第三代RHT系列催化劑在2.0 Mt/a渣油加氫裝置的工業(yè)應用

王 明 進

(中國石化催化劑長嶺分公司，湖南 岳陽 414100)

第三代RHT系列催化劑在2.0 Mt/a渣油加氫裝置的工業(yè)應用

王 明 進

(中國石化催化劑長嶺分公司，湖南 岳陽 414100)

介紹了中國石化石油化工科學研究院開發(fā)的第三代RHT系列催化劑在中國石化茂名分公司2.0 Mta渣油加氫裝置的工業(yè)應用情況。結(jié)果表明，第三代RHT系列催化劑的加氫脫硫、降殘?zhí)亢图託涿摻饘傩阅苊黠@優(yōu)于參比催化劑，加氫脫氮性能與參比催化劑相當。

渣油加氫 催化劑 加氫脫硫 殘?zhí)?加氫脫金屬

中國石化茂名分公司(簡稱茂名分公司)2.0 Mt/a渣油加氫裝置于1999年8月建成，并于當年12月底首次開工運轉(zhuǎn)，是該公司加工進口高硫原油的核心裝置之一。該裝置有I列、Ⅱ列兩個反應系列，每個系列有5臺反應器，設計加工原料為伊朗減壓渣油、沙特輕質(zhì)原油減壓渣油和伊朗蠟油的混合油，除生產(chǎn)少量石腦油和柴油外，其主要產(chǎn)品加氫渣油可作為重油催化裂化裝置原料[1]。

該渣油加氫裝置從1999年12月首次開工到2012年7月31日已先后運轉(zhuǎn)7個周期，每個周期兩個反應系列采用同一家或不同專利商的渣油加氫催化劑[2]。第八周期Ⅱ列采用中國石化石油化工科學研究院(簡稱石科院)開發(fā)、中國石化催化劑長嶺分公司生產(chǎn)的第三代RHT系列渣油加氫催化劑[3-4]，Ⅰ列采用另一家科研單位開發(fā)的渣油加氫催化劑。本文重點介紹該裝置第八周期采用石科院第三代RHT系列催化劑的工業(yè)應用情況。

1 催化劑牌號與功能

2012年7月31日，茂名分公司渣油加氫裝置第七周期停工換劑。Ⅱ列更換為石科院開發(fā)的第三代RHT系列催化劑，Ⅰ列采用另一家科研單位開發(fā)的催化劑。第三代RHT系列催化劑的牌號和主要功能見表1[3]。2012年9月7日，Ⅰ列、Ⅱ列開工正常，開始第八周期運轉(zhuǎn)。

表1 第三代RHT系列催化劑牌號和主要功能

2 裝置標定

2.1 初期標定

2012年11月14—15日進行渣油加氫裝置初期標定，此時裝置已經(jīng)運轉(zhuǎn)72天。標定期間的主要操作條件見表2，標定結(jié)果見表3。由表2可以看出，標定期間Ⅰ列、Ⅱ列的進料量與反應溫度基本相同。由表3可以看出：初期的兩次標定中，Ⅱ列催化劑的脫硫率較Ⅰ列分別高3.39百分點和2.75百分點，降殘?zhí)柯瘦^Ⅰ列分別高3.39百分點和2.06百分點，脫金屬率較Ⅰ列分別高3.74百分點和2.30百分點；Ⅰ列催化劑的脫氮率較Ⅱ列分別高1.69百分點和4.83百分點。表明裝置運轉(zhuǎn)初期Ⅱ列催化劑的加氫脫硫活性、降殘?zhí)炕钚院兔摻饘倩钚愿哂冖窳写呋瘎?，Ⅰ列催化劑的加氫脫氮活性高于Ⅱ列催化劑?/p>

表2 初期標定期間主要操作條件

1) 由于兩個系列共用循環(huán)氫壓縮機和新氫壓縮機，因此循環(huán)氫出入口壓降和補充氫流量兩列共用一個值。

表3 初期標定結(jié)果

2.2 中期標定

2013年3月26—27日進行渣油加氫裝置的中期標定，此時渣油加氫裝置已經(jīng)連續(xù)運轉(zhuǎn)204天。標定期間的主要操作條件見表4，標定結(jié)果見表5。從表4可以看出，標定期間Ⅰ列、Ⅱ列的進料量和反應溫度均基本相同。

表4 中期標定期間主要操作條件

1) 由于兩個系列共用循環(huán)氫壓縮機和新氫壓縮機，因此循環(huán)氫出入口壓降和補充氫流量兩列共用一個值。

表5 中期標定期間原料和產(chǎn)物性質(zhì)

由表5可以看出，中期的兩次標定中，Ⅱ列催化劑的脫硫率較Ⅰ列分別高3.84百分點和3.21百分點，降殘?zhí)柯瘦^Ⅰ列分別高1.82百分點和1.41百分點，脫金屬率較Ⅰ列分別高3.12百分點和0.97百分點，3月26日Ⅱ列催化劑的脫氮率較Ⅰ列高1.73百分點，3月27日Ⅰ列催化劑的脫氮率較Ⅱ列高0.95百分點。表明裝置運轉(zhuǎn)到中期，Ⅱ列催化劑的加氫脫硫活性、降殘?zhí)炕钚院兔摻饘倩钚匀匀桓哂冖窳写呋瘎窳写呋瘎┑募託涿摰钚月愿哂冖蛄写呋瘎?。從初期標定和中期標定的結(jié)果可以看出：Ⅱ列催化劑具有良好的加氫脫硫活性、降殘?zhí)炕钚院兔摻饘倩钚缘姆€(wěn)定性；與裝置運轉(zhuǎn)初期相比，裝置運轉(zhuǎn)中期Ⅱ列催化劑的脫硫活性與Ⅰ列催化劑的脫硫活性差距加大。

3 裝置日常運轉(zhuǎn)情況

茂名分公司渣油加氫裝置第八周期于2013年10月10日停工，第八周期Ⅱ列共運轉(zhuǎn)402天。

3.1 操作參數(shù)

圖1為第八周期Ⅰ列、Ⅱ列的催化劑床層平均溫度變化情況，圖2為反應進料量變化情況。由圖1和圖2可以看出，整個運轉(zhuǎn)周期Ⅰ列、Ⅱ列的催化劑床層平均溫度和反應進料量基本相同。

圖1 第八周期催化劑床層平均溫度變化情況▲—Ⅰ列； ◆—Ⅱ列

圖2 第八周期反應進料量變化情況●—Ⅰ列； ▲—Ⅱ列； —設計進料量

圖3為第八周期Ⅰ列、Ⅱ列的催化劑床層總溫升變化情況。由圖3可以看出，裝置運轉(zhuǎn)150天以前，兩列催化劑床層總溫升差別不大，大部分時間Ⅱ列的催化劑床層總溫升略高于Ⅰ列；運轉(zhuǎn)150～330天期間，Ⅱ列的催化劑床層總溫升明顯高于Ⅰ列；運轉(zhuǎn)330天后，兩列催化劑床層總溫升差別不大，有時Ⅰ列的催化劑床層總溫升略高于Ⅱ列。

渣油加氫過程中，發(fā)生的主要反應有加氫脫硫、脫氮、脫金屬等反應，以及殘?zhí)壳吧砦镛D(zhuǎn)化，這些反應均為放熱反應，其中加氫脫硫反應是渣油加氫過程中的主要反應，對總反應熱的貢獻最大。反應溫升在一定程度上反映了催化劑的活性狀況，同時渣油加氫反應過程中也會發(fā)生臨氫熱裂化副反應，反應所產(chǎn)生烯烴的加氫反應也為放熱反應，因此副反應過多也會使溫升增加，特別是在操作末期，反應溫度較高，副反應相應增加[5]。

由裝置標定結(jié)果可以看出，與裝置運轉(zhuǎn)初期相比，裝置運轉(zhuǎn)中期Ⅱ列催化劑的脫硫活性與Ⅰ列催化劑的脫硫活性差距加大，因此裝置運轉(zhuǎn)150天以前，兩列反應溫升差別不大，大部分時間Ⅱ列的催化劑床層總溫升略高于Ⅰ列；隨著兩列催化劑加氫脫硫活性差距加大，兩列反應溫升差別增大，Ⅱ列的催化劑床層總溫升明顯高于Ⅰ列；到反應末期，隨著反應溫度升高，可能油品在Ⅰ列催化劑上的副反應增加更多，導致運轉(zhuǎn)330天后，兩列反應溫升差別不大，有時Ⅰ列的催化劑床層總溫升略高于Ⅱ列，這一點從兩列催化劑床層總溫升的趨勢也可以看出來。一般而言，隨著催化劑活性降低，反應溫升會降低，如圖3所示，運轉(zhuǎn)330天后Ⅱ列催化劑床層總溫升總體呈下降的趨勢，但運轉(zhuǎn)330天后，Ⅰ列催化劑床層的總溫升不降低反而增加，說明副反應增加，導致溫升增加。

圖4為第八周期Ⅰ列、Ⅱ列的反應器總壓降變化情況。由圖4可以看出，Ⅱ列的反應器總壓降總體上低于Ⅰ列，這是由于石科院開發(fā)的催化劑為蝶形，空隙率相對較高，因此壓降相對較低。

圖3 第八周期催化劑床層總溫升變化情況 —Ⅰ列; —Ⅱ列

圖4 第八周期反應器總壓降變化情況◆—Ⅰ列； ●—Ⅱ列

3.2 熱高分油性質(zhì)

第八周期Ⅰ列、Ⅱ列的熱高分油S含量、N含量、殘?zhí)亢徒饘?Ni+V)含量變化情況分別見圖5～圖8。Ⅰ列、Ⅱ列加工的原料性質(zhì)完全相同。由圖5～圖8可以看出：在整個運轉(zhuǎn)周期內(nèi)，即使在兩列反應溫升差別較小時，Ⅱ列熱高分油S含量、殘?zhí)亢徒饘俸烤陀冖窳袩岣叻钟?；Ⅱ列熱高分油N含量有時低于Ⅰ列熱高分油、有時高于Ⅰ列熱高分油。表明第八周期Ⅱ列催化劑的加氫脫硫、降殘?zhí)亢图託涿摻饘倩钚跃哂冖窳写呋瘎?，Ⅱ列催化劑的加氫脫氮活性與Ⅰ列催化劑相當。在催化裂化過程中，原料的殘?zhí)渴怯绊懮沽亢洼p質(zhì)油收率的重要因素，原料的金屬含量直接影響催化裂化裝置的劑耗[6]，原料的硫含量越低，催化裂化汽油的后續(xù)處理過程中其辛烷值損失也越低[5]，因此綜合來看Ⅱ列生成油是更好的催化裂化原料。表明相比于Ⅰ列所用催化劑，Ⅱ列使用的RHT系列催化劑能為催化裂化提供更好的原料。

圖5 第八周期熱高分油S含量變化情況■—Ⅰ列； ▲—Ⅱ列

圖6 第八周期熱高分油N含量變化情況■—Ⅰ列； ▲—Ⅱ列

圖7 第八周期熱高分油殘?zhí)孔兓闆r■—Ⅰ列； ▲—Ⅱ列

圖8 第八周期熱高分油金屬含量變化情況■—Ⅰ列； ▲—Ⅱ列

4 結(jié) 論

第三代RHT系列催化劑具有良好的活性和穩(wěn)定性，其加氫脫硫、降殘?zhí)亢图託涿摻饘傩阅芫鶅?yōu)于參比催化劑，其加氫脫氮性能與參比催化劑相當。

[1] 曾松.固定床渣油加氫催化劑失活的原因分析及對策[J].煉油技術(shù)與工程，2011，41(9)：40-43

[2] Yin Zhaolin.Operation and optimization of residue hydrotreating unit using new catalyst system[J].China Petroleum Processing and Petrochemical Technology，2012，14(3)：50-58

[3] 胡大為，楊清河，戴立順，等.第三代渣油加氫RHT系列催化劑的開發(fā)及應用[J].石油煉制與化工，2013，44(1)：11-15

[4] Hu Dawei，Yang Qinghe，Dai Lishun，et al.Development and commercial application of third generation resid hydrotreating catalysts[J].China Petroleum Processing and Petrochemical Technology，2013，15(2)：1-5

[5] 李大東.加氫處理工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2004：1133-1138

[6] 陳俊武.催化裂化工藝與工程[M].北京：中國石化出版社，2005：400-458

APPLICATION OF THE THIRD GENERATION OF RHT SERIES CATALYSTS IN VRDS UNIT

Wang Mingjin

(SINOPECCatalystCompanyChanglingDivision，Yueyang，Hunan414100)

The commercial application of the third generation of RHT series catalysts developed by SINOPEC Research Institute of Petroleum Processing in the 2.0 Mt/a VRDS unit of SINOPEC Maoming Company was introduced. The operation results show that this new generation of RHT series catalysts exhibits higher HDS/HDM and residue carbon reduction activity， but a similar activity of HDN compared with the reference catalysts.

residue hydrotreating； catalyst； hydrodesulfurization； carbon residue； hydrodemetallization

2014-05-12； 修改稿收到日期： 2014-08-05。

王明進，高級工程師，從事煉油催化劑的研發(fā)及銷售工作。

王明進，E-mail：wangmj.chji@sinopec.com。