經(jīng)驗介紹： SC—I型催化劑在煤間接液化加氫裝置的首次工業(yè)應(yīng)用
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作者：曹健國
內(nèi)蒙古伊泰煤制油有限責(zé)任公司加氫裂化裝置于2008年建成投產(chǎn)，原設(shè)計加工能力為16萬t/a,采用加氫精制、加氫裂化組合工藝，在中壓條件下以費托合成產(chǎn)品為原料，采用重質(zhì)餾分油全循環(huán)流程，在加入費托合成蠟、不出尾油情況下，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)柴油組分及合格石腦油，并根據(jù)市場情況進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整，生產(chǎn)重質(zhì)液體石蠟和穩(wěn)定輕烴。
加氫裂化技術(shù)的發(fā)展趨勢是以處理高含硫原料、多產(chǎn)中間餾分油、生產(chǎn)清潔燃料為重點；在催化劑方面，主要是全面提高加氫裂化催化劑的活性、選擇性和穩(wěn)定性，降低氫氣消耗和催化劑生產(chǎn)成本。為適應(yīng)技術(shù)發(fā)展需要，公司在2014年7月份加氫裂化裝置停工檢修期間，將3臺反應(yīng)器內(nèi)裝填的撫順石油化工研究院研制的催化劑全部更換為中科合成油技術(shù)有限公司自主研發(fā)的催化劑，其中，加氫裂化反應(yīng)器內(nèi)的FC -14加氫裂化催化劑換裝了中科SC—I型加氫裂化催化劑。
8月3日裝置開車一次成功。半年多來的運行情況以及跟蹤結(jié)果表明，SC—I型加氫裂化催化劑具有活性高、穩(wěn)定性好、中間餾分油收率高、裝置能耗低的特點，各項性能指標(biāo)均能較好地滿足裝置生產(chǎn)的要求，適合費托合成產(chǎn)品的加工。
1 SC -I型催化劑簡介
SC—I型加氫裂化催化劑是中科合成油技術(shù)有限公司根據(jù)費托合成蠟具有無硫、無氮、低芳烴含量的特點及其加氫裂化性能，以Ni/W為加氫金屬組分，HY/Al2 03為載體，采用浸漬法制備，調(diào)整金屬一載體的結(jié)合方式調(diào)節(jié)催化劑加氫性能與裂解性能之間的平衡，Ni/W預(yù)先浸漬在HY分子篩上提高了催化劑的加氫性能，降低了載體的酸性。高加氫性能一弱酸性的匹配有利于抑制F -T蠟的二次裂解，提高柴油選擇性。
SC—I型加氫裂化催化劑屬于Ni -W型的加氫裂化催化劑。該催化劑的組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Y沸石30%~50%，氧化鎢或氧化鉬5%~20%，氧化物10_10~100/o，氧化鋁或硅鋁混合物30%~60%，其物理性質(zhì)見表1。
2工業(yè)應(yīng)用
2.1 SC-I型催化劑的裝填
加氫裂化反應(yīng)器催化劑裝填采用自然裝填，自由下落高度不超過3m，在催化劑裝填過程中，通過嚴(yán)格控制催化劑裝填速度、床層水平度、定期測定裝填高度，控制確保催化劑裝填質(zhì)量。加氫裂化反應(yīng)器設(shè)3個床層。每個床層均裝填SC—I型催化劑及瓷球。反應(yīng)器內(nèi)催化劑和瓷球的裝填情況匯總于表2。
2014年裝劑后檢尺：收集器到法蘭面高度14 410 mm;第一層泡罩至入口距離1 510 mm。第一層瓷球至泡罩距離240 mm（空高）；第二層瓷球至泡罩距離150 mm（空高）；第三層瓷球至泡罩距離80 mm（空高）。
2.2 SC-I型催化劑的還原
2.2.1 催化劑還原的目的和原理
(1)催化劑還原的目的
新鮮或再生后的加氫催化劑的活性金屬組分(W、Mo、Ni)是以氧化態(tài)形態(tài)存在的，這些氧化態(tài)的金屬組分在加氫精制和加氫裂化過程中的活性較低，只有當(dāng)其轉(zhuǎn)化為還原態(tài)時才有較高的活性和穩(wěn)定性。催化劑還原的目的就是把活性金屬由氧化態(tài)轉(zhuǎn)化為還原態(tài)。
(2)催化劑還原的原理
加氫催化劑還原時，在一定溫度條件下，有H2存在的環(huán)境下，氧化態(tài)的催化劑活性組分（氧化鎳、氧化鉬、氧化鎢等）將被氫氣還原成金屬態(tài)的鎳、鉬、鎢及水，溫度越高，反應(yīng)進(jìn)行得越快。
2.2.2催化劑還原應(yīng)具備的條件
(1)反應(yīng)系統(tǒng)經(jīng)高壓氫氣氣密合格，緊急泄壓試驗符合設(shè)計要求，試驗中發(fā)現(xiàn)的問題已經(jīng)整改結(jié)束。
(2) PSA制氫系統(tǒng)供氫穩(wěn)定可靠，循環(huán)氫壓縮機(jī)、新氫壓縮機(jī)運轉(zhuǎn)正常，具備供氫條件。新氫體積分?jǐn)?shù)應(yīng)大于95. O%，氧體積分?jǐn)?shù)<0.01%。
(3)各反應(yīng)器上所有急冷氫閥好用，并且已經(jīng)關(guān)閉。
(4)通知分析化驗車間，做好N2和H2體積分?jǐn)?shù)、水量分析的準(zhǔn)備，做好現(xiàn)場測定循環(huán)氫露點的準(zhǔn)備。
(5)通知空分單元，準(zhǔn)備足夠體積分?jǐn)?shù)在99.9%以上的合格N2，用于系統(tǒng)置換或事故處理。
(6)嚴(yán)格控制反應(yīng)進(jìn)料加熱爐和各床層溫度，保證各反應(yīng)器各床層溫升不大于30℃。
2.2.3還原步驟
(1)氫氣進(jìn)入系統(tǒng)
新氫體積分?jǐn)?shù)應(yīng)大于95. 0%，氧體積分?jǐn)?shù)<0.01%。保持循環(huán)氫中氫體積分?jǐn)?shù)大于85 010。
(2)還原條件：壓力1.0 MPa;氫空速=1 000 h-1。
(3)室溫- 370。C逐級升溫階段
確認(rèn)氫氣進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)后，以≤8。C /h的升溫速度將反應(yīng)器入口溫度平穩(wěn)地升溫。升溫分4個階段，并分階段保持恒溫。
還原開始后，裂化反應(yīng)產(chǎn)物冷高壓分離器會不斷有凝結(jié)水生成，設(shè)專人負(fù)責(zé)生成水的記錄、計量工作（需要專門的計量器具），在沒有特別要求的情況下，視冷高分液位情況定量從冷高壓分離器底排污閥排水，每次排水時計量排水量，繪制出還原過程中相應(yīng)的曲線，如溫度和生成水曲線。
(4)還原終點判斷
在反應(yīng)器入口溫度均為370CC的條件下，出人口氣體的露點差≤3℃，且均低于-19℃。冷高壓分離器中生成水量不再增加或增加極其緩慢。達(dá)到以上條件即認(rèn)為到了還原終點，在該條件下繼續(xù)恒溫1 h。
(5)催化劑還原結(jié)束
根據(jù)實際情況，從冷高壓分離器底排水。催化劑還原結(jié)束，準(zhǔn)備急冷氫試驗。
2.3 SC—I型催化劑鈍化切換開工油
(1)完成催化劑還原后，將溫度降低至240CC，系統(tǒng)壓力提高至>7.0 MPa，系統(tǒng)穩(wěn)定后開始進(jìn)料，重質(zhì)液體石蠟進(jìn)料量控制在19~20 t/h（若小于此進(jìn)料量，則將反應(yīng)溫度降低至200℃），氫油體積比1 500—1 800。待催化劑床層溫升、進(jìn)料系統(tǒng)、反應(yīng)系統(tǒng)、分離系統(tǒng)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，繼續(xù)穩(wěn)定8h進(jìn)行催化劑鈍化。
(2)待催化劑鈍化后，以≤3℃/h的速度升溫至300℃，待系統(tǒng)穩(wěn)定后，保證氫油比的情況下，進(jìn)原料油，逐漸以部分減底油替代部分重質(zhì)液體石蠟，按減底油／重質(zhì)液體石蠟= 25/75、50/50、75/25、100/0的比例逐漸完成替代，過程中必須保證系統(tǒng)平穩(wěn)，每個催化劑床層溫升≤30C/h。待全部以減底油進(jìn)料時，平穩(wěn)運轉(zhuǎn)8h后，以≤20C/h的速度升溫，每5℃為一個梯度，升溫至305℃，恒溫，根據(jù)分離器液位、產(chǎn)品質(zhì)量確定是否滿足要求，是否繼續(xù)升溫至310℃，直至升溫至接近要求的溫度（初次開工時317℃左右滿足要求），然后再以1℃/h，每1℃為一個梯度進(jìn)行調(diào)整。
2.4 首次開工SC-I型催化劑運行情況
伊泰煤制油有限責(zé)任公司加氫裂化裝置16萬t/a是以費托合成產(chǎn)品為原料，合成油最大的優(yōu)點是無硫、無氮、低芳，屬于清潔燃料，生產(chǎn)柴油和石腦油也屬于清潔燃料。表3和表4列出了費托產(chǎn)品的性質(zhì)和裝置的操作條件，表5列出了清潔產(chǎn)品的性質(zhì)。
3 SC-I型催化劑使用效果評價
3.1 SC-I型催化劑活性
從表3和表4中可以看出，費托產(chǎn)品性質(zhì)不變，在加工量、系統(tǒng)壓力、體積空速、氫油比基本相同的條件下，SC—I型催化劑的反應(yīng)溫度比原催化劑333℃低了19℃，表明SC—I型催化劑比原催化劑的活性高，但是裂化反應(yīng)器溫升較低，反應(yīng)緩和，性能穩(wěn)定，不容易飛溫，有利于裝置操作。
3.2 SC-I型催化劑穩(wěn)定性
從表4中的工藝條件可以看出，在加工量、系統(tǒng)壓力、體積空速、氫油比基本相同的條件下，經(jīng)過180 d的運轉(zhuǎn)，裂化反應(yīng)器提溫3℃，平均提溫速率為0. 0160C/d，表明SC—I型催化劑具有良好的活性穩(wěn)定性。
3.3中間餾分油選擇性
從表5中可以看出，在相同轉(zhuǎn)化深度下SC—I型催化劑的石腦油收率比原催化劑低1%，柴油收率提高4%，富氣量由原來的920 rr13／}i減少到400 m3／l1，氫耗略低，表明SC—I型催化劑對柴油的選擇性較好。
3.4裝置能耗
由于裂化反應(yīng)溫度比原來低了19℃，裂化加熱爐出口溫度降低，熱負(fù)荷也相應(yīng)降低，節(jié)約了燃料氣。同時裂化反應(yīng)器溫升較低，氫氣消耗量也有所降低。因本廠燃料氣和氫氣富余，故未對具體節(jié)約量進(jìn)行統(tǒng)計。
3.5產(chǎn)品性質(zhì)
石腦油溴指數(shù)由原來的110 mg/100 g降低到30 mg/100 g以下。柴油溴指數(shù)由原來的60 mg/100 g降低到20 mg/100 g以下。
綜上所述SC—I型加氫裂化催化劑在煤制油加氫裂化裝置上首次使用是成功的，為其他煤間接液化項目加氫裂化裝置積累了技術(shù)數(shù)據(jù)，有利于以費托產(chǎn)品為原料的加氫裂化催化劑的推廣。
4摘要：
對中科SC—I型加氫裂化催化劑首次工業(yè)應(yīng)用情況進(jìn)行了跟蹤考核。使用情況表明，中科SC—I型加氫裂化催化劑在加工費托產(chǎn)品的情況下，各項性能指標(biāo)完全滿足裝置生產(chǎn)的要求，具有活性及穩(wěn)定性良好，中間餾分油收率高，目的產(chǎn)品選擇性好，產(chǎn)品質(zhì)量高，裝置綜合能耗低等特點。
