摘要：為提高重油轉(zhuǎn)化率，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高資源利用率，中國石油化工股份有限公司金陵分公司新建一套200萬t/a渣油加氫處理裝置，目前裝置的實際摻渣率為58％左右，實際摻煉渣油率還未達到裝置滿負荷生產(chǎn)運行狀態(tài)。分析裝置運行現(xiàn)狀，對各運行參數(shù)進行對比分析，研究如何通過改善原料油性質(zhì)，改善催化劑裝填級配，優(yōu)化過濾器工況可以提高裝置的摻渣率，將摻渣率由58％提高至60％以上。

關(guān)鍵詞：渣油加氫；摻渣率；原料性質(zhì)；過濾器；催化劑；反應(yīng)溫度1裝置簡述

渣油加氫處理技術(shù)是在高溫、高壓和催化劑存在的條件下，使渣油和氫氣進行加氫反應(yīng)，渣油中硫、氮和金屬等有害雜質(zhì)，分別與氫和硫化氫發(fā)生反應(yīng)，生成硫化氫、氨和金屬硫化物。同時，渣油中部分較大的分子裂解并加氫，變成分子較小的理想組分，加氫處理后的渣油質(zhì)量得到明顯改善，可直接用作催化等裝置的原料，將其全部轉(zhuǎn)化成市場急需的汽油和柴油。所以提高裝置的摻煉渣油量可以直接提高資源利用率和經(jīng)濟效益［1］。

2現(xiàn)狀分析

經(jīng)過對某石化公司渣油加氫裝置摻渣率數(shù)據(jù)的收集整理，可知該裝置的摻渣率一直維持在58%～59%之間，538 ℃餾出量基本在55％以上。證明實際摻煉的重油（渣油）較少，并沒有達到裝置的滿負荷運行狀態(tài)。因此裝置摻渣率還有較大提升空間，提高摻渣率從客觀上可行性較大，從而經(jīng)濟效益可以有較大提高。

3影響因素

3.1原料性質(zhì)

3.1.1混合原料油中殘?zhí)亢康挠绊?/p>

殘?zhí)坎⒎窃偷挠袡C組成部分，它只是反映渣油原料中不易揮發(fā)物或易生焦物的多少。原料油的殘?zhí)亢扛弑砻髌湟捉Y(jié)焦物質(zhì)多，對催化劑活性的發(fā)揮不利。在其他條件相同的情況下，沉積在催化劑上的焦炭量，隨原料殘?zhí)恐档奶岣叨€性增加。

脫殘?zhí)柯逝c渣油的轉(zhuǎn)化率相關(guān)聯(lián)。在一定范圍內(nèi)，渣油轉(zhuǎn)化率越高，脫殘?zhí)柯试礁?，但在催化劑上縮合生焦反應(yīng)速率越高，亦即催化劑的失活反應(yīng)速率也越高，裝置運行周期越短。因此，渣油固定床加氫過程對原料油的殘?zhí)恐涤幸欢ǖ囊?。集中的孔分布和較大的比表表面有利于脫殘?zhí)糠磻?yīng)的進行。通過分析可知原料中殘?zhí)亢烤诠に囍笜朔秶鷥?nèi)，只要繼續(xù)保持，則對裝置摻渣率的提高影響不大。

3.1.2混合原料油中雜質(zhì)及微量金屬含量的影響

渣油加氫原料油中所含的微量金屬雜質(zhì)主要有Fe、Ni、Cu、V、Pb、Na、Ca等。在正常情況下，渣油加氫原料油的Fe離子含量是很低的。渣油加氫原料油Fe離子主要是上游裝置和加氫裂化裝置本身的設(shè)備、容器及管、閥件腐蝕帶來的。原料油中的Fe離子進入加氫反應(yīng)器，與循環(huán)氫中的H2S反應(yīng)生成FeS，F(xiàn)eS便沉積在反應(yīng)器頂部催化劑上，并形成一層硬殼，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)部的床層壓強急劇上升，直至裝置被迫中途停工。要確保渣油加氫裝置能夠長期平穩(wěn)操作，一般要求加氫裝置原料油的Fe離子質(zhì)量分數(shù)lt;2 μg/g，最好能控制在lt;1 μg/g。本裝置工藝指標要求≥12 μg/g。

原料中鹽分主要是鈉、鈣及鉀的氯化物。渣油中的固體顆粒及鹽分主要造成反應(yīng)器內(nèi)床層壓強上升，液體流向分配不均產(chǎn)生熱點等。原料中鈣、鐵離子超標頻繁，易導(dǎo)致金屬沉積量增長速度較快，嚴重影響了裝置摻渣率的提高。

通過收集分析2018年1～12月份的原料性質(zhì)數(shù)據(jù)可知，該時間段內(nèi)原料鐵、鈣等金屬含量超標頻繁，原料油中雜質(zhì)較多，增加了過濾器的工作負荷，也導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)金屬沉積量增大，床層壓強升高，且裝置運行到末期時催化劑的容垢能力有限。為保證產(chǎn)品質(zhì)量，只有通過降低渣油，影響裝置摻渣率的提高來實現(xiàn)。

3.2過濾器工況的影響

原料油中的雜質(zhì)沉積在過濾器的濾芯上，導(dǎo)致過濾器的差壓不斷增高，當差壓達到120 kPa時，過濾器將自動進行反沖洗，若過濾器反沖洗的頻率較高或差壓突然增高甚至反沖洗無法降低差壓，都會被動地通過降低摻渣量來緩解過濾器的不良工況，從而會對裝置的平穩(wěn)生產(chǎn)和摻渣量的提高有較大的影響。

3.3催化劑裝填級配及反應(yīng)溫度的影響

渣油加氫的反應(yīng)溫度是裝置反應(yīng)部分最重要的工藝參數(shù)，溫度對反應(yīng)速度有直接的影響。加氫反應(yīng)溫度是由催化劑的活性和原料油品的性質(zhì)決定的。加氫脫硫是一個高放熱反應(yīng)。從動力學(xué)化學(xué)平衡的角度來看，高溫不利于反應(yīng)徹底進行，但從熱力學(xué)上加快反應(yīng)速度來看，提高反應(yīng)溫度會加快加氫反應(yīng)的反應(yīng)速度，提高脫硫率、脫氮率和脫金屬率，烯烴飽和度也會有所提高，同時裂化反應(yīng)速度將加快，裂解程度加深，生成油中低沸點組分和氣體產(chǎn)率增加。過高的反應(yīng)溫度將降低催化劑對芳烴的加氫飽和能力，使芳烴的加氫飽和更加困難，同時將使稠環(huán)化合物縮合結(jié)焦，生成焦炭，造成催化劑失活，縮短催化劑的使用壽命。溫度過高對催化劑壽命及設(shè)備都有不利影響。

反應(yīng)溫度是反應(yīng)過程最重要的工藝參數(shù)，其他參數(shù)對反應(yīng)的影響，可用調(diào)整反應(yīng)溫度來補償。影響反應(yīng)溫度的主要因素是反應(yīng)床層平均溫度，反應(yīng)床層平均溫度則影響了該反應(yīng)器總均溫的變化。

如圖1所示的反應(yīng)總均溫和渣油量及新鮮進料量可知，為了保證裝置長周期運行，反應(yīng)溫度制約了裝置摻渣率的提高，催化劑的活性和裝填級配對反應(yīng)溫度的穩(wěn)步提高有重要影響。同時在開工初期，催化劑的活性較高，反應(yīng)較劇烈，輕組分多，冷高分油水分離不好，容易發(fā)泡，影響裝置的操作平穩(wěn)性。為了減輕發(fā)泡，只有通過降低渣油量來調(diào)整，從而影響了裝置摻渣量的提高［2］。

4提高措施

4.1優(yōu)化原料性質(zhì)

優(yōu)化渣油加氫裝置的原料油性質(zhì)，降低原料油中各組分超標的頻次，同時加強裝置自控率的提高，保證上游裝置來的進料平穩(wěn)和本裝置運行平穩(wěn)。經(jīng)分析2019年6月至2019年8月的原料油性質(zhì)，經(jīng)過溝通與調(diào)整，原料中各指標超標的情況得到有效改善，原料中鐵、硫、鎳+釩等超標的情況大大減少，原料油性質(zhì)得到改善。各項重金屬含量和硫含量基本在指標范圍內(nèi)，裝置生產(chǎn)平穩(wěn)，裝置的摻渣率有了穩(wěn)步的提高，摻渣率穩(wěn)步提高到59.7%［3］。

4.2優(yōu)化催化劑的裝填級配

為保證裝置的摻渣率，增加裝置的經(jīng)濟效益和資源利用率，金陵石化200萬t/a渣油加氫裝置于2019年6月進行了開工后的第一次停工檢修。在進行催化劑的采購更換時，要求催化劑廠家按我公司提供的原料性質(zhì)相應(yīng)地進行催化劑級配方案的優(yōu)化。該次檢修中裝置更換了某催化劑廠家的新型殼牌催化劑，新的催化劑具有更高的穩(wěn)定性和加氫反應(yīng)活性，相比于上一周期的同時期，本周期內(nèi)的反應(yīng)總均溫和各反應(yīng)器溫升均較平穩(wěn)，反應(yīng)總均溫對比上一周期有所提高（見圖2、圖3），為裝置摻渣率和處理量的提高提供了工藝保障。

由圖4可以看出，各反應(yīng)器的均溫都有所提高，并且穩(wěn)定性較好，反應(yīng)總均溫維持在378.5 ℃，在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下?lián)皆靠梢灾鸩教岣咧?55 t/h，處理量可以提高至255 t/h，從而使裝置的摻渣率逐步提高至60.7%［4］。

4.3優(yōu)化過濾器的工況

本裝置所采用的過濾器共有8組（A～H組），每一組有9個濾芯，針對過濾器工況不良、沖洗頻繁的情況，通過將過濾器的各組濾芯分批次切出，拆卸清洗并引柴油浸泡清理雜質(zhì)，根據(jù)相似相溶原理，柴油浸泡時可以有效溶解附著在過濾器濾芯上的重油及雜質(zhì)，從而達到清洗過濾器濾芯的目的，有效延長過濾器的工作周期，降低了反沖洗頻次，從而保證裝置平穩(wěn)運行，為提高摻渣率提供了設(shè)備保障。

通過引柴油浸泡及更換濾芯等手段優(yōu)化過濾器工況后，過濾器的工作周期明顯延長，差壓上升的速度大幅度降低，同時本裝置近期開始摻煉Ⅳ常減壓的直供渣油，使原料溫度提高至144 ℃左右，隨著原料溫度的提高，過濾器濾芯上的重油和雜質(zhì)沉積速度降低，也有效延長了過濾器的反沖洗周期，沖洗頻次由30 min/次降低至150 min/次，甚至更長時間，大大提高了裝置運行的平穩(wěn)率，為后續(xù)提高裝置的摻渣率提供了設(shè)備保障［5］。

5總結(jié)

通過嚴控原料性質(zhì)，優(yōu)化過濾器工況，優(yōu)化催化劑的裝填級配和平穩(wěn)反應(yīng)溫度，裝置處理量由240 t/h提高至250 t/h，摻渣率由58％有效地提高至60％以上，且能長期穩(wěn)定運行，提高了資源利用率和裝置的經(jīng)濟效益。根據(jù)計算，在維持裝置處理量250 t/h的情況下，優(yōu)化后每日可多加工120 t渣油。本裝置月均效益約為2 641.8萬元，每噸渣油日效益為0.11萬元，每日增收效益13.14萬元，全年開工天數(shù)按365日計算，則全年增收效益4 796.1萬元。且裝置可以在提高產(chǎn)值的情況下長期穩(wěn)定運行，大大提高了資源的利用率和裝置的經(jīng)濟效益。

參考文獻：

［1］李大東，聶洪，孫麗麗.加氫處理工藝與過程［M］.北京：中國石化出版社，2016：9596.

［2］王剛，王永林，孫素華.渣油加氫催化劑孔結(jié)構(gòu)對反應(yīng)活性的影響［D］.撫順：中石化撫順石油化工研究院，2002.

［3］孫昱東，趙元生，楊朝合，等.原料對渣油加氫處理殘渣油收率和性質(zhì)的影響［D］.青島：中國石油大學(xué)（華東）化學(xué)工程學(xué)院，2013.

［4］金環(huán)年，鄧文安，闕國和.渣油膠質(zhì)和瀝青質(zhì)在分散型催化劑作用下的臨氫熱反應(yīng)行為［J］．石油煉制與化工，2006（6）：37.

［5］楊利強.渣油加氫技術(shù)發(fā)展概況及工藝特點［J］.中國化工貿(mào)易·中旬刊，2018（7）：7173.

作者簡介：董沛林，男，江蘇南京人，助理工程師，本科，學(xué)士，從事石油化工研究。