宋金鶴,辛明瑞,張文成,宋金龍
(1.中國石油石油化工研究院大慶化工研究中心,黑龍江 大慶 163714;
2.大慶油田天然氣分公司油氣加工二大隊,黑龍江 大慶 163414)
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PHF-101型催化劑在2.0 Mt·a-1柴油加氫裝置的工業應用
宋金鶴1*,辛明瑞2,張文成1,宋金龍1
(1.中國石油石油化工研究院大慶化工研究中心,黑龍江 大慶 163714;
2.大慶油田天然氣分公司油氣加工二大隊,黑龍江 大慶 163414)
摘要:介紹了PHF-101型柴油加氫精制催化劑在中國石油烏魯木齊石化分公司2.0 Mt·a(-1) 柴油加氫裝置的工業應用情況,結果表明,在反應器入口壓力7.83 MPa、空速1.84 h(-1)、平均溫度358 ℃和氫油體積比476∶1條件下,加工硫含量1 835 μg·g(-1)的混合汽油和柴油原料,精制柴油硫含量4.8 μg·g(-1),十六烷值提高4.0個單位。PHF-101型催化劑加氫性能優良,運轉穩定性良好,滿足國Ⅳ和國Ⅴ柴油生產需求。
關鍵詞:石油化學工程;PHF-101型催化劑;加氫精制;焦化柴油;催化柴油
中國石油烏魯木齊石化分公司2.0 Mt·a-1柴油加氫裝置采用由中國石油石油化工研究院和中國石油大學(北京)合作開發的PHF-101型柴油加氫精制催化劑。裝置生產操作單元分為加氫反應和產品分餾,加氫反應部分采用兩層單反應器,爐前混氫,熱高壓分離和熱低壓分離,氫氣循環方案;產品分餾部分采用脫硫化氫汽提塔和產品分餾塔的雙塔流程,并配有重沸爐。裝置工藝流程見圖1。
圖 1 加氫精制裝置工藝流程Figure 1 Process flow of hydrogenation refining
本文介紹PHF-101型柴油加氫精制催化劑在中國石油天烏魯木齊石化分公司2.0 Mt·a-1柴油加氫裝置的工業應用情況。
1催化劑物化性能
PHF-101型催化劑為三葉草型,活性組分為W-Ni,徑向尺寸為(1.3~1.7) mm,比表面積大于160 m2·g-1,孔體積大于0.30 mL·g-1,徑向抗壓碎力大于150 N·cm-1,堆積密度為(0.75~0.95) g·mL-1。
加氫反應器分上、下兩個床層,采用自然裝填方式裝入催化劑PHF-101及保護劑PHF-101P-2和PHF-101P-3。 上床層分別裝填2.0 t的PHF-101P-2、3.5 t的PHF-101P-3和45.56 t的PHF-101,下床層裝填68.40 t的PHF-101。保護劑共裝填5.5 t,平均裝填密度0.69 t·m-3;催化劑共裝填113.96 t,平均裝填密度0.82 t·m-3。
2催化劑干燥與預硫化
大多數加氫催化劑以氧化鋁或含硅氧化鋁作為載體,屬多孔物質,吸水性很強,吸水量達1%~3%,最高可達5%以上。潮濕催化劑與熱油氣接觸升溫時,水分迅速氣化,導致催化劑孔道內水汽壓力急劇上升,引起催化劑骨架結構被擠壓崩塌。而且,這時反應器底部催化劑床層是冷的,下行水蒸汽被催化劑冷凝吸收放出大量熱,極易導致下床層催化劑機械強度受損,嚴重時發生催化劑顆粒粉化,使床層壓降增大。催化劑干燥過程溫度控制曲線見圖2。
圖 2 催化劑干燥過程溫度控制曲線Figure 2 Temperature control curves for catalyst desiccation process
采用液相預硫化方式,硫化劑為二甲基二硫。硫化條件:反應器入口氫分壓 6.9 MPa,循環氫量>80 000 m3·h-1,循環氫體積分數>92%。催化劑硫化過程溫度控制曲線見圖3。
圖 3 催化劑硫化過程溫度控制曲線Figure 3 Temperature control curves for catalyst vulcanization process
3裝置運行及標定
3.1開工初期
預硫化結束時系統中仍存在大量硫化氫,吸附在催化劑表面,并解離成H+和HS-,增加了催化劑酸性功能。如果此時與劣質原料特別是二次加工餾分油如FCC柴油、焦化柴油等接觸,由于催化劑的高加氫活性和酸性,將發生劇烈的加氫反應,甚至是烴類加氫裂化反應,短時間內產生大量反應熱,極易引起反應器超溫。同時催化劑表面的積炭速率非???,使催化劑快速失活,并影響催化劑活性穩定期的正?;钚运?。為了避免催化劑初活性階段發生超溫和快速失活,需要先切入質量較好的直餾餾分油原料,在較低溫度下先行接觸剛預硫化的催化劑,使催化劑表面緩慢均勻積炭穩定后再逐步切入正常原料。
裝置開工初期分別進行了國Ⅳ和國Ⅴ生產方案考察,原料為焦化汽油、焦化柴油及催化柴油和直餾柴油的混合油。主要工藝參數見表1,原料及產品性質見表2。由表1~2可知,在反應器入口氫分壓6.60 MPa、平均反應溫度341 ℃、空速1.58 h-1、氫油比630∶1和裝置無循環氫脫硫條件下,加氫柴油質量達到國Ⅴ標準。
表 1 主要工藝參數
裝置無循環氫脫硫
表 2 原料及產品性質
3.2首次標定
為考察PHF-101型催化劑加氫性能,2012年3月對2.0 Mt·a-1柴油加氫裝置進行生產標定。標定方案分為國Ⅲ、國Ⅳ和國Ⅴ三個階段進行。加工原料為直餾柴油、催化柴油及焦化汽油和焦化柴油的混合油,主要工藝參數見表3,原料及產品性質見表4。
表 3 首次標定主要工藝參數
表 4 首次標定原料及產品性質
從表3~4可以看出,在平均溫度354 ℃、反應器入口壓力7.83 MPa、空速2.10 h-1和氫油體積比381∶1條件下,加工硫含量1 778 μg·g-1的混合汽油和柴油原料,精制柴油硫含量26 μg·g-1,滿足國Ⅳ柴油標準要求,十六烷值提高4.2個單位。在平均溫度358 ℃、反應器入口壓力7.83 MPa、空速1.84 h-1和氫油體積比476∶1條件下,加工硫含量1 835 μg·g-1的混合汽油和柴油原料,精制柴油硫含量4.8 μg·g-1,滿足國Ⅴ柴油標準要求,十六烷值提高4.0個單位。
3.3二次標定
2014年5月,對2.0 Mt·a-1柴油加氫裝置進行二次生產標定,標定方案按生產國Ⅳ柴油進行,原料采用直餾柴油、蠟油催化柴油、重油催化柴油、焦化汽油、焦化柴油混合油。二次標定主要工藝參數為:反應器入口溫度324 ℃,反應器出口溫度375 ℃,平均反應溫度357 ℃,反應器入口壓力7.95 MPa,空速1.96 h-1, 氫油體積比423∶1,φ(循環氫)=79.7%,原料及產品性質見表5。從表5可以看出,加工硫含量2 213 μg·g-1的混合汽油和柴油原料,精制柴油硫含量為40.6 μg·g-1,滿足國Ⅳ柴油標準要求。
表 5 二次標定原料及產品性質
4結論
中國石油烏魯木齊石化公司2.0 Mt·a-1柴油加氫裝置自2011年11月開工至2015年5月,累積滿負荷平穩運行42個月,加氫產品質量滿足生產要求。兩次標定結果及裝置運行情況表明,PHF-101型催化劑加氫性能優良,運轉穩定性良好,完全滿足國Ⅳ、國Ⅴ柴油生產需求。
Commercial application of PHF-101 diesel hydrotreating catalyst in 2.0 Mt·a-1diesel hydrotreating unit
SongJinhe1*,XinMingrui2,ZhangWencheng1,SongJinlong1
(1.Daqing Chemical Research Centre of Petrochemical Research Institute, PetroChina,Daqing 163714, Heilongjiang, China; 2.Natural Gas Branch, Daqing Oilfield Limited Company,Daqing 163414, Heilongjiang, China)
Abstract:The commercial application of PHF-101 diesel hydrotreating catalyst in 2.0 Mt·a(-1) diesel hydrotreating unit of Urumqi Petrochemical Company of PetroChina was introduced.The results showed that the mixture of gasoline and diesel oil with sulfur content of 1 835 μg·g(-1) as the raw material was processed under the condition of reactor inlet pressure 7.83 MPa,space velocity 1.84 h(-1),volume ratio of hydrogen to oil 476∶1,and average reaction temperature 358 ℃;the sulfur content of refined diesel was 4.8 μg·g(-1) and the cetane number was increased 4.0 units.PHF-101 hydrogenation catalyst possessed excellent hydrogenation properties and high running stability,and refined diesel fully meet the requirements of the State Ⅳ and Ⅴ diesel specification.
Key words:petrochemical engineering; PHF-101 catalyst; hydrofining; coker diesel; FCC diesel
中圖分類號:TE624.9+3;TQ426.95
文獻標識碼:A
文章編號:1008-1143(2016)02-0065-04
doi:10.3969/j.issn.1008-1143.2016.02.013 10.3969/j.issn.1008-1143.2016.02.013
作者簡介:宋金鶴,1980年生,女,黑龍江省大慶市人,工程師,從事煉油加氫催化劑開發工作。
收稿日期:2015-12-03
CLC number:TE624.9+3;TQ426.95Document code: AArticle ID: 1008-1143(2016)02-0065-04
石油化工與催化
通訊聯系人:宋金鶴。