组合催化剂在加氢裂化装置中的应用

梁亚奇

摘要：某石化公司120万t/a加氢裂化装置应用多种组合催化剂的生产情况，分析对比了主要工艺条件、产品质量及其分布、装置能耗、催化剂加工量等运行数据。结果表明：美国UOP公司提供的组合催化剂，中质油收率高达73.51%，但装置能耗高达39.05kg/t，催化剂加工量为0.734万t/t;壳牌标准催化剂公司提供的组合催化剂，石脑油收率大于30%，且有利于增产航空煤油，降低柴汽比，装置能耗约为35kg/t，催化剂加工量约为1.4万t/t。

关键词：加氢裂化;催化剂;工业使用

煤油柴油加氢裂化装置是炼油厂主要的生产设备，把催化柴油、直馏煤油及柴油进行混合作为生产原料，可以形成柴油、轻重石脑油及航空煤油，副产品为液化气。该装置主要由吸收稳定单元、反应单元和分馏单元构成，还需要配套建设公用工程，本文将对组合催化剂在加氢裂化装置的应用展开探讨。

1装置工艺流程及催化剂组合方案

1.1工艺流程

加氢裂化装把石蜡基原油馏出蜡油为原料，采用一段串联全循环流程，兼顾一次通过生产乙烯原料流程。反应系统采用热高压分离器流程及炉前混氢方案，尾油循环至精制反应器入口。分馏系统采用“脱丁烷塔+分馏塔”方案，同时还设置了轻烃回收及气体脱硫单元。要产品有液化石油气（LPG）、石脑油、航空煤油（简称航煤）、柴油、尾油等。

1.2催化剂组合方案

加氢裂化装置所使用的几种催化剂组合方案，2种加氢精制剂及2种加氢裂化剂组成的较复杂的催化剂组合方案;運行时间最长的为方案4组合催化剂，达到910d;装填量最少的为方案2组合催化剂，总装填量为184.01t，较方案1、方案3组合催化剂装填量分别减少了44.95，70.64t。

2催化剂运行状况分析

2.1原料油性质

多种组合催化剂运行期间原料油性质的对比，原料油性质波动较大，在方案1组合催化剂运行期间，掺炼约8%（质量分数）的催化重柴油，这也是该装置惟一一次掺炼重油运行，其加工原料油性质较蜡油有较大变化，初馏点高于设计值57℃，掺炼共进行了4个月，后由于反应温升增大，催化剂失活速率加剧而停止掺炼。

2.2主要工艺条件

方案2组合催化剂的加工负荷最大，为设计负荷的90.1%;方案1组合催化剂的加工负荷最小，为设计负荷的70.4%;初始反应活性最高的为方案1组合催化剂，其精制反应器入口初温为374℃;初始反应活性最低的为方案3组合催化剂，其精制反应器入口初温为386℃;反应终温最高的为方案3组合催化剂，其裂化反应器出口终温高达421℃，已接近反应器的设计温度，同时其精制反应器入口终温为413℃，这已高于反应进料加热炉出口设计温度（405℃）;循环氢纯度及氢分压均在第1周期使用方案1组合催化剂时最高，后续几个周期装置直接使用重整氢气作为补充新鲜氢气，致使循环氢纯度及氢分压降低。

2.3产品分布

中质油、轻质油收率最高的均为方案1组合催化剂，其值相应为73.51%，91.24%;方案2组合催化剂运行期间，石脑油收率较设计值高10.81个百分点，这是因为石脑油的设计干点为130℃，但在实际生产中，考虑到石脑油用作半再生重整的热进料，干点提升到145℃所致。需要说明的是：根据化验馏程计算，若石脑油馏程按照130℃干点切割，收率应约为24%，即仍高出设计值约4个百分点;柴油收率较设计值低5.78个百分点，这同样是为满足生产需要，馏程切割点较设计值发生变化所致。

另外，方案2实际运行过程中发现，当裂化反应器一床（简称一床，装填Z3723裂化剂）温升较大时，石脑油收率增加，同时柴油收率降低，因此在满足裂化反应器二床（简称二床，装填Z673裂化剂）反应温度的条件下尽可能的降低一床温升，以达到调节产品分布的目的。但催化剂运行至中期后，出现控制一床温升过低，不能满足二床所需反应热，导致加工量下降的现象，此时只能提高一床温升，导致中质油收率下降，石脑油及气体收率升高。

2.4产品质量

采用各催化剂组合方案，产品均能满足生产需要，质量合格;方案2采用裂化催化剂Z3723和Z673混装时，轻石脑油可直接作为汽油调和组分使用，航煤馏程157～230℃，闪点43℃，烟点26mm，冰点小于-60℃，符合3#喷气燃料指标要求，柴油馏程204～356℃（95%），十六烷值达到66，是理想的清洁柴油调和组分;方案1的航煤烟点最高，全周期平均值为27mm，其他方案的则均为26mm，这表明UOP催化剂组合能更好地满足航煤产品质量的控制。

2.5装置能耗

方案2、方案3和方案4组合催化剂运行期间，装置能耗基本接近;方案1组合催化剂运行期间，装置加工量偏低，为提高加工量，反应采用大空速、低转化率、高反应温度、高氢油比的控制方式，致使反应进料泵、新氢压缩机、循环氢压缩机、反应加热炉等设备能耗偏高，进而导致装置能耗高。

3结论

120万t/a加氢裂化装置分别使用了由UOP、壳牌、FRIPP等催化剂专利商提供的几种催化剂组合方案。运行结果表明，UOP组合催化剂中质油收率高达73.51%，但装置能耗高达39.05kg/t，单位催化剂加工量为0.734万t/t。组合催化剂石脑油收率大于30%，且有利于增产航煤，降低柴汽比，装置能耗约为35kg/t，单位催化剂加工量约为1.4万t/t。

参考文献：

[1]刘黎明，刘雅蕾，陈伟安，戴毓硕，王文平，宋伊晴，王岚，刘增建.多种组合催化剂在加氢裂化装置上的工业应用[J].石化技术与应用，2018，36（02）：120-123+127.

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