組合催化劑在加氫裂化裝置中的應用

梁亞奇

摘要：某石化公司120萬t/a加氫裂化裝置應用多種組合催化劑的生產情況，分析對比了主要工藝條件、產品質量及其分布、裝置能耗、催化劑加工量等運行數據。結果表明：美國UOP公司提供的組合催化劑，中質油收率高達73.51%，但裝置能耗高達39.05kg/t，催化劑加工量為0.734萬t/t;殼牌標準催化劑公司提供的組合催化劑，石腦油收率大于30%，且有利于增產航空煤油，降低柴汽比，裝置能耗約為35kg/t，催化劑加工量約為1.4萬t/t。

關鍵詞：加氫裂化;催化劑;工業使用

煤油柴油加氫裂化裝置是煉油廠主要的生產設備，把催化柴油、直餾煤油及柴油進行混合作為生產原料，可以形成柴油、輕重石腦油及航空煤油，副產品為液化氣。該裝置主要由吸收穩定單元、反應單元和分餾單元構成，還需要配套建設公用工程，本文將對組合催化劑在加氫裂化裝置的應用展開探討。

1裝置工藝流程及催化劑組合方案

1.1工藝流程

加氫裂化裝把石蠟基原油餾出蠟油為原料，采用一段串聯全循環流程，兼顧一次通過生產乙烯原料流程。反應系統采用熱高壓分離器流程及爐前混氫方案，尾油循環至精制反應器入口。分餾系統采用“脫丁烷塔+分餾塔”方案，同時還設置了輕烴回收及氣體脫硫單元。要產品有液化石油氣（LPG）、石腦油、航空煤油（簡稱航煤）、柴油、尾油等。

1.2催化劑組合方案

加氫裂化裝置所使用的幾種催化劑組合方案，2種加氫精制劑及2種加氫裂化劑組成的較復雜的催化劑組合方案;運行時間最長的為方案4組合催化劑，達到910d;裝填量最少的為方案2組合催化劑，總裝填量為184.01t，較方案1、方案3組合催化劑裝填量分別減少了44.95，70.64t。

2催化劑運行狀況分析

2.1原料油性質

多種組合催化劑運行期間原料油性質的對比，原料油性質波動較大，在方案1組合催化劑運行期間，摻煉約8%（質量分數）的催化重柴油，這也是該裝置惟一一次摻煉重油運行，其加工原料油性質較蠟油有較大變化，初餾點高于設計值57℃，摻煉共進行了4個月，后由于反應溫升增大，催化劑失活速率加劇而停止摻煉。

2.2主要工藝條件

方案2組合催化劑的加工負荷最大，為設計負荷的90.1%;方案1組合催化劑的加工負荷最小，為設計負荷的70.4%;初始反應活性最高的為方案1組合催化劑，其精制反應器入口初溫為374℃;初始反應活性最低的為方案3組合催化劑，其精制反應器入口初溫為386℃;反應終溫最高的為方案3組合催化劑，其裂化反應器出口終溫高達421℃，已接近反應器的設計溫度，同時其精制反應器入口終溫為413℃，這已高于反應進料加熱爐出口設計溫度（405℃）;循環氫純度及氫分壓均在第1周期使用方案1組合催化劑時最高，后續幾個周期裝置直接使用重整氫氣作為補充新鮮氫氣，致使循環氫純度及氫分壓降低。

2.3產品分布

中質油、輕質油收率最高的均為方案1組合催化劑，其值相應為73.51%，91.24%;方案2組合催化劑運行期間，石腦油收率較設計值高10.81個百分點，這是因為石腦油的設計干點為130℃，但在實際生產中，考慮到石腦油用作半再生重整的熱進料，干點提升到145℃所致。需要說明的是：根據化驗餾程計算，若石腦油餾程按照130℃干點切割，收率應約為24%，即仍高出設計值約4個百分點;柴油收率較設計值低5.78個百分點，這同樣是為滿足生產需要，餾程切割點較設計值發生變化所致。

另外，方案2實際運行過程中發現，當裂化反應器一床（簡稱一床，裝填Z3723裂化劑）溫升較大時，石腦油收率增加，同時柴油收率降低，因此在滿足裂化反應器二床（簡稱二床，裝填Z673裂化劑）反應溫度的條件下盡可能的降低一床溫升，以達到調節產品分布的目的。但催化劑運行至中期后，出現控制一床溫升過低，不能滿足二床所需反應熱，導致加工量下降的現象，此時只能提高一床溫升，導致中質油收率下降，石腦油及氣體收率升高。

2.4產品質量

采用各催化劑組合方案，產品均能滿足生產需要，質量合格;方案2采用裂化催化劑Z3723和Z673混裝時，輕石腦油可直接作為汽油調和組分使用，航煤餾程157～230℃，閃點43℃，煙點26mm，冰點小于-60℃，符合3#噴氣燃料指標要求，柴油餾程204～356℃（95%），十六烷值達到66，是理想的清潔柴油調和組分;方案1的航煤煙點最高，全周期平均值為27mm，其他方案的則均為26mm，這表明UOP催化劑組合能更好地滿足航煤產品質量的控制。

2.5裝置能耗

方案2、方案3和方案4組合催化劑運行期間，裝置能耗基本接近;方案1組合催化劑運行期間，裝置加工量偏低，為提高加工量，反應采用大空速、低轉化率、高反應溫度、高氫油比的控制方式，致使反應進料泵、新氫壓縮機、循環氫壓縮機、反應加熱爐等設備能耗偏高，進而導致裝置能耗高。

3結論

120萬t/a加氫裂化裝置分別使用了由UOP、殼牌、FRIPP等催化劑專利商提供的幾種催化劑組合方案。運行結果表明，UOP組合催化劑中質油收率高達73.51%，但裝置能耗高達39.05kg/t，單位催化劑加工量為0.734萬t/t。組合催化劑石腦油收率大于30%，且有利于增產航煤，降低柴汽比，裝置能耗約為35kg/t，單位催化劑加工量約為1.4萬t/t。

參考文獻：

[1]劉黎明，劉雅蕾，陳偉安，戴毓碩，王文平，宋伊晴，王嵐，劉增建.多種組合催化劑在加氫裂化裝置上的工業應用[J].石化技術與應用，2018，36（02）：120-123+127.

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