固定床渣油加氢技术交流材料实用教案

1、2022-6-301渣油加氢在技术上究竟要解决(jiju)什么问题？渣油加氢与催化裂化(cu hu li hu)组合第1页/共48页第一页，共49页。2022-6-302进料氮含量对FCC汽油(qyu)收率的影响101014141818222226260 00.10.10.20.20.30.3进料中氮含量，%进料中氮含量，%FCC汽油产率，FCC汽油产率，第2页/共48页第二页，共49页。2022-6-303进料氮含量(hnling)对FCC柴油收率的影响252527272929313133330 00.10.10.20.20.30.3氮含量 ，氮含量 ，FCC柴油收率，FCC柴油收率，第3页

2、/共48页第三页，共49页。2022-6-304进料多环芳烃含量(hnling)对FCC收率的影响0 01010202030304040C3C3C4C4C5-221C5-221焦炭，焦炭，收率，收率，富含多环芳烃富含多环芳烃富含单环芳烃富含单环芳烃第4页/共48页第四页，共49页。2022-6-305进料金属污染(wrn)对FCC催化剂活性的影响68687272767680808484180ppm180ppm1130ppm1130ppm3500ppm3500ppm污染金属，ppm污染金属，ppm催化剂活性催化剂活性第5页/共48页第五页，共49页。2022-6-306进料金属污染对FCC产品收

3、率(shu l)的影响0 02020404060608080干气,v%干气,v%C4, v%C4, v%汽油,v%汽油,v%焦炭，焦炭，污染金属, ppm污染金属, ppmFCC产品收率，FCC产品收率，180ppm180ppm1130ppm1130ppm3500ppm3500ppm第6页/共48页第六页，共49页。 对于一套典型RFCC装置而言，渣油加氢提供(tgng)的原料油中减少1ppm的Ni+V，渣油催化裂化催化剂的消耗最多可减少25%。2022-6-307第7页/共48页第七页，共49页。渣油加氢目的(md)深精制(jngzh)，浅裂化。2022-6-308第8页/共48页第八页，共

4、49页。2022-6-309 长周期(zhuq)要求催化剂有良好的活性和容杂质能力； 由于反应复杂，须采用多种催化剂组合，各种催化剂之间的活性匹配和装填比例不易掌握； 脱除的金属和反应伴生的焦炭等固体物在催化剂床层上的沉积分布难以控制。达成(dchng)(dchng)工艺目标的技术难点第9页/共48页第九页，共49页。2022-6-3010沸点最高分子量最大杂原子最多结构最复杂馏分重高密度高粘度高残炭H/C比低。影响加工过程的物性：金属沥青质残炭值硫、氮粘度等。第10页/共48页第十页，共49页。2022-6-3011渣油中Ni、 V、S和残炭分布(fnb)第11页/共48页第十一页，共49页

5、。2022-6-3012典型中东渣油金属(jnsh)分布绝大多数的金属(jnsh)存在于沥青质和胶质中，占总量的97%，虽然沥青质的含量很低，但其金属(jnsh)的相对含量最高。系统的研究还发现，硫，氮等均表现出相似的分布规律。 组分组分原料原料胶质胶质沥青质沥青质含量，含量，%10023.64.6Ni+V,ppm120309930权重比例，权重比例，%1006136第12页/共48页第十二页，共49页。2022-6-3013金属杂质脱除(tu ch)情况组分组分胶质胶质沥青质沥青质金属杂质金属杂质Ni， g/gV， g/gNi， g/gV， g/g原料原料79.6229.5226.3704.

6、0加氢渣油加氢渣油18.723.5200.9200.0沥青质中的金属杂质脱除(tu ch)难度高于胶质， Ni的脱除(tu ch)难度高于 V 。 第13页/共48页第十三页，共49页。2022-6-3014 胶质组分脱金属比沥青质组分容易的多，因为胶质分子小，易扩散(kusn)至催化剂内部，脱除的Ni和V沉积在催化剂孔道深处； 而沥青质分子较大，扩散(kusn)速度比胶质慢的多，并且它的空间阻碍也较大，不易进入催化剂孔道内，金属脱除相对较困难。钒的存在结构使它更容易脱除，约是镍的7倍。第14页/共48页第十四页，共49页。2022-6-3015金属(jnsh)在各类催化剂中的脱除率金属脱除率

7、 , %HDM1 HDM2 HDS HDN1 HDN2金属在各类催化剂中的脱除率第15页/共48页第十五页，共49页。2022-6-3016长周期(zhuq)运转关键 提高脱金属催化剂的脱金属容金属能力 使大分子沥青质进入催化剂孔道内部 减少催化剂表面反应是消除床层热点关键因素之一 优化催化剂级配，使反应功能(gngnng)互相促进，均化反应负荷第16页/共48页第十六页，共49页。2022-6-3017催化剂的改进(gijn)思路 催化剂研发总体思路和目标： 催化剂孔道性质(xngzh)的改善，改善扩散传质效果和反应性能的提升； 催化剂的容杂质量的提高和杂质沉积分布合理化。第17页/共48页

8、第十七页，共49页。改善扩散传质改善扩散传质(chun zh) (chun zh) 提高沥青质提高沥青质转化能力转化能力具有双峰孔结构的催化剂的SEM图（1万倍） 具有双峰孔结构的催化剂的SEM图（3万倍） 大孔作为扩散大孔作为扩散(kusn)(kusn)通道，进入较小孔内进通道，进入较小孔内进行反应。行反应。第18页/共48页第十八页，共49页。改善(gishn)(gishn)孔分布及引入改性助剂改善改善(gishn)活性金属与载体的相互作用：活性金属与载体的相互作用： 引引入助剂入助剂A后后, Mo分散度优于无助剂分散度优于无助剂A催化剂催化剂,活性活性组分结合能变小，利于催化剂活化。组分

9、结合能变小，利于催化剂活化。H2还原温度还原温度降低约降低约10。助剂名称助剂名称A无无金属分散度金属分散度0.09390.0920IMo/IAl结合能结合能232.43232.56Mo(3d)优化催化剂孔结构优化催化剂孔结构(jigu)：新剂孔径小于：新剂孔径小于6nm的孔容占总孔容的比例为的孔容占总孔容的比例为21.8%，参比，参比剂为剂为48.8%。减小了。减小了27个百分点。个百分点。第19页/共48页第十九页，共49页。2022-6-3020改进活性金属改进活性金属(jnsh)(jnsh)负载技术负载技术-SEM-EDS-SEM-EDS线扫描线扫描 催化剂的金属催化剂的金属(jnsh

10、)(jnsh)分布扫描图分布扫描图第20页/共48页第二十页，共49页。2022-6-3021工艺(gngy)研究进展 研究反应(fnyng) 回答诸多的为什么； 搞清楚各类催化剂的适宜反应(fnyng)环境； 从定性到定量。第21页/共48页第二十一页，共49页。2022-6-3022工艺研究的数学(shxu)化模型化5 . 01056. 05 . 0013145. 835500exp6005 . 0LHSVTtCC硫硫9 . 01006. 09 . 0013145. 837700exp23709 . 0LHSVTtCC残炭残炭第22页/共48页第二十二页，共49页。2022-6-3023硫

11、模型(mxng)计算结果 第23页/共48页第二十三页，共49页。2022-6-3024残炭模型(mxng)计算结果 第24页/共48页第二十四页，共49页。2022-6-3025操作曲线(qxin)模型预测结果第25页/共48页第二十五页，共49页。2022-6-3026催化剂级配优化方法(fngf)(fngf) 动力学模型法 需大量实验数据进行动力学计算，最终需要试验验证。 实验法 费时(fish)(fish)，费力，但实验数据准确，指导性强。第26页/共48页第二十六页，共49页。2022-6-3027颗粒尺寸颗粒尺寸活性活性大大低低小小高高酸酸性性弱弱强强空隙率空隙率大大孔径孔径大大小

12、小渣油固定床加氢装置渣油固定床加氢装置(zhungzh)(zhungzh)长周期运长周期运转的关键：转的关键：催化剂合理组合，同步失活；催化剂合理组合，同步失活；活性与稳定性平衡活性与稳定性平衡小小催化剂级配装填催化剂级配装填(zhun tin)(zhun tin)技术技术高高S S、N N、CCRCCR和金属和金属(jnsh)(jnsh)的渣油的渣油低低S S、N N、CCRCCR和金属的和金属的RFCCRFCC原料原料第27页/共48页第二十七页，共49页。2022-6-3028周期最高温度床层温度: 初期活性高，但容金属能力低: 容金属能力高，初期活性低: 容金属能力和活性达到平衡催化剂

13、级配第28页/共48页第二十八页，共49页。工艺流程(n y li chn)的改进 经过几十年的发展，渣油固定床加氢工艺本身已非常成熟。 工艺研发方向之一：工艺组合，提高效益（下篇报告会提到与沸腾床组合）。 二次加工(ji gng)油性质差，难于处理，附加值低。 改进工艺流程，增强原料适应性，延长装置操作周期，降低装置能耗。2022-6-3029第29页/共48页第二十九页，共49页。FRIPP的SFI工艺技术2022-6-3030缓解稀释蜡油不足缓解稀释蜡油不足改善联合装置产品分布，增加轻质产品收率改善联合装置产品分布，增加轻质产品收率减少设备减少设备(shbi)(shbi)投资，节能降耗投

14、资，节能降耗第30页/共48页第三十页，共49页。2022-6-3031R1R2R3R4R5可加工总金属含量大于可加工总金属含量大于120120g/gg/g的劣质的劣质(li zh)(li zh)渣油及铁钙含量高的原料。渣油及铁钙含量高的原料。温度换空速的操作模式（前置反应器的较高温操作），依此提升下游温度换空速的操作模式（前置反应器的较高温操作），依此提升下游 高活性催化剂体高活性催化剂体系的活性以及稳定性。系的活性以及稳定性。该技术目前成功应用于石家庄炼化该技术目前成功应用于石家庄炼化150150万吨万吨/ /年渣油加氢装置年渣油加氢装置FRIPP的前置(qin zh)可切出保护反应器技术

15、第31页/共48页第三十一页，共49页。技术改进(gijn)研究成果在工业装置上的应用2022-6-3032第32页/共48页第三十二页，共49页。项项 目目单位单位掺炼前掺炼前掺炼后掺炼后减渣进料流量减渣进料流量t/ht/h127.3127.3133.3133.3轻蜡油进料流量轻蜡油进料流量t/ht/h28.628.616.716.7重蜡油进料流量重蜡油进料流量t/ht/h737364.164.1催化裂化柴油进料流量催化裂化柴油进料流量t/ht/h0 026.626.6一反入口压力一反入口压力MPaMPa17.917.917.917.9平均反应温度平均反应温度CATCAT397.9397.9

16、399.1399.1循环氢流量循环氢流量NmNm3 3/h/h249288249288251083251083补充氢流量补充氢流量NmNm3 3/h/h37158371583875338753SFI技术在金陵技术在金陵(jn ln)的应用的应用掺炼催柴前后渣油加氢装置操作条件掺炼催柴前后渣油加氢装置操作条件(tiojin)(tiojin)对比对比第33页/共48页第三十三页，共49页。项目项目单位单位掺炼前掺炼前掺炼后掺炼后原料原料加氢常渣加氢常渣原料原料加氢常渣加氢常渣密度密度(20)(20)kg/mkg/m3 3961.0961.0918.3918.3974.0974.0916.6916.

17、6硫含量硫含量% %2.602.600.380.382.602.600.340.34氮含量氮含量g/gg/g14581458115111511349134910651065残炭值残炭值% %9.489.484.794.799.509.504.314.31金属含量金属含量 Ni Nig/gg/g18.518.56.36.318.518.54.44.4 V Vg/gg/g17.717.73.23.217.517.52.52.5胶质胶质% %14.1714.175.395.3913.0113.015.115.11沥青质沥青质% %1.781.781.321.321.601.601.101.10掺炼催

18、柴前后渣油加氢产品性质掺炼催柴前后渣油加氢产品性质(xngzh)(xngzh)变化变化SFI技术技术(jsh)在金陵的应用在金陵的应用第34页/共48页第三十四页，共49页。项目项目渣油加氢装置渣油加氢装置掺炼前掺炼前掺炼后掺炼后进料进料，吨吨/天天减渣进料流量减渣进料流量3056305631983198轻蜡油进料流量轻蜡油进料流量986986722722重蜡油进料流量重蜡油进料流量1752175215381538催化裂化柴油进料流量催化裂化柴油进料流量0 0639639氢气氢气88889595进料合计进料合计5882588261926192出出料，料，吨吨/天天低分气低分气77777979干

19、气干气20202222石脑油石脑油211211212212产品柴油产品柴油413413457457产品渣油产品渣油4941494151355135外排污油外排污油122122180180硫化氢硫化氢9898107107出料合计出料合计5882588261926192SFI技术(jsh)在金陵的应用掺炼催柴前后渣油加氢产品掺炼催柴前后渣油加氢产品(chnpn)(chnpn)分布变分布变化化第35页/共48页第三十五页，共49页。SFI技术(jsh)在金陵的应用项目项目催化裂化装置催化裂化装置掺炼前掺炼前掺炼后掺炼后差值差值进料量进料量/t/th h-1-1410410410410反应温度反应温度

20、/520520519519密相温度密相温度/705705705705加氢常渣比例加氢常渣比例,%,%47.447.449.249.2+1.8+1.8干气收率，干气收率，% %5.225.224.654.65-0.57-0.57液态烃收率，液态烃收率，% %19.4719.4718.5818.58-1.16-1.16汽油收率，汽油收率，% %41.3741.3743.5243.52+2.15+2.15柴油收率，柴油收率，% %19.7519.7521.4321.43+1.68+1.68油浆收率，油浆收率，% %5.035.033.433.43-1.6-1.6焦炭收率，焦炭收率，% %6.966.

21、964.154.15-2.81-2.81轻质油收率，轻质油收率，% %61.1261.1264.9564.95+3.83+3.83轻液体收率，轻液体收率，% %80.5980.5983.5383.53+2.94+2.94掺炼催柴前后催化裂化产品掺炼催柴前后催化裂化产品(chnpn)(chnpn)分分布变化布变化第36页/共48页第三十六页，共49页。石家庄150万吨/年S-RHT装置(zhungzh)概况年开工时数：年开工时数：84008400小时；小时；空速空速(kn s)(kn s)：0.19 -0.21h-10.19 -0.21h-1氢分压：氢分压：15.7 MPa15.7 MPa反应器

22、直径：反应器直径：5400 mm5400 mm反应器入口氢油体积比：反应器入口氢油体积比：600 600 因原料铁钙含量较高，采用前置保护反应器因原料铁钙含量较高，采用前置保护反应器可切出技术，可切出技术，20142014年年8 8月月1010日完成装剂。日完成装剂。第37页/共48页第三十七页，共49页。新型剂在茂名渣油加氢装置(zhungzh)的应用2022-6-3038时间时间2014年年2月月20日日反应系列反应系列列列列列(FRIPP)原料油流量原料油流量, t/h/列列150150总反应平均温度总反应平均温度, 384.8384.8冷高分压力冷高分压力, MPa15.5915.60

23、冷氢量冷氢量, Nm3/h4663851562循环氢流量循环氢流量, Nm3/h8272082277装置于装置于20132013年年1111月月2121日切换日切换(qi hun)(qi hun)渣油原料，至标定已运行渣油原料，至标定已运行3 3个个月月装置设计进料装置设计进料125 t/h/125 t/h/列，实际按列，实际按120%120%负荷运行负荷运行茂名渣油加氢装置茂名渣油加氢装置(zhungzh)(zhungzh)标定条件标定条件第38页/共48页第三十八页，共49页。新型剂在茂名渣油加氢装置(zhungzh)的应用2022-6-3039项项 目目滤后原料滤后原料密度密度(20),

24、 kg/m3985.3粘度粘度(100), mm2/s83.83C, m%84.76H, m%10.81S, m%3.00N, g/g3181残炭残炭, m%13.38Ni, g/g29.36V, g/g54.03Fe, g/g4.86Ca, g/g4.09Na, g/g4.71饱和烃饱和烃, m%38.56芳香烃芳香烃,m%40.20胶胶 质质, m%18.67沥青质沥青质, m%2.57茂名渣油加氢装置标定茂名渣油加氢装置标定(bio dn)(bio dn)原料性质原料性质第39页/共48页第三十九页，共49页。新型剂在茂名渣油加氢装置(zhungzh)的应用2022-6-3040样品样品

25、列热列热高分高分列热列热高分高分(FRIPP)密度密度(20), kg/m3937.4936.5粘度粘度(100), mm2/s27.7325.48C, m%86.9086.85H, m%12.1012.11S, m%0.320.35N, g/g18271641残炭残炭, m%5.194.98金属金属Ni, g/g7.466.68V, g/g5.735.29Fe, g/g2.722.51Ca, g/g2.922.47Na, g/g0.480.42四组分四组分饱和烃饱和烃, m%48.5848.07芳香烃芳香烃,m%41.9044.27胶胶 质质, m%8.787.02沥青质沥青质, m%0.7

26、40.63茂名渣油加氢装置茂名渣油加氢装置(zhungzh)(zhungzh)标定热高分油性质标定热高分油性质第40页/共48页第四十页，共49页。新型(xnxng)剂在茂名渣油加氢装置的应用2022-6-3041反应系列反应系列列热高分列热高分350列热高分列热高分350 (FRIPP)密度密度(20), kg/m30.94400.9438C, m%86.9886.90H, m%11.9712.02N, g/g19902003残炭残炭, m%6.136.07茂名渣油加氢装置标定茂名渣油加氢装置标定(bio dn)(bio dn)加氢加氢常渣性质常渣性质第41页/共48页第四十一页，共49页。新型(xnxng)剂在茂名渣油加氢装置的应用2022-6-3042样品样品系列系列系列系列(FRIPP)物料平衡物料平衡， m%干气干气1.361.21液化气液化气9.079.65汽油馏分（汽油馏分（C5200）39.8940.38柴油馏分（柴油馏分（200350）20.5020.26重油（重油（350）19.5119.09焦炭焦炭9.679.41合计合计100.00100.00轻质油收率，轻质油收率，m%60.3960.64转化率，转化率，m%59.