焦化重苯加氢组合工艺及催化剂的工业应用
引用本文
陈宗杰, 王泽, 张先茂, 王国兴, 夏大寒. 焦化重苯加氢组合工艺及催化剂的工业应用[J]. 工业催化, 2019,27(3): 58-61.
Chen Zongjie, Wang Ze, Zhang Xianmao, Wang Guoxing, Xia dahan. Industrial application of coking heavy benzene hydrogenation process and catalyst[J]. Industrial Catalysis, 2019,27(3): 58-61.
DOI:10.3969/j.issn.1008-1143.2019.03.011
Chen Zongjie, Wang Ze, Zhang Xianmao, Wang Guoxing, Xia dahan. Industrial application of coking heavy benzene hydrogenation process and catalyst[J]. Industrial Catalysis, 2019,27(3): 58-61.
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焦化重苯加氢组合工艺及催化剂的工业应用
作者简介:陈宗杰,1982年生,男,湖北省武汉市人,主要研究方向为石油化工加氢催化剂开发。
摘要
为了提高重苯加氢装置的稳定性,延长装置的使用周期,山东德润化工有限公司重苯加氢采用三段处理工艺,并使用配套的W系列重油加氢催化剂。工业应用结果表明,三段组合工艺可以很好的控制反应热,W系列催化剂具有较高的加氢活性,将硫、氮脱除到10 μg·g-1以下,可用于生产符合国家标准的汽柴油调和组分。
关键词:
石油化学工程; 重苯; 加氢催化剂; 稳定性; 组合工艺
中图分类号:TE624.9+3;TQ426.95
文献标志码:A
文章编号:1008-1143(2019)03-0058-04
Industrial application of coking heavy benzene hydrogenation process and catalyst
Abstract
In order to strengthen stability and operation life time of heavy oil hydrogenation plant,three-stage treatment of heavy benzene hydrogenation and supporting W series heavy oil hydrogenation catalysts were applied in Shandong Degrun Chemical Co.,Ltd..The results of industrial application showed that the three-stage combined process could control reaction heat well.The W series catalyst had higher hydrogenation activity,which could remove sulfur and nitrogen to lower than 10 μg·g-1.It could be used to produce blending components for gasoline and diesel conforming to national standards.
Keyword:
petrochemical engingeering; heavy benzene; hydrogenation catalyst; stability; integrated process
焦化装置产生的重苯原料组成比较复杂, 含量较大的组分主要有茚、古马隆、三甲苯、苯乙烯、茚满、萘等。其中茚、古马隆两种成分的含量最多, 约占重苯总量的35%~40%[1]。原料中含有的杂原子、多核芳烃、硫化物、氮化物等, 加热至一定温度发生多种裂解和脱氢缩合反应, 产生难处理的焦炭, 易使炉管和热交换器结垢。需要对重苯原料加氢处理, 脱除杂原子(O、N、S), 降低缩合芳烃含量, 使烯烃加氢饱和, 从而达到精制目的, 保证装置的正常运行[2, 3]。
为了延长装置的使用周期, 提高加工能力, 2017年3月山东德润化工有限公司采用武汉科林精细化工有限公司开发的重苯三段加氢工艺及配套的W系列加氢催化剂。在催化剂的作用下, 重苯与H2作用发生C— S、C— N和C— O键断裂, 不饱和烃类加氢饱和, 产品的质量更好、更稳定。
本文主要探讨三段加氢工艺对重苯加氢效果的影响, 增加循环工艺, 有效控制反应温升, 使装置稳定长周期运行。
1 三段组合加氢工艺简介
重苯三段加氢工艺流程图如图1所示。
 | 图1 重苯加氢工艺流程图 1.缓冲罐; 2.预加氢反应器; 3.一级加氢反应器; 4.二级加氢反应器; 5.加热炉Figure 1 Process flow chart of heavy benzene hydrogenation process |
重苯原料油由泵送至原料滤前缓冲罐预热, 再由滤前原料泵经原料换热器加热, 送至原料过滤器。过滤后的原料油在缓冲罐跟汽提系统来的部分高芳油混合。混合后的原料油由滤后原料泵提压至8.0 MPa, 与循环氢压机来的氢气混合, 混合后的原料油经换热器升温至138 ℃, 进入预加氢反应器加氢, 压力7.9 MPa。
预加氢油经二次换热及加热炉加热到约280 ℃, 进入一级加氢反应器。一级反应油气换热降温至约300 ℃, 进入二级加氢反应器。二级加氢油气换热降温后, 进入二级油气空冷器。脱盐水提压至8.0 MPa, 通入高压空冷器洗涤油气中的无机硫化物、铵盐等。洗涤后的二段反应油气进入高低分罐, 分离出的氢气增压至8.0 MPa, 与8.0 MPa的新氢混合后, 进入加氢系统。低压分离罐闪蒸出的气体进入高压甲烷分液罐, 分离出的低分油换热至约270 ℃, 进入稳定塔, 分离出的酸性污水进入酸性水脱气罐。稳定塔底油进入分馏塔分馏, 分馏塔上部产低芳烃油, 底部产高芳烃油, 约按原料量的1/3循环使用。
2 W系列催化剂工业应用
2.1 催化剂装填
预加氢段装填W220A催化剂, 主加氢两段装有保护剂W906A、脱金属剂W906B及加氢精制W220B催化剂, 物化性质见表1所示, 装填数据见表2和表3。
 | 表1 催化剂物化性质 Table 1 Physicochemical property of catalysts |
| 表2 预加氢段反应器催化剂装填 Table 2 Catalyst loading data of pre-hydrogenation reactor |
| 表3 加氢反应器催化剂装填 Table 3 Catalyst loading data of hydrogenation reactors |
2.2 催化剂干燥与硫化
催化剂装填后, N2气密, 建立反应系统N2循环, 按照预定升温程序进行催化剂干燥。干燥过程中, 三段反应器串联。2017年3月16日对系统N2置换后, 以(15~20)℃· h-1的速率升温至150 ℃, 并对加氢PLC系统进行调试以及仪表联锁调试。17日11:00, 各加氢反应器升至150 ℃, 开始恒温干燥, 在此期间对系统进行热紧, 22:00温度升至179 ℃; 降温至160℃, 系统干燥完成。
三段催化剂采用湿法硫化, 硫化油为直馏柴油, 硫化剂为二甲基二硫。硫化条件为高反压力7.0 MPa, 空速1.0 h-1, 氢油体积比400, 循环氢体积分数大于85%, 各催化剂最高硫化温度320 ℃。
3月18日9:00氢气置换纯度达到89%, 主加氢反应器切换至硫化流程, 对三段加氢催化剂进行硫化, 反应器床层温度(150~170) ℃, 系统开始进直馏柴油, 进料量6 t· h-1, 高低分罐见液位后开始柴油循环流程。18:00开始注硫, 进行硫化, 20:16加氢反应器温度219 ℃, 恒温6 h; 18日22:30预反应器温度188 ℃, 循环氢中检测到硫化氢约850 μ g· g-1, 开始以(20~30)℃· h-1升温至220 ℃。
19日11:00第三段加氢反应器入口温度283 ℃, 循环氢中硫化氢含量3 000 μ g· g-1, 12:45循环氢硫化氢含量5 000 μ g· g-1, 13:42第三段加氢反应器入口温度297 ℃, 恒温4 h, 17:00循环氢中硫化氢含量25 000 μ g· g-1, 18:30检出硫化氢25 000 μ g· g-1。20:28硫化结束后, 开始排硫阶段, 至系统硫化氢含量为约500 μ g· g-1, 将加氢系统切换为正常生产流程, 系统准备进重苯原料。
2.3 装置运行结果
预硫化结束后, 直馏柴油继续循环, 催化剂活性稳定48 h后, 切入重苯原料进行正常生产, 操作条件如表4所示。重苯原料及产品性质如表5所示。
| 表4 开工初期加氢工艺操作参数 Table 4 Initial hydrogenation process parameters |
| 表5 开工初期重苯原料与产品性质 Table 5 Initial heavy benzene raw material and product properties |
由表5可以看出, 在反应条件较为缓和的条件下, 加氢处理后产品质量较好, 主要产品低芳烃油色度达到0.5号, 辛烷值较高, 是很好的汽油调和组分。高芳烃油色度也达到1号, 是很好的柴油调和组分, 各项指标完全符合国五汽柴油标准要求。
3 装置标定
为全面考察装置中各线产品质量, 2017年11月11日至13日对装置进行标定, 标定期间仍以重苯为原料, 操作条件如表6所示。
| 表6 标定工艺参数 Table 6 Calibration process parameters |
加氢产品性质如表7所示。由表7可以看出, 加氢处理后产品的硫、氮含量大幅度降低, 产品合格, 低芳烃油达到了国五汽油调和组分的要求, 高芳烃油达到了国五柴油调和组分的要求。表明W系列催化剂具有好的活性和稳定性, 脱硫、脱氮性能较佳, 脱色活性高。
| 表7 加氢产品性质标定数据 Table 7 Calibration of the properties of hydrogenation products |
4 结 论
(1) 重苯三段加氢工艺可将产品中的硫、氮含量降至10 μ g· g-1以下, 高芳烃油、低芳烃油的产量可根据市场行情实时调节。延长装置的使用周期, 提高加工能力。
(2) W系列加氢催化剂具有高的重苯加氢精制性能、好的活性稳定性及脱色效果, 可用于生产符合国五标准的汽柴油调和组分。
The authors have declared that no competing interests exist.
参考文献
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