加氫技術是生產清潔油品、提高產品品質所不可或缺的主要手段,是煉油化工一體化的核心。雖然幾十年的發(fā)展獲得了長足的進步,但存在投資和操作成本高、能耗高等問題,不符合石油化工企業(yè)實現可持續(xù)發(fā)展要求。本文簡述了我國在低投資、低能耗加氫技術方面的進步,分別介紹了強化催化反應過程的加氫裂化催化劑級配技術,強化反應條件的催化柴油加氫轉化技術,強化傳熱過程的低能耗、低投資SHEER技術以及強化傳質過程的液相循環(huán)加氫技術。提出未來加氫技術作為煉化一體化的樞紐,將扮演越來越重要的角色,其通過耦合完善的過程強化技術將實現協同螺旋式升級,升級后的加氫技術的復雜體系反應行為更接近本征反應狀態(tài),加氫技術將實現高度的原子經濟性,更符合未來人類社會綠色發(fā)展的需求。 

【文章來源】：化工進展. 2020,39(12)北大核心EICSCD

【文章頁數】：8 頁

【部分圖文】：

催化柴油選擇性轉化為高辛烷值清潔汽油的加氫轉化反應過程示意圖

加氫裂化催化劑（包括預加氫處理催化劑）的活性金屬組分一般是以氧化物的形式存在，要想使加氫催化劑活性提高，必須對催化劑進行預硫化處理，將其氧化物形式轉化成硫化態(tài)。國內外使用較高分子篩含量的加氫裂化催化劑的加氫裂化裝置都采用干法硫化方法進行催化劑硫化，其存在硫化時間長（開工時間也就長）；干法高壓注硫時常會遇到泵故障，影響硫化進度；硫化后還需要降溫鈍化，再次升溫；不能滿足含絡合物的特殊催化劑開工要求等不足。中國石化大連石油化工研究院深入研究催化劑硫化條件、催化劑物理化學性質、開工油中烴類分子變化之間的規(guī)律，開發(fā)了分子篩型加氫裂化催化劑系列濕法硫化方法，彌補了傳統干法硫化方法的不足，大幅度縮短開工時間，為企業(yè)節(jié)約生產操作成本，如圖5。在較高活性的分子篩型加氫裂化催化劑硫化過程中，首次提出以硫化油為載熱介質，提高了催化劑活化階段的升溫速率，從現有技術的3～10℃/h提高至20℃/h；簡化了硫化過程，硫化劑可直接注入原料油泵入口，減少高壓注硫泵故障對硫化進度的影響。首創(chuàng)230℃（催化劑床層溫度）之后邊硫化邊鈍化的分子篩型加氫裂化催化劑濕法硫化、鈍化方法，進一步開發(fā)了器外預硫化型加氫裂化催化劑的開工方法，制定了詳細的加氫裂化裝置濕法硫化事故處理預案，全方位確保技術的安全性。濕法硫化還滿足了負載絡合物催化劑對開工方法的特殊要求。與傳統干法硫化方法相比，該技術縮短硫化、鈍化時間63%。2010年某公司150萬噸/年加氫裂化裝置首次采用濕法硫化技術開工，過程平穩(wěn)可靠，較常規(guī)干法硫化開工方案時間縮短3天，催化劑硫化效果更好，該技術成功解決了含分子篩類加氫裂化催化劑干法開工過程的瓶頸問題。加氫裂化（改質）反應屬強放熱反應，反應熱量總體過剩。傳統加氫裂化（改質）裝置均設有反應加熱爐，在裝置開工和正常運行時需要依靠其供熱，反應加熱爐設計負荷的大小取決于開工時催化劑硫化過程的供熱需求，因而反應加熱爐的設計負荷較大，為了提高熱效率，反應加熱爐都設有輻射段和對流段，占地多、投資大。為了盡量減少反應加熱爐的設計負荷，結合對不飽和烴在較低溫度下即發(fā)生加氫飽和反應并大量放熱的認識，在濕法硫化方法的基礎上，發(fā)明加氫裝置新型開工方法，裝置開工升溫期間，開工爐供熱至反應器入口溫度約190℃時，在開工活化油中引入約10%富含烯烴的小分子烴類，利用其釋放的反應熱，輔助提升反應器溫度，大幅度降低了反應加熱爐的供熱負荷；采用器外載入硫化物的催化劑，利用其活化終點溫度低的特點（開工活化終點溫度從370℃降低至290℃），進一步降低反應加熱爐設計負荷，催化劑活化過程所需時間較常規(guī)方法節(jié)省76%。加氫裝置新型開工方法在某煉廠200萬噸/年加氫改質裝置應用，如圖6所示，在230℃恒溫階段，反應器出口溫度比入口溫度提高約10℃，證明技術實現了開工過程部分“自供熱”。

加氫裂化（改質）反應屬強放熱反應，反應熱量總體過剩。傳統加氫裂化（改質）裝置均設有反應加熱爐，在裝置開工和正常運行時需要依靠其供熱，反應加熱爐設計負荷的大小取決于開工時催化劑硫化過程的供熱需求，因而反應加熱爐的設計負荷較大，為了提高熱效率，反應加熱爐都設有輻射段和對流段，占地多、投資大。為了盡量減少反應加熱爐的設計負荷，結合對不飽和烴在較低溫度下即發(fā)生加氫飽和反應并大量放熱的認識，在濕法硫化方法的基礎上，發(fā)明加氫裝置新型開工方法，裝置開工升溫期間，開工爐供熱至反應器入口溫度約190℃時，在開工活化油中引入約10%富含烯烴的小分子烴類，利用其釋放的反應熱，輔助提升反應器溫度，大幅度降低了反應加熱爐的供熱負荷；采用器外載入硫化物的催化劑，利用其活化終點溫度低的特點（開工活化終點溫度從370℃降低至290℃），進一步降低反應加熱爐設計負荷，催化劑活化過程所需時間較常規(guī)方法節(jié)省76%。加氫裝置新型開工方法在某煉廠200萬噸/年加氫改質裝置應用，如圖6所示，在230℃恒溫階段，反應器出口溫度比入口溫度提高約10℃，證明技術實現了開工過程部分“自供熱”。由于開工過程不再需要更多的熱量，因此提高運行期間反應熱的利用效率成為加氫裂化裝置節(jié)能降耗的不二選擇。中國石化開發(fā)了低投資、低能耗的加氫裂化（改質）成套技術，如圖7，率先在煉油裝置集成使用高溫高壓逆流傳熱技術、微旋流脫烴、脫胺技術等，首創(chuàng)了取消反應加熱爐，只設小型簡易開工爐的“自供熱”加氫工藝技術，進入正常生產即關閉開工爐。制定了沒有反應加熱爐條件下，發(fā)生緊急事故的“安全、快速降溫”處理及裝置停工后“快速恢復生產”系統方案。建成世界首套超低能耗加氫改質裝置，燃料消耗降低44.85%，運行能耗只有5～7kg標油/t原料。與同期采用國外技術建設的同規(guī)模柴油改質裝置相比，能耗降低67%，反應加熱爐熱負荷降低52.2%，投資降低1.75億元。

【參考文獻】：
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