鱼钰
长庆石化公司运行一部 陕西咸阳 712000
摘要：加氢裂化是将劣质馏分油轻质化以生产清洁燃料油品的主要技术。随着有关运输燃料环境法规的日益严格，加氢裂化技术将成为炼厂满足新产品法规的重要手段之一。加氢裂化装置的操作苛刻度（即温度、氢分压、LHSV、催化剂类型等）将根据原料油的组成和性质进行选择。
关键词：加氢裂化原料；油性质变化；装置；
加氢裂化反应是原料油在高温、高压、临氢及催化剂存在下进行加氢、脱硫、脱氮、分子骨架结构重排和裂解等反应的一种转化过程, 其技术核心是催化剂。不同断环选择性的催化剂可对加氢裂化尾油的族组成产生影响。
一、加氢裂化原料油性质变化对装置的影响
1.原料性质变化对装置的影响。一是原料性质的变化情况。通过对比所用轻原料油平均性质与重原料油平均性质，可知重原料油的密度和10%馏出温度均超过本装置原料油设计指标，轻原料油在密度、馏出温度与硫、氮含量等方面均比设计值低。重原料油在密度上比轻原料油高20kg/ m3；在各馏出温度上均高出轻原料油20℃；重原料油硫、氮含量、残炭值均比轻原料油高。二 是主要工艺参数变化。装置在加工轻原料油与重原料油时，在各床层温升方面，前者高出后者0.5℃左右，表明加工轻原料时反应转化率比加工重原料油时要高，在精制床层温度上，两者相差不明显，但在裂化床层温度上，前者均较后者高出0.5℃。在床层温度未调整的情况下，加工轻原料油时的精制反应器的加权平均床层温度比加工重原料油时低，但变化不明显，而裂化反应器加权平均床层温度变化较明显，后者低于前者0.6℃；加工重原料时比加工轻原料时尾油循环量增加11.09t/h，氢耗增加17.4nm3/t，精制油氮含量增加3.11ppm,单程反应转化率降低5.0%以上。三是日加工量、产品收率与产品分布的对比分析。在主要工艺条件基本相同、加工轻原料油与重原料油，装置在日加工量比加工重原料油时高出291t，差距较明显；在产品收率上，加工轻原料时本装置轻质油收率比加工重原料油时高出1.64%；在产品分布上，加工轻原料时，本装置石脑油和航煤收率比加工重原料油时高出1%以上，但柴油收率比加工重原料油时低2.0%，主要原因为加工重原料油时反应深度较加工轻原料油时低，造成柴油产量较高，而石脑油和航煤产量低。在产品分布上，原料油越重，干气、液化气、石脑油、航煤和轻质油收率下降，柴油和尾油收率增加。
2.渣油加氢装置原料油性质的影响。催化加氢催化剂的性能取决与其组成和结构，根据加氢反应侧重点不同，加氢催化剂可分为加氢处理和加氢裂化两大类。加氢催化剂主要由三部分组成，主催化剂提供反应的活性和选择性；助催化剂主要改善主催化剂的活性、稳定性和选择性；载体主要提供合适的比表面积和机械强度，有时也提供某些反应活性，如加氢裂化中的裂化及异构化所需的酸性活性。
(1)加氢处理。催化剂加氢处理催化剂根据其主要催化功能可分为加氢饱和(烯烃、炔烃和芳烃中不饱和键加氢)、加氢脱硫、加氢脱氮、加氢脱金属催化剂；也可根据处理原料类型分为轻质馏分、重质馏分油、石蜡和特种油及渣油加氢处理催化剂。近年来，在加氢裂化催化剂中广泛应用沸石分子筛为载体。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆沸石分子筛具有较多和较强的酸性中心，其裂化活性比无定形硅酸铝的要高几个数量级，因此使加氢裂化反应有可能在较缓和的条件(较低的压力和温度)下进行。制成一定形状颗粒的氧化铝还具有优良的机械强度和物理化学稳定性，适宜于工业过程的应用。载体性能主要取决于载体的比表面积、孔体积、孔径分布、表面特性、机械强度及杂质含量等。
(2)加氢裂化催化剂。加氢裂化催化剂属于双功能催化剂，即催化剂由具有加(脱)氢功能的金属组分和具有裂化功能的酸性载体两部分组成。根据不同的原料和产品要求，对这两种组分的功能进行适当的选择和匹配。加氢裂化催化剂根据加氢活性金属分为非贵金属和贵金属催化剂。当反应器催化剂床层被H2S穿透前，因此对于渣油加氢装置原料油而言，要处理好其特性与催化剂之间的联系，从而充分发挥原料油的利用率，能够让渣油加氢经过催化反应后达到有效的作用和功能。导致催化剂的机械强度降低。同时，还原金属对油具有强烈的吸附作用，在正常生产期间会加速裂解反应，造成催化剂大量积炭，活性迅速下降。因此，必须严格控制整个预硫化过程各个阶段的温度和升温速度。硫化最终温度一般为360～370℃。同时，过高的反应温度会使加氢裂化反应速率过快，这样，一方面会由于反应热来不及导出而导致催化剂超温，使寿命缩短；另一方面也会因催化剂表面的积炭速率过快，而缩短再生周期。但如果反应温度过低，则加氢反应速率就会太慢。
3.原料性能对加氢裂化过程的影响。一是硫、氮含量杂环氮化物在加氢催化剂表面吸附，产生阻碍作用，有机氮易使催化剂中毒。原料中硫含量和结构对反应过程也有较大影响。加氢裂化所用催化剂在硫化态下才能维持较高的活性，因此要维持一定的硫化氢分压，但当原料中硫增加后会增加加氢脱硫的难度，增加设备腐蚀。二是原料中的残炭。原料的残炭值增加，使加氢脱硫反应的条件变得更加苛刻，进而催化剂表面积炭速率加快，催化剂失活加快，一般残炭值要求在0.3%以下。三是原料油的粘度。原料油的粘度变大，原料油中的芳烃、稠环芳烃含量增加（主要为萘系和蒽、菲系化合物）。稠环芳烃加氢反应受热力学平衡常数限制（随温度升高而下降），提高反应温度，芳烃加氢转化率下降，因此应严格控制原料油的粘度。四是原料油的干点。馏程范围对原料油性能影响较大,原料油越重，干点越宽,硫、氮、金属等杂质含量越高,加氢脱硫及脱氮和裂化反应越困难，必须提高反应温度以抵消原料油变重的影响, 而当原料馏程变重幅度较大时,甚至必须提高反应压力等级才能达到所要求的反应深度。
二、发展前景
现在油品对其化合物组成要求越来越高。这样分子去留的选择性便显得尤为重要。催化加氢实际上就是为实现这一目标而设置的，即选择性的加氢，实现选择性加氢的关键是催化剂。因此，催化加氢发展的根本是催化剂发展。加氢催化剂要既能生产符合环保要求的清洁/超清洁燃料、改善油品的使用性能，同时还要降低生产成本。除此之外，加氢设备、工艺流程、控制过程等都有完善和改进的必要。预计，在今后一段时期内各类加氢技术的发展趋势是如下。加氢处理脱除氧、氮、硫及金属杂质进行不同类型的反应，这些反应一般是在同一催化剂床层进行，此时要考虑各反应之间的相互影响。如含氮化合物的吸附会使催化剂表面中毒，氮化物的存在会导致活化氢从催化剂表面活性中心脱除，而使HDO反应速率下降。也可以在不同的反应器中采用不同的催化剂分别进行反应，以减小反应之间的相互影响和优化反应过程。
传统的加氢裂化技术目前以加工具有极高沸点的复杂原料油（如HCGO）为主，目的是生产高质量的中间馏分油。技术开发商的主要研究领域将是渣油加氢裂化。传统原料油的加氢裂化在提高催化剂选择性、最大化中间馏分油收率以及提高氢气使用/能源效率方面仍有发展空间。当原料油性质变重时，应提高各反应器入口温度与各床层温度，增加尾油外甩量，稳定原料油性质，监控原料油性质变化根据原料油性质变化及时作出相应调整。
参考文献：
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[2]方向晨.加氢裂化工艺与工程.北京:中国石化出版社,2016，32~63
[3]钱伯章.中国炼油工业的过去、现在与未来分析[J].润滑油与燃料，2016,21(105):28-31.
论文作者:鱼钰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/26
标签：原料论文; 催化剂论文; 温度论文; 加工论文; 收率论文; 油性论文; 装置论文; 《防护工程》2018年第32期论文;