仪长渣油加氢处理反应规律的研究Ⅱ.新型催化剂及工艺条件的影响

针对仪长管输原油渣油(简称仪长渣油)的性质特点,开发了新型渣油加氢降残炭催化剂,并考察了加氢工艺条件对仪长渣油加氢处理反应的影响。通过选用镍钼型活性金属体系,改进载体的制备方法、浸渍工艺过程及添加助剂等开发了新型渣油加氢降残炭催化剂,使用该催化剂的级配体系具有更强的加氢饱和活性及杂原子脱除活性。在相同的操作条件下,与现工业装置应用的催化剂级配体系相比,使用新型加氢降残炭催化剂的级配体系可以使仪长渣油的残炭降低率提高3.3百分点、加氢脱氮率提高7.9百分点,有效提升仪长渣油的加氢生成油品质。在渣油加氢常规操作范围内,通过提高反应温度和氢分压、降低体积空速可以提高仪长渣油残炭降低率,促进加氢脱硫、加氢脱氮等反应的进行,有利于加氢生成油品质的提高。     

Ni和Co物种对渣油加氢脱金属催化剂性能的影响

利用工业渣油加氢脱金属催化剂载体构建了三种含有不同金属活性组分的催化剂：Ni-Mo催化剂、NiCo-Mo催化剂和Co-Mo催化剂,采用XRD、Raman光谱、H2-TPR、NH3-TPD、原位FTIR等分析方法对构建的催化剂进行表征,考察了催化剂在渣油加氢脱金属反应中的性能。实验结果表明,三种催化剂具有相近的孔结构和物相结构,与NiCo-Mo和Co-Mo催化剂相比,Ni-Mo催化剂还原温度较低,易还原的八面体配位钼物种较多,易形成Ni-Mo-S活性相,表现出了较高的加氢性能、脱金属性能以及脱残炭性能。Co-Mo催化剂酸强度高、酸量大,表现出较高的脱硫性能。研究为构建更高效的劣质原油加工催化剂提供了的实验基础。     

渣油选择性加氢脱硫技术研究

以中东高硫渣油为原料,从催化剂开发、工艺条件优化、催化剂级配及活性稳定性考察等角度深入研究并开发了渣油选择性加氢脱硫技术。结果表明：新开发的渣油选择性加氢脱硫催化剂(包括专用脱金属剂和专用脱硫剂)的加氢脱硫活性显著高于常规渣油加氢催化剂(包括相应的常规脱金属剂和常规脱硫剂);在加氢生成油硫含量相当的情况下,合适的氢分压、较低的体积空速、较高的氢油比以及较低的反应温度可以提高脱硫选择性;与常规渣油加氢脱硫技术相比,在脱硫率相当的情况下,新开发的渣油选择性加氢脱硫技术的反应温度低7℃,加氢生成油的残炭升高率为11.5%,加氢过程的氢耗降低率为7%～11%。     

渣油加氢脱硫催化剂RMS-30的开发及其工业应用

制备了孔分布集中的氧化铝载体,并以饱和浸渍法制备了CoMo/Al2O3催化剂,考察了Co/(Co+Mo)原子比和助剂对催化剂加氢脱硫活性及表面性质的影响。结果表明：当Co/(Co+Mo)原子比为0.3左右时,催化剂的加氢脱硫活性最好;催化剂中引入适量的助剂,可以提高CoMo/Al2O3催化剂的活性。在此基础上研制出具有高加氢脱硫活性的RMS-30催化剂。中型装置评价及工业应用结果表明,与上一代渣油加氢脱硫催化剂相比,RMS-30催化剂具有更好的脱硫和脱残炭性能。     

高硫渣油加氢生产低硫重质船用燃料油组分技术开发与应用

高硫渣油深度加氢脱硫过程中,最难脱除的含硫化合物因有侧链取代、空间位阻效应强而最难转化,深度脱硫过程中,催化剂上金属(镍+钒)沉积及积炭均会加快。针对加氢脱金属剂及加氢脱硫降残炭剂分别开展级配比例的研究,结果表明：脱金属率随反应物流在脱金属催化剂上停留时间的增加而增加,脱硫率随反应物流在脱硫降残炭剂上停留时间的增加而增加,但在达到一定停留时间后的增加趋势均明显变缓;所开发的新型渣油加氢脱硫降残炭剂初始加氢脱硫活性不高,随着运行时间的延长活性有所提升并保持稳定。基于级配研究结果及加氢脱金属脱硫剂的特性,开发了新型高硫渣油深度加氢脱硫催化剂级配技术,并在高硫渣油固定床加氢装置上进行了工业应用。结果表明,新型级配催化剂具有良好的加氢脱硫活性及优异的稳定性,该固定床渣油加氢装置在确保催化裂化装置原料供应的前提下能够稳定生产低硫重质船用燃料油调合组分。     

双峰孔对渣油加氢降残炭催化剂性能的影响

将大孔最可几孔径和大孔孔体积占比呈梯度分布的3种双峰孔载体制备成催化剂,考察双峰孔对催化剂物化性质和性能的影响.结果表明,与单峰孔载体制备的渣油加氢降残炭催化剂相比,由于双峰孔载体比表面积的降低以及单位质量羟基数量的降低,催化剂上金属分散度较低,金属与载体间作用力较弱,硫化态活性相平均长度和平均堆积层数均较高.随催化剂...     

第三代渣油加氢RHT系列催化剂的开发及应用

通过优化催化剂的活性与稳定性、扩散性能与反应性能、催化剂成本与使用性能等,中国石化石油化工科学研究院成功开发了第三代渣油加氢RHT系列催化剂。与第二代RHT系列催化剂相比,第三代RHT系列催化剂的加氢脱硫、加氢脱金属和加氢脱残炭性能得到全面提升,催化剂长周期运转的稳定性也得到明显改善。工业应用结果表明,第三代RHT系列催化剂的性能优于目前使用的催化剂产品,有利于渣油加氢与FCC组合工艺整体经济效益的提升。     

渣油加氢脱金属催化剂RDM-2的研究

根据渣油中Ni和V化合物的加氢反应机理,对催化剂孔结构和形状等进行设计,并通过新的制备技术研制和开发了RDM-2渣油加氢脱金属催化剂。以伊朗常压渣油和沙中常压渣油为原料在中型固定床反应器上评价了工业试生产的RDM-2催化剂和国外同类参比剂的性能。结果表明,RDM-2催化剂的脱金属活性和脱硫活性明显好于国外参比剂,在达到相同脱金属率和脱硫率的情况下,反应温度低10℃以上。该剂已成功应用于工业渣油加氢装置。     

沿江炼油厂渣油加氢装置长周期运行及优化对策

针对沿江炼油厂渣油加氢装置原料硫含量低、氮含量较高、金属Ni?V比高以及金属Fe和Ca含量高等特点,中国石化石油化工科学研究院提出了一系列解决方案:增设原油预脱钙措施,开发容垢能力更高的保护剂和残炭前身物加氢转化能力更强的催化剂,开发有针对性的催化剂级配技术,开发高效的反应物流分配技术,在部分炼油厂实施RICP工艺。工业应用结果表明,所开发的集成技术可充分发挥保护反应器的容垢能力和整体催化剂的活性,有利于沿江炼油厂渣油加氢装置的长周期运转。     

渣油加氢催化剂的工业应用

考察了2种进口渣油加氢催化剂(RM系列和ICR系列)在中化泉州石化有限公司330万t/a渣油加氢装置上的工业应用情况。结果表明:2种渣油加氢催化剂均具有良好的加氢活性;在原料性质和操作条件相近的条件下,与ICR系列催化剂相比,RM系列催化剂的脱硫、脱残炭性能较优,脱金属性能略差,且RM前部反应器床层压差上升速率较慢。     

催化裂化轻循环油生产高辛烷值汽油技术 LTAG 的工业应用

福建联合石油化工有限公司在蜡油加氢处理和催化裂化装置上采用LTAG技术，以催化裂化轻循环油（LCO）和蜡油生产高辛烷值汽油。对LCO和蜡油混合加氢后得到的加氢LCO和加氢蜡油分别在催化裂化提升管反应器下部不同位置分层顺序进料方式（LTAG技术）与在催化裂化反应器下部混合进料方式的生产数据进行了系统的分析和总结。结果表明：与混合加氢油进料的常规方式进行对比，LTAG技术的LCO催化裂化表观转化率提高5.17百分点，表观裂化率提高7.87百分点，表观缩合率降低2.01百分点，稳定汽油中烯烃和芳烃的体积分数分别增加1.2百分点和2.0百分点，汽油辛烷值RON和MON分别提高1.4个单位和0.8个单位。LTAG技术是将LCO高效转化为高辛烷值汽油的重要手段。     

工业装置渣油加氢失活催化剂孔结构研究

将渣油加氢失活催化剂进行甲苯抽提处理掉可溶油分后,采用碳硫分析、X射线荧光分析以及N₂吸附脱附对催化剂进行表征。结果表明：沿物流方向,失活剂的孔容和比表面积均呈现先增加后减小的趋势,再生剂的孔容和比表面积则呈现了逐渐增加的趋势;金属沉积造成的不可逆失活影响越来越小;失活剂的N₂吸附-脱附曲线回滞环范围增加,孔径尺寸变小。保护剂、保护-脱金属过渡剂、脱金属剂在失活后孔结构损坏程度较大,主要是由于金属沉积量大,再生后也不能恢复;而脱金属-脱硫过渡剂、脱硫剂、脱残炭剂在失活后孔结构损坏程度较小,积炭是其失活的主要原因,并且再生后孔结构可以恢复。最后归纳了催化剂的3种失活模式,对渣油加氢催化剂孔道结构的设计提出了建议。     

微波辅助双功能渣油加氢催化剂的研究

利用微波选择性加热的特性,在制备过程中加入微波敏化剂制得2种微波辅助双功能加氢催化剂C-Fe和C-Si。对比微波辅助双功能加氢催化剂与相同活性金属含量的商业催化剂,用X射线衍射、氮吸附-脱附、红外光谱、氢气程序升温还原、场发射透射电镜等方法分析了催化剂的物相结构、孔结构、酸性质和酸强度分布、还原性、微观形貌等。在相同的微波反应条件下进行微波辅助渣油加氢反应。结果表明：催化剂在C-Fe制备的焙烧阶段,微波敏化剂Fe3O4氧化生成Fe2O3;C-Fe中的Fe2O3和C-Si中的SiC均未与载体以及活性金属发生化学反应;包含微波敏化剂的催化剂孔体积减小,中低温B酸量增加,C-Fe的还原峰面积增大,且还原峰向高温方向移动;微波辅助催化剂中敏化剂被Al2O3包裹;C-Si的微波辅助脱硫性能与商业催化剂相当,C-Fe的微波辅助加氢脱硫性能较好。     

固定床渣油加氢装置高效运行措施

中国石化海南炼油化工有限公司（简称海南炼化）固定床渣油加氢装置具有空速大和第一反应器高径比较大的特点,因此对该装置进行催化剂级配装填的难度较高,需要平衡好催化剂活性、催化剂活性稳定性和反应器压降之间的关系,从而获得最优的反应效果。为此,海南炼化历经多个运转周期对不同催化剂专利商的渣油加氢催化剂进行比较。各催化剂的工业应用统计结果表明,中国石化石油化工科学研究院（简称石科院）开发的RHT系列渣油催化剂的综合性能优于国内外参比催化剂。此外,海南炼化从装置改造和运行优化等多方面入手,逐步实现了该装置的高效运行。     

劣质渣油加氢脱金属催化剂RDM-36的开发

根据高金属含量劣质渣油加氢反应的特点,通过开发新型载体材料优化催化剂载体的孔结构、采用新的活性组分负载方法提高催化剂的容金属能力、对催化剂表面性质进行改性提高催化剂反应的稳定性等多方面设计,成功开发了新型脱金属催化剂RDM-36。RDM-36催化剂在劣质渣油加氢处理过程中表现出优良的脱金属及沥青转化性能。寿命试验结果表明,RDM-36催化剂可实现固定床工艺条件下对高金属含量劣质原料的长周期加工运转,提高固定床渣油加氢装置对劣质原料油的适应能力。     

不同类型分散型催化剂对渣油催化临氢热转化过程的影响研究

采用5种不同结构、形态的催化剂进行模型化合物和实际渣油催化临氢热转化试验,考察不同催化剂催化性能差异;采用多种分析表征方法对催化剂进行物相和结构表征,以期获得造成催化剂反应性能差异的内在结构特征。研究结果表明：金属的不同形态、均相有机催化剂的有机配体都会影响菲加氢反应性能,均相有机催化剂的菲加氢活性由高到底顺序为有机Mo>有机Ni>有机Fe;低分散度、大尺寸的固体粉末铁催化剂的渣油缩合率高,生成的致密焦具有石墨碳特征;实验室自制有机钼催化剂在反应体系中生成单层或双层分散的纳米尺寸的硫化钼,具有更高的渣油裂化率和更低的缩合生焦率。     

FZC-20Q系列渣油加氢脱金属催化剂的研制及工业放大

抚顺石油工研究院（FRIPP）开发的FZC－20系列渣油加氢脱金属催化剂已实现了工业化，取得良好的应用效果。为进一步提高催化剂水平，对该催化剂的外观及表面性质等进行了改进，改进后催化剂的活性评价及2000h稳定性试验结果表明，其活性及稳定性均有提高。工业放大催化剂性能重复了小试结果。