預(yù)處理和加氫裂化催化劑提高加氫裂化裝置潛能

加氫裂化預(yù)處理和分子篩加氫裂化催化劑廣泛應(yīng)用于煉油過程。選擇合適的催化劑組合可以最大限度提高原料轉(zhuǎn)化率，同時(shí)保持預(yù)期產(chǎn)品餾分高選擇性。加氫裂化預(yù)處理催化劑主要目標(biāo)是去除有機(jī)氮和硫，并使芳烴飽和。含氮化合物會(huì)顯著降低加氫裂化催化劑的活性。此外，芳烴不易裂化，通過預(yù)處理催化劑使其飽和，生成的環(huán)烷烴在加氫裂化催化劑上更易裂化，同時(shí)增加了利潤(rùn)。

TK-611 HyBRIM是Haldor Topsoe最新HyBRIM催化劑之一，可提高加氫裝置性能。為了滿足煉廠需求，為各類原料提供靈活解決方案，Haldor Topsoe還研究了加氫裂化預(yù)處理催化劑與加氫重整催化劑間的協(xié)同作用。加氫裂化催化劑性能取決于分子篩類型、分子篩孔隙度、分子篩酸度和酸性位鄰近度等因素。該公司還控制氧化鋁、鋁硅、金屬和金屬/ 載體關(guān)系，以及制造過程中嚴(yán)格質(zhì)量控制，使得HyBRIM能達(dá)到預(yù)期催化劑性能。

Haldor Topsoe金屬加氫裂化催化劑組合主要提供紅色系列、藍(lán)色系列和D-sel系列三種類型催化劑。紅色系列提供最大限度加氫，提高石腦油和煤油收率，并改善未轉(zhuǎn)化油（UCO）。藍(lán)色系列平衡了中間餾分高收率和優(yōu)化柴油特性。D-sel系列在煤油和柴油餾分中提供中間餾分最高收率。

商業(yè)經(jīng)驗(yàn)Haldor Topsoe與La Rábida煉廠密切合作，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)煉油利潤(rùn)最大化。La Rábida煉廠煉油能力950萬噸/年，加上Gibraltar San Roque和Tenerife裝置，總煉油能力接近2 607萬噸/年。La Rábida煉廠NK裝置以單級(jí)循環(huán)（SSREC）方式運(yùn)行。加氫裂化裝置最初設(shè)計(jì)用于處理5 800噸/日的減壓瓦斯油（VGO），但目前操作能力提高了33%。VGO進(jìn)料來自儲(chǔ)罐或直接來自兩個(gè)減壓蒸餾裝置。

液體進(jìn)料通過多重過濾系統(tǒng)，最大限度減少壓降問題。部分循環(huán)氣與來自分餾段交換器下游液體進(jìn)料一起引入，而其余循環(huán)氣在裝置主加熱爐中加熱。在加熱爐下游，反應(yīng)器以最佳比例裝載預(yù)處理和加氫裂化催化劑，達(dá)到相同循環(huán)周期，并在總轉(zhuǎn)化率80%的情況下最大限度提高中間餾分。分離段分為循環(huán)氣凈化、汽提塔和分餾塔三個(gè)區(qū)域。凈化段用稀胺洗滌循環(huán)氣中硫化氫，使其降至極低含量。汽提塔回收輕石腦油，同時(shí)主分餾塔將流出物分解為重石腦油、煤油、柴油和UCO等產(chǎn)品餾分。NK裝置使用Haldor Topsoe催化劑連續(xù)運(yùn)行了5個(gè)周期。早期由于壓降問題，周期長(zhǎng)度受到限制。2018年安裝的高效液相高度捕集器（HELPsc）解決了壓降問題，可在后續(xù)循環(huán)中改善TK-611 HyBRIM活性。

選擇加氫裂化催化劑是為了使中間餾分（煤油和柴油）最大化。TK-9X9 D-sel催化劑對(duì)中間餾分具有最高選擇性。TK-611 HyBRIM的7°C（13°F）窄餾分活性高于TK-609 HyBRIM。此外，兩種催化劑顯示出相同失活速率，并且裝置不存在壓降問題。此外，Haldor Topsoe還對(duì)每個(gè)循環(huán)進(jìn)行了性能保證試運(yùn)行（PGTR），評(píng)估該裝置催化劑性能。在每個(gè)循環(huán)PGTR過程中，該裝置以相似進(jìn)料速率和原料特性運(yùn)行，目標(biāo)是總轉(zhuǎn)化率為80%。在相同總轉(zhuǎn)化率下，TK-611 HyBRIM比TK-609 HyBRIM有更高收率。較高收率是由于原料沸點(diǎn)變化，與原料在TK-9X9 D-sel上裂解之前，先在HyBRIM催化劑上脫硫和芳香飽和有關(guān)。產(chǎn)品餾分密度降低導(dǎo)致較高收率，主要是煤油餾分，其次是重石腦油、柴油和輕石腦油。此外，TK-611 HyBRIM預(yù)處理的煤油煙點(diǎn)有了實(shí)質(zhì)性改進(jìn)。在相同總轉(zhuǎn)化率下，煙點(diǎn)大約提高兩個(gè)點(diǎn)。影響煙點(diǎn)的單芳烴主要集中在煤油餾分中，煙點(diǎn)提高歸功于TK-611 HyBRIM深度加氫程度更高，進(jìn)一步減少了TK-611 HyBRIM中單芳烴。因此，采用加氫活性高的加氫裂化預(yù)處理催化劑具有明顯優(yōu)勢(shì)。

商業(yè)案例在La Rábida煉廠和Haldor Topsoe工廠進(jìn)行了中試，評(píng)估NK裝置靈活性，改變產(chǎn)品收率，降低柴油餾分收率，最大限度提高重質(zhì)石腦油和煤油收率。中試裝置試驗(yàn)采用原料與PGTR所用原料相似。選擇TK-611 HyBRIM作為加氫裂化預(yù)處理催化劑，并選擇紅色系列的兩種金屬加氫裂化催化劑組合，提供更高重質(zhì)石腦油和煤油收率，最大限度減少輕組分。同時(shí)，在相同條件下對(duì)現(xiàn)有TK-9X9 D-sel加氫催化劑進(jìn)行了測(cè)試。在兩種催化劑體系中，調(diào)整加氫裂化操作條件得到相同總轉(zhuǎn)化率。紅色系列催化劑比現(xiàn)有加氫裂化催化劑TK-9X9 D-sel窄餾分27℃（50°F）活性高。此外，降低了兩個(gè)床層平均溫度差距，可以減少上游反應(yīng)器（床層）放熱依賴，并在處理石蠟基或低硫原油時(shí)，提供了不提高溫度的操作靈活性。紅色系列催化劑證明了適當(dāng)控制裂化和氫，可最大限度減少輕組分和輕石腦油，同時(shí)最大限度地增加重石腦油和煤油，壓減柴油。與TK-9X9 D-sel相比，紅色系列催化劑產(chǎn)生的輕石腦油餾分含有更高異構(gòu)烷烴，有利于汽油具有較高辛烷值。此外，石腦油越重，芳潛含量（N+2A）越高，有利于最大限度提高輕質(zhì)芳烴收率。由于紅色系列催化劑提高了密度，改善了煤油餾分煙點(diǎn)。柴油餾分十六烷指數(shù)大幅提高，UCO黏度指數(shù)提高，適合生產(chǎn)III類潤(rùn)滑油基礎(chǔ)油。

通過將目前TK-9X9 D-sel改為紅色系列催化劑最佳組合，煉廠能最大限度提高重石腦油和煤油收率，并大幅提高產(chǎn)品性能。采用TK-6001 HySwell作為預(yù)處理催化劑，可進(jìn)一步提高催化劑性能和產(chǎn)品性能，氫化活性顯著提高。輕石腦油中烷烴含量較高，提高辛烷值。重石腦油中N+2A含量較高，最大化輕質(zhì)芳烴收率。