加氢裂化装置长周期运行优化操作初探鱼钰

加氢裂化装置长周期运行优化操作初探鱼钰

鱼钰

长庆石化公司运行一部陕西咸阳712000

摘要：生产装置长周期运行为炼化企业带来的效益是巨大的，长周期运行是企业降低生产成本，提高经济效益的最有效措施。本文阐述了影响装置长周期运行的因素，并分析了加氢裂化装置长周期运行的优化措施。

关键词：加氢裂化装置；长周期运行；优化措施

随着原油的重质化和硫、氮等杂质的不断增加，以及清洁燃料生产的要求,加氢裂化技术将在石油加工行业中发挥着越来越重要的作用。因此，加强原料的管理和装置的精细化操作对装置的稳定运行具有重要意义，它有利于催化剂性能的发挥，从而为装置长周期运行奠定坚实的基础。

一、影响装置长周期运行的因素分析

1、原料因素

1）氮、硫含量。原料性质对加氢裂化装置长周期运行的影响主要体现在对催化剂活性、稳定性的影响，其中氮化物，特别是碱性氮化物，对靠酸性产生裂解活性的加氢裂化催化剂的裂解性能有抑制作用，并且氮化物本身也不稳定，易缩合生焦造成催化剂失活。

VGO原料中氮含量与催化剂失活率呈线性正相关，当含氮量从500μg/g增大至1300μg/g时，催化剂的失活率增加近3倍。因此，当VGO氮含量较高时，必须提高反应温度，以达到设计裂解深度。

VGO原料中的硫经过加氢脱硫后以H2S形式存在于循环氢中。加氢裂化过程使用的大多数催化剂为非贵金属硫化型催化剂，必须在反应系统中保持一定的H2S分压才能避免催化剂中的硫脱除而维持原有活性。若VGO原料硫含量过高，特别是噻吩类，会加重精制剂的负担，这时必须提高精制段反应温度，以保证脱硫效果。此外，循环氢中H2S含量过高会抑制加氢脱硫反应，与NH3形成(NH4)2S而堵塞系统，并对设备造成腐蚀。若VGO原料硫含量过低[＜0.3％(质量分数)]，则很难维持催化剂的高活性硫化状态，此时需采取措施向反应系统补硫：①在原料油、反应系统中加入一定量的含硫化物(如CS2、RSH、DMS等)或与含硫较高的原料混合进料；②减少反应出口流体的注水量，以减少水溶解的H2S，但应注意水量应足够溶解所生成的NH3；③减少排放废氢气，但需保持规定的氢分压。

2）原料干点。干点是加氢裂化原料一项重要的控制指标。原料干点提高，黏度增大，减慢了原料向催化剂内部扩散的速度，降低了反应速度。此外，原料干点的提高还意味着原料中带进数量更多、结构更为复杂的非烃化合物，以及多环芳烃、胶质、沥青质、重金属等杂质，大幅增加了加氢反应难度，同时这些杂质很不稳定，容易缩合生焦而使催化剂加速失活。

2、操作条件因素

1）反应温度。反应温度是加氢裂化工艺中最主要、最灵活的操作参数,也是调节产品质量和转化率的手段。从动力学角度考虑,无论是加氢精制反应还是加氢裂化反应都为放热反应,提高反应温度,不利于反应的正向进行；但温度过低会导致反应速度减慢,脱硫、脱氮率下降,达不到所要求的转化率。脱氮比脱硫需要更高的温度,过高的反应温度会使裂化反应加剧,除了降低产品收率外,更重要的是导致催化剂积炭,反应器床层压差上升速度加快。反应温度过高主要有以下几方面的不利影响:①进料换热器中结焦加剧,反应温度提高,使原料进换热器后温度高,在前述生焦母体存在和Fe、微量氧存在的条件下,相对较高的温度会使生焦速度加快；②进料换热器出口至加热炉炉管中结焦加剧,这部分结焦物会进入反应器,因部分结焦物黏附在管壁上,当装置操作发生波动或停工后再次开工,因系统条件的变化,黏附于管壁上的焦炭就会脱落被带进反应器；③反应温度的提高容易造成大分子烃类在催化剂床层上发生积炭反应而结焦,引起床层压降的增大。

2）氢分压和氢油比。加氢裂化反应在较高的温度进行，原料中一定数量的稠环芳烃和非芳化合物会发生缩合反应，导致催化剂表面积炭，使催化剂失活从而降低催化剂的寿命。当提高氢分压时，可抑制焦炭的生成，从而减缓催化剂失活，延长装置的运转周期。因此，操作中维持合适的反应压力和氢气体积分数，是维持长周期运行的重要条件。氢油比的变化影响反应的氢分压，由于反应过程有较大的氢耗，入口氢油比低会导致床层下部氢分压偏低，催化剂积炭加剧，不利于催化剂活性的维持。

3）空速。空速是将催化剂装填量和处理的原料量关联的参数，空速与反应温度在一定范围内互补，这取决于催化剂的活性和原料性质。提高空速时，为了确保一定的转化率，需提高催化剂床层温度，导致结焦速度加快，缩短运行周期。

4）循环氢中NH3含量。循环氢中NH3除了会与H2S形成胺盐结晶外，还会与烃类反应物争夺裂化催化剂的酸性活性中心，导致催化剂表观活性降低。基于此原因，高有机氮含量的原料就更加难以处理，因为要想保证产品质量，就必须提高反应温度。

二、加氢裂化装置长周期运行优化措施

1、加氢裂化装置工艺管理细致化。原料油的性能对加氢裂化过程具有决定性的影响，原料油是否符合加氢裂化催化剂使用要求，以及是否经过适当的处理，都直接影响装置正常开工的长周期运行。因此，需严格控制原料油性质：

1)控制原料油中水分含量，防止原料中水分带入催化剂床层，造成加氢精制催化剂失活。

2)控制原料油中焦粉含量与机杂的含量，避免大量的焦粉与机杂进入催化剂床层，加速催化剂的积碳速度，降低催化剂的使用寿命。

3)控制原料油的干点不大于365℃，防止过重的组分进入催化剂床层，降低催化剂的使用寿命。

严格控制新氢质量，控制新氢的纯度，特别是新氢中的一氧化碳和二氧化碳的含量，如含量过高将直接导致催化剂失活。保持循环氢纯度在85％以上，以维持系统氢分压，若氢分压降低将导致产品质量下降，催化剂使用寿命缩短。

搞好装置平稳操作，控制好反应器入口温度、床层温度及床层温升，在保证产品质量情况下，避免深度精制和裂化，使催化剂处于良好运行状态，不致积碳过快，使催化剂的活性降低很大。随装置开工时间的推移，催化剂活性有所下降时，应缓慢逐步地提高反应器入口温度，使催化剂的活性逐步、充分地释放，以延长催化剂的使用寿命。

2、加氢裂化装置设备管理深入化

抓好设备的三个管理，即“全员、全过程、全方位设备管理”。首先领导带领员工充分认识设备管理达标的重要性和必要性，建立实用的设备管理网络。领导亲自挂帅，员工人人参与，做到班班有指标，岗位有职责，人人有担子。狠抓装置检修质量，建立以状态监测为基础的维修制度，及时准确找设备发生故障的原因。

在设备管理工作中要坚持四个深化，即向检修深度深化，向技术攻关深化，向解决装置老大难问题深化，向提高标准化深化。在装置日常工作中要抓好以下重点，即抓好关键设备及区域设备问题的检查和整改工作，特别是重大设备的特护制度；抓好备用设备管理；抓好设备的润滑管理；抓好压力容器和管道的管理；抓好设备的防腐。

采取匾平式的管理方式，设备管理中心直接面向装置和保运单位，直接掌握现场设备运行的具体情况，并根据运行情况适时做出相应的意见、办法和方案。

加强设备故障管理，设备故障管理应采用快速反应，专题处理，故障统计，经验教训总结进修管理，力求形成一个科学、合理、高效的闭环来对设备故障进行管理。

三、结语

加氢裂化装置是炼油企业生产出合格产品必须的炼油装置，其重要性不容替代。同时，生产装置长周期运行为炼化企业带来了巨大的效益，能大量节省大修费用，减少装置开停工损失，增加有效生产时间而增产。长周期运行是企业降低生产成本，提高经济效益的最有效措施。而加氢裂化装置的特殊性，更体现出确保加氢裂化装置长周期运行的重要性。

参考文献：

[1]张继昌.加氢裂化装置长周期运行的影响因素分析[J].中外能源，2014(11).

[2]曹曙光.影响加氢裂化装置长周期运行因素分析[J].内蒙古石油化工，2014(09).

[3]曲传艺.加氢裂化装置长周期运行优化操作[J].广州化工，2015(10).