沸騰床渣油加氫脫金屬工藝中關(guān)鍵影響因素分析

殷建超康海南曾晉晗

(1中國石油四川石化有限責(zé)任公司，四川彭州611930)

(2中國石油廣東石化分公司，廣東揭陽515200)

沸騰床渣油加氫脫金屬工藝中關(guān)鍵影響因素分析

殷建超1康海南2曾晉晗1

(1中國石油四川石化有限責(zé)任公司，四川彭州611930)

(2中國石油廣東石化分公司，廣東揭陽515200)

沸騰床渣油加氫工藝由于在轉(zhuǎn)化劣質(zhì)原料尤其是含高金屬油方面獨特的優(yōu)勢已經(jīng)受到各煉化企業(yè)廣泛關(guān)注。通過研究及實驗分析，在原料及設(shè)備相關(guān)條件一致的前提下，原料渣油進行加氫脫金屬反應(yīng)受到溫度、空速和氫油體積比等幾個關(guān)鍵因素的影響，其中，在溫度、空速、氫油體積比都處于一定范圍內(nèi)的反應(yīng)條件下，在持續(xù)增加溫度的情況下，原料加氫脫金屬反應(yīng)會明顯加速，脫金屬率明顯上升；而持續(xù)增大空速，原料油加氫脫金屬率表現(xiàn)出明顯下降反應(yīng)；與前兩者都不同的是氫油體積比，隨著氫油體積比的增大，渣油加氫脫金屬率呈升高趨勢，在達(dá)到一個最佳反應(yīng)區(qū)間平衡后，如果再增大氫油比，那么脫金屬效率反而會降低。

脫金屬率；沸騰床渣油加氫工藝；關(guān)鍵因素

作為三相流化床工藝的代表—沸騰床渣油加氫技術(shù)能適應(yīng)各種條件的原料，優(yōu)勢明顯。國外以H—Oil工藝和LC—Fin?ing工藝為代表，國內(nèi)以STRONG沸騰床渣油加氫工藝為代表。由于原料油的劣質(zhì)化，原料中金屬鎳和釩雜質(zhì)會對催化劑活性產(chǎn)生較大影響，因此需要進行脫金屬反應(yīng)，而不同的反應(yīng)條件會直接影響渣油脫金屬效果。

1 實驗條件

本次研究以撫順石油化工研究院開發(fā)的STRONG技術(shù)沸騰床中試裝置為載體進行渣油加氫脫金屬實驗，應(yīng)用IRIS Ad?vantage HR型全譜直讀電感耦合等離子發(fā)射光譜儀進行金屬測定，其工作參數(shù)是：入射功率1150w，反射功率小于5W，頻率27.12MHz，分析線Ni231.60nm，V292.40nm,進樣泵速130r/min，提升量1.8mL/min。

2 關(guān)鍵因素對比分析

2.1 反應(yīng)溫度因素

若反應(yīng)壓力、空速和氫油體積比條件一定，在相應(yīng)的區(qū)間內(nèi)，隨著反應(yīng)溫度的增加，原料油加氫脫金屬率明顯上升，反應(yīng)結(jié)果見圖1。

圖1 脫金屬率與反應(yīng)溫度的關(guān)系

出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因主要有三個方面，一是渣油加氫脫金屬反應(yīng)主要受動力學(xué)控制額，而受熱力學(xué)平衡影響很小，溫度與渣油脫金屬反應(yīng)速率常數(shù)成線性正相關(guān)，所以增加溫度就會提高脫金屬率；其次是原料油粘度也直接受溫度因素影響，由于渣油中金屬分子能否從催化劑表面擴散到催化劑孔道內(nèi)及擴散速度決定著能否發(fā)生加氫脫金屬反應(yīng)及反應(yīng)快慢，渣油粘度越大，渣油分子從催化劑表面擴散到催化劑孔道內(nèi)的難度越大，反應(yīng)速率就越慢，而將溫度提高則可有效降低渣油粘度，進而降低渣油分子從催化劑表面擴散到催化劑孔道內(nèi)的擴散阻力，金屬脫除率提高；第三是原料油中金屬雜質(zhì)部分是以非卟啉形式存在的小分子化合物，在增加溫度條件下，渣油熱裂化程度升高，金屬化合物分子變小并從催化劑表面擴散到催化劑孔道內(nèi)，從而加快金屬脫除率。

2.2 空速因素

在反應(yīng)溫度、壓力、氫油體積比一定的條件下，如果將空速持續(xù)增大的話,原料脫金屬效率則會表現(xiàn)出明顯下降的反應(yīng),如圖2。

圖2 空速對脫金屬率的影響

這是因為如果是空速比較低的環(huán)境下,原料油其停留在反應(yīng)器中的時間很長,這樣就會保證榨油在反應(yīng)器內(nèi)有足夠的時間進行加氫脫金屬反應(yīng),從而提高了脫金屬率。而隨著空速提高，渣油在反應(yīng)器中停留時間明顯縮短，直接導(dǎo)致渣油加氫脫金屬率受到影響。

2.3 氫油體積比因素

同樣的,如果保持反應(yīng)器內(nèi)溫度、空速都確定的情況下，改變氫油體積比大小也會導(dǎo)致原料油的脫金屬反應(yīng)產(chǎn)生明顯的變化，隨著氫油體積比的增加，原料脫金屬率會呈先升高平衡后再降低的一個反應(yīng)，如圖3。

圖3 氫油體積比對脫金屬率的影響

這是由于在氫油比很小的時候，這時在反應(yīng)器中進行原料油加氫反應(yīng)所需要的氫氣量無法得到滿足或者氫氣很少導(dǎo)致反應(yīng)不完整，這就會直接影響加氫反應(yīng)效果，而依次增大氫油體積比后就會發(fā)現(xiàn)，反應(yīng)器中氫氣含率就會增大，這就有利于加氫脫金屬反應(yīng)的進行，隨著氫油體積比的增加，脫金屬率會達(dá)到一個最佳反應(yīng)區(qū)，這時候如果繼續(xù)增大氫油體積比，反應(yīng)器中過高的氫氣含率和較低的液含率會導(dǎo)致渣油與催化劑發(fā)生接觸融合反應(yīng)的幾率降低，使得加氫反應(yīng)不充分，如果持續(xù)增大氫油體積比，氫氣、油和催化劑會發(fā)生相變，引起反應(yīng)器內(nèi)流型的改變，就會嚴(yán)重影響加氫脫金屬反應(yīng)。