THDS-I齒球型柴油加氫精制催化劑生產及工業應用

南軍，于海斌，張景成，肖寒，朱金劍，張國輝

（中海油天津化工研究設計院有限公司，天津300131）

THDS-I齒球型柴油加氫精制催化劑生產及工業應用

南軍，于海斌，張景成，肖寒，朱金劍，張國輝

（中海油天津化工研究設計院有限公司，天津300131）

介紹了中海油天津化工研究設計院有限公司研制開發的THDS-I齒球型加氫精制生產過程及工業應用結果。通過工業放大生產實驗，有效地解決了齒球型加氫精制催化劑制備過程中的難點，其物化性質達到指標要求，制備重復性良好。工業生產催化劑實驗室中試結果表明該催化劑具有良好的加氫活性及穩定性。THDS-I催化劑在中海石油舟山石化有限公司170萬t/a餾分油加氫裝置后精制段實現首次工業應用，裝置運行標定結果表明催化劑裝填效果較好，反應器壓降低，精制柴油產品質量滿足國Ⅴ清潔柴油質量標準。

加氫精制；齒球型；清潔柴油；催化劑

隨著國Ⅴ排放標準于2017年1月1日在全國范圍內實施，環保法規日益嚴格。為了適應柴油質量升級的發展趨勢，亟需開發高性能的加氫精制催化劑。中國海洋石油總公司下屬煉化企業加氫裝置加工餾分油多具有低硫高氮、高酸與環烷基的特性，屬于較難加工的餾分油。中海油天津化工研究設計院有限公司針對加工油品特性，基于載體材料改性、成型技術與活性金屬定向負載技術，開發出第一代THDS-I加氫精制催化劑［1］。

齒球型催化劑具有當量直徑小、單位體積外表面積大、傳質效率高等優點，可顯著提高催化反應效率因子，同時可解決現有廣泛使用的球形和條形催化劑的不足，是今后催化劑制備技術發展的一個方向［2］。THDS-I催化劑載體設計為齒球型，通過異型載體成型技術制備出顆粒均勻的氧化鋁載體。該類型催化劑以Mo-Ni為加氫活性金屬，通過引入適當的B酸中心，協調酸性中心和金屬活性中心相互作用，在提高加氫脫硫活性的同時，可促進C—N鍵的斷裂與芳烴飽和，從而實現精制柴油深度脫硫脫氮。筆者在THDS-I催化劑的工業放大生產實驗中，有效解決了齒球型加氫催化劑制備過程中的難點，其物化性質達到指標要求，制備重復性良好。THDS-I催化劑于2015年11月在中海石油舟山石化有限公司（以下簡稱“舟山石化”）170萬t/a餾分油加氫裝置后精制段首次實現工業應用。

1 THDS-I齒球型加氫精制催化劑工業生產

THDS-I加氫精制載體由改性氧化鋁和黏結劑經機械混合、成型，再經干燥、焙燒，制成合格載體。活性金屬Mo-Ni配制浸漬液，采用飽和浸漬法負載活性金屬，再經干燥、焙燒得到最終的催化劑成品。圖1為THDS-I齒球型加氫精制催化劑制備工藝流程圖。

圖1 THDS-I加氫精制催化劑制備工藝流程圖

2015年7月至8月，在催化劑生產企業進行了加氫精制催化劑工業放大試生產，隨后采用優化的齒球型催化劑制備工藝完成了催化劑的工業生產。THDS-I齒球型加氫精制催化劑工業生產中應注意的主要問題：

1）載體成球時的水粉比過高或過低，都會導致齒球載體無法成型。載體水粉比的選擇需要綜合載體強度及孔結構，對于選定的氧化鋁粉體在水粉質量比為90%時，制備所得載體的孔結構參數及機械強度均能達到最優。

2）配置浸漬液實驗時，可很順利地完成配置，但在進行2.5 m3反應釜實驗時，由于蒸發量大導致水分揮發嚴重，造成浸漬液久未溶解。后經分析，加足量水后可繼續加熱溶解，因此浸漬液配置過程中應注意放大效應。

3）制備的載體與催化劑經過干燥后進網帶窯焙燒，在轉速較高、料層厚度較厚的情況下料層上下顏色出現差別，說明焙燒不夠徹底。通過降低網帶窯轉速與料層厚度，適當提高焙燒溫度可解決這些問題。

THDS-I催化劑生產期間，采用定期檢測和不定期抽檢相結合的方式，對生產的載體及催化劑實施質量監督，編號為放大/生產-nP。對不同批次生產的催化劑抽樣分析，其結果如表1所示。由表1可見，THDS-I加氫精制催化劑相關指標符合與舟山石化簽訂技術協議中對催化劑制備的要求。

表1 THDS-I加氫精制催化劑表征結果

2 工業生產THDS-I催化劑的實驗室中試評價

為考察工業生產THDS-I催化劑的反應性能，以舟山石化焦化混合餾分油為評價原料，在實驗室做了中試實驗評價。實驗所采用原料為2015年4月底新取舟山石化焦化汽油、焦化柴油與加氫改質生成油的混合油，其油品性質如表2所示。

表2 加氫精制原料性質

催化劑中試評價實驗選用100 mL單段高壓加氫反應裝置，反應器恒溫段上部裝填THPR-I保護劑10 mL，中部裝填THDS-I加氫精制催化劑50 mL，反應器上下兩端填充惰性瓷球，保護劑裝填量占加氫催化劑的20%（體積分數）。

加氫精制的實驗室評價工藝條件參照舟山石化裝置實際運行工況制定，即溫度為340℃、壓力為7.5 MPa、空速為4.2 h-1、氫油體積比為650∶1。選用生產-2P加氫精制催化劑對混合原料做活性評價，其600 h與1500 h的產物的分析結果見表3。從表3可以看出，在催化劑運行時間為600 h時，可將原料中的硫含量從862 μg/g降至2 μg/g左右，脫硫率達99.8%，氮含量由226 μg/g降至4 μg/g左右，脫氮率達98.7%；在催化劑運行時間為1500 h時，加氫產物中的硫含量穩定在3 μg/g左右，脫硫率達99.6%，氮含量穩定在5 μg/g左右，脫氮率達97.8%。實驗結果表明，THDS-I加氫精制催化劑對舟山石化焦化混合餾分油具有優異的加氫脫硫、脫氮活性，并且具有優異的加氫穩定性。而參比劑在運行360 h時，加氫產物中的硫含量約為8 μg/g，氮含量約為11 μg/g，加氫脫氮率為95.1%，結果表明工業生產的THDS-I加氫精制催化劑的加氫活性，特別是加氫脫氮活性明顯優于工業參比劑，催化劑性能達到與舟山石化簽訂技術協議要求。

表3 混合原料在生產-2P加氫精制催化劑與參比劑上的評價結果

采用實沸點蒸餾裝置對催化劑THDS-I的加氫精制產物進行切割分離，得到2種餾分產物分別為石腦油（初餾點IBP～175℃）與柴油（175℃～終餾點FBP），對2種餾分做物性分析，其分析結果見表4。

表4 THDS-I加氫產物切割餾分的性質

從表4可知，催化劑運行不同的時間階段，加氫石腦油的硫、氮含量均小于5 μg/g，可以作為優質的重整原料；加氫柴油的硫、氮含量低于10 μg/g，十六烷值指數在51左右，可以作為國Ⅴ標準清潔柴油的調和組分。

3 THDS-I齒球型催化劑舟山石化工業應用結果

2015年11月10日，THDS-I齒球型加氫精制催化劑在舟山石化餾分油加氫裝置后精制反應器R2102上一次開車成功。2015年12月23日～12月26日裝置第一次標定期間工藝條件及運行結果見表5、表6。

表5 2015年12月25日標定時精制反應器R2102主要操作參數

表6 主要產品收率及油品性質

4 結論

1）THDS-I齒球型加氫精制催化劑工業生產的數據表明，齒球型催化劑生產過程中制備的技術難題得到有效解決，催化劑各項物化性質滿足技術指標要求，且制備重復性良好；2）工業生產催化劑實驗室中試評價實驗結果表明，THDS-I齒球型加氫精制催化劑對舟山石化焦化混合餾分油具有優異的加氫脫硫、脫氮活性，并且具有好的加氫穩定性；3）THDS-I催化劑在中海石油舟山石化有限公司170萬t/a餾分油加氫裝置后精制段實現首次工業應用，裝置運行標定結果表明催化劑裝填效果較好，反應器壓降低，精制柴油產品質量滿足國Ⅴ清潔柴油質量標準。

［1］肖寒，于海斌，南軍，等.THDS-I加氫精制催化劑的研發與性能評價［J］.石油煉制與化工，2016，47（6）：66-71.

［2］楊若晨，劉昶，李梁善，等.FC-32A齒球型加氫裂化催化劑生產及工業應用［J］.當代化工，2015，44（4）：809-811.

Production and industrial application of THDS-I tooth spherical diesel hydrofining catalyst

Nan Jun，Yu Haibin，Zhang Jingcheng，Xiao Han，Zhu Jinjian，Zhang Guohui
（CenerTech Tianjin Chemical Research and Design Institute Co.，Ltd.，Tianjin 300131，China）

The production process and industrial application of THDS-I tooth spherical hydrofining catalyst developed by CenerTech Tianjin Chemical Research and Design Institute Co.，Ltd.were introduced.The difficult points in tooth spherical catalyst preparation processes were effectively solved through industrial scale-up tests.The physical and chemical properties were in according with product qualification and the preparation technology was high in repeatability.The results of the pilot test of the industrial production catalyst showed that the activity and stability of the catalyst were good.The THDS-I catalyst has been successfully applied in 1.7×106t/a distillate hydrocracking unit of CNOOC Zhoushan Petrochemical Co.，Ltd.The running results showed that the catalyst had good loading effect and the pressure drop of the reactor was low，and the quality of refined diesel could meet the standard of National V clean diesel.

hydrofining；tooth spherical；clean diesel；catalyst

TQ032.4

A

1006-4990（2017）11-0069-03

2017-05-23

南軍（1972—），男，博士研究生，高級工程師，主要從事煉化催化劑及催化工藝技術開發。

聯系方式：nj9858@sina.com.cn