加氫裂化裝置催化劑活性降低原因分析及應對措施

朱 鵬

（中海油氣（泰州）石化有限公司，江蘇 泰州 225300）

中海油氣泰州石化有限公司150 萬噸/年加氫裂化裝置采用SEI 開發(fā)的單段串聯(lián)、尾油全循環(huán)工藝，催化劑采用撫順石油化工研究院（FRIPP）開發(fā)的FZC 系列加氫保護劑、FF-36A 加氫精制催化劑和FC-32A 加氫裂化催化劑。裝置自2018年4 月26 日加工原料性質(zhì)發(fā)生改變后，裝置反應轉化率逐步降低，催化劑活性減弱，精制、裂化反應器各床層溫度不斷提高，嚴重影響催化劑使用壽命。文章分析了催化劑活性降低的原因，并采取了相應的處置措施，有效的提高了催化劑的活性，改善了生產(chǎn)狀況。

1 催化劑活性降低原因分析

由于加工原料性質(zhì)多變，裝置自2018 年4 月26 日加工原料種類改變后，發(fā)現(xiàn)裝置反應轉化率由原來的65%下降至50%，精制反應段總溫升由原來的28℃下降至18℃。裝置進行分析，可能原因為原料性質(zhì)變化引起的反應變化，于是對原料進行連續(xù)加樣分析。

裝置對原料性質(zhì)進行分析后發(fā)現(xiàn)原料組成和原料中氮含量發(fā)生較大變化，如表1 所示。切換原料后，石蠟基原料組成上升，環(huán)烷基原料組分大幅降低，焦化蠟油的加工比例大幅提高。焦化蠟油具有硫、氮、不飽和烴、原料干點、芳烴及焦粉含量高，重雜質(zhì)多等特點[1]，特別是氮含量及堿氮含量大幅增加對催化劑活性有明顯抑制作用。如圖1 所示，切換原料后，原料中氮含量由原來的500 mg/L 上升至最大2000 mg/L，并且長期維持在高濃度運行。

表1 裝置原料結構

圖1 原料中氮含量變化趨勢

2 應對措施

2.1 優(yōu)化反應注水量

由于原料中氮含量大幅增加導致循環(huán)氫中氨含量出現(xiàn)大幅上升，裝置通過提高注水量來降低氨含量，防止循環(huán)氫中氨累積。由于增大注水將同步降低循環(huán)氫中硫化氫的濃度，循環(huán)氫中硫化氫濃度過低存在催化劑被還原的風險，經(jīng)連續(xù)調(diào)整及跟蹤分析，最終注水量由14t/h 提升至17t/h。如圖2 所示循環(huán)氫中的氨濃度最終維持在110 mg/L 至240mg/L 的較高的濃度范圍，此時循環(huán)氫中硫化氫與氨的體積比接近1∶1。

圖2 循環(huán)氫中氨濃度變化趨勢

2.2 摻煉催化柴油，提高原料中硫氮質(zhì)量比

提高反應注水量后，循環(huán)氫中氨含量大幅下降，但硫化氫含量也同時大幅下降至100mg/L，低于300mg/L 的警戒值，催化劑存在被還原的風險，因此必須提高原料中的硫氮質(zhì)量比，已保證循環(huán)氫中的硫化氫含量，綜合考慮裝置原料現(xiàn)狀和經(jīng)濟效益，考慮原料中引入催化柴油，優(yōu)化原料結構，提高硫氮質(zhì)量比[2]。

2.2.1 摻煉催化柴油對混合原料性質(zhì)的影響

由表2、表3 可見，原料中摻煉了17%的催化柴油后，混合原料中氮含量降低了43.29%，硫含量增加了40.55%，硫氮質(zhì)量比由1.10 上升至2.73，達到了優(yōu)化硫氮比的目的。

表2 加工催柴前后各路原料占比變化

表3 加工催柴前后原料性質(zhì)對比

2.2.2 摻煉催化柴油對反應的影響

由表4 可見，原料中摻煉催柴后，不僅大幅降低了循環(huán)氫中氨氣的濃度，同時保證了循環(huán)氫中硫化氫的濃度，避免了催化劑被還原。由于氨濃度的下降，催化劑活性被逐步釋放[3]。

由表5 可見，摻煉催化柴油后，精制反應器床層總溫升由原來的17℃上升至31℃，床層平均溫度提高了10℃，解決了裂化反應器入口溫度低的難題，同時可降低反應爐出口溫度，節(jié)能降耗；裂化反應器床層平均溫度提高了9℃，裝置轉化率從50%提高至71%，表明裂化催化劑活性得到了顯著釋放，產(chǎn)生了顯著經(jīng)濟效益。

表4 摻煉催化柴油前后循環(huán)氫組成變化

表5 摻煉催化柴油前后反應工藝操作參數(shù)變化

3 結論

1）提高反應注水后降低了循環(huán)氫中氨的濃度，但同時也降低了硫化氫濃度。存在由于循環(huán)氫中硫化氫濃度過低催化劑被還原的風險，因此僅提高注水量仍不能完全達到釋放催化劑活性，提高轉化率的目的。

2）原料中摻煉部分催化柴油后，混合原料中氮含量降低了43.29%，硫含量增加了40.55%，硫氮質(zhì)量比由1.10 上升至2.73，達到了優(yōu)化硫氮比的目的，同時大幅降低了循環(huán)氫中氨氣的濃度，并且保證了循環(huán)氫中硫化氫的濃度，避免了催化劑被還原。

3）摻煉催化柴油后，精制反應器床層總溫升由原來的17℃上升至31℃，床層平均溫度提高了10℃，解決了裂化反應器入口溫度低的難題，同時可降低反應爐出口溫度，節(jié)能降耗；裂化反應器床層平均溫度提高了9℃，裝置轉化率從50%提高至71%，表明裂化催化劑活性得到了顯著釋放，產(chǎn)生了顯著經(jīng)濟效益。