加氢裂化装置长周期运行的影响因素分析

第１１期中外能源ＳＩＮＯ—ＧＬＯＢＡＬＥＮＥＢＧＹ·７９·

加氢裂化装置长周期运行的影响因素分析

张继昌，刘黎明，王军霞，尹向昆，董亚敏

（中国石油长庆石化公司。陕西成阳７１２０００）

捅要以中国石油长庆石化公司１２０ｘ１０４ｔ／ａ加氢裂化装置为例，对影响加氢裂化装置长周期运行的关键因素——原料氮

硫含量、原料干点、氢分压、氢油比、反应温度、空速、循环氢中ＮＨ，含量等进行分析，提出了保证加氢裂化装置长周期安全、稳定运行的建议：严格监控上游常减压装置蜡油拨出率和操作稳定性．控制原料的馏程和干点：密切关注原料氮含量、硫含量、残炭及重金属含量等指标，特别是当氯含量偏高时，要注意调整精制器反应温度；由于未转化油与新鲜料混合作为反应总进料，因此应尽量稳定分馏操作，保证未转化油指标及进量的稳定；控制反应系统升温速率，保证升温速率不能太快；适当提高氢分压与氢油比；要密切关注反应系统中ＮＨ３的含量，特别是原料中氮含量升高时，应采取措施使其保持在尽量低的水平上。关键词加氢裂化催化剂活性长周期运行操作条件

ｌ前言中国石油长庆石化公司１２０Ｘ１０４ｔ／ａ加氢裂化装

置使用ＵＯＰ公司的ＨＤＮ—ｌ加氢精制催化剂和

ＤＨＣ一３２加氢裂化催化剂，以减压蜡油（ＶＧＯ）为原

料，采用一段串联全循环流程，也可按一次通过。

２影响装置长周期运行的因素分析２．１原料因素

２．１．１氮、硫含量原料性质对加氢裂化装置长周期运行的影响

主要体现在对催化剂活性、稳定性的影响，其中氮

化物，特别是碱性氮化物，对靠酸性产生裂解活性

的加氢裂化催化剂的裂解性能有抑制作用。并且氮

化物本身也不稳定，易缩合生焦造成催化剂失活。

ＶＧＯ原料中氮含量与催化剂失活率呈线性正

相关，当含氮量从５００ｐ．ｇ／ｇ增大至１３００１ｚｇ／ｇ时，催化剂的失活率增加近３倍。因此，当ＶＧＯ氮含量较高时．必须提高反应温度，以达到设计裂解深度…。

ＶＧＯ原料中的硫经过加氢脱硫后以Ｈ２ｓ形式存在于循环氢中。加氢裂化过程使用的绝大多数催

化剂为非贵金属硫化型催化剂。必须在反应系统中

保持一定的Ｈ多分压才能避免催化剂中的硫脱除

而维持原有活性。若ＶＧＯ原料硫含量过高，特别是噻吩类，会加重精制剂的负担，这时必须提高精制

段反应温度以保证脱硫效果。此外，循环氢中Ｈ参含量过高会抑制加氢脱硫反应，与ＮＨ，形成（ＮＨ。）２Ｓ而堵塞系统，并对设备造成腐蚀。若ＶＧＯ原料硫含

量过低【＜０．３％（质量分数）】，则很难维持催化剂的高活性硫化状态，此时须采取措施向反应系统补硫：

①在原料油、反应系统中加入一定量的含硫化物

（如ＣＳ：、ＲＳＨ、ＤＭＳ等）或与含硫较高的原料混合进料；②减少反应出口流体的注水量，以减少水溶解

的Ｈ２Ｓ，但应注意水量应足够溶解所生成的ＮＨ，；③减少排放废氢气，但需保持规定的氢分压【ｌ】。

通常认为，循环氢中Ｈ§分压保持在０．０５ＭＰａ

以上较好，即在１０～１５ＭＰａ压力下，Ｈ２ｓ浓度保持在

０．０５％～０．０３％（体积分数）为宜。

本装置ＶＧＯ原料氮含量一般在１０００斗ｇ／ｇ左右。相对较低，虽然降低了加氢精制催化剂对于加氢脱氮的要求。但硫含量一直处在很低的水平上

（见图１），且波动较大。这样难以维持整个反应系统

裂化催化剂保持高活性所需的Ｈ２ｓ分压，致使催化

剂活性降低。为此，在装置运行过程中势必需要不断提高反应温度以提高反应活性。从而加速了催化

剂的失活。影响了整个装置的长周期稳定运行。

作者简介：张继昌，工程师，２００７年毕业于中国石油大学（华东）应用化学专业，获硕士学位，目前主要从事加氢裂化工艺管理工作ｏ

Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈｕｚｈａｎｗｅｉ＠ｔｏｍ．ｃＯＩ／１

万方数据·８０·中外能源ＳＩＮＯ—ＧＬＯＢＡＬＥＮＥＲＧＹ２０１０年第１５卷

ｆ，望≤一缸壕馕

数据点图ｌ长庆石化ＶＧＯ原料硫、氮含量变化＋氮含量；＋硫含量

说明：图中前３个数据点为开工初期数据，其后为２００８年１－６月的数据。每个月３个点２．１．２原料干点干点是加氢裂化原料一项重要的控制指标。原

料干点提高，黏度增大，减慢了原料向催化剂内部

扩散的速度，降低了反应速度。此外，原料干点的提高还意味着原料中带进数量更多、结构更为复杂的

非烃化合物以及多环芳烃、胶质、沥青质、重金属等

杂质，大幅增加了加氢反应难度。同时这些杂质很不稳定．容易缩合生焦而使催化剂加速失活１２】。

为了避免重质残渣油带入原料中，必须提高上

游原油减压蒸馏装置的切割效率。可通过使用高效塔板及优化操作条件来减少馏分重叠及高沸物的

带出以减少催化剂的失活速度，改善产品质量。

从ＶＧＯ原料馏程温度变化曲线（见图２）可以看出，从２００８年５月起。由于优化了常减压装置的操

作控制，原料馏程温度变化，即原料性质逐渐趋于

定相对稳定。在转化率一定的情况下。反应温度提升速率减缓，催化剂的活性及稳定性保持得较好。

ｐ、魁赠

图２长庆石化ＶＧＯ原料馏程温度变化＋ｌＯ％；＋５０％；—●ｒ－９０％

说明：图中前３个数据点为开工初期数据，其后为２００８年１－６月的数据，每个月３个点

２．２操作条件因素２．２．１氢分压与氢油比

反应压力是加氢裂化工艺过程中的重要参数。从理论上讲，由于加氢裂化反应总体上是体积缩小

的反应，提高反应压力，对加氢裂化反应有利。然

而，反应压力越高，相应的投资和操作费用就越高，

操作安全风险也同时增大。因此．加氢裂化工艺过程存在“最经济的反应压力”【３１。

较高的氢油比能抑制催化剂积炭。但过高除能

耗增大外，还会导致反应物与催化剂接触机会减

少，降低反应速度，而过低将会造成床层结焦加剧。

因此，必须按照设计要求的氢油比进行生产操作。

２．２．２反应温度反应温度是加氢裂化工艺中最主要、最灵活的

操作参数，也是调节产品质量和转化率的重要手段

（见表１）１４１。加氢精制和加氢裂化反应都是放热反应，提高反应温度，不利于反应的正向进行。然而，

反应温度过低会导致反应速度减慢．脱硫、脱氮率

下降，达不到所要求的转化率；反应温度过高，会加剧裂化反应，降低产品收率，导致催化剂积炭，反应

器床层压差上升速度加快。

表１＂１－艺条件改变时反应温度的调节项目反应温度项目反应温度提高进料量提高提高循环氢流速降低提高原油氮含量提高提高循环氢纯度降低提高原料油干点提高提高转化率提高

２．２．３空速在其他条件不变时。空速决定了反应物流在催化剂床层的停留时间。与其他多相催化反应过程一

样．空速与反应温度在一定范围内是互补的，即当

提高空速而要保持一定的转化深度时。可以用提高反应温度来进行补偿。反之亦然。但从实际的工业

应用情况来看。对于某一种催化剂，当原料油固定

时，这种互补作用变动范围是有限的。２．２．４循环氢中Ｎ地含量

循环氢中ＮＨ，除了会与Ｈ２ｓ形成胺盐结晶外，还会与烃类反应物争夺裂化催化剂的酸性活性中

心。导致催化剂表观活性降低。基于此原因，高有机

氮含量的原料就更加难以处理。因为要想保证产品

质量，就必须提高反应温度。

本装置循环氢中ＮＨ，含量一般在５０一１００１．ＬＬ／Ｌ。在高压注水泵意外事故时，循环氢中ＮＨ，含量可达

到２００ｐ．Ｌ／Ｌ以上，催化剂催化活性明显降低，装置

被迫采取了降温、降量操作。

万方数据第１１期张继昌等．加氢裂化装置长周期运行的影响因素分析·８１．

３结论

基于上述分析．要保证加氢裂化装置长周期安

全、稳定运行，必须注意以下几点：①严格监控上游常减压装置蜡油拨出率和操

作稳定性，控制原料的馏程和干点；密切关注原料氮含量、硫含量、残炭及重金属含量等指标，特别是

当氮含量偏高时，要注意调整精制器反应温度。

②由于未转化油与新鲜料混合作为反应总进料。因此应尽量稳定分馏操作，保证未转化油指标

及进量的稳定。③虽然反应温度与空速具有关联性，但一般

总进料控制在某一水平上。相对于反应温度变化而

言。空速变化“滞后”，每提升一次反应温度，反应系统需要一段缓冲时间来达到新的反应平台。因此，

为确保反应系统稳定运行，升温速率不能太快。

④本装置所控制的氢分压与氢油比都是高于设计值的，这有利于装置的长期运转，但也不是越

高越好，维持一定的指标稳定操作是很有必要的。⑤要密切关注反应系统中ＮＨ，的含量，特别是原料中氮含量升高时，应采取措施使其保持在尽

量低的水平上。而ＨｚＳ的浓度则需要综合考虑，补充硫化剂有利于反应系统，但耗资巨大，实际生产中可损失部分催化活性以节省硫化剂的投资，或者

采取新的补硫措施降低成本。

参考文献：

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（编辑刘燕）

ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＦａｃｔｏｒｓＡｆｆｅｃｔｉｎｇＬｏｎｇ－ｃｙｃｌｅＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＨｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇＵｎｉｔｓ

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（ＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＣｈａｎｇｑｉｎｇＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ，ＸｉａｎｙａｎｇＳｈａａｎｘｉ７１２０００）

【Ａｂｓｔｒａｃｔ】ＴａｋｉｎｇＰｅｔｒｏＣｈｉｎａＣｈａｎｇｑｉｎｇＰｅｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＣｏｍｐａｎｙ’Ｓ１２０ｘ１０４ｔ／ａｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇｕｎｉｔｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ，ｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｌｏｎｇ－ｃｙｃｌｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｃｒａｃｋｉｎｇｕｎｉｔｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅ

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