高分子篩催化劑在加氫裂化裝置上的運用

中國石化齊魯分公司勝利煉油廠 山東淄博 255434

摘要：介紹了原設計使用無定型催化劑加氫裂化裝置使用高分子篩催化劑的運行情況，實踐證明，面對原油日益劣質化的今天，裝置通過簡單的改造，完全可以適用高分子篩催化劑，多產高附加值產品。同時根據生產情況，對裝置下一步的運行提出了可行性建議。

關鍵詞：加氫裂化；原料劣質化；高分子篩催化劑；技術改造

概述

該廠140萬噸/年加氫裂化裝置采用國產單段串聯一次通過加氫裂化工藝，加工直餾減壓蠟油原料，用于生產石腦油、航煤、柴油和尾油，尾油主要用作制乙烯裝置的原料。裝置原使用無定型催化劑，為應對原油劣質化，多產石腦油、航煤、尾油等高附加值產品，2009年5月使用高分子篩催化劑，以滿足多產化工原料的需求。2013年裝置檢修，對高分子篩催化劑實施再生，為改善尾油BMCI值和航煤煙點，控制裂化反應器溫度趨于合適的梯度，反應器催化劑重新級配，并在裂化反應器第四床層增加了部分活性較低的RHC-3裂化催化劑。

根據高分子篩催化劑運行情況和產品分布，于2010年和2013對裝置分餾系統進行了適應性技術改造，解決了運行的瓶頸，效益得到進一步提升。針對高氯原油的沖擊和高壓換熱器結垢，裝置制定了相應的應對措施。

1.針對高活性催化劑進行的工作

1.1分餾系統的部分適應性改造

裝置2009年由中油型加氫裂化催化劑更換為化工原料型（石腦油和尾油）催化劑后，產品分布發生了較大變化，在保持尾油收率相當的情況下，石腦油、航煤等產品收率增加5%，柴油收率下降，生產中反映出分餾系統硫化氫汽提塔進料溫度過低、航煤汽提塔C503頂部返塔壓力高、吸收解吸塔底負荷不足等問題，進行了適應性改造，主要內容為：

優化冷低分油進硫化氫汽提塔換熱流程，提高冷低分油入塔前溫度，由80℃升至105℃；

將航煤汽提塔C503頂部返分餾塔線及設備開口由DN100擴至DN150；

增加吸收解吸塔底再沸器換熱面積。

通過改造，問題得到部分解決。但運行中仍有瓶頸，表現在汽提塔入口溫度仍較低，影響了航煤腐蝕，航煤收率受到限制；吸收解吸塔帶液嚴重，重整料石腦油不能最大化生產，2013年檢修，再次進行了優化：

輕烴進汽提塔前C-501和分餾塔C-502一中回流換熱，溫度從110℃提高到145，航煤操作彈性提高。

吸收解吸塔更換高效塔盤，解決帶液問題。

1.2重新確定事故處理原則

裝置原使用無定型催化劑，由于活性低，反應條件相對緩和，事故處理尤其是循環機停運后，原則為“加熱爐滅爐，系統撤壓到4.7MPa，補充事故氮氣，視情況逐步恢復”，鑒于高分子篩催化劑活性高，結合2009年事故處理經驗，將事故處理原則修訂為：“加熱爐滅爐，進料切斷，系統撤壓到0.8MPa，補充事故氮氣，視情況逐步恢復”，確保高活性催化劑運行下的裝置本質安全。

2.催化劑運行情況

2.1裝置進料性質整體變差

裝置自2010年4月始加工含酸重質原油后，140萬噸/年加氫裂化的進料性質發生了較大變化。表現在粘度、酸值、密度、氮含量增加。原料油密度由原來的約910kg/m3提高到926kg/m3，原料油BMCI值由47左右提高到50以上，原料氮含量由原來的1200g/g左右增加到2100g/g左右，最高達到2500g/g以上，2013年10月后逐步減少常減壓裝置減三線蠟油比例，優化加氫裂化原料。

2.2裝置產品性質穩定

使用高分子篩催化劑組合后，該劑體現了對原料較強的適應性，自2009年9月份來，盡管原料性質變差，產品性質非常穩定。

2.2.1加氫裂化精制油氮含量

運行四年來，排除2010年3月、8月裝置處理問題，2013年4月裝置檢修停開工數據，加氫裂化精制油氮含量均小于10PPm，平均為5PPm，起到了良好的精制效果。精制反應器平均溫度從初期到末期提高了約26℃，失活速率慢。床層最高溫度不高于400℃，仍處于安全溫度。

2.2.2加氫裂化生成油密度

裝置控制合適的轉化率，生成油密度保持在815Kg/m3左右，裂化性能優良。裂化反應器平均溫度從初期到末期提高了約14℃，失活速率慢。床層最高溫度不超過390℃，處于安全溫度。

2.2.3航煤煙點和尾油BMCI值得到改善

對高分子篩催化劑，2010年3月對裂化反應器進行重新級配，將原裝填于三個反應床層中的裂化催化劑分布于四個反應床層中，2013年催化劑再生后重新級配，加入活性較低的HC-03裂化催化劑，用以改善航煤煙點和尾油BMCI值，從圖6～7來看，2013年5月后，航煤煙點上升了4個單位，尾油BMCI值下降了2個單位，排除餾程控制上的因素，航煤煙點和尾油BMCI值也均有不同程度的改善。

3.對裝置運行的幾點建議

3.1高壓換熱器換熱效率下降，下一步考慮適當降低裂化劑活性

加氫裂化裝置原料和產品換熱系統共有三臺高壓換熱器E401和E402A、B。其中E401為原料和精制反應器出口產品換熱器，原料走殼程，E402為原料和裂化產品換熱器，原料走管程。兩個換熱器系統有調節溫度的大副線和小副線。

由于加工高硫高酸原油，加氫裂化高壓換熱器換熱效率持續下降，調節溫度的兩個副線閥門TV4101和TV4102完全關閉，冷流體（原料）全部走換熱器，目前加熱爐溫升達到33℃加熱爐爐膛溫度達到780℃，爐出口溫度目前維持343℃，影響下一步滿負荷運行。

建議針對裝置情況，下一周期考慮適當降低裂化反應器催化劑活性，一則減少R-402冷氫量，降低冷氫閥開度，同時提高E-402溫位，從而提高F-401入口溫度，延緩換熱器結垢帶來的不利影響。

3.2石腦油穩定塔設置重石抽出線

使用高分子篩催化劑后，石腦油收率提高，目前加氫裂化輕重石腦油不分，作為重整料輸送到下游裝置后，還需再次分離出拔頭油，可以考慮在石腦油穩定塔設置側線，抽出重石，輕石作裂解原料，重石作重整原料，實現流程優化。

3.3精制反應器出口換熱器管殼程互換

加氫裂化高壓換熱器換熱效果下降嚴重影響到裝置的長周期運行，從本周期和上周期運行情況分析，精制反應器出口換熱器E-401換熱效率下降速度尤其明顯，也就是說結垢更容易發生在280～310℃的E-401殼程上。該換熱器原料走殼程，建議將E401管殼程互換，原料走管程，提高原料在換熱器中的流速，有利于結垢前驅物的沖洗去除。

結 論

從目前高分子篩催化劑組合級配運行上來看，達到了多產石腦油、尾油和航煤的目標，各產品質量合格；對存在的問題，裝置進行適應性改造后，瓶頸得以順利解決。說明該系列催化劑在該廠140萬噸/年加氫裂化裝置運行是相當成功的。也給使用低活性無定型催化劑的裝置改用高分子篩催化劑提供了數據支持，給老裝置擴能提供了新的思路。