延长固定床渣油加氢装置运行周期探讨

介绍了固定床渣油加氢装置运行中遇到的问题,分析这类装置运行周期短的原因,探讨延长运行周期的方法,提出了应对措施:1完善切除已达到运行瓶颈的反应器的工程技术,可延长装置运转周期1~3个月;2开发切换固定床渣油加氢装置反应器工程技术,可延长装置运转周期4~6个月;3开发沸腾床反应器+固定床反应器工程技术,可延长装置运转周期6个月以上;4应用防结垢高压换热器,使换热器运行周期与装置运行周期相匹配;5合理级配固定床渣油加氢装置催化剂,提高催化剂利用率。     

固定床渣油加氢装置延长运转周期的改造实践

以中东高硫原油的常压渣油为原料,在反应器入口氢分压为14.5 MPa,氢油体积比为700,液时体积空速分别为0.20,0.30,0.40 h-1,反应温度分别为385 ℃和390 ℃的条件下开展中型加氢试验,结果表明,固定其他工艺条件不变时,降低空速可以提高产品质量或降低反应温度,从而延缓催化剂失活,延长运转周期。因此提出了增设反应器的措施,并在2套工业固定床渣油加氢装置上进行相应的改造实践,结果表明：A炼油厂在原固定床第一反应器前增设一台上流式反应器,装置总处理量由0.84 Mt/a增加到1.5 Mt/a,第九运行周期（RUN-9）加氢渣油硫质量分数低于0.5%,氮质量分数为0.2%～0.3%,金属（Ni＋V）质量分数低于15 μg/g,残炭为3%~5%,装置运转周期由240 d延长至480 d;B炼油厂在原固定床第二反应器后增设一台固定床反应器,装置体积空速由0.4 h-1降低至0.25 h-1,与改造前RUN-9相比、改造后第十二运行周期（RUN-12）的反应脱硫率略有增加,其降残炭率、脱金属率和脱氮率显著提高,装置的运转周期由335 d延长至518 d。     

RHT固定床渣油加氢装置高效运行的整体解决方案

原料的反应特性、反应器入口分配效果、催化剂体系及其级配技术会影响RHT渣油加氢装置的高效运行。原料的反应特性影响催化剂的杂原子脱除率和残炭前身物加氢转化性能,还会影响催化剂的失活机制和装置运转周期;反应器入口分配效果不佳会导致较高的床层径向温差;催化剂级配不合理会影响整体催化剂的活性和稳定性;渣油的分子大、黏度高,在催化剂中传质阻力大,扩散速度慢。针对这些影响RHT装置高效运行的主要因素,中国石化石油化工科学研究院结合基础研究和应用研究的结果,开发了相应的RHT系列技术,包括量体裁衣的RHT催化剂及级配技术、原油脱钙技术、反应器物流高效分配技术、可切除和可轮换的保护反应器工艺以及RICP系列工艺。根据RHT装置加工原料的特点以及全厂总流程的安排,针对不同的RHT装置提出了不同的整体解决方案。3套RHT装置的工业应用结果表明,实施整体解决方案后,RHT装置均实现了高效运行。     

RHT固定床渣油加氢装置高效运行的整体解决方案

原料的反应特性、反应器入口分配效果、催化剂体系及其级配技术会影响RHT渣油加氢装置的高效运行。原料的反应特性影响催化剂的杂原子脱除率和残炭前身物加氢转化性能，还会影响催化剂的失活机制和装置运转周期；反应器入口分配效果不佳会导致较高的床层径向温差；催化剂级配不合理会影响整体催化剂的活性和稳定性；渣油的分子大、黏度高，在催化剂中传质阻力大，扩散速度慢。针对这些影响RHT装置高效运行的主要因素，中国石化石油化工科学研究院结合基础研究和应用研究的结果，开发了相应的RHT系列技术，包括量体裁衣的RHT催化剂及级配技术、原油脱钙技术、反应器物流高效分配技术、可切除和可轮换的保护反应器工艺以及RICP系列工艺。根据RHT装置加工原料的特点以及全厂总流程的安排，针对不同的RHT装置提出了不同的整体解决方案。3套RHT装置的工业应用结果表明，实施整体解决方案后，RHT装置均实现了高效运行。     

固定床渣油加氢第一反应器切出工艺运行分析

中国石化安庆分公司2.0 Mt/a渣油加氢装置采用中国石化石油化工科学研究院(石科院)开发的RHT技术,具有第一反应器（R-101）可切出的工艺特点。第一周期和第二周期均采用石科院开发的第三代RHT系列渣油加氢催化剂以及相适应的催化剂级配技术。两个周期的工业应用结果表明：R-101切出工艺技术可行,催化剂级配技术合理。R-101切出后,对产品质量没有影响,产品质量完全满足下游催化裂化原料的要求;同时能够延长装置运行周期2~3个月,最大限度地发挥催化剂的活性。     

采用非对称轮换式保护反应器的固定床渣油加氢技术开发

开发了采用非对称轮换式保护反应器的固定床渣油加氢技术以及轮换保护反应区专用脱金属催化剂和催化剂器外硫化技术,并以不同金属含量的渣油为原料,在固定床中型装置上进行了轮换保护反应区和主反应区的催化剂活性稳定性以及工艺原料适应性等试验。结果表明：主反应区的催化剂级配具有良好的活性稳定性,主反应区的运转周期可达到3年;非对称轮换式保护反应器的固定床渣油加氢技术原料适应性好、杂质脱除率高、产品分布好,是延长固定床渣油加氢运转周期优选的技术。     

渣油加氢装置长周期运行优化措施及应用

中国石油化工股份有限公司抚顺石油化工研究院通过采用新型的渣油加氢处理催化剂体系,一方面对渣油加氢系列催化剂的保护剂、脱金属催化剂、脱硫催化剂以及脱氮催化剂进行级配优化调整,另一方面根据装置实际运行情况对装置各反应器的金属容量进行级配设计,使得中国石化扬子石油化工有限公司2.00 Mt/a渣油加氢装置的金属总容积量达到200 t,与对比周期相比提高17%,运行周期延长22%。该装置的实际应用中,加氢常渣硫含量、残炭值和金属含量各项产品指标满足设计要求,能够实现装置运行550 d的目标。工业运行结果表明,各个反应器压力降稳定,容金属量明显提升,优化措施为装置长周期稳定运行提供了技术支撑。     

固定床渣油加氢装置长周期运行的技术措施探索与实践

影响固定床渣油加氢装置长周期运行的因素有其复杂性、系统性、规律性。不同类型原料的固定床渣油加氢反应特性不同,硫含量较低、氮含量较高的渣油原料的残炭前身物加氢反应与硫含量较高、氮含量较低的渣油原料相比相对较困难;原料中的Fe和Ca含量、工艺条件、反应物流分配及原料中减压渣油的比例也会影响固定床渣油加氢装置的运行周期。为了实现较长的运行周期,所采取的技术措施包括：开发与原料相适应的催化剂及催化剂级配技术;采用高效分配器;提高装置氢分压及增设反应器降低空速;开发保护反应器的相关技术;根据炼油厂类型及固定床渣油加氢装置配置具体情况选择合适的减压渣油掺入比例。     

固定床渣油加氢催化剂表面积炭分析

利用扫描电镜、热重-质谱联用、红外光谱、X射线荧光光谱及碳硫元素分析等手段,对工业运行450天的固定床渣油加氢工业脱金属催化剂RDM-32和脱硫催化剂RMS-30表面积炭进行表征,以研究催化剂积炭的组成及类型。结果表明：两种催化剂积炭量均从催化剂表面向中心不断降低,且脱硫催化剂积炭量下降更快;与脱金属催化剂相比,脱硫催化剂含有较高的积炭和较低的金属沉积,在积炭组成上,脱金属催化剂含有较多的软炭,占总炭的56.68%,脱硫催化剂基本为硬炭,占总炭的97.04%,在结构上,两种催化剂积炭的结构也有较大差别,脱硫催化剂表面积炭芳环缩合度高于脱金属催化剂,因此其积炭更加难以转化。     

渣油加氢装置高苛刻度运行分析

对中国石化扬子石油化工有限公司2.0 Mt/a渣油加氢装置第一周期的运行情况及存在的问题进行了分析,并提出处理措施。运行结果表明:在处理量为设计负荷的104%的情况下,渣油加氢装置的各项技术指标均满足设计要求;FZC系列催化剂具有较高的脱杂质活性和加氢活性,加氢渣油的密度、硫含量、氮含量、残炭和金属含量均达到或优于设计值,是优质的催化裂化原料。针对装置原料劣质化、热高压分离器气体夹带重烃、循环氢脱硫塔发泡及高压换热器结垢等情况,采取相应的对策,取得了较好的效果,初步解决了装置高苛刻度运行过程中存在的问题。     

保护剂级配设计对固定床渣油加氢性能的影响

采用不同的异形结构催化剂,沿物流方向设计了5种保护剂,分别为丝状泡沫、蜂窝圆柱和拉西环等异形结构。催化剂床层具有较大的空隙率,沿物流方向,床层空隙率和孔径尺寸均逐渐变小,活性金属组分含量逐渐增加。各保护剂良好的床层空隙率、孔结构性质和活性级配,能够较好地缓解脱金属剂的杂质脱除压力,避免保护剂与脱金属剂床层交界处的催化剂板结,保证装置的长周期平稳运行。自制保护剂对Fe和Ca的脱除率均优于参比剂,并呈现一定的Ni,V,S脱除能力和降残炭能力。长周期评价全程无压降,试验过程提温幅度小。     

重油加氢装置循环氢的提浓方案分析

以一套有代表性的重油加氢生产数据作统一基准,从技术和经济方面分析了排废氢、膜分离、变压吸附(PSA)及油洗四种循环氢提浓的方案,认为在重油加氢生产中应优先选用膜分离方案,排废氢方案在废氢能得到综合利用的条件下可考虑采用,变压吸附方案(能耗高、投资高)和油洗方案(能耗高)应慎重选用。     

渣油加氢装置反应温度操作初探

介绍渣油加氢处理装置在催化剂床层平均反应温度相同时，各催化剂床层反应温度的不同组合对产品质量和装置运转周期的影响。试验结果表明，在渣油加氢催化剂的级配装填系统中，催化剂床层平均反应温度相同时各催化剂床层反应温度的不同组合对加氢常压渣油产品性质影响较小。为了保持加氢装置的长周期运转，各催化剂床层反应温度不应随意调整，脱金属催化剂的反应温度应有一低限值。     

加工劣质渣油的固定床渣油加氢催化剂的开发及工业应用

根据不同劣质渣油的特点,中国石化石油化工科学研究院有针对性地开发了具有超大孔的脱金属催化剂RDM-36,具有双峰孔的沥青质转化和脱金属催化剂RDMA-31,具有特殊外形和孔结构的多孔泡沫保护催化剂RG-30和蜂窝圆柱保护催化剂RG-20及RG-30E,并开发了适用于加工高（Ni+V）含量、高沥青质含量、高（Fe+Ca）含量渣油原料的固定床渣油加氢级配技术。工业应用结果表明：级配有RDMA-31的渣油加氢处理技术可以用来处理沥青质含量高的渣油原料,产品中金属杂质含量满足下游催化裂化装置对优质原料的要求; 级配有RDM-36的渣油加氢处理技术可以用来处理（Ni+V）含量接近200μg/g的渣油原料,金属杂质的脱除率达到预期目标;通过合理级配RG-30,RG-20,RG-30E,可以加工高（Fe+Ca）含量的渣油原料,并确保催化剂床层维持较低的压降,达到延长开工周期的目的。