加氫裂化裝置催化劑活性降低原因分析及應對措施

朱 鵬

（中海油氣（泰州）石化有限公司，江蘇 泰州 225300）

中海油氣泰州石化有限公司150 萬噸/年加氫裂化裝置采用SEI 開發的單段串聯、尾油全循環工藝，催化劑采用撫順石油化工研究院（FRIPP）開發的FZC 系列加氫保護劑、FF-36A 加氫精制催化劑和FC-32A 加氫裂化催化劑。裝置自2018年4 月26 日加工原料性質發生改變后，裝置反應轉化率逐步降低，催化劑活性減弱，精制、裂化反應器各床層溫度不斷提高，嚴重影響催化劑使用壽命。文章分析了催化劑活性降低的原因，并采取了相應的處置措施，有效的提高了催化劑的活性，改善了生產狀況。

1 催化劑活性降低原因分析

由于加工原料性質多變，裝置自2018 年4 月26 日加工原料種類改變后，發現裝置反應轉化率由原來的65%下降至50%，精制反應段總溫升由原來的28℃下降至18℃。裝置進行分析，可能原因為原料性質變化引起的反應變化，于是對原料進行連續加樣分析。

裝置對原料性質進行分析后發現原料組成和原料中氮含量發生較大變化，如表1 所示。切換原料后，石蠟基原料組成上升，環烷基原料組分大幅降低，焦化蠟油的加工比例大幅提高。焦化蠟油具有硫、氮、不飽和烴、原料干點、芳烴及焦粉含量高，重雜質多等特點[1]，特別是氮含量及堿氮含量大幅增加對催化劑活性有明顯抑制作用。如圖1 所示，切換原料后，原料中氮含量由原來的500 mg/L 上升至最大2000 mg/L，并且長期維持在高濃度運行。

表1 裝置原料結構

圖1 原料中氮含量變化趨勢

2 應對措施

2.1 優化反應注水量

由于原料中氮含量大幅增加導致循環氫中氨含量出現大幅上升，裝置通過提高注水量來降低氨含量，防止循環氫中氨累積。由于增大注水將同步降低循環氫中硫化氫的濃度，循環氫中硫化氫濃度過低存在催化劑被還原的風險，經連續調整及跟蹤分析，最終注水量由14t/h 提升至17t/h。如圖2 所示循環氫中的氨濃度最終維持在110 mg/L 至240mg/L 的較高的濃度范圍，此時循環氫中硫化氫與氨的體積比接近1∶1。

圖2 循環氫中氨濃度變化趨勢

2.2 摻煉催化柴油，提高原料中硫氮質量比

提高反應注水量后，循環氫中氨含量大幅下降，但硫化氫含量也同時大幅下降至100mg/L，低于300mg/L 的警戒值，催化劑存在被還原的風險，因此必須提高原料中的硫氮質量比，已保證循環氫中的硫化氫含量，綜合考慮裝置原料現狀和經濟效益，考慮原料中引入催化柴油，優化原料結構，提高硫氮質量比[2]。

2.2.1 摻煉催化柴油對混合原料性質的影響

由表2、表3 可見，原料中摻煉了17%的催化柴油后，混合原料中氮含量降低了43.29%，硫含量增加了40.55%，硫氮質量比由1.10 上升至2.73，達到了優化硫氮比的目的。

表2 加工催柴前后各路原料占比變化

表3 加工催柴前后原料性質對比

2.2.2 摻煉催化柴油對反應的影響

由表4 可見，原料中摻煉催柴后，不僅大幅降低了循環氫中氨氣的濃度，同時保證了循環氫中硫化氫的濃度，避免了催化劑被還原。由于氨濃度的下降，催化劑活性被逐步釋放[3]。

由表5 可見，摻煉催化柴油后，精制反應器床層總溫升由原來的17℃上升至31℃，床層平均溫度提高了10℃，解決了裂化反應器入口溫度低的難題，同時可降低反應爐出口溫度，節能降耗；裂化反應器床層平均溫度提高了9℃，裝置轉化率從50%提高至71%，表明裂化催化劑活性得到了顯著釋放，產生了顯著經濟效益。

表4 摻煉催化柴油前后循環氫組成變化

表5 摻煉催化柴油前后反應工藝操作參數變化

3 結論

1）提高反應注水后降低了循環氫中氨的濃度，但同時也降低了硫化氫濃度。存在由于循環氫中硫化氫濃度過低催化劑被還原的風險，因此僅提高注水量仍不能完全達到釋放催化劑活性，提高轉化率的目的。

2）原料中摻煉部分催化柴油后，混合原料中氮含量降低了43.29%，硫含量增加了40.55%，硫氮質量比由1.10 上升至2.73，達到了優化硫氮比的目的，同時大幅降低了循環氫中氨氣的濃度，并且保證了循環氫中硫化氫的濃度，避免了催化劑被還原。

3）摻煉催化柴油后，精制反應器床層總溫升由原來的17℃上升至31℃，床層平均溫度提高了10℃，解決了裂化反應器入口溫度低的難題，同時可降低反應爐出口溫度，節能降耗；裂化反應器床層平均溫度提高了9℃，裝置轉化率從50%提高至71%，表明裂化催化劑活性得到了顯著釋放，產生了顯著經濟效益。