加氢裂化催化剂高效长周期运行探讨

加氢裂化催化剂高效长周期运行探讨
摘要：由于重质馏分油加工关键装置之一，加氢裂化装置催化剂的高效长周期
运行成为关注的话题。

文章从加氢裂化催化剂高效长周期运行的影响因素，以及
加强技术管理和设备维护等方面入手，探讨了日常生产管理需要严格监控和加强
管理的事项，确保装置的经济效益最大化。

除设备问题等不可控制因素外，设计
流程、原料控制、催化剂的使用等方面对装置长周期运转均有不同程度的影响。

关键词：催化剂；影响因素；设备维护
加氢裂化是重质馏分油深度加工的主要工艺之一，作为某石化千万吨炼油的
主体装置之一，加氢裂化装置不仅是平衡全厂蜡油库存，而且也是生产高质量航煤、柴油、高芳潜石脑油、优质润滑油基础油和化工原料的装置。

加氢裂化装置
能否高效运行，取决于作为加氢裂化装置核心技术的催化剂的高效稳定运行。

催
化剂的性能，直接影响到各种产品收率和产品的质量，从而影响到装置的经济效益。

以某石化公司的100万吨/年单反应器双剂串联全循环加氢裂化装置为例，对装置长周期运转在设计上采取一些对策。

1 慨述
加氢裂化技术是煤液化基础上发展起来的工业化技术，是原料油在高温、高压、临氢以及催化剂存在条件下进行加氢、脱硫、脱氮、分子结构变化、裂解等
转化过程。

比较而言，加氢裂化技术具有产品质量优良、液体收率高、原料的适
应性强等特点。

随着原油的重质化和硫、氮等杂质的不断增加以及清洁燃料生产
的要求，加氢裂化技术将在石油加工行业中发挥着越来越重要的作用。

随着环保
要求以及产品质量要求的日益严格和化学工业的快速发展，加氢裂化作为油、化、纤结合的核心技术，其应用近年来在我国得到了快速增长，先后通过引进技术以
及自主设计建设加氢裂化装置。

由于加氢裂化装置的操作压力较高，介质中又有
氢气、硫化氢等存在，这些要求加氢裂化装置的关键设备需要选用特殊的材质，
基于以上原因，加氢裂化装置的建设投资要高于催化裂化装置。

因此，延长加氢
裂化装置的运转周期具有重要的意义。

2 催化剂高效运行的影响因素及控制
2.1 严格监控原料性质
在日常操作中，装置主要关注的是原料的密度和馏程、氮含量、不饱和烃含量、金属含量、残炭，以及原料的含水量等。

原料的密度和馏程越高，说明原料
杂质含量越高，硫、氮、金属等含量越高。

加氢反应变得越困难，在设计操作压
力下，提高原料的干点，为追求同样的反应深度，势必通过提高反应温度来实现，催化剂的使用寿命就会缩短。

原料的氮含量上升，说明加工的原料性质更加劣质，稠环化合物、芳烃含量相应增加。

据实验研究表明，在原料含硫量相近，含氮量
相差一倍，在同样的转化率下，其平均反应温度相差13.9℃，因此氮含量高时，
必须提高反应温度补偿，才能达到相同的裂解深度。

原料中当氮含量由500μg/g
增加到1300μg/g时，催化剂的失活率增加近3倍。

加氢裂化装置原料中的不饱和烃主要为烯烃和芳烃。

烯烃主要来自二次加工油品，直馏的蜡油一般含量较少，
特别是装置加工含有催化柴油、焦化柴油或者蜡油等二次加工装置的原料，一定
要严格监控不饱和烃的含量。

烯烃易发生聚合反应，主要是导致换热器结焦、反
应器顶部的催化剂表面结焦，床层压降迅速上升，缩短装置的运转周期，而且烯
烃的反应速度和放热量极大，一旦监控不及时和操作处理不当，容易引起床层温
度超温等事故。

原料的芳烃主要与加工原油种类和加工工艺有关。

芳烃含量高，
反应放热量大，而且芳烃对反应有一定的影响，如果芳烃转化深度不够，直接影
响到产品质量。

原料油中的残炭含量反应的是油品中多环芳烃、胶质、沥青质等
易缩合结焦物质的多少，原料油残炭含量增加会导致催化剂迅速结焦，在日常操
作中必须提高反应温度以弥补催化剂的活性下降。

原料中的铁离子，一般会形成
金属硫化物沉积在催化剂的表面，引起床层压差迅速上升。

铁离子既来自原料中，也有在输送过程中带入原料的，特别是新建投用的管道、设备等极易带入铁离子。

加氢裂化原料油游离水含量通常要求控制在300ppm以下，原料油游离水含量超
标可能导致催化剂活性金属组分聚集、分子筛晶体结构塌陷、载体表面结构、性
质变化，从而影响催化剂使用寿命。

2.2 严格控制反应苛刻度
加氢裂化装置需要适应不同的操作原料、不同目的产品数量和质量要求。

因此，装置在正常操作中应根据不同的变化，分别采取不同的操作条件，确保装置
在最优的工况下运行，使装置运行更加安全平稳，效益最大化。

反应苛刻度的变化，直接影响着催化剂的失活速率。

如果反应苛刻度增加，意味着反应温度的增加，反应温度增加则对催化剂的使用寿命有直接影响。

在日常操作中，杜绝转化
深度过度的现象，或者产品质量过剩的现象，加氢裂化装置始终提倡“优化操作、卡边操作、效益最大化”。

2.3 严格控制影响催化剂的各种操作参数
装置在设计原料和操作条件下，影响催化剂运行的主要操作参数有：反应温度、空速、氢分压、循环氢纯度、氢油比等参数。

如何在装置既有的操作条件下，实现催化剂的稳定长周期高效运行，成为管理者研究的课题。

特别是沿海炼厂，
原料品种多，性质变化频繁，对装置的操作调整也较为频繁。

尤其是装置在低负
荷下，很难兼顾各种操作参数的优化。

在设计操作压力一定的情况下，氢分压是
影响产品质量的最重要因素，无论使用哪种工艺过程，重质原料在轻质化过程中
都要进行脱硫、脱氮、烯烃和芳烃饱和等加氢反应，从而大大改善产品质量，而
且对抑制催化剂结焦速度尤为关键，不管是加工何种原料，恒定氢分压是关键。

一是从氢气的来源上，首先要保证新氢纯度达到99.9%；二是循环氢纯度必须控
制在92%以上，自投产以来循环氢纯度基本维持在93%以上，在加工高硫原油后，及时投用循环氢脱硫系统，保证了循环氢纯度，维持氢分压恒定。

在低负荷下物
料在催化剂中分布不是很理想，因此我们采用了低负荷大氢油比的做法，避免因
反应物料分配不均，催化剂局部温度过高形成热点，降低催化剂使用寿命。

2.4 加强设备及仪表的运行维护
设备的平稳运行，是催化剂长周期运行的保障，特别应避免装置的生产波动
以及紧急泄压等事故发生。

作为加氢裂化装置“心脏”的循环氢压缩机，循环氢压
缩机的安全运行关系到装置的平稳操作，日常生产中必须密切监测机组的运行状况，包括干气密封系统，润滑油系统，蒸汽的温度、压力，电气系统的维护，仪
表系统的维护，保证循环氢压缩机运行正常。

而且一旦循环氢压缩机停运，装置
被迫进行紧急泄压，在处理事故过程中，如操作不当有可能会引起超温等事故，
对催化剂的损害尤为严重。

仪表的维护也是装置平稳运行的一个保障，尤其是涉
及到紧急泄压的联锁仪表，必须强化维护和监控。

近几年，装置多次出现仪表故
障导致的紧急停工事故，包括反应器器壁温度假指示导致的紧急泄压、SIS仪表卡件故障导致的紧急停工等事故，给装置运行造成了很大隐患，因此正常生产过程
中仪表的维护工作是非常重要的。

结论
严格监控反应器进料性质，加强与上游装置的协调，操作好产品分馏塔和反
冲洗过滤器，确保高压空冷前注水的效果，有利于保障加氢裂化装置的长周期运行；加氢裂化装置的操作人员应精心控制各工艺参数在设计条件下不断优化，任
何偏离设计要求的操作条件都会影响装置的长周期运行。

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