操作條件對加氫精制的影響因素研究

喬立香

茂名華粵華信石化有限公司 廣東 茂名 525000

1 加氫精制的工藝原理

加氫精制是在一定的溫度、壓力、氫油比和空速條件下，借助加氫精制催化劑的作用，把油品中的雜質(zhì)（即硫、氮、氧化物以及重金屬等）轉(zhuǎn)化成為相應(yīng)的烴類及易于除去的H2S、NH3和H2O而脫除，金屬則截留在催化劑中。同時(shí)二烯烴得到加氫飽和為單烯烴，從而制得色度淺、氣味淡、安定性都較好的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

1.1 加氫精制化學(xué)反應(yīng)式

加氫精制過程脫除的硫主要是硫醇、硫醚。脫硫：

1.2 雙烯烴飽和為單烯烴

R1-CH=CH- CH= CH R2+ H2→ R1-CH2-CH2-CH= CH R2

油品中的重金屬有機(jī)化合物（如砷、銅、汞、鉛等）在高溫并有催化劑的作用下，被氫還原分解為重金屬，然后被催化劑吸附脫除。

2 加氫精制原料的性質(zhì)

原料為乙烯副產(chǎn)的粗碳九經(jīng)分餾系統(tǒng)除去粗碳九餾分中比較重的、粘稠的焦油在經(jīng)過碳九一段加氫后的工業(yè)用裂解碳九。一段加氫催化劑主要用于碳九中共軛二烯的選擇性加氫，對原料中的硫、氮、氧化合物不起作用，工業(yè)用裂解碳九二段加氫將原料中單烯烴飽和為烷烴并將原料中的硫、氮、氧化合物進(jìn)行脫除，所以原料的性質(zhì)決定了生產(chǎn)過程中反應(yīng)溫度，反應(yīng)溫升，反應(yīng)的壓差，催化劑的結(jié)焦情況等，原料的性質(zhì)越好，生產(chǎn)成本越低，損耗越小，生產(chǎn)越穩(wěn)定。

3 操作條件對加氫精制的影響因素研究

加氫精制是在一定的溫度、壓力、氫油比和空速條件下，借助加氫精制催化劑的作用進(jìn)行生產(chǎn)，溫度、壓力、氫油比、空速的變化都會對加氫反應(yīng)造成一定的影響。

3.1 反應(yīng)溫度對加氫裝置的影響

反應(yīng)溫度是根據(jù)催化劑和原料性質(zhì)決定的，催化劑加氫處理油品時(shí)，反應(yīng)器入口溫度控制220～260℃。（根據(jù)油品的性質(zhì)不同，反應(yīng)溫度不同）只要能達(dá)到所要求的加氫深度，操作溫度就不要再提高，隨著反應(yīng)溫度升高，可加快反應(yīng)速度，產(chǎn)出的產(chǎn)品的含硫及含氮量降低。但反應(yīng)溫度過高，裂解反應(yīng)加快，溴價(jià)反而上升，氣體產(chǎn)率增加，而產(chǎn)出產(chǎn)品收率下降，溫度過高對催化劑壽命及設(shè)備都有不利影響。

3.2 壓力對加氫反應(yīng)的影響

反應(yīng)壓力是根據(jù)催化劑和原料油的性質(zhì)以及對產(chǎn)品質(zhì)量要求和設(shè)備情況決定的。原料中多環(huán)芳烴及所含雜物多，則反應(yīng)壓力也隨之提高；但反應(yīng)壓力的提高又受到設(shè)備材質(zhì)的限制。在總壓一定的情況下，氫分壓取決于循環(huán)氫的純度，循環(huán)氫的純度和反應(yīng)過程中生成的氣體以及排出尾氣量有關(guān)，通過排出系統(tǒng)的廢氣量，來控制系統(tǒng)中循環(huán)氫的純度，以維持在一定的范圍內(nèi)。

工業(yè)用裂解碳九生產(chǎn)過程中通常系統(tǒng)的壓力控制在2.9～3.0MPa左右，開氣初期系統(tǒng)壓力通常以0.02～0.025MPa/min的速度對系統(tǒng)進(jìn)行升壓，反應(yīng)過程是體積減小的反應(yīng)，所以增大壓力有利于反應(yīng)的進(jìn)行，但是太高壓力裝置的設(shè)備無法承受。在生產(chǎn)過程中通過控制系統(tǒng)壓力進(jìn)行試驗(yàn)，系統(tǒng)壓力2.6MPa左右時(shí)，原料進(jìn)料量一定的情況下產(chǎn)品的硫含量是大于50×10-6，產(chǎn)品顏色比較黃，博士不通過，這時(shí)通過提高反應(yīng)的溫度或者降低處理量也可以改變產(chǎn)品的硫含量，但是太高的溫度原料會產(chǎn)生裂解，通常不采取這種措施。當(dāng)將系統(tǒng)壓力逐漸提高至2.9MPa左右時(shí)，同樣的溫度下，同樣的氫純度下，產(chǎn)品質(zhì)量合格，產(chǎn)品的硫含量降低至10×10-6以下，博士試驗(yàn)通過，產(chǎn)品顏色淡黃。通過改變系統(tǒng)的壓力，產(chǎn)品質(zhì)量得到了改變。影響反應(yīng)壓力的因素一般有以下6種情況：

反應(yīng)溫度：反應(yīng)溫度高低直接影響系統(tǒng)壓力；（1）在原料性質(zhì)一定時(shí)，反應(yīng)溫度不同，耗氫量將不同，這也會對系統(tǒng)壓力造成影響。儀表故障（包括一、二次表）。（2）原料性質(zhì)：當(dāng)原料油帶水時(shí)會影響系統(tǒng)壓力，其他化學(xué)性質(zhì)有較大改變時(shí)，亦會影響系統(tǒng)壓力。（3）反應(yīng)器因結(jié)焦造成堵塞，或各設(shè)備、管道損壞泄壓都會使系統(tǒng)壓力改變。（4）壓縮機(jī)故障：由于壓縮機(jī)故障造成停新氫、循環(huán)氫而影響壓力的波動(dòng)。在壓縮機(jī)的切換過程中壓力也有波動(dòng)。（5）進(jìn)料量：進(jìn)料量波動(dòng)較大時(shí)，也會引起系統(tǒng)壓力波動(dòng)。

3.3 氫油比對加氫反應(yīng)的影響

在正常操作中，應(yīng)維持一定的氫油比，以便減少催化劑的積碳和把反應(yīng)熱及時(shí)帶出，華信加氫裝置的第三反應(yīng)器氫油比控制700～900體積比。但較大的氫油比使新氫機(jī)、循環(huán)氫壓縮機(jī)的負(fù)荷大大增加，也會大大增加冷卻器和加熱爐的負(fù)荷，使能耗增加。氫油比是通過增減加氫進(jìn)料量和循環(huán)氫壓縮機(jī)的送氣量來調(diào)節(jié)的。生產(chǎn)過程中氫油比一般是是固定在一定的范圍內(nèi)，開氣初期氫油比是偏大的，隨著生產(chǎn)過程穩(wěn)定后，將處理量逐漸提高，氫油比隨之下降。當(dāng)處理量一定時(shí)氫油比控小于700，反應(yīng)器床層溫度上升，床層熱量帶不出，氫油比上升至1000左右時(shí)壓縮機(jī)的負(fù)荷增大，出口壓力高，無論氫油比大還是小都對反應(yīng)系統(tǒng)造成一定的影響，所以生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)處理量的大小，壓縮機(jī)的負(fù)荷及出口壓力和生產(chǎn)的實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整在合理的范圍內(nèi)，所以氫油比的改變會對加氫反應(yīng)產(chǎn)生一定的影響。

影響氫油比的因素一般有以下4種情況：

（1）進(jìn)料油量：當(dāng)進(jìn)料油量變化大而使氫油比超出工藝指標(biāo)時(shí)，要及時(shí)調(diào)整氫氣量。

（2）新氫量及循環(huán)氫量：保持新氫量及循環(huán)氫量平穩(wěn)，當(dāng)進(jìn)料油量變化大時(shí)，及時(shí)調(diào)整氫氣量。

（3）循環(huán)氫純度：要注意檢查循環(huán)氫純度，當(dāng)循環(huán)氫純度低于工藝指標(biāo)時(shí)，加大廢氫的排量。

（4）儀表故障：發(fā)生儀表故障時(shí)，及時(shí)聯(lián)系儀表工修理。

3.4 空速對加氫反應(yīng)的影響

空速表示反應(yīng)物在催化劑上的停留時(shí)間。空速低，加氫深度大，但空速過低不但影響處理量，也會增加催化劑積碳，影響催化劑壽命。固定床反應(yīng)器的催化劑量是固定的，操作空速只能服從處理量變化。空速是根據(jù)催化劑、原料油性質(zhì)對產(chǎn)品要求以及生產(chǎn)任務(wù)決定的。實(shí)際生產(chǎn)過程中通過改變空速最直觀的現(xiàn)象是處理量的高低，當(dāng)空速過小時(shí)，控制到0.3h-1單位時(shí)間內(nèi)通過單位體積催化劑上的原料量降低，生產(chǎn)處理量降低。空速過低長時(shí)間的話會造成催化劑結(jié)焦，甚至失活。當(dāng)空速過高時(shí)1.5h-1原料的加氫深度不夠，產(chǎn)品不合格，硫含量大于20×10-6，產(chǎn)品顏色比較黃，博士試驗(yàn)不通過。因此改變空速也會對加氫生產(chǎn)過程造成一定的影響。

4 結(jié)束語

在生產(chǎn)中通過試驗(yàn)改變反應(yīng)的溫度、反應(yīng)壓力、氫油比、空速等操作參數(shù)，產(chǎn)品質(zhì)量均會隨操作條件的改變而變化。生產(chǎn)處理乙烯副產(chǎn)品工業(yè)用裂解碳九二段加氫精制最佳的工藝操作參數(shù)為：反應(yīng)溫度220到260度（根據(jù)原料的性質(zhì)以及催化劑使用的活性進(jìn)行一個(gè)調(diào)節(jié)）；系統(tǒng)壓力控制2.9～3.0MPa；氫油比控制700到900體積比；空速0.6h-1。在該條件下加氫精制，產(chǎn)出了顏色好，氣味淡，穩(wěn)定性好，硫含量、氮含量、氧含量及重金屬都很低得優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，加氫精制效果良好，為公司創(chuàng)造了良好的效益。