渣油加氢催化剂全蜡油硫化

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[摘 要]本文开创性地使用了全蜡油硫化的工艺对渣油的加氢催化剂分别进行高低温的催化反应，从而使得在常规的硫化工艺过程中的柴油与蜡油的转换得以避免，同时也将工艺时间缩短了20小时。此外，本文还通过对照低温环境下柴油的硫化过程和高温条件下蜡油的硫化过程，对其硫化工艺工程中的反应容器的直径方向的温差、催化剂润湿过程中的吸附温升以及反应器的不均匀分布因子进行分析。通过研究得出，全蜡油硫化的工艺可以使物流在硫化过程中在空间均匀分布，从而达到相关工艺标准。

[关键词]全蜡油硫化、径向温差、不均匀分布因子、反应器压差、催化剂润湿吸附温升

中图分类号：TM173 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）12-0068-01

0 引言

随着全球石油能源开采利用的效率逐渐达到上限，在现代化的炼油企业中也不得不对炼油过程中的劣质石油进行处理，而渣油加氢无疑是一种较好的提升石油利用效率的方法。在渣油加氢处理过程中使用的催化剂，其主要的活性组分是非贵金属，刚装填进去的催化剂中，其活性组分主要以氧化态金属的形式存在。要让催化剂在工艺过程中保持良好的活性以及稳定性，提高其抗毒性和寿命，就需要将催化剂中金属由氧化态转化为硫化态，这样才能使加氢催化剂的效能最大化。在加氢催化剂的开发过程中，对催化剂进行预硫化处理是最重要的瓶颈。在常规的硫化过程中，一般是将低温下柴油的硫化处理和高温下的蜡油硫化处理组合在一起进行。本文旨在将常规的硫化处理与全蜡油硫化处理工艺进行比较，分析讨论全蜡油硫化处理加氢催化剂的优势。

一、常规的硫化处理工艺的缺点

在常规的硫化处理过程中，一般是使用柴油去进行低温的硫化处理，但是经过硫化处理的柴油不能直接排放到罐区，因为柴油里面含有硫化氢等有害物质。因此，需要对常规的硫化工艺进行脱氢处理。在新建的炼油厂，一般会选择两系列单开单停的渣油加氢设备，两列反应系统是分开的，而其两列的分馏系统是共用的。当其中一列反应系统正常工作，但是另一列反应系统需要停机换剂时，需要对蒸馏系统里面的柴油的用量进行调整，从而预防分馏系统塔底的泵被抽空，进一步导致柴油和蜡油的切换时间太长而使工艺时间延长。

二、比较常规硫化工艺与全蜡油硫化工艺

1.硫化过程的工艺、硫化时间对比

在低温硫化反应过程中，需要在硫化油中添加硫化剂并且将硫化过程产生的热量带走[1]。一般情况下，蜡油与柴油相比，其黏度更大，但是在升温过程中，蜡油的黏度会随着温度的升高而迅速降低，因此采用全蜡油硫化工艺的效果如何需要通过实验进行验证。

本文在渣油加氢装置中将采取常规硫化工艺得到的数据与采用全蜡油工艺得到的数据进行比较和分析。在二者的比较分析过程中，无论是采用哪一种工艺，其硫化过程的反应步骤都是差不多的。通过实验对比可以得出：全蜡油硫化过程的进油量大约是120t/h，低于常规硫化过程的150t/h；同时全蜡油硫化的低温硫化时间和高温硫化时间分别为4h和2h，而常规硫化工艺的时间分别为8h和2h。通过比较可得知：在排除反应过程中催化剂及硫化层穿透的因素对硫化过程的影响以后，全蜡油硫化过程大约可以节省20h的反应时间。

2.硫化过程中的各种影响因素

在硫化过程中，硫化油对硫化工艺的影响是很大的。蜡油的黏度在常温下比柴油大，可是蜡油的黏度对温度十分敏感，因此，如果硫化油中的催化剂在硫化早期没有均匀地分布的话，就会导致偏流的形成，从而影响硫化过程中催化剂的加氢能力以及催化剂的使用时长。一般而言，我们可以采用反应器压差对黏度进行表征，可以用反应器在直径方向的温度差（径向温差）以及不均匀分布因子对流体的分布进行表征。

3.径向温差对反应器硫化过程的影响

在反应器的上部及下部的同一水平面分别放置4个对称的测温点，可将径向温差定义为剔除异常的温度测量之后，在同一个水平面上的最高温度和最低温度的差值。通过实验可知，常规硫化和全蜡硫化过程中的径向温差都没有超过2℃，说明两种硫化过程中催化剂都是均匀分布在反应器内部空间的。

4.不均匀分布因子对硫化过程的影响

在硫化过程中，反应器的温度分布不是很均颍这是由于在反应器中气相和液相的不均匀分布，同时液相和气相的流速过低以及以及硫化油的黏度过高等因素导致的。不均匀分布因子的定义是指反应器中的床层顶部与底部的热电偶的温差的最大值和最小值之比[2]。在硫化过程中，可以采用不均匀分布因子去判断反应器的温度分布是否均匀。

5.反应器压差对硫化过程的影响

通过实验可知，在低温硫化过程中，采用全蜡油硫化工艺的反应器的压差要比采用常规硫化工艺的反应器压差略高，大约是0.01MPa；而在高温硫化时，结果却刚好相反，二者的压差相差也不是很大，也小于0.1MPa。因此可以知道；在两种硫化工艺中，硫化油的黏度对于反应器的压差影响不大。

6.催化剂的润湿吸附产生的温差对硫化过程的影响

在硫化过程中，催化剂由于润湿吸附作用，会放出部分热量，使反应器内的温度升高。通过实验可知：在常规硫化过程中，催化剂润湿吸附导致的温升比较高，甚至最大温差达到45℃，同时存在温差的时间较长，可达50分钟；在全蜡油硫化过程中，催化剂润湿吸附产生的温升较小，最大温升仅有20℃，温差存在的时间只有15分钟左右。通过比较可知，全蜡油硫化过程中的催化剂润湿吸附温升比常规硫化过程中的温升少，因此对催化剂的使用性能和使用寿命的保护更好。

三、结论

常规硫化过程相比，全蜡油硫化可节省约20h的反应时间。两种硫化工艺工程中的径向温差、不均匀分布因子以及反应器压差的区别都不大。全蜡油硫化过程中的催化剂润湿吸附温差比常规硫化工艺中的温差要小，持续时间也更短，更有利于保护催化剂。

参考文献

[1] 佚名.上海石化3.9Mt/a渣油加氢装置采用全蜡油硫化方案[J].石油炼制与化工，2016.12（11）：0012-0012.

[2] 吕振辉，薛冬，彭绍忠，等.介孔氧化铝制备方法对其载体及催化剂性能的影响[J].石油化工，2017.2（1）：17-26.