微晶蜡加氢过程的影响因素

1 工艺流程

1.1 反应工序

反应部分包括进料系统、反应系统、循环氢系统、分离系统。其任务是将原料通过换热预热后与氢气混合、加热, 在反应器中选择适宜的反应条件对微晶蜡进行加氢处理, 降低原料中的硫、氮、氧等杂质含量, 对烯烃、芳烃进行饱和, 满足产品质量控制指标。

1.2 分离工序

由反应系统带来的油气混合物料, 经过高压分离器和低压分离器、脱硫罐、冷高分的分离, 最终实现气相循环氢和液态微晶蜡的分离。

1.3 压缩工序

由高压分离器分离出的循环氢气体, 由脱硫罐、低压尾气分离器进一步分离, 最终得到的循环氢气体, 经循环氢压缩机压缩后与系统补充的新氢一起进入系统进行循环。

2 加氢过程的主要影响因素

本文以85#微晶蜡的加氢过程为列, 对微晶蜡加氢过程的影响要素进行探讨。

2.1 氢分压

氢分压是加氢过程重要操作参数之一, 它对产品的加氢深度、催化剂寿命、装置操作费用均有重要影响。影响氢分压的因素有:系统总压力、新氢组成、高分气的排放量、高压分离器的操作温度、氢气消耗、循环氢流量。在生产中, 氢分压往往是通过提高反应压力实现的。总体来说, 提高氢分压有利于加氢反应的进行, 加快反应速率, 增强加氢深度。

85#微晶蜡中杂质原子化合物分子量大, 较难进行加氢反应, 在生产中85#微晶蜡的加氢反应的压力为15.2-16.4MPa。增大氢分压对加氢脱硫和脱氮反应都有促进作用, 同时也提高了芳烃饱和的平衡转化率, 从而促进微晶蜡原料中稠环芳烃的加氢饱和反应。

2.2 温度

反应温度也加氢过程的重要参数, 微晶蜡加氢反应虽为放热反应, 从化学平衡上讲, 提高温度会减少正反应的平衡转化率, 对正反应不利, 但硫、氮的氢解属于不可逆反应, 脱硫脱氮反应在加氢反应温度范围内不受热力学控制, 因此提高加氢温度可以提高反应速度和加氢精制深度, 使产物中硫氮杂质含量减少。

但是加氢温度过高, 容易产生过多的裂化反应。微晶蜡的含油要求比较严格, 高温会使含油量上升, 因此不同的生产方案有最佳的反应温度, 并不是越高越好。85#微晶蜡加氢适宜温度345±10°C。

2.3 空速

对于加氢装置, 进料量增大, 空速增大, 意味着单位时间里通过催化剂的原料多, 原料在催化剂上的停留时间短, 反应深度浅;反之亦然。因此无论从反应速度还是化学平衡上讲, 降低空速对于提高反应的转化率是有利的。

较低的空速意味着在相同处理量的情况下产品的单位能耗也大、需要的催化剂数量也多 (反应器体积也大) , 所以不能一味的降低装置的空速。

在实际生产中, 当进料量变化时, 为保持反应深度不变, 通常需要相应的调整反应温度, 保证脱硫脱氮和芳烃饱和;当进料量减少时, 要降低装置温度, 防止过度裂化导致超温, 影响安全和消耗过多氢气。85#微晶蜡的加工量8-10t/d, 温度345±10°C。当进料量靠下线操作, 温度也靠下线控制;当进料量靠上线线操作, 温度也靠上线操作控制。

2.4 氢油比

氢油比是单位时间内进入反应器的气体流量与原料油量的比值。氢油比在实际生产中靠提高循环氢量实现, 在微晶蜡的生产中, 为了降低操作成本, 新氢基本上以刚好弥补加氢反应、装置泄漏、溶解损失所致的压力损失的控制方式补入系统, 加入量保持恒定。因此在原料油一定的情况下, 循环量的大小, 近似的反映了氢油比的大小。

氢比油增大, 反应器内的氢分压增大, 参与反应的氢分子数量增加, 有利于提高反应深度, 且有助于抑制催化剂结焦前的脱氢缩合反应, 使催化剂表面积炭量下降, 维持催化剂的高活性, 延长催化剂的使用周期[1]。

维持较高的氢分压是通过大量氢气循环来实现的。提高氢油比意味着氢分压的提高, 这在许多方面对反应是有利的, 但却需要增大循环压缩机的流量, 动力消耗增大, 使操作费用增大, 因此要根据具体情况选择适宜的氢油比。

经过多年摸索85#微晶蜡加氢的最佳氢油比400/1-500/1。

2.5 催化剂硫化状态

微晶蜡加氢装置所用催化剂主要由金属组分和载体两部分组成。一般在装置开工前要进行催化剂的预硫化, 硫化后的催化剂具有较高的活性, 稳定性和选择性, 抗毒性强, 使用寿命也有所增长。

微晶蜡加氢过程中维持催化剂的硫化态主要是控制循环氢中的硫化氢浓度。微晶蜡方案的含硫量控制在200-1500ppm之间。由于微晶蜡原料含硫量较低, 催化剂的硫平衡容易被打破, 整体生产过程中处于缓慢失硫状态。生产中通过检测循环氢的含硫量, 来衡量催化剂的失硫状态。

催化剂失硫后加氢脱氮, 氢脱硫, 脱芳烃, 脱金属, 脱氧等反应都要受到影响。当硫化氢含量逐渐接近硫化氢下线, 严格控制注水脱硫频次;如果持续出现失硫现象, 根据循环氢中硫化氢浓度数据, 采取在原料中注入硫化剂的方式, 对催化剂进行补硫。

2.6 其它影响因素

除此之外, 原料的性质、氢气的纯度、系统压降、催化剂的结构形式等因素也会影响微晶蜡的加氢效果。

3 结语

加氢过程中有诸多因素都会直接影响到加氢效果, 其中温度、氢分压、氢油比是生产中影响加氢效果最多的几个因素。为获得理想的加氢效果, 要严格控制本文谈到的控制指标。

摘要：南阳化工有限公司3000吨/年微晶蜡高压加氢装置生产的产品有70#、80#、85#微晶蜡。本文主要总结了几年来微晶蜡加氢精制生产情况, 找出影响微晶蜡加氢过程的重要影响因素, 并根据生产装置实际情况提出了相应的解决方法或应对措施。

关键词：微晶蜡,加氢,温度,压力,催化剂

参考文献

[1] 李大东.化学过程的工艺因素, 2011.6, 中国石化出版社.