沸騰床渣油加氫脫金屬工藝中關(guān)鍵影響因素分析

殷建超康海南曾晉晗

(1中國石油四川石化有限責任公司，四川彭州611930)

(2中國石油廣東石化分公司，廣東揭陽515200)

沸騰床渣油加氫脫金屬工藝中關(guān)鍵影響因素分析

殷建超1康海南2曾晉晗1

(1中國石油四川石化有限責任公司，四川彭州611930)

(2中國石油廣東石化分公司，廣東揭陽515200)

沸騰床渣油加氫工藝由于在轉(zhuǎn)化劣質(zhì)原料尤其是含高金屬油方面獨特的優(yōu)勢已經(jīng)受到各煉化企業(yè)廣泛關(guān)注。通過研究及實驗分析，在原料及設(shè)備相關(guān)條件一致的前提下，原料渣油進行加氫脫金屬反應受到溫度、空速和氫油體積比等幾個關(guān)鍵因素的影響，其中，在溫度、空速、氫油體積比都處于一定范圍內(nèi)的反應條件下，在持續(xù)增加溫度的情況下，原料加氫脫金屬反應會明顯加速，脫金屬率明顯上升；而持續(xù)增大空速，原料油加氫脫金屬率表現(xiàn)出明顯下降反應；與前兩者都不同的是氫油體積比，隨著氫油體積比的增大，渣油加氫脫金屬率呈升高趨勢，在達到一個最佳反應區(qū)間平衡后，如果再增大氫油比，那么脫金屬效率反而會降低。

脫金屬率；沸騰床渣油加氫工藝；關(guān)鍵因素

作為三相流化床工藝的代表—沸騰床渣油加氫技術(shù)能適應各種條件的原料，優(yōu)勢明顯。國外以H—Oil工藝和LC—Fin?ing工藝為代表，國內(nèi)以STRONG沸騰床渣油加氫工藝為代表。由于原料油的劣質(zhì)化，原料中金屬鎳和釩雜質(zhì)會對催化劑活性產(chǎn)生較大影響，因此需要進行脫金屬反應，而不同的反應條件會直接影響渣油脫金屬效果。

1 實驗條件

本次研究以撫順石油化工研究院開發(fā)的STRONG技術(shù)沸騰床中試裝置為載體進行渣油加氫脫金屬實驗，應用IRIS Ad?vantage HR型全譜直讀電感耦合等離子發(fā)射光譜儀進行金屬測定，其工作參數(shù)是：入射功率1150w，反射功率小于5W，頻率27.12MHz，分析線Ni231.60nm，V292.40nm,進樣泵速130r/min，提升量1.8mL/min。

2 關(guān)鍵因素對比分析

2.1 反應溫度因素

若反應壓力、空速和氫油體積比條件一定，在相應的區(qū)間內(nèi)，隨著反應溫度的增加，原料油加氫脫金屬率明顯上升，反應結(jié)果見圖1。

圖1 脫金屬率與反應溫度的關(guān)系

出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要有三個方面，一是渣油加氫脫金屬反應主要受動力學控制額，而受熱力學平衡影響很小，溫度與渣油脫金屬反應速率常數(shù)成線性正相關(guān)，所以增加溫度就會提高脫金屬率；其次是原料油粘度也直接受溫度因素影響，由于渣油中金屬分子能否從催化劑表面擴散到催化劑孔道內(nèi)及擴散速度決定著能否發(fā)生加氫脫金屬反應及反應快慢，渣油粘度越大，渣油分子從催化劑表面擴散到催化劑孔道內(nèi)的難度越大，反應速率就越慢，而將溫度提高則可有效降低渣油粘度，進而降低渣油分子從催化劑表面擴散到催化劑孔道內(nèi)的擴散阻力，金屬脫除率提高；第三是原料油中金屬雜質(zhì)部分是以非卟啉形式存在的小分子化合物，在增加溫度條件下，渣油熱裂化程度升高，金屬化合物分子變小并從催化劑表面擴散到催化劑孔道內(nèi)，從而加快金屬脫除率。

2.2 空速因素

在反應溫度、壓力、氫油體積比一定的條件下，如果將空速持續(xù)增大的話,原料脫金屬效率則會表現(xiàn)出明顯下降的反應,如圖2。

圖2 空速對脫金屬率的影響

這是因為如果是空速比較低的環(huán)境下,原料油其停留在反應器中的時間很長,這樣就會保證榨油在反應器內(nèi)有足夠的時間進行加氫脫金屬反應,從而提高了脫金屬率。而隨著空速提高，渣油在反應器中停留時間明顯縮短，直接導致渣油加氫脫金屬率受到影響。

2.3 氫油體積比因素

同樣的,如果保持反應器內(nèi)溫度、空速都確定的情況下，改變氫油體積比大小也會導致原料油的脫金屬反應產(chǎn)生明顯的變化，隨著氫油體積比的增加，原料脫金屬率會呈先升高平衡后再降低的一個反應，如圖3。

圖3 氫油體積比對脫金屬率的影響

這是由于在氫油比很小的時候，這時在反應器中進行原料油加氫反應所需要的氫氣量無法得到滿足或者氫氣很少導致反應不完整，這就會直接影響加氫反應效果，而依次增大氫油體積比后就會發(fā)現(xiàn)，反應器中氫氣含率就會增大，這就有利于加氫脫金屬反應的進行，隨著氫油體積比的增加，脫金屬率會達到一個最佳反應區(qū)，這時候如果繼續(xù)增大氫油體積比，反應器中過高的氫氣含率和較低的液含率會導致渣油與催化劑發(fā)生接觸融合反應的幾率降低，使得加氫反應不充分，如果持續(xù)增大氫油體積比，氫氣、油和催化劑會發(fā)生相變，引起反應器內(nèi)流型的改變，就會嚴重影響加氫脫金屬反應。