高晶
中国石油化工股份有限公司天津分公司炼油部联合六车间 天津市 300270
摘要：近年来，柴油产品质量不断升级，为了更好的适应这种升级需求，某石化企业对柴油加氢装置进行了改造和优化，加入了超深度加氢脱硫催化剂，对焦化汽油、柴油混合原料及焦化柴油进行处理，经过处理之后得到精制柴油，并且精制柴油的各项质量分数都符合相关质量要求标准。改造后的柴油加氢装置在之后的运行过程中，可能会出现其他问题，应加强柴油加氢装置催化剂性能的考察，并不断进行改进和优化。
关键词：柴油加氢装置；催化剂性能；长周期运行
改造装置经过一段时间的运行，对它的催化剂失活速率进行分析，发现超过了24.0℃ /ａ，然后对产品硫含量、原料和温度进行了调整，让催化剂失活速率得到一定程度的下降，低于14.4℃/ａ，而且反应器床层最高温度和反应器压差也得到了有效控制，说明催化剂性能较好，具有较高的稳定性，完全可以满足装置长周期运行的需求。
1、装置简介
常二线柴油、焦化柴油和焦化汽油是柴油加氢装置的几种主要加工对象，经过加工之后变为精制柴油和稳定性较高的石脑油。反应和分馏是此项装置的两个主要组成部分。反应部分使用的加工工艺是炉前混氢，共有两个热壁反应器，通过这两个反应器完成串联操作，共有四个床层，并且还在每一个床层的中间位置安装了冷氢箱[1]。分馏部分使用的是双塔工艺，一个是主分馏塔，另一个是脱硫化氢汽提塔，将这两个塔结合到一起，不仅可以实现完全分离石脑油与柴油的目的，而且还能对石脑油和柴油馏分过程中形成的硫化氢含量进行有效控制，让含量得到有效降低。
2、催化剂装填情况
催化剂中含有一定的活性组分，对载体扩散通道进行优化和改善，让活性中心进一步增加，并使金属分散度得到提升，经过上述操作可以让孔体积和比表面积增大，而且具备较高的机械强度，可以很好的应用于劣质柴油原料的加工工作中。通过对柴油加氢装置应用效果的分析，可以发现催化剂的稳定性和活性比较优良。催化剂具备比较理想的脱硫、脱氮活性，可以很好的适应原料，当原油中的硫含量较高时可以取得不错的应用效果[2]。装填催化剂时可以选择密相装填方法，在其中一个反应器中共装填127.5t的RS2100/RS2110催化剂，在另一个反应器中装填98.45t的FHUDS再生剂和11.54t的RS2100/RS2110催化剂。两台反应器中的RS2100/RS2110在催化剂总量中占比较大。
3、催化剂标定结果
为了对此装置中催化剂的性能和能耗水平进行考核，分析高负荷状态下各项系统的具体运行情况，在某一时间对催化剂展开了标定工作。标定期间工艺条件为：一个床层的平均温度348℃，另一个床层的平均温度为356℃，氢油的实际体积比是513，催化剂的总体积空速 为0.8h－１。在实际标定期间，此装置的总体处理量是180t/h，其中焦化汽油是53ｔ/ｈ，焦化柴油是85t/h，常二线柴油是42t/h。通过对原料和产品性质的分析，可以发现原料的氮含量、硫含量和密度都比设计值小，馏程维持在设计值的范围之内。标定过程中，石脑油和精制柴油的每一项指标都符合设计标准要求，完全满足国Ⅵ标准，柴油的脱硫率和脱氮率较高，脱氮和脱硫活性十分优异。
通过对各项能耗数据的分析，可以发现实际能耗要比设计能耗低。导致这种情况出现的原因主要有以下几种：（1）低压蒸汽在此过程中被消耗， 而且反应系统压降会对具体的消耗量产生一定影响，如果系统压降增大，消耗量也就随之增多，将装置里面的催化剂更换之后，会让反应系统压降变小[3]。（2）设计值要高于实际的中压蒸汽耗能，对于此装置来说，汽轮机供油设备的主要动力来源于蒸汽，蒸汽中蕴含的大量热能会转化成机械能。由于在实际检修过程中对装置进行了改进和优化，导致蒸汽温度进一步提升，热值也得到增加，而供油设备出口的具体流量和压力没有发生变化，因此导致中压蒸 汽流量变少，能耗也就随之降低。（3）在检修装置的过程中，在除盐水罐加入了凝结水，对除盐水用量产生一定影响。
4、装置操作优化
4.1 调整反应器温度分布
具体操作流程如下：对床层的反应温度进行提升，让再生催化剂的作用发挥出来，反应器的入口温度也就随之降低。调整工作完成之后，床层的平均温度从原来的348℃上升到了354 ℃，并且入口温度也随之下降，精制柴油产品中的平均硫质量分数平均是2.86 μｇ/ｇ，氮质量平均分数是0.5μｇ/ｇ，完全符合国Ⅵ柴油标准。从下图中可以看出装置调整前后入口温度的变化趋势。
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4.2 调整原料组成
原料中的硫含量越高，对温度的要求也就越高，而氮含量的高低还会对脱硫工作难度造成影响，从而使反应温度进一步提升。导致反应器的温度上升的主要原因是原料中的硫含量出现波动情况，因此需要对硫含量进行有效控制，避免出现太大波动，通过优化原料油的方法可以实现这一目的。经过分析确认，焦化柴油中的硫含量要比常二线柴油中的硫含量高出很多，因此在进料过程中可以适当增加常二线柴油量，并适当减少焦化柴油量，让二者之间的质量比降低。经过优化之后，原料油中的硫含量和氮含量降低，硫质量分数和氮质量分数也随之降低，产品满足国Ⅵ柴油标准，具有较高的稳定性。
4.3 调整产品硫含量
提高精制柴油中的硫含量指标，可以让反应脱硫深度减小，同时催化剂床层温度也会下降，对于催化剂长周期运行有很大帮助。但是如果加氢装置中的原料供给过大，会对硫含量造成一定影响，使硫含量出现波动，因此需要严格控制精制柴油硫含量上限。此外，可以将硫含量在线分析仪器设置到装置中，通过这种仪器可以对精制柴油产品硫含量的实时变化情况进行有效监控。
结语
装置操作优化的结果表明：对反应器温度分布进行调整之后，可以让再生剂自身的功能和作用得到充分发挥，反应器入口温度得到降低。对原料组成进行调整之后，原料油中的硫含量和氮含量都得到有效降低，对催化剂的长周期运行有很大帮助。对精制柴油中的硫含量指标进行适当调整之后，进一步降低了反应深度，为催化剂的长周期运行创造了有利条件。
参考文献：
[1]毛炎云,陈军先,李治佳.塔河炼化柴油加氢改质MHUG装置长周期运行分析[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(19):56-59,62.
[2]王涛,闫芳,张超群.柴油加氢改质异构降凝装置长周期运行存在的问题及对策[J].现代化工,2019,39(1):152-154.
[3]杜冰,卜亿峰,孟祥堃,等.CNFT-1费托合成催化剂长周期运行性能研究[J].煤炭学报,2020,307(4):86-92.