影响渣油加氢主要因素.docx

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1、影响渣油加氢主要因素确定和调整工艺参数的目的是把原料转化为合格的产品。一项工艺参数的改变常常引发其他几个参数的调整，所以必须了解各种工艺参数之间的相互作用以及对产品性质的影响。2.11.1原料油性质原料油性质的变化对渣油加氢处理过程有重要的影响，对原料油性质变化影响最大的是上游加工装置的波动，如上游的常减压装置，在原油切换和调整操作过程中，应尽量保持平稳操作，避免有较大的波动，否则对本装置将产生非常严重的影响，而且这种影响持续时间长，一般都在1周以上。另外渣油原料罐区储罐必须保证具有良好的氮封，否则渣油极易被氧化使催化剂结焦率增大，造成反应器床层压降过早升高，影响装置开工周期。下面详细讨论正常

2、情况下，原料油性质变化对渣油加氢过程的影响。(1)原料油初馀点的影响渣油的初储点实际上反映了其“重度”，初偏点越高渣油越“重”，从而其性质更加恶劣，具体表现为杂质和非理想组分含量多，粘度大等。所以原料油初储点的升高将不利于加氢处理反应的进行。在装置开工过程和运转初期，应严格控制原料油的初循点，不宜过早掺炼减压渣油。只有在装置正常平稳运转后，按设计比例掺炼减压渣油。(2)金属化合物及其含量这里所述金属化合物主要指的是Fe、V和Ni化合物。原料油中的Fe可以与重质煌类的分子发生化学结合生成油溶性铁(如环烷酸铁)，也能以悬浮颗粒物存在。油溶性铁化合物很容易在催化剂颗粒外表面反应生产硫化铁，而硫化铁本

3、身也能促进生焦反应，最终硫化铁与积炭结合成较大颗粒的固体物沉积在催化剂颗粒的外表面和颗粒之间，降低床层孔隙率，从而产生过高的压降。而Fe的悬浮颗粒物进入床层后也将在床层空隙沉积，慢慢使顶部床层出现板结。因此，为了防止第一床层压降快速升高，应采取如下技术措施:第一.原料油应严格过滤，把大于25U的固体颗粒包括Fe的悬浮颗粒物过滤掉。第二.严格控制原料中的Fe含量不超标，经常分析原料性质。原料中的V和Ni化合物的含量对催化剂的使用寿命有直接的重要影响，催化剂的使用寿命与金属化合物的含量成反比对数关系，随进料中的微量金属杂质的增加，催化剂的使用寿命将迅速缩短，因此，应严格控制装置进料中的金属杂质(V

4、和Ni)含量不要超标，以保证催化剂的使用寿命。Ni和V的金属化合物加氢反应后以金属硫化物的形式沉积在催化剂颗粒内和颗粒外表面,在催化剂颗粒内沉积时,对催化剂活性不利,在颗粒外表面沉积时，其主要负作用是引起床层压降的升高。(3)进料中固体粒子含量进料中固体粒子主要包括Fe、Ca等金属颗粒物、类似积炭物和机械杂质。无论是何种固体粒子，都应尽量过滤掉，否则将使第一床层顶部板结从而使床层压降快速升高导致装置停工。(4)原料油中的盐含量这里的盐主要指的是Na离子和氯离子。Na对所有的加氢处理催化剂而言都是毒物。这种毒物不但使催化剂活性明显降低，而且使其稳定性变差。所以，为了充分发挥催化剂的效能，应严格控

5、制原料油中的Na离子含量小于3ggo氯离子的危害是：.催化剂床层沉积使床层压降升高。.在热高分气/混氢换热器中造成积垢并引起应力腐蚀裂纹。与反应生成的NH3相结合生成氯化筱，堵塞和腐蚀反应物的换热器和冷却器。因此，要控制原料油中氯离子含量不大于4gg(5)原料油的残炭含量残炭并非渣油的有机组成部分，它只是与某一特定的分析方法相关联的一个概念，用以反映渣油在热裂化和催化裂化反应中的生焦倾向和生焦程度。如果渣油加氢处理后作为催化裂化进料，则对加氢后渣油的残炭含量做严格限制。原料油的残炭含量高表明其易结焦物质多，从而对催化剂活性发挥不利。此外,残炭脱除反应较难进行且活性衰减较快，当原料油中残炭含量变

6、高时,即使维持相同的残炭脱除率，生成油的残炭含量也将超标，给催化裂化装置运行带来困难。脱残炭率与渣油的转化率相关联，在一定程度内，转化率越高，脱残炭率越高。当催化剂酸性适当，孔分布集中和比表面较大时，有利于脱残炭反应。(6)原料油的粘度粘度对渣油加氢处理过程有重要影响，因为渣油加氢处理过程是受扩散控制的过程，原料油的粘度越大，原料油分子在床层的流动和催化剂颗粒内部的传质扩散阻力越大，加氢反应速度越慢，相同体积空速下，杂质脱除率越低，加氢过程的转化率也越低。因此原料油粘度过高，对加氢处理反应不利。此外，当原料油粘度变高而反应温度未能及时提升时，有可能引起床层压降的脉动，给装置的安全操作带来危害。

7、2. 11.2反应压力反应系统的压力对渣油加氢过程有重要的影响，压力越高，脱硫、脱氮、脱残炭和脱金属率越高，因此，在确保高压回路系统的全部设备的工作压力处于允许范围之内的同时，尽可能维持冷高分的入口压力接近设计值，可通过调节排废氢流量使总压保持恒定。3. 11.3氢分压氢分压取决于反应系统压力和氢纯度，它一般指的是第一反应器入口和第四反应器出口的氢分压的平均值。氢分压提高对催化加氢反应有好处，一方面可抑制结焦反应，降低催化剂失活率，另一方面可提高S、N、CCR和金属等杂质的脱除率，同时又可促进稠环芳煌加氢饱和反应。所以，应当在设备和操作允许的范围内，尽量提高反应系统的氢分压。下列操作调整可提高

8、氢分压：提高整个系统的压力。提高补充氢纯度。提高循环氢流量。提高循环氢纯度。提高循环气排放量。降低冷高分的温度。4. 11.4进料量如果进料性质及其他参数不变，则当进料量提高时，必须提高反应温度CAT以保证产品质量。此外，进料量的提高将加快催化剂失活，增加化学氢耗量，以及增加离开反应部分液体中的溶解氢数量。2.11.5循环氢(1)循环氢流量循环氢及其流量的主要作用是：A.使反应系统保持高的氢分压。由于大部分的补充氢被化学反应所消耗，如果没有循环氢则氢分压很低。B.循环氢作热传递载体，可限制催化剂床层的温升。渣油加氢处理反应释放出大量的热，必须采取在催化剂床层之间加入足够的急冷氢，把热量及时带走

9、，以控制催化剂床层的温升。C.循环氢促使液体进料均匀分布在催化剂床层，以抑制热点形成，从而提高反应性能。通过调节循环氢流量，使催化剂床层压降保持在最佳范围内，以改善流体分布。当气油比较高时，上述三种作用较为明显，而这三种作用都有利于抑制催化剂的结焦。因此，在整个运转期内，应使循环氢的流量保持在允许的最高值上。当进料空速降低后，可以不降低循环气的流量，但当进料空速增加时，应相应提高循环氢流量。(2)循环氢纯度循环氢纯度影响反应器的氢分压，当系统总压不变时，循环氢纯度越高，氢分压越高。循环氢纯度本身与排放气流量及反应器中燃类气体产率有关，应按设计要求控制循环氢的纯度，以保证反应器的氢分压。必要时,

10、可增加排放氢流量。2.11.6反应温度(1)基本概念为了控制反应性能，可以且必须调节一个重要而灵活的参数一一反应温度。由于加氢处理反应为放热反应，催化剂床层不可避免地存在温升，即反应器温度呈梯度分布，入口温度低于出口温度。因此，提出了有关反应温度的几个概念。催化剂床层平均温度(BAT)。为方便起见,把BAT定义为单个床层入口和出口温度(实际上是热偶点位置)的算术平均值。如果反应温度沿床层轴向的分布接近直线则这种算术平均具有相当准确性。严格说来，温度分布指的是催化剂床层中不同区域包括径向和轴向的温度差异，但是为了计算和操作的方便，只是注重温度沿轴向的分布。那么，温度沿轴向的分布曲线是什么形状呢?

11、如果是等温反应，则由于上下床层反应物品种和浓度的差异导致分布曲线成指数形式。但是实际上，下部床层温度较高，使得上下床层反应程度的差距缩小，分布曲线由指数向直线靠拢。因此，在实际计算和操作中，把温度分布看成直线，从而BAT等于床层入口和出口温度的算术平均值。催化剂的加权平均温度(CAT)以全部催化剂装填量(体积)为基准，对各个床层温度进行平均，即可以得到催化剂加权平均温度CAT。因为已经有了催化剂床层平均温度BAT的概念，所以CAT等于各个BAT的加权平均值。在所有反应器直径相同的情况下，每个BAT的权重等于该床层高度除以所有床层高度的总和，即CAT=lLiLi(BAT)i；其中Li为第i个床层

12、高度，(BAT)i为第i个床层平均温度，Li为所有床层高度的总和。渣油加氢处理装置有4个反应器，每个反应器均为单床层，亦即4个床层平均温度BAT(见示意图2-1),RIOI床层高度a,R102床层高度b,R103床层高度c,R104床层高度d,根据每个床层的高度，催化剂床层加权平均温度CAT表达式为：CAT=(a*BAT+b*BAT2+c*BAT3+c*BAT4)/(a+b+c+d)当原料油性质、进料流率和氢分压等工艺参数发生变化时，为了保证产品合格，应及时调整CAT,当产品性质偏移时，也应适当调整CAT。BATiBAT2BAT3BAT4(RlOl)(Rl02)(R103)(R104)图2-1

13、装置催化剂床层示意图单位长度床层温升严格地说，应该是单位体积床层温升，但因所有反应器直径相等，故用单位长度代替单位体积。单位长度床层温升指的是整个床层温升除以整个床层长度。提出这个概念的目的是用它描述和比较不同床层的反应程度即反应负荷。我们希望每个床层的反应负荷尽量平均，使所有催化剂同步失活，同时更换。(2)温度分布的优化温度分布优化的目的一是提高整个反应系统的反应性能，二是延长装置运转周期。第一反应器如果第一反应器平均温度太低，将引起两种负作用：一是使整个系统CAT太低，达不到要求，产品不合格，二是反应负荷迁移到第二反应器，使之负担过重。如果第一反应器平均温度太高，则有如下不良效果：一是反应

14、负荷过重固体物沉积速度太快，床层压降将快速升高；二是反应快于扩散，固体物在催化剂外表面和颗粒间沉积比例变大，也使床层压降升高速度加快；三是此床层催化剂加氢性能较差，此床层的高温反应所产生的轻质油在后续床层不会显著优化。第二、三、四反应器BAT略高于第一床层时，总体反应性能较佳，但过高时将引起严重积炭，使催化剂快速失活并引起床层压差迅速升高，依据原料中杂质含量调整第二、三、四反应器BAT的分布，使催化剂整体缓慢失活。每个操作人员都必须了解影响该参数的各种因素，作出准确的判断和调节。在正常运转中，反应温度上升超过0.5,本岗位人员要研究原因，超过IC时要报告班长，并调整冷氢量和反应加热炉温度。每次调整温度的范围应小于1,需要大幅度调整时，可以多次重复调整。反应温度对催化剂反应性能的影响参见图2-2至图2-5o图2-2反应温度对加氢脱金属的影响图2-3脱硫率与脱金属率的关系反应温度9080Oo脱硫率，%图2-4反应温度对加氢脱硫和残炭的影响图2-5脱硫率与脱残炭率的关系由图可见，随着反应温度的升高，脱硫率、脱氮率、脱残炭率和脱金属率均增加，但反应温度对金属银的脱除影响较大，即在较低的反应温度下，金属钮比较容易脱除，而金属银脱除率较低。