高效加氢裂化催化剂级配技术开发及应用探讨

高效加氢裂化催化剂级配技术开发及应用探讨

闫智斌 牟豪

中国石油四川石化 四川 成都 611930

摘要：近些年以来，加氢裂化技术的发展速度不断加快，而开发催化剂则是该技术得以持续进步的关键。通过有关的催化剂级配技术，本文针对当前四川石化的两种加氢裂化装置反应器，做出相应的改造处理。最终得出的结果表明，对催化剂级配与加氢选择级配进行有机的结合，可以促使多芳烃得以有效的转化，继而对链烷烃进行保留，以将重石脑油与喷气燃料多产的目标实现，同时将反应器的压降与循环氢的压缩机运行所产生的能耗降低，从而使投资的成本减少。

关键词：加氢裂化；催化剂级配；技术开发

前言：加氢裂化工艺可以把高硫蜡油等劣质的原料，通过相应的技术手段，转化为优质的柴油、石脑油及喷气燃料等等,在升级炼化企业油品质量，以及优质化工原料生产中，属于是一种核心的工艺技术。该技术的催化剂拥有双重功能，即加氢与裂化,按照性能进行分类主要有四种，分别是轻油型、灵活型、中油型与无定形型。在这当中，轻油型的催化剂分子有着较高的筛含量，以及最高的催化剂活性；无定形型的催化剂基本上是没有分子筛的，而且有着最低的催化剂活性。即便这四类催化剂能够生产出优质的柴油、重石脑油等,但它们都有着较大的操作条件与产品分布差异。此类装置在建成并投产之后，其在催化剂的类型与产品的方案等方面，均较为固定,并且加氢裂化的反应器一般仅是装填一种常用的催化剂。基于此，本文对高效加氢裂化催化剂级配技术开发及应用进行探讨，便具有一定的价值。

1高效加氢裂化催化剂级配技术开发

因为灵活型的催化剂能够对反应的温度，做出适当的调整，因此可以对产品的分布进行明显的改变。高中油型的催化剂不但有着良好的中间馏分油选择性，并且其在加氢方面的性能，相比于灵活型要好很多。高中油型催化剂所生产出的喷气燃料，存在着高烟点,加氢尾油的芳烃指数(BMCI)值要更高，但其在裂化方面的活性相较于灵活型较差。针对四川石化1.50Mt/a的实际加氢裂化装置的操作工况，本文分别对比了不同的催化剂装填方式。

针对于催化剂选择相对单一的装填方式，极易有产品的选择性单一的问题发生。除此之外，还会出现较多的反应热损失，而催化剂级配技术在加氢裂化装置的内部进行应用，是基于反应过程的机理，考量到原料油不同的内烃类型，其在催化剂活性中心反应发生的顺序与竞争吸附，在不同的反应区域内，选择出类型较为合适的裂化剂，进行装填操作，继而将各类级配的特殊应用性能激发出来，从而使优势互补得以实现，有效富集目标产品内的不同烃类的组分，并尽可能地提高产品的质量。其中，第一周期的催化剂装填，选择的主要是密相装填的方式，催化剂的总量为457t，第二周期则以普通的装填为主，用量为426t。同时，在第二周期内，选择4种保护剂级配，逐步降低有关的直径与孔隙率，加氢的活性则会不断的扩大，可以完美融合孔隙率与梯度的级配，将脱金属剂的总装填量减少，其有关的体积空速2.3倍于第一周期。在实际的生产当中，合理监控原料油的金属含量，防止反应器的压差发生过快增加过快的情况。精制一床层内的脱金属剂有关的反应体积减少，一般是将脱氮催化剂当作补充，为将反应压降削弱,第二周期的精制反应器有关的床层空隙率，要大于第一周期，其体积空速1.08倍于第一周期，与裂化-床层所使用到的精制催化剂进行结合，第二周期的有关精制催化剂的整体使用量减少了15.5%(w)。

为进一步对冷氢操作进行优化，第二周期在裂化反应器的下方床层，对活性较低的催化剂，进行级配处理。此外，该周期的相有关加工方案有着较高的转化率。同时，为保证该周期内的有关裂化剂的装填数量大于第一周期，体积空速相对不高。在裂化反应的装置内部装填催化剂，需要遵循自上而下的顺序，使活性得以不断地下降。其中，第一床层为最高裂化活性的 ,可以使多芳烃的转化率显著提高。而第二、三层的活性则相对较低，为使用有着选择性较强的石脑油 ，将航煤与重石的收率提高，最后一层有着最低的活性，选择有着较强选择性的芳烃开环 型的裂化剂 。选该工艺进行装填的操作，可以对链烷烃的转化加强控制，并从最大程度地保留尾油组分当中的链烷烃，以将尾油BMCI减少。

2高效加氢裂化催化剂级配技术开发应用

2.1应用工艺参数分析

通过上述分析发现，在有着相同处理量的条件之下，第二周期内部的裂化及精制反应器的整体压降，与第一周期的结果相比要小很多，整体的降幅约在20%以上。而在第二周期当中可选普通的装填方式，对催化剂进行装填，第一周期内则可选择密相装填方式，因常规的装填床层相比于密相装填，其孔隙率要更高，致使第二周期的床层空隙率扩大，并减少了压降。即便是掺炼的催化在第一周期内的比例较高，但是第二周期内原料的氮含量，整体达到了44%，硫含量整体达到35%。由于该裂化装置内部的油氮含量，一般是低于10ug/g，在产品指标相同的情况之下，进一步提升了第二周期内的有关精制脱氮、硫的深度。而在第二周期内的有关精制反应的温度均值相比于第一周期，有1度的偏差。

此外，精制剂在第二周期中的总装填质量和约降低了16.5%，表明装填量在精制段要更加的少，而在加氢脱硫、脱氮有着较高反应深度的情况之下，反应温度有着更低的需求，而RN-410与KF-848这两种精制的催化剂，其脱硫、脱氮的活性都很高。第二周期均温与第一周期的精制反应温度总和具有相似性，表明在两个周期内的裂化段，其具有大致相同的进料条件。而裂化均温在第二周期内与第一周期相相比较，高出了8℃，转化率的结果相比于第一周期，要高出8℃，相比于第一周期的转化率，则高出3%，表明相比于第一周期,催化剂的活性出现了整体的下降。

2.2应用运行结果分析

在第二周期内，选择了反应器级配、保护剂和普通装填等方式，使催化剂的整体用量进一步减少，投资成本显著降低，而裂化、精制反应器压降的减少均在20%以上，使运行的周期增加。其中，精制催化剂在选择 的组合方式之后,相比于第一周期的结果，在装填的催化剂低至16.5%的情况下，加氢脱硫率整体增幅为1.6%，脱氮率的增幅为0.4%。裂化反应器选择的主要是活性逐渐降低的有关级配方法，相比于第一个周期的结果，催化剂的整体活性均显著降低，而在尾油、重石脑油有着相同收率的条件之下，喷气燃料与重石脑油的收率总和在50%以上，其中有关的喷气燃料收率，在整体提高1倍的情况之下，有关烟点提高了3mm，而尾油BMCI则降低5.5个单位，在多产喷气燃料与重石脑油初步达到的情况下，极大地提高了尾油的生产品质目标。运用催化剂级配改造优化裂化、精制反应器，可以使整体的操作性能显著提高。

结论：综上，通过系统分析催化剂级配有关技术，可以对其在改造反应器当中，所具有的应用效果，实现精准掌控，继而为后期高效加氢裂化催化剂级配技术的应用，提供一定的借鉴。