原料性质对柴油加氢装置的影响及控制效果

原料性质对柴油加氢装置的影响及控制效果

李成鹏  刘青

中国石化青岛石油化工有限责任公司  山东青岛  266043

摘要：伴随着我国经济发展的速度，石油行业也有了很大的发展，在其中，为了延长柴油加氢装置的运转的周期，增加催化剂的可利用率，从原料方面的性质来进行研究与探讨，研究怎样才能在最大的限度上对柴油加氢装置的运行的周期进行加长，通过优化并控制原料性质，达到了使装置进行较长周期的运行[1]。

关键词：柴油加氢；原料性质；固定床

伴随着日益严格的环保条例，对于炼油企业能够生产出的清洁的油品以及需要做到的清洁生产的要求也会变得越来越高。由于柴油加氢具有产品收率好、产品的质量相对较高、对于环境友好等许多的优点与长处，所以在目前的国内炼油中被大量运用。

1原料的性质对于柴油加氢的影响

因为柴油的分子相对较大，进行反应的反应物也较为复杂，所以柴油的加氢装置中采取的催化剂一般为级配装填的方式，在其中一般都包括：保护剂、加氢脱硫催化剂与加氢脱金属催化剂。为了做到能够让催化剂中的杂质脱除率达到相应的要求，所以柴油的加氢中采用的工序所需的条件也较为苛刻，它要求相对较高的氢分压与参加反应时的温度，而且需要保持空速在加氢过程中远远低于馏分油的加氢过程。并且在进行反应时，原料性质、操作条件以及催化剂都可以影响到一整个装置的运行的周期。在他们之中，原料油性质对整个装置的影响相对较大，而且应用原料油的性质能够大致上计算出催化剂的相关反应性能[2]。

1.1反应系统差压上涨快

  柴油加氢装置2016年10月份操作记录，84个班次中，其中30个班次出现原料波动较大，约36%的班次原料波动，原料在110～150t/h波动导致操作波动大，对催化剂有一定负面影响。同时柴油加氢装置被迫长期在66%～80%的负荷下运行，对催化剂有一定影响。反应系统氢油比只有500∶1，芳烃饱和性差，影响催化剂活性，催化剂结焦加快，影响催化剂的使用周期。以上几方面原因导致反应习同差压上涨快，影响装置长周期运行。

1.2原料过滤器不能正常运行

  柴油加氢装置原料过滤器采用直列式全自动原料反冲洗过滤器，3组共18个过滤器。自2010年4月底装置试生产以来，共试投用30余次，在试投用过程中出现反冲洗效果不好，过滤器一直处于反冲洗状态，排污量很大约9吨，P101（原料增压泵）波动大等诸多问题，经过多次整改仍无法正常投用。2015年12月9日，加氢过滤器整改完毕后，并制定过滤器试用方案，在原油进料量为125t/h，P101压力为1.1MPa，电流为140A（电流超出200A，P101锁停）的工况下进行试投运，投运2h，过滤器差压150kPa，开始反冲洗，反冲洗过程中P1101压力1.0～1.4MPa波动，电流130～180A波动，与以前相比波动减小（原波动P101压力0.4～1.2MPa，电流130～200A），排污量减少，约4.5t，反冲洗后差压20kPa。随后反冲洗频繁，反冲洗后差压降幅小，反冲洗效果差。同时取样观察加氢原料油，油品偶有浑浊现象。

2原料油性质对装置开工的影响

在设计柴油加氢装置时，其具有相对较宽的弹性对于加工原料油的性质来说，然而因为不同种的催化剂的寿命以及生产合格商品所需要的操作条件，不相同的原料油的相关性质相对于装置的操作有着较大的影响。与此之外，在原料中含有的一些杂质也极易引发催化剂的中毒现象，从而使得催化剂的活性降低。在装置的相关量保持不变时，原料性质相对于装置的影响主要有以下几点：催化剂的寿命、需要的催化剂平均速度、氢的消耗、产品的收率以及其性质、反应器的压力、催化剂的流体分布与床层的温度等[3]。在进行开工时，若是原料的相关性质不够稳定、组成的相关变化大，这些将会使得装置的运行的平稳受到影响。

2.1硫含量的影响

混合油中硫的质量分数较高，就需要通过升高进行反应的温度来产品柴油硫含量，然而升高了进行反应的温度来降低产品中的硫含量的话，极易导致相对较高的结焦速率，也会使得催化剂的失活更加的快，而且硫的含量还会影响到硫化氢的生成量，进而会对循环氢脱硫塔的操作造成影响，

在原料中硫含量较低的情况有两种，一种为在开工的时候，全场采用的都是低硫原油，第二个就是装置在正常运行的情况下，受到了来自常减压装置进料时的波动或是储存运输部门切换了罐区进料，都可能会导致硫含量变低[4]。

2.2金属的相关含量的影响

原料中的金属会伴随着进行的生产而进行，并且逐步的在催化剂的一些空隙里面进行堆积，而金属的相关沉积很大程度上会导致具有活性的部位中毒以及催化剂的孔隙堵塞以及结焦，这也是导致催化剂失活的一个主要原因之一。

3原料性质在装置运行时的控制效果

据了解，工业运行中的原料性质和进行加工的操作条件都可在一定程度上影响催化剂在表观上的一些性质，基于此，采取一些类于归一化的处置方法，就是将所有的实际情况下的工业运转的参数数据都统一到某个标准的条件下来进行相关的比较催化剂在不同情况下的活性，如脱硫归一化温度的比较，就是在归一化的相关条件之下使用催化剂能够达到产品硫含量的相关指标的反应所需要的反应的温度，来表达出催化剂的加氢脱硫的活性，使用归一化时，所需的反应温度越低，则表示催化剂的相关活性越高，或者是能够反映出相应的原料的进行反应的性能较为好，杂质硫在这种情况下更容易脱除，也能够进一步的说明在实际反映的过程中装置的提温的空间能力越大，装置的可运转周期也就自然地长了，这样会使能够做到的控制效果变得更好。

除了金属镍、钒以及硫氮原子与残炭等之外，在原料之中钠铁和钙原子的相对含量对装置的可运转周期的影响也较大。与他们不同的是，原料之中钙和铁主要以羧酸盐、环以及烷酸盐等形式存在。

对于钙含量高的原料一定要应用脱钙剂或是脱铁剂，以便于做好原料中脱盐以及脱水的工作，达到很好的控制效果。

4结语

综上所述，在一定条件下能够确定运行周期之后，使用更加优良的催化剂级配装填方案才是能够保证柴油加氢装置长期并且稳定的运行的首要的条件与基础。原料的类型，最好在开工期间对柴油混合的原料来源的记录进行仔细的对比，然后通过不同的要求来选择适合的催化剂平均温度，用来达到生产合格产品的目标。

参考文献：

[1]张志宏.原料性质对柴油加氢装置的影响及控制效果[J].石油炼制与化工，2018，49（10）：38-42.

[2]孙昱东.原料组成对柴油加氢转化性能及催化剂性质的影响[D].华东理工大学，2011.

[3]蒋立敬.柴油加氢反应动力学及组合工艺研究[D].大连理工大学，2011.

[4]许先焜.柴油加氢—催化裂化组合工艺反应动力学模型研究[D].华东理工大学，2006.