催化劑裝填質(zhì)量很重要，不僅影響到催化劑的裝填量，與裝置的處理量有關(guān)，更重要的是在裝填過程中若疏密不均，很容易使物料走“短路”或床層下陷，造成反應(yīng)器內(nèi)物料和溫度分布不均，物料與催化劑接觸時(shí)間不等的現(xiàn)象，影響到產(chǎn)品的質(zhì)量和催化劑的壽命。如果瓷球的粒度與催化劑的粒度搭配不合適則可能造成催化劑的遷移。因此，對(duì)催化劑的裝填必須高度重視，嚴(yán)格按照要求進(jìn)行。

反應(yīng)器中裝有2種催化劑，填裝方式為自然填裝，主催化劑為預(yù)硫化態(tài)的RS-2100、保護(hù)劑為預(yù)硫化態(tài)的RG-1，采用自然裝填方式，開工后催化劑各床層溫度分布上看，各徑向溫差不大于2 ℃，各軸向溫差均勻，無熱點(diǎn)產(chǎn)生，說明催化劑裝填均勻，無溝流或偏流現(xiàn)象發(fā)生,催化劑的性質(zhì)和裝填參數(shù)分別見表1，2。

表1 催化劑的性質(zhì)

表2 催化劑裝填

1.2 催化劑活化

經(jīng)過器外預(yù)硫化的催化劑并不是被充分硫化的催化劑，而是經(jīng)過器外的硫化過程將硫固定在催化劑上，裝入反應(yīng)器后需進(jìn)一步處理使之完全硫化，以使催化劑活性達(dá)到最佳，這一過程稱為器外預(yù)硫化催化劑的活化。只有經(jīng)過活化后，催化劑才可能達(dá)到預(yù)期活性［3］。

催化劑活化的充分與否決定了催化劑活性的高低，因此催化劑的活化步驟成為器外預(yù)硫化催化劑開工過程中至關(guān)重要的步驟，必須嚴(yán)格按照操作要點(diǎn)進(jìn)行操作。

氫氣氣密過程結(jié)束，高分壓力降至5.0 MPa，催化劑床層最高點(diǎn)溫度不高于80 ℃，建立氫氣循環(huán)，保持循環(huán)氫最大量。引常二線直餾柴油進(jìn)入裝置，（當(dāng)高分液位穩(wěn)定后，將高分油向不合格產(chǎn)品罐甩油，直至流出油清澈為止）并建立反應(yīng)循環(huán)?；罨绦蜻M(jìn)行升溫操作，以15 ℃/h 的升溫速率將反應(yīng)器入口溫度升至320 ℃?；罨^程中循環(huán)氫中H2S濃度的變化規(guī)律是：H2S濃度先是升高，達(dá)到最高點(diǎn)后逐漸下降，當(dāng)下降到穩(wěn)定值后H2S濃度不再變化或略微下降。320 ℃恒溫階段結(jié)束前，高分氣中H2S低于3 000 μg/g，且高分和低分連續(xù)2次放不出水，表明催化劑活化結(jié)束,活化程序見表3。

表3 催化劑活化程序

1.3 催化劑初活穩(wěn)定

經(jīng)過活化處理的催化劑具有較高的活性，如果這時(shí)與劣質(zhì)的原料特別是二次加工餾分油如焦化汽柴油等接觸，催化劑表面積炭的速度會(huì)加快，同時(shí)催化劑的活性下降，最后催化劑表面積炭達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定值，催化劑的活性也穩(wěn)定下來［4］。為使催化劑的活性穩(wěn)定在較高的水平上，催化劑在運(yùn)轉(zhuǎn)初期使用能使催化劑積炭速度減慢的直餾柴油(終餾點(diǎn)＜350 ℃，硫含量大于 2 000 μg/g，溴價(jià)小于5 gBr/100g，運(yùn)轉(zhuǎn)48 h，初活穩(wěn)定工藝條件見表4。

表4 初活穩(wěn)定工藝條件

2 裝置運(yùn)行分析

初活穩(wěn)定48 h 結(jié)束，降低反應(yīng)器入口溫度至300 ℃，系統(tǒng)穩(wěn)定后，開始引入常二線直餾柴油。逐步調(diào)整處理量、反應(yīng)器入口溫度等重要參數(shù)至產(chǎn)品硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10 μg/g。反應(yīng)器內(nèi)的主要工藝參數(shù)、原料及產(chǎn)品性質(zhì)情況分別見表5，6。

表5 反應(yīng)器主要工藝參數(shù)

續(xù)表5

表6 反應(yīng)器主要工藝參數(shù)

由表5，6可知，在循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)未投用的情況下，循環(huán)氫中H2S 含量較高，在生產(chǎn)超低硫產(chǎn)品情況下，對(duì)催化劑加氫脫硫活性有抑制作用［5］。

從反應(yīng)器主要工藝參數(shù)可以看出反應(yīng)入口溫度在324～328 ℃之間，出口溫度 354～358 ℃之間。床層總溫升穩(wěn)定在29～30 ℃，循環(huán)氫量在54 000～59 000 m3/h，氫油比在289～316，沒有滿足反應(yīng)器入口氫油體積比≮400 的要求。因?yàn)檫\(yùn)行初期催化劑活性較強(qiáng)，溫升較高，為保證催化劑長周期運(yùn)行，因此催化劑一、二床和二、三床之間的冷氫都有開度，最大量時(shí)為17 000 m3/h。

因?yàn)楦邏嚎绽滗@鹽結(jié)晶問題，裝置滿負(fù)荷時(shí)循氫機(jī)發(fā)生喘振，反飛動(dòng)閥開度達(dá)到40%，返回流量最大達(dá)到25 000 m3/h，反應(yīng)器入口氫流量降低，因此沒有滿足反應(yīng)器入口氫油體積比≮400 的要求。脫硫率大于99%，脫氮率大于99%，產(chǎn)品十六烷值提高了3.3，達(dá)到了≮2.5 的保證值。多環(huán)芳烴含量2.2%，達(dá)到了≯6%的保證值。柴油硫含量達(dá)到8.3 mg/g，達(dá)到了≯9.0 mg/g 保證值。催化劑運(yùn)行效果良好，能夠滿足生產(chǎn)國VI標(biāo)準(zhǔn)的優(yōu)質(zhì)柴油。

3 結(jié)束語

RS-2100催化劑在1.2 Mt/a柴油加氫精制裝置工業(yè)應(yīng)用取得成功，說明RS-2100 催化劑具有良好的加氫脫硫活性，能夠滿足生產(chǎn)國Ⅵ質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)清潔柴油的需要，是一種生產(chǎn)超低硫柴油的理想催化劑。