中国炼油加氢催化过程强化技术进展
发布时间：2021-08-25 09:27
加氢技术是生产清洁油品、提高产品品质所不可或缺的主要手段,是炼油化工一体化的核心。虽然几十年的发展获得了长足的进步,但存在投资和操作成本高、能耗高等问题,不符合石油化工企业实现可持续发展要求。本文简述了我国在低投资、低能耗加氢技术方面的进步,分别介绍了强化催化反应过程的加氢裂化催化剂级配技术,强化反应条件的催化柴油加氢转化技术,强化传热过程的低能耗、低投资SHEER技术以及强化传质过程的液相循环加氢技术。提出未来加氢技术作为炼化一体化的枢纽,将扮演越来越重要的角色,其通过耦合完善的过程强化技术将实现协同螺旋式升级,升级后的加氢技术的复杂体系反应行为更接近本征反应状态,加氢技术将实现高度的原子经济性,更符合未来人类社会绿色发展的需求。
【文章来源】：化工进展. 2020,39(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
催化柴油选择性转化为高辛烷值清洁汽油的加氢转化反应过程示意图
加氢裂化催化剂（包括预加氢处理催化剂）的活性金属组分一般是以氧化物的形式存在，要想使加氢催化剂活性提高，必须对催化剂进行预硫化处理，将其氧化物形式转化成硫化态。国内外使用较高分子筛含量的加氢裂化催化剂的加氢裂化装置都采用干法硫化方法进行催化剂硫化，其存在硫化时间长（开工时间也就长）；干法高压注硫时常会遇到泵故障，影响硫化进度；硫化后还需要降温钝化，再次升温；不能满足含络合物的特殊催化剂开工要求等不足。中国石化大连石油化工研究院深入研究催化剂硫化条件、催化剂物理化学性质、开工油中烃类分子变化之间的规律，开发了分子筛型加氢裂化催化剂系列湿法硫化方法，弥补了传统干法硫化方法的不足，大幅度缩短开工时间，为企业节约生产操作成本，如图5。在较高活性的分子筛型加氢裂化催化剂硫化过程中，首次提出以硫化油为载热介质，提高了催化剂活化阶段的升温速率，从现有技术的3～10℃/h提高至20℃/h；简化了硫化过程，硫化剂可直接注入原料油泵入口，减少高压注硫泵故障对硫化进度的影响。首创230℃（催化剂床层温度）之后边硫化边钝化的分子筛型加氢裂化催化剂湿法硫化、钝化方法，进一步开发了器外预硫化型加氢裂化催化剂的开工方法，制定了详细的加氢裂化装置湿法硫化事故处理预案，全方位确保技术的安全性。湿法硫化还满足了负载络合物催化剂对开工方法的特殊要求。与传统干法硫化方法相比，该技术缩短硫化、钝化时间63%。2010年某公司150万吨/年加氢裂化装置首次采用湿法硫化技术开工，过程平稳可靠，较常规干法硫化开工方案时间缩短3天，催化剂硫化效果更好，该技术成功解决了含分子筛类加氢裂化催化剂干法开工过程的瓶颈问题。加氢裂化（改质）反应属强放热反应，反应热量总体过剩。传统加氢裂化（改质）装置均设有反应加热炉，在装置开工和正常运行时需要依靠其供热，反应加热炉设计负荷的大小取决于开工时催化剂硫化过程的供热需求，因而反应加热炉的设计负荷较大，为了提高热效率，反应加热炉都设有辐射段和对流段，占地多、投资大。为了尽量减少反应加热炉的设计负荷，结合对不饱和烃在较低温度下即发生加氢饱和反应并大量放热的认识，在湿法硫化方法的基础上，发明加氢装置新型开工方法，装置开工升温期间，开工炉供热至反应器入口温度约190℃时，在开工活化油中引入约10%富含烯烃的小分子烃类，利用其释放的反应热，辅助提升反应器温度，大幅度降低了反应加热炉的供热负荷；采用器外载入硫化物的催化剂，利用其活化终点温度低的特点（开工活化终点温度从370℃降低至290℃），进一步降低反应加热炉设计负荷，催化剂活化过程所需时间较常规方法节省76%。加氢装置新型开工方法在某炼厂200万吨/年加氢改质装置应用，如图6所示，在230℃恒温阶段，反应器出口温度比入口温度提高约10℃，证明技术实现了开工过程部分“自供热”。
加氢裂化（改质）反应属强放热反应，反应热量总体过剩。传统加氢裂化（改质）装置均设有反应加热炉，在装置开工和正常运行时需要依靠其供热，反应加热炉设计负荷的大小取决于开工时催化剂硫化过程的供热需求，因而反应加热炉的设计负荷较大，为了提高热效率，反应加热炉都设有辐射段和对流段，占地多、投资大。为了尽量减少反应加热炉的设计负荷，结合对不饱和烃在较低温度下即发生加氢饱和反应并大量放热的认识，在湿法硫化方法的基础上，发明加氢装置新型开工方法，装置开工升温期间，开工炉供热至反应器入口温度约190℃时，在开工活化油中引入约10%富含烯烃的小分子烃类，利用其释放的反应热，辅助提升反应器温度，大幅度降低了反应加热炉的供热负荷；采用器外载入硫化物的催化剂，利用其活化终点温度低的特点（开工活化终点温度从370℃降低至290℃），进一步降低反应加热炉设计负荷，催化剂活化过程所需时间较常规方法节省76%。加氢装置新型开工方法在某炼厂200万吨/年加氢改质装置应用，如图6所示，在230℃恒温阶段，反应器出口温度比入口温度提高约10℃，证明技术实现了开工过程部分“自供热”。由于开工过程不再需要更多的热量，因此提高运行期间反应热的利用效率成为加氢裂化装置节能降耗的不二选择。中国石化开发了低投资、低能耗的加氢裂化（改质）成套技术，如图7，率先在炼油装置集成使用高温高压逆流传热技术、微旋流脱烃、脱胺技术等，首创了取消反应加热炉，只设小型简易开工炉的“自供热”加氢工艺技术，进入正常生产即关闭开工炉。制定了没有反应加热炉条件下，发生紧急事故的“安全、快速降温”处理及装置停工后“快速恢复生产”系统方案。建成世界首套超低能耗加氢改质装置，燃料消耗降低44.85%，运行能耗只有5～7kg标油/t原料。与同期采用国外技术建设的同规模柴油改质装置相比，能耗降低67%，反应加热炉热负荷降低52.2%，投资降低1.75亿元。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中压加氢裂化生产合格喷气燃料技术的开发与应用[J]. 赵阳,赵广乐,莫昌艺,董松涛,毛以朝,戴立顺,胡志海. 石油炼制与化工. 2020(05)
[2]催化裂化轻循环油生产高辛烷值汽油技术LTAG的工业应用[J]. 毛安国,杨成武,黄辉明,檀卫霖,杨发新. 石油炼制与化工. 2020(01)
[3]催化剂级配在加氢裂化装置中的应用[J]. 童军,黎臣麟,武宝平,薛敬祥,罗亮,陆超. 石油化工. 2019(11)
[4]Sheer加氢裂化技术——第二代Sheer加氢裂化工程化技术[J]. 李立权,陈崇刚,裘峰. 炼油技术与工程. 2019(09)
[5]催化剂级配技术在加氢裂化装置上的工业应用[J]. 张飞,呼晓昌,李斌. 炼油技术与工程. 2019(08)
[6]催化裂化柴油加工路线的选择与优化[J]. 孙磊,朱长健,程周全. 石油炼制与化工. 2019(05)
[7]谈过程强化技术促进化学工业转型升级和可持续发展[J]. 刘有智. 化工进展. 2018(04)
[8]SLHT连续液相加氢技术的工业应用[J]. 蔡建崇,邓杨清,李强,王达林,张海亮. 石油炼制与化工. 2018(02)
[9]NiMo/HY催化剂上四氢萘加氢裂化反应网络与热力学平衡分析[J]. 陈俊森,彭冲,方向晨,周志明. 化工学报. 2018(02)
[10]LCO加氢-催化组合生产高辛烷值汽油或轻质芳烃技术（LTAG）的开发[J]. 龚剑洪,龙军,毛安国,张久顺,蒋东红,杨哲. 石油学报(石油加工). 2016(05)
本文编号：3361857
【文章来源】：化工进展. 2020,39(12)北大核心EICSCD
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
催化柴油选择性转化为高辛烷值清洁汽油的加氢转化反应过程示意图
加氢裂化催化剂（包括预加氢处理催化剂）的活性金属组分一般是以氧化物的形式存在，要想使加氢催化剂活性提高，必须对催化剂进行预硫化处理，将其氧化物形式转化成硫化态。国内外使用较高分子筛含量的加氢裂化催化剂的加氢裂化装置都采用干法硫化方法进行催化剂硫化，其存在硫化时间长（开工时间也就长）；干法高压注硫时常会遇到泵故障，影响硫化进度；硫化后还需要降温钝化，再次升温；不能满足含络合物的特殊催化剂开工要求等不足。中国石化大连石油化工研究院深入研究催化剂硫化条件、催化剂物理化学性质、开工油中烃类分子变化之间的规律，开发了分子筛型加氢裂化催化剂系列湿法硫化方法，弥补了传统干法硫化方法的不足，大幅度缩短开工时间，为企业节约生产操作成本，如图5。在较高活性的分子筛型加氢裂化催化剂硫化过程中，首次提出以硫化油为载热介质，提高了催化剂活化阶段的升温速率，从现有技术的3～10℃/h提高至20℃/h；简化了硫化过程，硫化剂可直接注入原料油泵入口，减少高压注硫泵故障对硫化进度的影响。首创230℃（催化剂床层温度）之后边硫化边钝化的分子筛型加氢裂化催化剂湿法硫化、钝化方法，进一步开发了器外预硫化型加氢裂化催化剂的开工方法，制定了详细的加氢裂化装置湿法硫化事故处理预案，全方位确保技术的安全性。湿法硫化还满足了负载络合物催化剂对开工方法的特殊要求。与传统干法硫化方法相比，该技术缩短硫化、钝化时间63%。2010年某公司150万吨/年加氢裂化装置首次采用湿法硫化技术开工，过程平稳可靠，较常规干法硫化开工方案时间缩短3天，催化剂硫化效果更好，该技术成功解决了含分子筛类加氢裂化催化剂干法开工过程的瓶颈问题。加氢裂化（改质）反应属强放热反应，反应热量总体过剩。传统加氢裂化（改质）装置均设有反应加热炉，在装置开工和正常运行时需要依靠其供热，反应加热炉设计负荷的大小取决于开工时催化剂硫化过程的供热需求，因而反应加热炉的设计负荷较大，为了提高热效率，反应加热炉都设有辐射段和对流段，占地多、投资大。为了尽量减少反应加热炉的设计负荷，结合对不饱和烃在较低温度下即发生加氢饱和反应并大量放热的认识，在湿法硫化方法的基础上，发明加氢装置新型开工方法，装置开工升温期间，开工炉供热至反应器入口温度约190℃时，在开工活化油中引入约10%富含烯烃的小分子烃类，利用其释放的反应热，辅助提升反应器温度，大幅度降低了反应加热炉的供热负荷；采用器外载入硫化物的催化剂，利用其活化终点温度低的特点（开工活化终点温度从370℃降低至290℃），进一步降低反应加热炉设计负荷，催化剂活化过程所需时间较常规方法节省76%。加氢装置新型开工方法在某炼厂200万吨/年加氢改质装置应用，如图6所示，在230℃恒温阶段，反应器出口温度比入口温度提高约10℃，证明技术实现了开工过程部分“自供热”。
加氢裂化（改质）反应属强放热反应，反应热量总体过剩。传统加氢裂化（改质）装置均设有反应加热炉，在装置开工和正常运行时需要依靠其供热，反应加热炉设计负荷的大小取决于开工时催化剂硫化过程的供热需求，因而反应加热炉的设计负荷较大，为了提高热效率，反应加热炉都设有辐射段和对流段，占地多、投资大。为了尽量减少反应加热炉的设计负荷，结合对不饱和烃在较低温度下即发生加氢饱和反应并大量放热的认识，在湿法硫化方法的基础上，发明加氢装置新型开工方法，装置开工升温期间，开工炉供热至反应器入口温度约190℃时，在开工活化油中引入约10%富含烯烃的小分子烃类，利用其释放的反应热，辅助提升反应器温度，大幅度降低了反应加热炉的供热负荷；采用器外载入硫化物的催化剂，利用其活化终点温度低的特点（开工活化终点温度从370℃降低至290℃），进一步降低反应加热炉设计负荷，催化剂活化过程所需时间较常规方法节省76%。加氢装置新型开工方法在某炼厂200万吨/年加氢改质装置应用，如图6所示，在230℃恒温阶段，反应器出口温度比入口温度提高约10℃，证明技术实现了开工过程部分“自供热”。由于开工过程不再需要更多的热量，因此提高运行期间反应热的利用效率成为加氢裂化装置节能降耗的不二选择。中国石化开发了低投资、低能耗的加氢裂化（改质）成套技术，如图7，率先在炼油装置集成使用高温高压逆流传热技术、微旋流脱烃、脱胺技术等，首创了取消反应加热炉，只设小型简易开工炉的“自供热”加氢工艺技术，进入正常生产即关闭开工炉。制定了没有反应加热炉条件下，发生紧急事故的“安全、快速降温”处理及装置停工后“快速恢复生产”系统方案。建成世界首套超低能耗加氢改质装置，燃料消耗降低44.85%，运行能耗只有5～7kg标油/t原料。与同期采用国外技术建设的同规模柴油改质装置相比，能耗降低67%，反应加热炉热负荷降低52.2%，投资降低1.75亿元。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中压加氢裂化生产合格喷气燃料技术的开发与应用[J]. 赵阳,赵广乐,莫昌艺,董松涛,毛以朝,戴立顺,胡志海. 石油炼制与化工. 2020(05)
[2]催化裂化轻循环油生产高辛烷值汽油技术LTAG的工业应用[J]. 毛安国,杨成武,黄辉明,檀卫霖,杨发新. 石油炼制与化工. 2020(01)
[3]催化剂级配在加氢裂化装置中的应用[J]. 童军,黎臣麟,武宝平,薛敬祥,罗亮,陆超. 石油化工. 2019(11)
[4]Sheer加氢裂化技术——第二代Sheer加氢裂化工程化技术[J]. 李立权,陈崇刚,裘峰. 炼油技术与工程. 2019(09)
[5]催化剂级配技术在加氢裂化装置上的工业应用[J]. 张飞,呼晓昌,李斌. 炼油技术与工程. 2019(08)
[6]催化裂化柴油加工路线的选择与优化[J]. 孙磊,朱长健,程周全. 石油炼制与化工. 2019(05)
[7]谈过程强化技术促进化学工业转型升级和可持续发展[J]. 刘有智. 化工进展. 2018(04)
[8]SLHT连续液相加氢技术的工业应用[J]. 蔡建崇,邓杨清,李强,王达林,张海亮. 石油炼制与化工. 2018(02)
[9]NiMo/HY催化剂上四氢萘加氢裂化反应网络与热力学平衡分析[J]. 陈俊森,彭冲,方向晨,周志明. 化工学报. 2018(02)
[10]LCO加氢-催化组合生产高辛烷值汽油或轻质芳烃技术（LTAG）的开发[J]. 龚剑洪,龙军,毛安国,张久顺,蒋东红,杨哲. 石油学报(石油加工). 2016(05)
本文编号：3361857
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