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常压渣油加氢转化装置的改进

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科威特国家石油公司对其米纳艾哈迈迪炼厂的常压渣油加氢转化装置(ARDS)作了很大改进。近几年来该装置连续在110%设计负荷下运转,使炼厂利润大大提高。这是该公司努力突破关键设备能力限制以及与标准催化剂和技术公司共同努力改进催化剂性能和操作程序的结果。
    工艺叙述

    预热至280℃的常渣原料经过过滤后经换热器和加热炉进一步预热至360℃,依次进入1个保护反应器和3个主反应器。保护反应器装加氢脱金属催化剂以脱除金属,还有分级催化剂以捕集污物、氧化铁皮和其他污垢前身物,减少压力降。第一个主反应器用加氢脱金属和加氢脱硫催化剂,顶部也有分级催化剂。第二主反应器有加氢脱硫和(或)过渡催化剂(HDM/HDS),第三反应器装加氢脱硫催化剂(也有加氢脱氮作)。反应产物经一系列不同温度的高压分离器后进入分馏塔部分,富氢的H2S的气体经处理后循环。

    催化剂系统的改进

    装在系统头部的催化剂需要有高度的加氢脱金属活性和金属沉积能力。装在系统尾部的催化剂应能加工部分脱金属的进料。一般按前后次序分别称为脱金属催化剂、过渡催化剂和脱硫催化剂。

     1996年开始的周期在头部用C-317催化剂,此剂有高度脱金属能力和中等脱硫能力,还有良好的抗碎强度。过渡催化剂用RN-410,也有高度脱金属能力,还有良好的脱硫脱氮和脱残碳能力及中等的金属沉积能力。最后两个反应器用RN-400,具有很高的脱硫脱氮和脱残碳活性。

     2000年开始的周期,头部用较新的RM-430催化剂;中间用RN-412催化剂,可进一步提高脱硫活性,同时维持高度的脱金属能力;尾部用C-227催化剂。

     2002年周期头部用新的RM-5030催化剂,具有提高一倍的金属沉积能力,同时维持脱钒的高活性和稳定性;中间用新的RN-5210催化剂,具有进一步的脱硫活性;尾部用RN-650催化剂,对脱硫、脱沥青质、脱残碳和脱金属有高活性和选择性,主要优点是在苛刻条件下有高稳定性。更新的尾部催化剂还有RN-5610和RN-5650。

    操作改进

  (1)催化剂装填。4个反应器的催化剂藏量约为450t。一般催化剂是用钢罐供应,近年来催化剂的采购是用每袋700、600和500公斤的优质袋。4个反应器用优质袋的装填时间可由以前的6天降至约4天,从而可减少停工时间2天,一个系列可节约36万美元。布袋装填需要仔细监控,工艺工程师在装填时要仔细监控每类催化剂的装填数量和每层催化剂的平整度,测量每类催化剂所需高度,最重要的是要计算装填密度。每装填1.5m高的催化剂, 要计算装填密度并与催化剂卖主提供的估计密度相比较,最多不允许相差2%以上,较高的装填密度说明催化剂在装填时有破损,会导致运转时的压力降增加。较低密度说明有平整度的问题,会导致沟流现象。近年来的有效装填经验使催化剂性能大大提高。(2)催化剂卸料 。湿卸料是用碱溶液浸泡后卸料。一般第三和第四反应器容易卸料,没有硬块。另两个反应器卸料要用风镐。保护反应器卸料所需时间不太长,第一主反应器往往是卸料的瓶颈。近年来卸料承包人购买了直径约0.3m(1ft)的钻机对第一反应器从顶钻到底,再用风镐破碎硬块,此法很有效,约可节约1天时间。(3)预硫化和瓦斯油回收。预硫化之前先用直馏轻瓦斯油(含硫约1.3%,初馏点~200℃,干点380℃)湿润催化剂,预硫化初期用直馏轻瓦斯油,再用直馏重瓦斯油(含硫约2%,初馏点~245℃,干点420℃)。由于轻瓦斯油的密度小,粘度低,湿润催化剂用轻瓦斯油较好。用此法的直接好处是反应床层温度稳定,径向温度差小,催化剂寿命长。用过的预硫化油原来是送往渣油罐。1999~2000年改为送往常渣脱硫的馏分油罐,回收了约70%瓦斯油成为柴油组分,收到很大效益。(4)持续在110%负荷下运转。近几年来该厂作了很大努力使所有4套常渣脱硫装置在110%设计负荷下运转,没有作硬件改造。在可行性研究和试运转中发现的少数局限点经过对操作的小调整和对操作参数的严密监控得到了克服。近两年的大部分时间都是在110%负荷下运转,增加了大量收入。

    3次运转的催化剂性能

    1996年运转的催化剂脱硫性能良好,运转周期达到330天。2000年运转周期开始时良好,以后因外部原因使装置停工,再开工后处理量低于原计划,只运转了275天。2002年周期催化剂性能突出,运转了393天。催化剂寿命由1996年的1900m3/m3提高到2002年的2600m3/m3(2000年周期因外部原因为1200 m3/m3)。2002年周期运转393天是大部分时间负荷在110%情况下达到的。由于通过催化剂分级系统的改进使压力降得到了更好控制,采用活性更高的催化剂,以及产品硫含量要求放松了0.1m%,原料处理量比1996年周期增加了30%。明显证明新催化剂RM-5030和RM-5210的优越性。1996年和2002年两个周期的馏分油收率都随运转时间的延长而提高,这是因为催化剂温度在提高。2002年周期的馏分油收率在大部分时间比1996年周期高,整个周期的馏分油产量比1996年周期大很多,这是因为加工量提高了30%。2002年周期废催化剂的分析表明,RM-5030的金属沉积量极高,其V沉积比催化剂本身重量还要高50%。尾部催化剂的金属沉积量相对较少,这样的金属分配说明整个催化剂的活性和稳定性是优化了。

    2002年周期的操作

    整个操作周期的操作非常稳定。催化剂实际寿命超过了预期。所有产品收率达到了预期值,馏分油和减压瓦斯油收率优于最低要求。钒脱除良好,产品中的实际钒含量大大低于要求值。脱硫活性满足了所有要求,对最重馏分(减压渣油)的脱硫始终很好,达到1.11%, 要求是不大于1.5%。补充氢用量少。保护反应器的压力降优于要求。对炼厂的好处是较低了成本,处理量提高了30%,低硫燃料油产品的金属含量降低了,有利于下游焦化装置。

    今后还要进一步改进催化剂,要采用新的反应器内件。标准公司建议采用壳牌公司的高分散性气液分配塔盘(HD塔盘)。运转周期将有可能进一步延长。


责任编辑: 整理时间:2007-2-1 13:16:49
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