加氫催化劑長周期生產運行探索

王寶生，胡珺

加氫催化劑長周期生產運行探索

王寶生1，胡珺2

（1. 中石化催化劑大連有限公司，遼寧 大連 116043； 2. 中國石化大連石油化工研究院，遼寧 大連 116045）

隨著石油重質化、劣質化加速發展，加氫技術在原油深度加工和清潔燃料生產中起到重要作用。作為加氫反應的核心，加氫催化劑生產運行為加氫催化劑性能的穩步提升奠定了夯實了基礎。本文針對制約加氫催化劑生產流程連續化運行的因素，從粉料拆卸、粉料輸送、粉料混合和擠條機孔板拆卸等方面分析，提出了加氫催化劑長周期生產運行方案，工業運行結果表明，采用加氫催化劑長周期生產運行技術后，催化劑孔容均勻度提高了5.06%，比表面積均勻度提高了2.47%，強度均勻度提高了10.58%，堆比均勻度提高了1.88%，單位產品能耗降低了34.24%，提升了產品質量，保證裝置長周期穩定運行。

催化劑；長周期；粉料； 孔板

石油主要是由碳、氫元素組成的混合物質，同時還含有硫、氮、氧和金屬等雜質，石油的煉制工藝主要是通過將石油分子中碳和氫的比例進行調整，脫除雜質，從而產生新的產品[1]。石油的煉制工藝可以分為加氫和脫碳兩類工藝過程：加氫過程中，產品氫含量上升，碳/氫比降低；脫碳過程中，一部分產品碳含量降低，氫含量上升，另一部分產品碳/氫比上升[2]。隨著石油重質化、劣質化加速發展，高質量油品的需求不斷增加，原油深度加工和清潔燃料生產技術進一步得到快速發展，而綜合利用率高的加氫技術受到高度重視[3-6]。

加氫技術是指原料在一定的溫度和壓力下，通過加氫反應提高油品質量以達到產品規格要求的工藝技術，在石油煉制的應用包括加氫脫硫催化劑技術、加氫裂化技術、加氫精制技術等[7-8]。作為加氫反應的核心，加氫催化劑是向高活性、低反應溫度、長壽命、高空速和低氫耗方向發展的，而加氫催化劑生產運行為加氫催化劑性能的穩步提升奠定了夯實了基礎，從而推進了加氫技術的發展[9-12]。

加氫催化劑生產是由多達十幾個操作單元組成的，不同單元操作之間大多采用人工轉運的方式進行銜接，勞動強度較大，生產效率較低。同時，加氫催化劑原料都在兩種以上，有的多達五六種，實際生產中目前采取的方式大多為人工將不同的原料按量稱量好后，投入混合設備按批進行混合，為間歇式操作。此外，作為催化劑成型的核心設備，擠條機換孔板時由人工拆卸，嚴重影響了生產效率。本文針對制約加氫催化劑生產流程連續化運行的因素，從粉料拆卸、粉料輸送、粉料混合和擠條機孔板拆卸等方面分析，提出了加氫催化劑長周期生產運行方案，并應用于生產實際，有效提高了催化劑產量和生產效率。

1 加氫催化劑長周期生產運行技術

1.1 自動解包拆包技術

粉料拆包技術分為下卸料式和上卸料式：下卸料包括底部破袋式、下解袋式；上卸料式包括真空固定吸料和真空移動吸料（袋可回收）。此外還有轉動篩分破袋卸料、遙控旋轉式卸料（袋可回收）、二合一拆包技術和手動插入卸料器出料等。目前粉料拆包現場粉塵較大，存在高空墜物的風險，生產效率較低。

根據現有粉料拆包技術和粉料拆包現場存在的問題，開發了由抓包機構、綜合切割、除塵、折疊、密封門簾等單元組成的綜合系統，如圖1所示，包括拆包腔體、粉體料倉、廢袋料倉、除塵管線以及分體輸送管線。該技術極大改善了作業環境，提升了催化劑生產自動化、連續化程度。

1.2 粉料連續化輸送技術

采用粉料負壓稀相輸送，并對管道進行處理，實現生產過程粉料輸送連續化，控制粉塵量在較低值。具體包括：

1）輸送管道內表面添加涂層，延長管道耐磨壽命。

圖1 自動解包拆包技術

2）每隔一段距離設置自動敲打裝置，在切換輸送不同干膠粉前，持續敲打管道，減少管道內壁掛料現象。

3）優化輸送管道彎頭半徑，進一步降低輸送壓損。

4）通過換向閥，實現多點受料、多點送料。

5）設置PLC控制系統，實現粉料切換及輸送的自動化，操作簡便。

1.3 粉料計量混合技術

開發了粉料計量混合技術，實現了將眾多原料按照比例連續混合。

1.3.1 干膠粉連續計量混合技術

干膠粉連續計量混合技術集自動上料、連續計量、連續混合、自動除塵于一體，避免了人工配料、間歇混合造成的揚塵，節省了人力成本，可實現加氫催化劑的連續化生產，自動化程度高。與常規生產的載體相比，連續計量混合設備制備的催化劑載體均勻度提高20%～30%，粉塵質量濃度控制在1.5 mg·m-3以下。

1.3.2 Z字型斗鏈提升機技術

通過采用Z字型斗鏈提升機，減少了設備用量，降低了裝置維護難度；輸送過程中散落的物料減低了80%以上，大大減少了產品切換過程時設備的清理難度，縮短了切換時間，提升了物料輸送過程的穩定性，作業環境改善顯著。該技術特點包括：

1）進料口防迸濺裝置：通過可調整高度的擋板將物料全部送到料斗，避免物料迸濺灑落；

2）高強度鏈條免維護軸承：確保了提升機的長周期穩定運行；

3）防逆轉裝置：避免突發狀態下由于物料重量造成提升機反轉，損壞設備的現象發生；

4）斷鏈電子檢測裝置：當轉速低于設定值時，自動停機，避免斷鏈后運轉造成更大損失。

1.4 催化劑擠條機自動換模技術

加氫催化劑載體的生產原材料為固體混合物，載體的性能和擠出成形受很多條件的影響。如果沒有控制好相應條件（如粉體粒度、水粉比、料不熟、膠溶劑、助劑等因素），物料會嚴重抱桿、打滑，導致擠出困難，如果有固體異物，則就更無法擠出。某催化劑生產企業現有擠條機孔板由8個M24普通螺栓連接，如圖2所示。

圖2 擠條機原有孔板

在催化劑載體生產過程中，每生產一批物料，孔板堵塞高達15～20次，需頻繁的停機，更換孔板與孔板架中的塑料模塊。更換孔板時由人工拆卸，每次時間為5～10 min，嚴重影響生產效率。

為擠條機減少更換孔板勞動強度，提高換孔板效率，解決生產瓶頸，開發了催化劑擠條機自動換模技術，如圖3所示。該裝置結構簡單、造價低廉，在吸收現有技術有點的同時，對細節進行了優化，具體特點包括：

1） 用鉗夾替換法蘭與螺桿連接方式，不需要對原有法蘭進行太大的改動，壓緊力更可靠。

2） 采用一條油缸控制上下鉗板，保證了兩瓣鉗夾的開合同步性，運行路線平穩，不會對擠條機產生傾繞力，提高了系統的穩定性和安全性。

3）模塊式結構，制造簡單，鉗夾的開合控制在本體模塊，更好地保護了孔板及設備，整體一體發貨，對基礎無特殊要求，方便替換、安裝和運輸。

4）更換孔板快速安全，單個擠條機日節省時間可達3～4 h，降低勞動強度，實現連續化生產。

圖3 催化劑擠條機自動換模裝置

2 工業應用效果

以生產某催化劑為例，某催化劑生產企業通過應用粉料自動解包拆包、連續化運輸、計量混合以及催化劑擠條機自動換模技術，實現催化劑連續化生產，運行結果表明，催化劑孔容均勻度提高了5.06%，比表面積均勻度提高了2.47%，強度均勻度提高了10.58%，堆比均勻度提高了1.88%，單位產品能耗降低了34.24%。

3 結 論

通過開發粉料自動解包拆包、連續化運輸、計量混合以及催化劑擠條機自動換模技術，突破了制約加氫催化劑長周期生產運行的瓶頸，實現了催化劑連續化生產，物料混合更加均勻，產品質量更加穩定。工業運行結果表明，采用加氫催化劑長周期生產運行技術后，催化劑孔容均勻度提高了5.06%，比表面積均勻度提高了2.47%，強度均勻度提高了10.58%，堆比均勻度提高了1.88%，單位產品能耗降低了34.24%，在提升產品質量的同時，大幅降低裝置能耗，保證長周期穩定運行。

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Exploration on Long Cycle Production and Operation of Hydrogenation Catalyst

1,2

（1. Sinopec Catalyst Dalian Co., Ltd., Dalian Liaoning 116043, China;2. Sinopec Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Dalian Liaoning 116045, China）

With the accelerated development of oil heavier and inferior quality, hydrogenation technology plays an important role in the deep processing of crude oil and production of clean fuel. As the core of hydrogenation reaction, the production and operation of hydrogenation catalyst has laid a solid foundation on the steady improvement of hydrogenation catalyst performance. Aiming at the factors restricting hydrogenation catalyst continuous production and operation, powder removing, powder conveying, powder mixing and extruder orifice plate removing were analyzed to put forward long cycle production and operation plan of hydrogenation catalyst. Industrial running results showed that after using long cycle production and operation plan of hydrogenation catalyst, catalyst entrance evenness was increased by 5.06%, uniformity of specific surface area was increased by 2.47%, uniformity of strength was increased by 10.58%, uniformity of bulk ratio was increased by 1.88%, energy consumption per unit product was reduced by 34.24%, which improved the product quality and ensured the stable operation of the device for long cycle.

Catalyst; Long cycle; Powder; Orifice plate

2022-03-23

王寶生（1989-），男，山東省臨沂市人，工程師，碩士，2014年畢業于遼寧石油化工大學控制理論與控制工程專業，研究方向：電力系統可靠性、催化劑生產設備管理工作。

TE624.4+3

A

1004-0935（2022）06-0848-03