RS-2100催化劑在柴油加氫精制裝置的應用

孟祥雷，段華京，石巖峰，鄭喜龍，杜 策

（1.中國石油遼陽石化油化廠，遼寧遼陽111003；2.中國石油遼陽石化煉油廠，遼寧遼陽111003）

為滿足柴油產品質量升級，遼陽石化公司于2007 年建的1.2 Mt/a 柴油加氫精制裝置，原料油為5.5 Mt/a常減壓裝置加工的俄羅斯原油的直餾柴油和少量石腦油,考慮了加工焦化汽、柴油的可能性。通過加氫精制生產出精制柴油和石腦油，在生產過程中生成少量的酸性氣體和瓦斯。2019 年大檢修期間，裝置更換石科院開發并由撫順石化催化劑廠生產的預硫化態RS-2100 柴油超深度脫硫催化劑，用以生產國Ⅵ標準柴油［1，2］。

1 工業應用

1.1 催化劑性質及裝填

柴油加氫裝置由反應部分、分餾部分、氣體壓縮部分組成，設計規模為1.2 Mt/a，操作彈性為60%～110%，年開工時數為8 400 h。

催化劑裝填質量很重要，不僅影響到催化劑的裝填量，與裝置的處理量有關，更重要的是在裝填過程中若疏密不均，很容易使物料走“短路”或床層下陷，造成反應器內物料和溫度分布不均，物料與催化劑接觸時間不等的現象，影響到產品的質量和催化劑的壽命。如果瓷球的粒度與催化劑的粒度搭配不合適則可能造成催化劑的遷移。因此，對催化劑的裝填必須高度重視，嚴格按照要求進行。

反應器中裝有2種催化劑，填裝方式為自然填裝，主催化劑為預硫化態的RS-2100、保護劑為預硫化態的RG-1，采用自然裝填方式，開工后催化劑各床層溫度分布上看，各徑向溫差不大于2 ℃，各軸向溫差均勻，無熱點產生，說明催化劑裝填均勻，無溝流或偏流現象發生,催化劑的性質和裝填參數分別見表1，2。

表1 催化劑的性質

表2 催化劑裝填

1.2 催化劑活化

經過器外預硫化的催化劑并不是被充分硫化的催化劑，而是經過器外的硫化過程將硫固定在催化劑上，裝入反應器后需進一步處理使之完全硫化，以使催化劑活性達到最佳，這一過程稱為器外預硫化催化劑的活化。只有經過活化后，催化劑才可能達到預期活性［3］。

催化劑活化的充分與否決定了催化劑活性的高低，因此催化劑的活化步驟成為器外預硫化催化劑開工過程中至關重要的步驟，必須嚴格按照操作要點進行操作。

氫氣氣密過程結束，高分壓力降至5.0 MPa，催化劑床層最高點溫度不高于80 ℃，建立氫氣循環，保持循環氫最大量。引常二線直餾柴油進入裝置，（當高分液位穩定后，將高分油向不合格產品罐甩油，直至流出油清澈為止）并建立反應循環?；罨绦蜻M行升溫操作，以15 ℃/h 的升溫速率將反應器入口溫度升至320 ℃?；罨^程中循環氫中H2S濃度的變化規律是：H2S濃度先是升高，達到最高點后逐漸下降，當下降到穩定值后H2S濃度不再變化或略微下降。320 ℃恒溫階段結束前，高分氣中H2S低于3 000 μg/g，且高分和低分連續2次放不出水，表明催化劑活化結束,活化程序見表3。

表3 催化劑活化程序

1.3 催化劑初活穩定

經過活化處理的催化劑具有較高的活性，如果這時與劣質的原料特別是二次加工餾分油如焦化汽柴油等接觸，催化劑表面積炭的速度會加快，同時催化劑的活性下降，最后催化劑表面積炭達到一個穩定值，催化劑的活性也穩定下來［4］。為使催化劑的活性穩定在較高的水平上，催化劑在運轉初期使用能使催化劑積炭速度減慢的直餾柴油(終餾點＜350 ℃，硫含量大于 2 000 μg/g，溴價小于5 gBr/100g，運轉48 h，初活穩定工藝條件見表4。

表4 初活穩定工藝條件

2 裝置運行分析

初活穩定48 h 結束，降低反應器入口溫度至300 ℃，系統穩定后，開始引入常二線直餾柴油。逐步調整處理量、反應器入口溫度等重要參數至產品硫質量分數小于10 μg/g。反應器內的主要工藝參數、原料及產品性質情況分別見表5，6。

表5 反應器主要工藝參數

續表5

表6 反應器主要工藝參數

由表5，6可知，在循環氫脫硫系統未投用的情況下，循環氫中H2S 含量較高，在生產超低硫產品情況下，對催化劑加氫脫硫活性有抑制作用［5］。

從反應器主要工藝參數可以看出反應入口溫度在324～328 ℃之間，出口溫度 354～358 ℃之間。床層總溫升穩定在29～30 ℃，循環氫量在54 000～59 000 m3/h，氫油比在289～316，沒有滿足反應器入口氫油體積比≮400 的要求。因為運行初期催化劑活性較強，溫升較高，為保證催化劑長周期運行，因此催化劑一、二床和二、三床之間的冷氫都有開度，最大量時為17 000 m3/h。

因為高壓空冷銨鹽結晶問題，裝置滿負荷時循氫機發生喘振，反飛動閥開度達到40%，返回流量最大達到25 000 m3/h，反應器入口氫流量降低，因此沒有滿足反應器入口氫油體積比≮400 的要求。脫硫率大于99%，脫氮率大于99%，產品十六烷值提高了3.3，達到了≮2.5 的保證值。多環芳烴含量2.2%，達到了≯6%的保證值。柴油硫含量達到8.3 mg/g，達到了≯9.0 mg/g 保證值。催化劑運行效果良好，能夠滿足生產國VI標準的優質柴油。

3 結束語

RS-2100催化劑在1.2 Mt/a柴油加氫精制裝置工業應用取得成功，說明RS-2100 催化劑具有良好的加氫脫硫活性，能夠滿足生產國Ⅵ質量標準清潔柴油的需要，是一種生產超低硫柴油的理想催化劑。