硫轉移助劑FP-DSN在重油催化裝置上的工業試驗

劉元圣

【摘 要】 重油催化裂化裝置采用了硫轉移助劑FP-DSN。工業試驗表明，該劑能有效地降低再生煙氣中SOx的含量，從而保證了重油催化裝置再生煙氣的達標排放。

【關鍵詞】重油催化; 硫轉移劑 ;工業試驗

1 .裝置概述

重油催化裂化裝置是由石化工程公司設計，原設計加工能力為1.40Mt/a，采用兩段再生、沉降器與第一再生器（一再）同軸、與第二再生器（二再）并列的提升管技術。2005年經過MIP工藝改造，采用新型串聯提升管反應器，優化催化裂化的一次反應和二次反應，加工能力達到1.80 Mt/a。配套5000t/a硫磺回收裝置。串聯提升管反應器分為兩個反應區：第一反應區采用較高的反應溫度和較高的劑油比，裂解較重的原料油并生成較多的烯烴，經較短的停留時間后進入擴徑的第二反應區下部;第二反應區通過擴徑和注入冷卻介質等措施，降低油氣和催化劑的流速及該區的反應溫度，增加氫轉移和異構化反應，提高催化汽油中的異構烷烴和芳烴含量，降低烯烴含量。為了保證重油催化裝置再生煙氣達標排放，開展了FP—DSN硫轉移助劑試驗工作。

2 .轉硫機理、所采用的加注方案

2.1 轉硫機理

重油催化裂化原料中大約10%的硫與焦炭一起沉淀在催化裂化催化劑的表面，再生時被氧化成SOx，其中SO2約占90%，SO3約占10%。

以類尖晶石類型的復合金屬氧化物MO微顆粒的固體助劑，能使再生煙氣中的硫在反—再系統中發生如下化學反應：

（1）、（2）、（3）三個化學反應在再生器中進行，（4）、（5）、（6）三個化學反應在反應器中進行，從而使再生煙氣中的SOX轉化為油氣中的H2S，實現轉硫目的。

2.2采用的加注方案

加注方案分為兩部分，集中加入方法和日常操作加入方法。

（1）集中加入方法。FP-DSN硫轉移助劑在裝置應用時，需在反—再系統中保持一定的兌比，在短期內達到反—再系統中催化劑總藏量的3%，共需要9.114噸。

因此，將加劑方案定為：一次加入量為9噸（50桶，180Kg/桶），從加劑之日算起，連續加入四天，利用RFCC裝置現有的助燃劑加入系統，第一天（1月4日）加入1.98噸（11桶），第二天（1月5日）1.98噸（11桶），第三天（1月6日）加入2.52噸（14桶）， 第四天（1月7日）加入2.52噸（14桶）。

（2）日常操作加入方法。重油催化裂化裝置新鮮催化劑每天補劑量為5.16噸，因助劑的篩分、堆比等質量指標與裝置使用的催化劑相近，所以本試驗假設助劑的跑損與催化劑的跑損狀況相近。故每天補充量按如下方法計算：

計算補入量=5160Kg×3%=154.8Kg

考慮助劑的燒失重和磨損率，實際加入量是：

實際加入量=154.8kg×（100%+5%+3.5%）=168Kg

因此，在日常操作中，利用助燃劑加入系統，每天補充量定為180kg（1桶），以維持重油催化裝置每天補充新鮮催化劑、燒失重以及磨損量。

3. FP-DSN硫轉移助劑技術指標

4. FP-DSN硫轉移助劑脫硫的指標要求

應用該劑后，再生煙氣中SOx脫除率應在55%以上，計算方法：SOx脫除率=（空白標定時催化煙氣SOX數據—試用硫轉移劑后煙氣中SOX數據）/空白標定時催化煙氣SOX數據。

5 標定的技術分析

5.1 原料、油漿產品性質分析

從表1原料、油漿性質的各項數據看， FP-DSN硫轉移助劑加入前的原料稍輕一些;而原料的總硫含量在FP-DSN硫轉移助劑加入前后變化不大，比較穩定。

原料中的重金屬、油漿的密度、餾程、殘炭等性質在FP-DSN硫轉移助劑的加入前后比較穩定。

說明FP-DSN硫轉移助劑對油漿的性質無影響。

5.2 干氣、液態烴性質分析

從干氣組成的各項數據看，干氣中的非烴組份、烴組份非常穩定，只有硫化氫含量由1400mg/m3增加到3200mg/m3，干氣中的S含量增加了20kg/h，而從表9中D1208酸性水的硫化氫含量看，也由2612mg/kg增加到5112mg/kg，酸性水中吸收的S含量也增加了69kg/h。全年可轉移S的量392噸/年。這說明FP-DSN硫轉移助劑對硫的轉移效果非常大。

從液態烴組成的各項數據看，液態烴中的烴組份非常穩定，總硫含量基本沒有變化。

這說明FP-DSN硫轉移助劑成功地將S大部分轉移至干氣中，少部分轉移至液態烴中，而對干氣、液態烴的產品性質沒有任何影響。

5.3 再生煙氣排放性質分析

從表4中再生煙氣硫化物排放性質看，再生煙氣中的硫化物在FP-DSN硫轉移助劑加入前后變化很大，由240mg/m3下降到47.3mg/m3，每年可減少煙氣中硫的排放量392噸。從計算結果可以看出，脫硫率達到80.3%，說明加 FP-DSN硫轉移助劑的效果明顯，大部分硫轉移至干氣和酸性水中。但是由于分析數據較少，而且波動較大，計算結果僅供參考。

5.4 硫平衡分析

從表5硫平衡中可以看出，FP-DSN硫轉移助劑加入前，硫平衡存在一定偏差，可能是存在于氣壓機系統、吸收穩定系統的硫化亞鐵，說明裝置產生的硫有一部分生成了硫化亞鐵，這也是硫不平衡的因素之一。

FP-DSN硫轉移助劑加入后的硫平衡相差較小，從FP-DSN硫轉移助劑加入前后的硫平衡中可以看出：干氣、酸性水中H2S增加較多，其它物料中總S含量基本未變，煙氣中的硫化物下降較多，說明FP-DSN硫轉移助劑效果是非常顯著的。

6.建議

（1）如果裝置長期使用此劑，應對加劑系統進行適當的改造，使加劑過程能夠可控、均勻加入，以減少對生產的影響。

（2）煙氣中的硫轉移至裂解氣中，會加重氣壓機系統和穩定系統的腐蝕，做好H2S對設備防腐是使用此劑過程中必須考慮的。

（3）在催化再生煙氣中硫含量較小的情況下（300ppm以下時），FP—DSN硫轉移助劑占催化裝置催化劑藏量的3%即可;如果再生煙氣中硫含量較大的情況下（300ppm以上時），可考慮增加FP—DSN硫轉移助劑的兌比到3.5～4%。

參考文獻

[1]提高催化裂化汽油辛烷值的可行性研究[J]. 馬占偉，王明東，司長庚，王曉猛，郝振興.? 煉油技術與工程. 2014（10）