提高渣油加氢装置运行技术研究

2022-09-12

渣油加氢过程的脱硫反应速率主要与原料油中的沥青质含量有关, 沥青质含量越低, 加氢脱硫反应速率越大, 另外, 渣油原料的粘度对催化剂的活性也有重要的影响, 因为渣油加氢处理过程是受扩散控制的过程, 原料油的粘度越大, 原料油分子在床层的流动和催化剂颗粒内部的传质扩散阻力越大, 加氢反应速度越慢, 相同体积空速下, 杂质脱除率越低, 加氢过程的转化率也越低。因此原料油粘度过高, 对加氢处理反应不利[1]。

一、渣油加氢的主要装置

已过滤的原料在换热器内首先与由反应器来的热产物进行换热, 然后进入炉内, 使温度达到反应温度。一般是在原料进人炉前将循环氢气与原料混合。此外, 还要补充新鲜氢。由炉出来的原料进入串联的反应器。反应器内装有固定床催化剂。大多数情况是采用液流下行式通过催化剂床层。催化剂床层可以是一个或数个, 床层间设有分配器, 通过这些分配器将部分循环氢或液态原料送人床层, 以降低因放热反应而引起的温升。控制冷却剂流量, 使各床层催化剂处于等温下运转。催化剂床层的数目决定于产生的热量、反应速度和温升限制。加热炉出口温度以15℃/h的速度降温至205。C恒温, 期间继续分析一氧化碳含量, 频率视情况加大, 检查一氧化碳含量小于30μg/g合格后系统 (氮气循环, 压力维持4.5MPa) 才可继续循环降温, 否则继续置换。加热炉以30℃/h的速度快速降温, 炉膛温度低于250℃可关掉反应炉, 保持循环压缩机工况下的最大负荷运转, 尽最大能力冷却反应器。至所有床层及表面温度低于65℃, 停循环压缩机。系统降压至微正压, 由循环压缩机入口补0.8MPa氮气为高压系统保压。

到目前为止, 馏分油的加氢大多数采用固定床加氢技术, 而渣油加氢已开发了四种工艺类型, 即固定床、沸腾床 (膨胀床) 、浆液床 (悬浮床) 和移动床。在实际生产中, 可以单独采用这些工艺, 也可将其组合使用。例如为加工劣质渣油, 可将移动床和固定床结合, 增长开工周期。四种渣油加氢反应器示意见图1。

二、提高渣油加氢装置运行技术

1. 催化剂装填

催化剂装填是开工过程中的一个重要环节, 催化剂装填方法很重要, 不仅影响催化剂的装填量, 从而影响到装置处理量, 更重要的是在装填过程中若催化剂装填疏密不均, 容易使物料走“短路”或床层下陷, 造成反应器内物料和温度分布不均, 直接影响到产品的质量和催化剂的使用寿命。因此, 对催化剂的装填必须高度重视, 严格按照操作要求进行[2]。

2. 装置吹扫和气密

(1) 装置吹扫

主要目的是用氮气把系统中 (包括压缩机系统、分馏系统和原料系统) 的空气置换干净。车间方面可按照实际情况具体安排。但是, 要控制住升、降压速度不超过规定值。

(2) 装置气密

系统气密的目的是检查系统的严密性, 以保证系统在运转过程中的安全。这是保证装置顺利投产及安全生产的关键步骤之一。 (1) 确定气密流程, 严防高压串低压。 (2) 气密要求:分阶段、分步骤进行, 按工厂操作手册的要求进行。 (3) 每到一个试压等级, 都要进行全面检查。恒压气密压降合格后, 方可升到下一个试压等级。 (4) 按升压速度升压, 待系统压力达到要求后, 对装置进行全面检查, 确认无泄漏、静态允许压降合格。在4.6NPa气密过关后, 降压至4.2MPa, 启运循环氢压缩机全量循环, 等待催化剂干燥[3]。

3. 催化剂干燥

绝大多数加氢催化剂都以氧化铝或含硅氧化铝多孔物质作为载体, 其吸水性很强, 一般可达1%~3%, 最高可达5%以上。从而导致床层压降增大, 威胁生产;其次, 这种反复汽化-冷凝的结果, 还会降低催化剂的硫化效果, 在催化剂进行硫化前要进行氮气干燥脱水。

4. 催化剂的硫化

渣油加氢处理催化剂的活性组分同馏分油加氢处理催化剂活性金属组分一样, 主要是钼、镍、钴和钨。催化剂在工业生产过程、运输过程和储存过程中, 其活性金属组分以氧化态形式存在。大量的研究工作和工业实验证明, 催化剂经过硫化, 其活性金属组分由氧化态转化为硫化态后, 方具有良好的加氢活性和活性稳定性[4]。

5. 原料油切换和调整操作

原料油切换过程应具备的条件: (1) 切换的原料油准备充足, 并进行分析化验, 确保其性质优于装置正常生产原料。 (2) 催化剂硫化过程结束, 作出硫平衡, 硫化效果得到催化剂供应商的确认。 (3) 硫化结束后, 催化剂的活性较高, 为避免催化剂因结焦而引起活性失活, 以10℃/h的速度将反应器催化剂床层温度降到310℃。 (4) DEA吸收塔投用, 注水系统投用。 (5) 维持保护反应器入口的循环氢流率为设计流率, 进料流率为设计负荷的80%。 (6) 准备充足的VGO。换进100%设计原料油并恒温运转6h后, 以1.0℃/h的速度将反应温度提到355℃。当反应温度达到355℃时, 将进料流率提至85%设计负荷, 恒温运转6h后将进料流率提至100%设计负荷。恒温运转。恒温运转过程中, 分析常压塔底生成油, 若生成油中杂质含量满足控制指标要求, 则维持反应条件不变, 稳定生产, 否则继续提温。

一般来说, 正常停工有两种情况。一是催化剂失活, 即催化剂床层平均温度达到设计值, 并且产品质量不能满足设计要求时, 或从一反入口到最后反应器出口压降达到设计值或单台反应器床层压降达到设计值时, 装置进行正常停工;第二种情况是设备进行检查维修, 此情况下催化剂活性不一定失活, 如果反应器不需要检修时, 反应器最终可在0.2MPa氮气下封存。