FZC系列催化劑在渣油加氫裝置的工業(yè)應(yīng)用

杜 煜，莊志勇，孟祥雷，牟光宇，王 帥

（中國石油遼陽石化油化廠，遼寧 遼陽 111003）

某公司的240×104t/a渣油加氫裝置采用中國石油撫順石油化工研究院的固定床渣油加氫脫硫工藝與工程技術(shù)，設(shè)計(jì)以俄羅斯原油中的減壓渣油、催化裂化重循環(huán)油和催化重柴油為原料，在渣油加氫催化劑作用下，經(jīng)過反應(yīng)脫除原料中的硫、氮、金屬等雜質(zhì)，降低殘?zhí)亢浚?］，為催化裂化裝置提供優(yōu)質(zhì)原料，同時(shí)生產(chǎn)部分柴油并副產(chǎn)少量石腦油和燃料氣。反應(yīng)部分設(shè)置I、II系列，每個(gè)系列可以單開單停，分餾部分為共用單元。

裝置于2018年9月開車，2020年9月對(duì)反應(yīng)部分I系列進(jìn)行換劑，I系列第2運(yùn)行周期催化劑為FZC系列渣油加氫處理催化劑，技術(shù)協(xié)議產(chǎn)品保證性能：加氫常渣硫≯1 600μg/g、氮≯1 600μg/g、殘?zhí)俊?.2%、（鎳+釩）≯10μg/g、鐵≯5μg/g。

I系列自2020年9月?lián)Q劑后運(yùn)行3個(gè)月，處于運(yùn)行中期，故標(biāo)定48 h。

1 裝置設(shè)計(jì)

裝置由反應(yīng)部分、分餾部分和公用工程組成，設(shè)計(jì)規(guī)模為240×104t/a，操作彈性為50%~110%，開工時(shí)數(shù)為7 600 h/a，工藝原則流程見圖1。

圖1 渣油加氫裝置工藝原則流程

2 裝置標(biāo)定

2.1 原料標(biāo)定

I系列標(biāo)定時(shí)原料油為減壓渣油、減壓蠟油、催化裂化重循環(huán)油和催化重柴油的混合油，具體比例見表1。

表1 原料油設(shè)計(jì)比例與標(biāo)定比例

混合原料油的性質(zhì)見表2。

表2 原料油性質(zhì)設(shè)計(jì)值和實(shí)際值

由表1和表2可知，此次標(biāo)定期間混合原料油中摻渣比較設(shè)計(jì)值偏高，主要因?yàn)樯嫌纬p壓裝置減壓渣油收率提高，減壓渣油中含有部分蠟油組分，故混合原料油性質(zhì)優(yōu)于催化劑設(shè)計(jì)值。混合原料中總硫、總氮、殘?zhí)俊⒔饘匐x子等關(guān)健性指標(biāo)均滿足催化劑限定值。

但是原料中硫含量較低，均值在8 642μg/g，對(duì)加氫反應(yīng)不利，易造成脫殘?zhí)柯省⒚摰屎兔摻饘俾式档停?，3］。

2.2 產(chǎn)品性質(zhì)

渣油加氫裝置主要產(chǎn)品為加氫渣油、柴油，加氫渣油和熱低分油。

加氫渣油產(chǎn)品性質(zhì)見表3。

表3 加氫渣油產(chǎn)品性質(zhì)

柴油產(chǎn)品性質(zhì)見表4。

表4 柴油產(chǎn)品性質(zhì)

熱低分油產(chǎn)品性質(zhì)見表5

表5 熱低分油性質(zhì)

從表3、4、5可知，加氫柴油產(chǎn)品指標(biāo)滿足生產(chǎn)要求，加氫渣油中硫、殘?zhí)俊⒔饘俸丸F含量均滿足催化劑設(shè)計(jì)要求和生產(chǎn)運(yùn)行要求，但氮含量均值為1 852μg/g，不滿足催化劑設(shè)計(jì)要求，但滿足生產(chǎn)工藝控制指標(biāo)≯2 000μg/g的要求，原因有3個(gè)。

（1）原料油中硫含量低，導(dǎo)致脫氮率降低；

（2）II系列催化劑已運(yùn)行810 h，超技術(shù)協(xié)議周期（540 h），脫氮率明顯降低。根據(jù)裝置I系列熱低分油分析結(jié)果，按照加氫渣油收率92.5%核算，I系列加氫常渣中硫含量為1 121μg/g、殘?zhí)繛?.13%、（鎳+釩）為9.19μg/g、鐵含量為3.41μg/g、氮含量為1 600μg/g，均滿足技術(shù)協(xié)議要求；

（3）從表中可以看出，12月4日的加氫渣油初餾點(diǎn)、10%點(diǎn)、金屬、粘度較12月5日偏低，主要是因?yàn)樵跇?biāo)定前，裝置原料的蠟油摻比大，在標(biāo)定前才調(diào)整原料配比值，產(chǎn)品性質(zhì)有滯后性，所以以12月5日的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。

2.3 物料平衡

標(biāo)定時(shí)期的物料平衡與設(shè)計(jì)物料平衡見表6，設(shè)計(jì)和標(biāo)定時(shí)的損失主要由原料油加氫后生成硫化氫，硫化氫隨循環(huán)氫進(jìn)循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)，被貧胺液洗掉所致［4，5］。

表6 裝置設(shè)計(jì)物料平衡與標(biāo)定物料平衡

從表6可以看出裝置在標(biāo)定期間進(jìn)料減壓渣油比例比設(shè)計(jì)值稍高，蠟油比例比設(shè)計(jì)值稍低，主要因?yàn)闃?biāo)定期間常減壓裝置減壓渣油收率較正常工況偏高，導(dǎo)致減壓渣油中含有蠟油組分。

2.4 裝置能耗

設(shè)計(jì)與標(biāo)定期間能耗見表7。

從表7可以看出，標(biāo)定裝置能耗為621.7 MJ/t，比設(shè)計(jì)值748.62 MJ/t要低。相差比較大的是中壓蒸汽、電能和燃料氣消耗。

表7 裝置設(shè)計(jì)能耗與標(biāo)定能耗對(duì)比

中壓蒸汽用量少，是由于目汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速低，在滿足產(chǎn)品指標(biāo)的提前下，降低汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速，節(jié)約中壓蒸汽的用量。

電耗低于設(shè)計(jì)主要采取3項(xiàng)節(jié)能措施。

（1）新氫壓縮機(jī)采用賀爾碧格系統(tǒng)，目前壓縮機(jī)的負(fù)荷在50%左右；

（2）高壓貧胺液泵目前運(yùn)行1臺(tái)即可滿足工藝生產(chǎn)需要；

（3）由于冬季生產(chǎn)，空冷風(fēng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)數(shù)較少。

燃料氣消耗比設(shè)計(jì)值低主要是裝置I系列更換催化劑，催化劑活性較高，且原料性質(zhì)優(yōu)于設(shè)計(jì)值，故反應(yīng)器入口溫度控制較低即可滿足產(chǎn)品指標(biāo)，保證產(chǎn)品質(zhì)量不過剩，燃料氣消耗量降低。

裝置標(biāo)定期間，無0.4 MPa蒸汽和污水產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

此次標(biāo)定是裝置I系列在100%負(fù)荷條件下進(jìn)行，從產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)得知，更換催化劑后，滿足生產(chǎn)要求。裝置I系列更換催化劑后，根據(jù)I系列熱低分油分析結(jié)果，按照加氫渣油收率92.5%核算，則I系列加氫常渣中硫含量為1 121μg/g、殘?zhí)繛?.13%、（Ni+V）為9.19μg/g、鐵含量為3.41μg/g、氮含量為1 600μg/g，均滿足技術(shù)協(xié)議要求。標(biāo)定期間綜合能耗為621.7 MJ/t原料，相比設(shè)計(jì)748.62 MJ/t原料低，主要產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)滿足生產(chǎn)要求，主要產(chǎn)品收率高于設(shè)計(jì)值，能耗低于設(shè)計(jì)值，證明了FZC系列催化劑在240×104t/a渣油加氫裝置工業(yè)應(yīng)用成功。