渣油加氢原料性质的影响及优化

杨 燕

（中国石油抚顺石化公司，辽宁 抚顺 113001）

渣油加氢原料性质的影响及优化

杨 燕

（中国石油抚顺石化公司，辽宁 抚顺 113001）

原料油性质对渣油加氢过程有重要的影响，主要包括原料油中S、N、CCR和金属等杂质含量以及原料油的粘度和初馏点等。本文介绍了渣油加氢原料性质对催化剂活性、寿命等方面的影响，在催化剂使用过程中，应均衡考虑各项指标的影响，发挥催化剂的最大功效。

渣油加氢；催化剂；性质；影响

原料油性质对渣油加氢过程有重要的影响，主要包括原料油中S、N、CCR和金属等杂质含量以及原料油的粘度和初馏点等。上述各项指标对渣油加氢过程的影响程度各不相同，下面分别简要介绍其影响。

1 原料油性质对催化剂活性的影响

日本石油学会精制部会[1]重质油分科会对来自世界的13种不同性质的减压渣油的研究结果表明，相同的工艺条件下，各种减压渣油的加氢反应性能相差甚远，脱硫率均远高于脱氮率，脱金属钒率均高于脱金属镍率，脱沥青质率与脱金属镍率相当[2]。

野村宏次等[3-7]研究了6种原料的常压渣油在11种催化剂上的加氢脱硫反应，结果表明，渣油加氢过程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，渣油原料的粘度对渣油加氢过程催化剂的活性也有重要的影响，这是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，相同体积空速下的杂质脱除率越低，加氢过程的转化率也越低。因此，如果原料油粘度过高，则对加氢处理反应不利。

2 原料油性质对催化剂寿命的影响

2.1 原料中金属化合物含量的影响

2.1.1 原料中钠含量的影响

（1）短期影响。FRIPP[8]曾在同一套装置上进行了金属钠对催化剂寿命的影响试验。完成对低钠伊朗渣油的考察试验后，在不改变工艺条件的情况下立即切换沙特渣油（钠离子含量197μg·g-1），考察了催化剂活性的变化情况。试验结果表明，切换沙特渣油后催化剂活性下降，表现为渣油转化率下降，反应脱杂质率下降。其中，脱残炭率和脱氮率下降幅度最大，说明金属钠对催化剂酸性活性中心的破坏作用大。

（2）长远影响。为了考察金属钠对催化剂活性的长远影响，FRIPP[9]使用2套装置同时进行了2100h的长周期运转。一套装置在2100h实验过程中只进伊朗渣油，另一套装置除伊朗渣油外，曾先后2次短时间地处理沙特渣油，2次时间246h。试验结果表明，在试验运转初期，由于原料油相同，工艺条件相同，2套装置的催化剂活性当然相同，反应脱杂质率相同；2100h后，虽然2套装置的原料油的工艺条件仍然相同，但由于装置B在运转过程中曾在短时间内处理过高钠含量的沙特渣油，催化剂受到钠的毒化，活性水平明显不及未接触沙特渣油的装置A的催化剂，具体表现为渣油转化率下降，脱杂质率下降，说明原料油中的金属钠对催化剂的毒化作用是永久性的，虽然接触时间短，但其危害却是深远的。

2.1.2 原料中金属镍和钒含量的影响

原料中的金属（V和Ni）化合物的含量对催化剂的使命寿命有重要影响，催化剂的使用寿命与金属化合物的含量成反比对数关系。进料中的微量金属杂质增加，催化剂的使用寿命迅速缩短。因此，应严格控制装置进料中的金属杂质（V和Ni）含量不要超标，以保证催化剂的使用寿命。

2.2 原料中固体粒子含量

进料中的固体粒子包括Fe、Ca等金属悬浮颗粒物，还包括类积炭物质和机械杂质。无论是何种固体粒子都应尽量过滤掉，否则将使第一床层顶部板结，从而使床层压降快速升高导致装置停工。

2.3 原料油初馏点的影响

渣油的初馏点实际上反应了其“重度”，初馏点越高渣油越“重”，密度越大，从而其性质更加恶劣，具体表现为杂质和非理想组分含量多，粘度大等。所以，原料油初馏点的升高将不利于加氢处理反应得进行。

2.4 原料油中的盐含量

在此，盐主要指Na离子和氯离子等。对所有加氢处理催化剂而言Na是一种毒物。这种毒物不仅使催化剂活性明显降低，而且使其稳定性变差，所以，应严格控制原料油中的钠离子含量小于3μg·g-1。氯离子的危害是：在催化剂床层沉积的氯离子使床层压降升高；在热高分气/混氢换热器中造成积垢，并引起应力腐蚀裂纹；与反应生成的NH3结合生成氯化铵，堵塞和腐蚀反应物的换热器和冷却器。因此，要控制原料油中氯离子含量不大于4μg·g-1。

2.5 原料油的残炭值

残炭并非渣油的有机组成部分，它只是与某一特定的分析方法相关联的一个概念，用于反映渣油原料中不易挥发物或易生焦物的多少。原料油的残炭含量高表明其易结焦的物质多，对催化剂活性发挥不利。

脱残炭率与渣油的转化率相关联。在一定的范围内，渣油转化率越高，脱残炭率越高，但在催化剂上缩合生焦反应速率也越高，亦即催化剂的失活反应速率也越高，装置运行周期越短。因此，渣油固定床加氢过程对原料油的残炭值有一定的要求。如果原料油的残炭值一定，则应选择具有适当酸性的催化剂。集中的孔分布和较大的比表面积有利于脱残炭反应的进行。

2.6 粘度的影响

渣油原料的粘度对渣油加氢过程催化剂的活性也有重要的影响。这是因为渣油加氢处理过程的反应受扩散控制，原料油的粘度越大，原料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，导致加氢反应速度越慢，相同体积空速下的杂质脱除率越低，加氢过程的转化率也越低。因此，如果原料油粘度过高，对加氢处理反应不利[10]。

3 结论

通过探讨渣油加氢原料油性质对催化剂活性、寿命等方面的影响，可以看出：

（1）渣油加氢过程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。

（2）渣油原料的粘度对渣油加氢过程催化剂的活性也有重要的影响，如果原料油粘度过高，则对加氢处理反应不利。

（3）原料油中金属含量对催化剂寿命存在长远影响，因此应控制原料油中金属含量不能超标，以保证催化剂使用寿命。

（4）固体粒子含量、盐含量、残炭值以及粘度等性质均对催化反应以及催化剂寿命存在影响，在催化剂使用过程中，应均衡考虑各项指标的影响，发挥催化剂的最大功效。

[1] 日本石油协会精制部会重质油分科会.重质油の水素化脱硫[J].石油学会志，2009，24（1）：71-80.

[2] 梁文杰.重质油化学[M].东营：石油大学出版社，2000.

[3] 野村宏次，关户容夫，大口丰登.重质油の水素化脱硫反应（第11报）[J].石油学会志，2009，22（5）：288-294.

[4] 野村宏次，关户容夫，大口丰登.重质油の水素化脱硫反应（第12报）[J].石油学会志，2009，22（5）：296-301.

[5] 野村宏次，关户容夫，大口丰登.重质油の水素化脱硫反应（第13报）[J].石油学会志，2010，23（5）：321-327.

[6] 野村宏次，关户容夫，大口丰登.重质油の水素化脱硫反应（第14报）[J].石油学会志，2010，24（4）：253-259.

[7] 野村宏次，关户容夫，大口丰登.重质油の水素化脱硫反应（第15报）[J].石油学会志，2011，25（1）：1-6.

[8] 日本石油协会精制部会重质油分科会.重质油の水素化脱硫[J].石油学会志，2009，24（1）：81.

[9] 张德义.含硫原油加工技术[M].北京：中国石化出版社，2003.

[10] 程之光.重油加工技术[M].北京：中国石化出版社，1994.

Impection and Optimization of Feedstock Properties with Resid Hydrogenation

YANG Yan
(Petrochina Fushun Petrochemical Company, Fushun 113001, China)

Resid hydrogenation process was significantly influenced by feedstock properties included content of S, N, CCR and metal impurities as well as feed viscosity and initial boiling point. The impact of catalyst activity and life by using feedstock with various properties of resid hydrogenation was introduced. Thus feed properties should be balanced considered to utilize catalyst with great efficiency.

resid hydrogenation; catalyst; property; impact

TQ 624

A

1671-9905(2014)04-0049-02

2014-01-20