影响液相柴油加氢装置长周期运行的因素分析

影响液相柴油加氢装置长周期运行的因素分析

杨芝

中国石油化工股份有限公司九江分公司 江西省 九江市 332000

摘要：与传统滴流床柴油加氢工艺相比，液相加氢能耗和氢耗更低，可以降低循环氢压缩机和高压设备的投资，从而使生产成本大大降低，已成为加氢领域的研究热点，但液相加氢在长周期运行等方面存在不确定性。本文主要对影响液相柴油加氢装置长周期运行的因素进行了简单的分析，以期能够为相关人员提供参考。

关键词：长周期运行；液相加氢

1、装置工艺流程及技术特点

某石化公司3.40Mt/a液相柴油装置采用杜邦公司IsoTherming“液相等温床”工艺专利技术，催化剂采用雅宝化工有限公司超高活性镍钼系催化剂，生产国V标准精制柴油。自2018年初投产以来，随着催化剂使用周期的延长，装置生产出现柴油产品硫含量超标的情况。

液相柴油加氢装置设计进料为常减压装置的直馏柴油、渣油加氢和蜡油加氢的加氢柴油，产物分离系统采用“热低分+冷低分+汽提塔”工艺流程，产品主要有精制柴油和粗石脑油。当柴油和氢气混合进入反应器后，在既定的温度和压力下完成油品的加氢脱硫、脱氮、脱氧等反应过程，因为整个反应过程是在液相状况下进行，所以反应器径向温度均匀，床层温升小，反应过程介于“相对等温状态”，无局部过热及床层“飞温”现象。未设循环氢系统，可通过控制循环油/柴油的循环比调节反应物料溶解氢量来满足加氢深度需求。

2、柴油构成及性质分析

柴油混合进料指标如表1所示。随机取生产周期前、中、后三个指标做对比发现，实际进料指标均优于设计进料指标，仅馏程相对设计指标偏高，特别是T50点以上的数据高于实际值，会导致催化剂提前失活，反应长期大幅前移。需要严格控制原料T50点以上指标在设计范围之内。

表1原料设计指标与实际指标对比

2019年2月－4月，由于全厂物料平衡的原因，给柴油加氢装置供油的蜡油加氢、渣油加氢装置开始掺炼催化柴油，随着掺炼量的增加，柴油进料多环芳烃体积分数增加，十六烷值下降较多。不仅影响催化剂使用寿命，还导致柴油产品十六烷值降低、色度变差，出现“荧光绿”现象。

3、液相柴油加氢装置反应温度及温升情况

装置设计长期反应温度为一反入口368℃，二反出口400℃，温度已经超过设计温度，反应温升低于设计值，说明催化剂已经到达使用寿命，但反应器床层总压降小于设计值，可以反映出没有结焦等情况。为保护催化剂可以再生，不再通过提反应温度来保证产品质量。

自2018年开工至今，一反入口温度由320．8℃上升至382．8℃，平均每天上升0．058℃，二反出口温度由344．59℃上升至402．16℃，平均每天上升0．054℃。装置运行三年，平均生产负荷64．66%，平均液收95．4%，平均氢耗1．09%，平均能耗6．19kgEo/t。

4、液相柴油加氢装置运行长期保证产品质量的解决对策

在装置运行长期，精制柴油质量指标渐渐达到极限范围，为保证精制柴油质量，可以从以下几方面入手改善装置生产情况。

4.1、优化原料指标

原料指标对反应深度、能耗、产品质量等都有直接的影响。首先是原料干点，干点的提高:(1)会导致原料的黏度增加降低反应速率;(2)非烃化合物的含量随干点升高而增加，分子内部空间位阻增大，降低反应速度。其次柴油密度的增大，表示柴油变重，分子结构更加复杂，柴油中类似稠环芳烃大分子数量增加，需要更高的催化剂活性才能加以饱和，密度的增加和反应苛刻度成正比关系。最后是原料碱性氮化物氮含量增加，会在催化剂活性中心产生很强的吸附作用，而且难以脱除，不仅会阻碍其他加氢反应，还可能导致催化剂积炭，使催化剂永久失活。

针对装置原料来源情况，应积极改善装置进料质量。(1)对于常减压装置来的物料，严格控制柴油的抽出率和操作的稳定性;(2)针对蜡油、渣油装置掺炼的催化柴油，其装置控制好柴油干点和硫含量。(3)在2021年大检修期间，蜡油、渣油加氢装置均增加了柴油至催化回炼线，可较好解决催化柴油回炼问题，避免催化柴油进入柴油加氢装置，可有效解决柴油产品十六烷值降低，色度变差等问题。(4)增加滤后柴油的化验频次，保证柴油指标尽量优化，在产品质量擦边的情况下可考虑少量降低新鲜进料量，相应增加长循环量回炼，也可保证产品质量的合格。

4.2、保证反应压力、温度稳定

反应压力通过氢分压影响。当氢分压降到目标值以下时，将会降低预期的催化剂运行周期。在生产过程中将反应压力控制到设计压力并保持恒定，当发现耗氢量增加的时，说明氢气纯度下降，此时可通过稍开反应器释放气来达到排废氢，增加氢分压的效果。

温度是加氢处理过程中最重要的调节参数，反应速率会随温度升高而加快。但是较高的反应温度会增加柴油裂解，减少精制柴油的收率。同时也会加快催化剂生焦和积炭，缩短催化剂的使用寿命。所以在保证装置平稳运行前提下根据产品化验结果尽可能使反应温度降低。

4.3、循环油泵运转对产品质量的影响

液相加氢的原理是依靠反应产物—循环油的溶氢能力，为新鲜柴油提供部分反应所需要的氢气，增加氢油比。在生产中可通过控制循环比调节反应物料溶解氢量来满足加氢浓度的要求，一般控制循环比为1．0(初期)/0．75(长期)。增加循环油量不仅能增加循环油溶氢能力，还能将反应器出口的热量携带至入口，使反应器更接近“相对等温状态”，同时可以减少反应炉负荷，节约燃料气能耗。但是当油溶氢饱和后，增加循环油量就对反应过程没有影响，在装置生产过程中维持所需循环比即可。

结束语

总之，液相柴油装置进入生产长期，随着催化剂逐渐失活，反应温度逐渐接近设计温度，反应条件越来越苛刻。为保证装置能够平稳运行，保证产品质量合格，可采取以下方法来改善产品质量:调节柴油配比，改善原料质量;保证压力、温度稳定，尽量避免工艺参数大幅波动;保持循环油泵正常运转。

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