原料油性质对渣油加氢装置开工的影响.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 24 日 作者简介：李森（1994），男，汉族，辽宁辽阳人，本科，化学工程与工艺专业。-5-原料油性质对渣油加氢装置开工的影响 李 森 中石化（天津）石油化工有限公司，天津 300271 摘要：摘要：伴随着我国经济发展的速度，石油行业也有了很大的发展，渣油加氢是炼油过程中常见的一项重要工艺，在提高产品质量、降低硫含量和氮含量方面具有重要作用。原料油作为渣油加氢的主要输入，其性质对加氢装置的开工和性能具有重要影响。本文旨在研究原料油性质对渣油加氢装置开工的影响，以期为工程实践提供理论指导和技术支持。关键词：关键词：原料油性质；渣油；加氢装置 中图分类号：中图分类号：TE96 0 引言 伴随着日益严格的环保条例，对于炼油企业能够生产出的清洁的油品以及需要做到的清洁生产的要求也会变得越来越高。由于使用固定床的渣油加氢以及催化裂化的组合的工艺能够使得重油在最大的限度上得到轻质化，而且具有产品收率好、产品的质量相对较高、对于环境友好等许多的优点与长处，所以在目前的国内炼油中被大量运用。1 原料油性质对渣油加氢装置的影响 因为渣油的分子相对较大，进行反应的反应物也较为复杂，所以渣油的加氢装置中采取的催化剂一般为级配装填的方式，在其中一般都包括：保护剂、加氢脱硫催化剂与加氢脱金属催化剂。为了做到能够让催化剂中的杂质脱除率达到相应的要求，所以渣油的加氢中采用的工序所需的条件也较为苛刻，它要求相对较高的氢分压与参加反应时的温度，而且需要保持空速在加氢过程中远远低于馏分油的加氢过程。并且在进行反应时，原料性质、操作条件以及催化剂都可以影响到一整个装置的运行的周期。在他们之中，原料油性质对整个装置的影响相对较大，而且应用原料油的性质能够大致上计算出催化剂的相关反应性能。1.1 硫含量 原料油中的硫含量是渣油加氢装置开工和运行过程中至关重要的性质之一。硫是原料油中的一种常见杂质，在加氢过程中会产生严重的影响。硫会与加氢反应中所使用的贵金属催化剂发生作用，形成硫化物，导致催化剂被中毒。中毒的催化剂会降低加氢反应的效率，影响到装置的产能和稳定性。硫还可能与催化剂中的其他成分发生作用，导致催化剂的失活。这样会导致加氢反应的活性降低，需要更频繁地对催化剂进行再生或更换，增加了生产成本和停工时间。同时，燃烧含硫油品会产生二氧化硫等有害气体，对环境造成污染。因此，原料油中的硫含量也直接影响设备的环保性能和对环境的影响。硫含量高的原料油会导致装置运行不稳定，增加了维护成本和环保压力。为了降低硫对渣油加氢装置的影响，通常需要对原料油进行预处理，如加氢脱硫等工艺，以确保硫含量在可接受的范围内，从而提高加氢装置的稳定性和经济性。1.2 氮含量 原料油中的氮含量在渣油加氢装置的开工和运行过程中扮演着重要的角色，对装置的性能和稳定性产生多方面的影响。氮是原料油中常见的杂质，其含量高低会直接影响装置的运行效果。原料油中的氮会在加氢过程中与催化剂发生作用，形成氮化物，导致催化剂毒化。中毒的催化剂会减少加氢反应的效率，降低产能，增加再生或更换催化剂的频率，增加了维护成本和停工时间。含氮的原料油需要更高的氢气处理量才能将氮气转化为氨，因为氮在加氢过程中会生成氨气。这使得装置需要更多的氢气催化剂，增加了氢气的消耗和处理成本。与硫元素的影响类似，燃烧含氮油品会产生一氧化氮、二氧化氮等有害气体，对环境造成污染。因此，原料油中的氮含量也直接影响装置的环保性能和对环境的影响。1.3 密度 中国科技期刊数据库 工业 A-6-料油的密度直接关系到其组分和成分的特性。高密度的原料油通常含有较多的重质组分，对装置设备的耐高温、耐压性能提出更高的要求，同时在加氢过程中产生的沉积物也更多，容易堵塞催化剂床和管道。低密度的原料油可能含有较多的轻质组分，对装置的操作稳定性和产品质量也会产生一定的挑战。其次，原料油的密度对加氢反应的选择性和产物分布有影响。密度较高的原料油在加氢反应中可能更倾向于生成较多的重质产品，而密度较低的原料油则可能更倾向于生成轻质产品。因此，密度的不同也会影响产品的结构和性质，对产品的收率和质量产生影响。另外，原料油密度的不同还会对加氢装置的操作参数产生影响。例如，密度较高的原料油通常需要更高的操作温度和压力才能达到理想的加氢效果，而密度较低的原料油可能需要更多的氢气催化剂来实现理想的反应转化率。这些操作参数的不同会影响设备的能耗和运行成本。因此，在渣油加氢装置的设计和运行过程中，密度作为重要的原料性质之一，需要得到充分重视，以确保装置的有效运行和产品质量的稳定。为了减少密度对装置的影响，通常需要根据原料油的密度特点，调整加氢反应的工艺条件，优化产品收率和质量，确保装置的稳定运行和经济效益。1.4 凝点 原料油中的凝点是指原油在一定温度下形成固态晶体的温度，它是一种重要的物理性质。首先，原料油的凝点高低会影响装置操作的温度控制。在渣油加氢过程中，需要将原料油加热至一定温度才能进行加氢反应。如果原料油的凝点较低，需要的加热能量相对较少，设备操作温度控制相对较容易。但是，如果原料油的凝点较高，就需要更大的加热能量来达到适宜的加热温度，这对装置操作的能耗和稳定性提出更高要求。其次，原料油的凝点高低也会对装置的冷却条件和产品质量产生影响。在加氢反应后，产生的油品需要进行冷却才能稳定生产。原料油的凝点较高，可能导致产品在冷却过程中产生凝固，影响产品的顺利收集和储存。同时，凝固的产物可能会堵塞管道和设备，增加了设备的维护和清洗成本。另外，凝点较高的原料油通常需要更高性能的催化剂和更合理的反应器结构来保证反应器内温度的均匀性，减少积炭和结焦的产生。在装置设计上也需要充分考虑原料油的凝点，以确保反应器的正常运行和催化剂的寿命。为了减少凝点对装置的影响，通常需要调整加热、冷却条件，选择适合的催化剂，并在装置设计中充分考虑原料油的凝点特性，以确保装置的顺利开工和稳定运行。2 渣油加氢装置的开工条件和性能指标 渣油加氢装置是炼油厂中重要的加工装置之一，其主要作用是将高硫、高密度的残渣油通过加氢反应，转化为高品质的燃料油和石油化工原料。在装置的开工和运行过程中，需要满足一定的开工条件和性能指标，以确保装置的安全稳定运行和产品质量。第一，渣油加氢装置的开工条件包括原料质量、催化剂活性和反应器操作条件等方面。在原料质量方面，需要保证原料油的硫含量、凝点、密度等物性指标符合装置设计要求，以确保反应的有效进行。同时，对催化剂的选择和活性也是关键，需要确保催化剂的酸碱性能、表面积等指标达到要求。此外，反应器操作条件包括温度、压力、氢气流量等也需要在装置开工前进行调试和调整，以保证反应器内反应的正常进行。第二，渣油加氢装置的性能指标主要包括产油率、硫去除率、氮去除率、密度和凝点降低等方面。在产油率方面，通常指的是在保证产品质量的情况下，尽可能提高加氢装置的产品产率。硫去除率和氮去除率是反映装置降低产品硫含量和氮含量的指标，通常需要达到环保和产品质量标准要求。另外，密度和凝点降低是指加氢装置在加工重质原料油时，通过反应后产生的产品相对于原料油的密度和凝点降低程度。除了上述基本指标外，渣油加氢装置的性能指标还包括催化剂的活性损失率、渣油转化率、氢气利用率等方面。催化剂的活性损失率是指催化剂在反应器内的使用寿命与设计寿命之比，直接影响了装置的经济性和稳定性。渣油转化率是指原料油中的渣油成分转化为产品的比例，而氢气利用率则是指通过加氢过程中氢气的利用效率。总体来说，渣油加氢装置的开工条件和性能指标是互相关联的，需要在装置开工前和运行中进行不断的优化和调整。通过合理的原料选用、催化剂活性的保证、反应器操作条件的控制和产品性能的监测，可中国科技期刊数据库 工业 A-7-以确保渣油加氢装置的稳定运行和优质产品的生产。同时，也有利于提高装置的经济性和环保性能，适应不断变化的市场需求和环境保护要求。3 原料油性质要求 渣油加氢装置在开工前对原料油的性质有多个方面的要求，这些要求旨在保证装置的稳定运行和高效生产。主要的要求包括：硫含量、密度、凝点、金属含量和残炭含量。3.1 硫含量 硫含量是一个重要的原料性质指标。高硫含量的原料油会对催化剂产生不利影响，导致催化剂活性下降和提前失活。因此，要求原料油的硫含量低于一定限值，以确保催化剂有效运行和产品质量达标。另外，高硫含量的原料会导致产品中硫含量高，不利于环保和产品销售。3.2 密度和凝点 较高的密度和凝点表明原料油中含有大量重质组分和高沸点组分，这对加氢反应的进行具有一定的阻碍作用。因此，有必要对原料油的密度和凝点进行控制，以确保装置的运行安全和产品质量。3.3 金属含量和残炭含量 高金属含量的原料油会对催化剂产生毒害作用，降低催化剂的活性，导致加氢反应效率下降。而高残炭含量则会导致装置操作困难，对产品质量产生负面影响。因此，有必要对原料油的金属含量和残炭含量进行限制，以保证加氢装置的稳定运行。总体来看，渣油加氢装置在开工前对原料油的性质有着严格的要求，主要包括硫含量、密度、凝点、金属含量和残炭含量。这些要求的实现对于装置的正常运行和高效生产至关重要，也有利于提高产品质量和降低环境影响。4 加氢装置优化调整策略 渣油加氢装置是炼油厂中重要的装置之一，其作用是将重质原油中的硫、氮、金属等有害元素通过加氢反应转化为对产品质量有利的轻质烃类。为了保证渣油加氢装置的高效稳定运行，对其进行优化与调整是至关重要的。4.1 工艺优化 工艺优化是渣油加氢装置保持高效运行的关键，通过优化催化剂选择、反应条件控制、提取和分离工艺等方面的操作，可以提高渣油加氢装置产品的质量，如降低硫含量、提高燃料产率等。通过改进反应条件控制、优化氢气循环和再利用、提高热积分利用效率等方面的工艺优化措施，可以降低渣油加氢装置的能耗，降低生产成本。工艺优化包括催化剂种类和填充方式、反应器温度和压力、氢气流量、废催化剂处理等。选择合适的催化剂种类和填充方式是提高反应效率的前提，催化剂的活性、选择性和稳定性直接影响加氢反应的效果。同时，通过对反应器的温度和压力进行调整，可以优化反应条件，提高产品质量和产率。合理的氢气流量控制可以提高反应的速率，减少能耗。此外，废催化剂处理也是工艺优化的重要一环，通过合理的废催化剂处理流程，可以延长催化剂寿命，降低运行成本。4.2 操作调整 操作调整包括原料油质量的控制、催化剂用量的调整、反应器热平衡的优化等。对原料油的质量进行严格控制，可以减少有害元素进入装置，降低烃裂解和催化剂中毒的可能性。合理的催化剂用量调整可以保证催化剂的充填饱满，提高活性和选择性。另外，通过对反应器的热平衡进行优化，可以减少反应器内的热点，降低硫、氮的裂解，提高产品质量。4.3 设备更新 设备更新和保养工作可以确保装置设备的正常运行和安全性。定期检修和更换老化设备可以减少设备故障和事故的发生，提高装置的可靠性和安全性。从某种程度来说，更新设备可以引入更加节能环保的技术和装备，降低排放，降低能耗，符合现代环保和节能要求。这也是政府和社会对企业提出的要求，对于企业长期发展至关重要。针对装置中可能存在的老化、堵塞或磨损等问题，及时进行设备更新是保证装置正常运行的重要保障。例如，定期更换反应器内填料、升级压力容器、更新加氢循环气压缩机等措施能够有效改善装置的工艺条件，提高生产效率、降低能耗。4.4 安全与环保 在优化和调整策略中，必须考虑到装置的安全性。这包括对装置各个环节的安全阀、报警系统、事故应急处理方案等进行严格检查和优化。必须保证装置在生产过程中能够稳定可靠地运行，防范并及时应对可中国科技期刊数据库 工业 A-8-能出现的事故或故障，保障生产人员和设备的安全。此外，还要考虑到对环境的影响，努力减少有害废气和废水的排放。这可能需要采取一系列环保措施，例如引入先进的气体处理设备、催化剂回收利用技术、废水处理设备等，以减少对环境的负面影响。5 结束语 总的来说，渣油加氢装置的优化调整策略是一个综合的系统工程，需要从工艺优化、操作调整和设备更新等多个方面综合考虑，以保证装置的高效稳定运行，减少能耗和生产成本，提高产品质量和产率。参考文献 1张志宏.原料性质对渣油加氢装置的影响及控制效果J.石油炼制与化工,2018,49(10):38-42.2韩彬.有机金属催化剂存在下脱沥青重油悬浮床加氢工艺研究D.青岛:中国石油大学,2011.3孙昱东.原料组成对渣油加氢转化性能及催化剂性质的影响D.上海:华东理工大学,2011.4蒋立敬.渣油加氢反应动力学及组合工艺研究D.辽宁:大连理工大学,2011.5许先焜.渣油加氢催化裂化组合工艺反应动力学模型研究D.上海:华东理工大学,2006.