操作条件对加氢精制的影响因素研究

乔立香

茂名华粤华信石化有限公司 广东 茂名 525000

1 加氢精制的工艺原理

加氢精制是在一定的温度、压力、氢油比和空速条件下，借助加氢精制催化剂的作用，把油品中的杂质（即硫、氮、氧化物以及重金属等）转化成为相应的烃类及易于除去的H2S、NH3和H2O而脱除，金属则截留在催化剂中。同时二烯烃得到加氢饱和为单烯烃，从而制得色度浅、气味淡、安定性都较好的优质产品。

1.1 加氢精制化学反应式

加氢精制过程脱除的硫主要是硫醇、硫醚。脱硫：

1.2 双烯烃饱和为单烯烃

R1-CH=CH- CH= CH R2+ H2→ R1-CH2-CH2-CH= CH R2

油品中的重金属有机化合物（如砷、铜、汞、铅等）在高温并有催化剂的作用下，被氢还原分解为重金属，然后被催化剂吸附脱除。

2 加氢精制原料的性质

原料为乙烯副产的粗碳九经分馏系统除去粗碳九馏分中比较重的、粘稠的焦油在经过碳九一段加氢后的工业用裂解碳九。一段加氢催化剂主要用于碳九中共轭二烯的选择性加氢，对原料中的硫、氮、氧化合物不起作用，工业用裂解碳九二段加氢将原料中单烯烃饱和为烷烃并将原料中的硫、氮、氧化合物进行脱除，所以原料的性质决定了生产过程中反应温度，反应温升，反应的压差，催化剂的结焦情况等，原料的性质越好，生产成本越低，损耗越小，生产越稳定。

3 操作条件对加氢精制的影响因素研究

加氢精制是在一定的温度、压力、氢油比和空速条件下，借助加氢精制催化剂的作用进行生产，温度、压力、氢油比、空速的变化都会对加氢反应造成一定的影响。

3.1 反应温度对加氢装置的影响

反应温度是根据催化剂和原料性质决定的，催化剂加氢处理油品时，反应器入口温度控制220～260℃。（根据油品的性质不同，反应温度不同）只要能达到所要求的加氢深度，操作温度就不要再提高，随着反应温度升高，可加快反应速度，产出的产品的含硫及含氮量降低。但反应温度过高，裂解反应加快，溴价反而上升，气体产率增加，而产出产品收率下降，温度过高对催化剂寿命及设备都有不利影响。

3.2 压力对加氢反应的影响

反应压力是根据催化剂和原料油的性质以及对产品质量要求和设备情况决定的。原料中多环芳烃及所含杂物多，则反应压力也随之提高；但反应压力的提高又受到设备材质的限制。在总压一定的情况下，氢分压取决于循环氢的纯度，循环氢的纯度和反应过程中生成的气体以及排出尾气量有关，通过排出系统的废气量，来控制系统中循环氢的纯度，以维持在一定的范围内。

工业用裂解碳九生产过程中通常系统的压力控制在2.9～3.0MPa左右，开气初期系统压力通常以0.02～0.025MPa/min的速度对系统进行升压，反应过程是体积减小的反应，所以增大压力有利于反应的进行，但是太高压力装置的设备无法承受。在生产过程中通过控制系统压力进行试验，系统压力2.6MPa左右时，原料进料量一定的情况下产品的硫含量是大于50×10-6，产品颜色比较黄，博士不通过，这时通过提高反应的温度或者降低处理量也可以改变产品的硫含量，但是太高的温度原料会产生裂解，通常不采取这种措施。当将系统压力逐渐提高至2.9MPa左右时，同样的温度下，同样的氢纯度下，产品质量合格，产品的硫含量降低至10×10-6以下，博士试验通过，产品颜色淡黄。通过改变系统的压力，产品质量得到了改变。影响反应压力的因素一般有以下6种情况：

反应温度：反应温度高低直接影响系统压力；（1）在原料性质一定时，反应温度不同，耗氢量将不同，这也会对系统压力造成影响。仪表故障（包括一、二次表）。（2）原料性质：当原料油带水时会影响系统压力，其他化学性质有较大改变时，亦会影响系统压力。（3）反应器因结焦造成堵塞，或各设备、管道损坏泄压都会使系统压力改变。（4）压缩机故障：由于压缩机故障造成停新氢、循环氢而影响压力的波动。在压缩机的切换过程中压力也有波动。（5）进料量：进料量波动较大时，也会引起系统压力波动。

3.3 氢油比对加氢反应的影响

在正常操作中，应维持一定的氢油比，以便减少催化剂的积碳和把反应热及时带出，华信加氢装置的第三反应器氢油比控制700～900体积比。但较大的氢油比使新氢机、循环氢压缩机的负荷大大增加，也会大大增加冷却器和加热炉的负荷，使能耗增加。氢油比是通过增减加氢进料量和循环氢压缩机的送气量来调节的。生产过程中氢油比一般是是固定在一定的范围内，开气初期氢油比是偏大的，随着生产过程稳定后，将处理量逐渐提高，氢油比随之下降。当处理量一定时氢油比控小于700，反应器床层温度上升，床层热量带不出，氢油比上升至1000左右时压缩机的负荷增大，出口压力高，无论氢油比大还是小都对反应系统造成一定的影响，所以生产过程中应根据处理量的大小，压缩机的负荷及出口压力和生产的实际情况进行调整在合理的范围内，所以氢油比的改变会对加氢反应产生一定的影响。

影响氢油比的因素一般有以下4种情况：

（1）进料油量：当进料油量变化大而使氢油比超出工艺指标时，要及时调整氢气量。

（2）新氢量及循环氢量：保持新氢量及循环氢量平稳，当进料油量变化大时，及时调整氢气量。

（3）循环氢纯度：要注意检查循环氢纯度，当循环氢纯度低于工艺指标时，加大废氢的排量。

（4）仪表故障：发生仪表故障时，及时联系仪表工修理。

3.4 空速对加氢反应的影响

空速表示反应物在催化剂上的停留时间。空速低，加氢深度大，但空速过低不但影响处理量，也会增加催化剂积碳，影响催化剂寿命。固定床反应器的催化剂量是固定的，操作空速只能服从处理量变化。空速是根据催化剂、原料油性质对产品要求以及生产任务决定的。实际生产过程中通过改变空速最直观的现象是处理量的高低，当空速过小时，控制到0.3h-1单位时间内通过单位体积催化剂上的原料量降低，生产处理量降低。空速过低长时间的话会造成催化剂结焦，甚至失活。当空速过高时1.5h-1原料的加氢深度不够，产品不合格，硫含量大于20×10-6，产品颜色比较黄，博士试验不通过。因此改变空速也会对加氢生产过程造成一定的影响。

4 结束语

在生产中通过试验改变反应的温度、反应压力、氢油比、空速等操作参数，产品质量均会随操作条件的改变而变化。生产处理乙烯副产品工业用裂解碳九二段加氢精制最佳的工艺操作参数为：反应温度220到260度（根据原料的性质以及催化剂使用的活性进行一个调节）；系统压力控制2.9～3.0MPa；氢油比控制700到900体积比；空速0.6h-1。在该条件下加氢精制，产出了颜色好，气味淡，稳定性好，硫含量、氮含量、氧含量及重金属都很低得优质产品，加氢精制效果良好，为公司创造了良好的效益。