费托合成油加氢裂化催化剂末期存在的问题及解决措施获奖科研报告

费托合成油加氢裂化催化剂末期存在的问题及解决措施获奖科研报告

摘要：煤炭間接液化是煤炭高效清洁利用、优化能源结构、保证国家能源战略安全的重要途径，其产品费托合成油具有无硫、无氮、芳烃含量低、链烷烃含量高的特点，是生产高端化工品的重要原料。加氢裂化是费托合成油的主要加工手段，与传统石油炼制相比，煤炭间接液化大型工业化应用在国内发展时间较短，适用于费托合成油的加氢裂化催化剂种类较少，在实际应用中，加氢裂化反应催化剂在末期活性和选择性受到损害，导致原料转化率低、产物中轻组分增多、柴油凝点高等问题。本文结合400万吨/年煤制油项目加氢裂化装置运行中存在的问题进行分析，并提出相应解决措施。

关键词：煤炭间接液化;加氢裂化;催化剂;柴油凝点

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前言

石油是保障国家经济命脉，关系国计民生的重要资源。我国能源结构的特点是富煤、缺油、少气。近年来我国原油进口量增长迅速，石油进口依存度已经超过55%。为保证能源安全，实现经济可持续性发展，煤炭高效清洁利用显得尤为重要。煤炭液化途径有两种，一种是以壳牌公司为代表的直接液化技术，一种是以南非沙索尔公司为代表的间接液化技术。近年来，随着中科合成油公司、兖矿集团公司浆态床费托合成技术的开发，国能集团宁煤公司400万吨/年煤制油项目建成投产，标志着国内煤炭间接液化技术达到世界先进水平。煤炭间接液化的中间产品具有无硫、无氮、芳烃含量低、链烷烃含量高等特点，通常需进行二次加工。在石油二次加工技术中，加氢裂化技术具有对原料油适应性强、生产操作和产品方案选择灵活、目标产品选择性高、液体产品收率高、产品质量好等优点，是重油轻质化和清洁化最有效的加工手段之一。费托合成油加氢裂化单元主要以加氢精制尾油、重柴油为原料，通过加氢裂化技术，转化为优质中间馏分油（喷气燃料和柴油）、石脑油、润滑油基础油、乙烯等原料。与传统石油炼制加氢裂化原料相比，费托合成油加氢裂化原料具有链烷烃含量高（>90%）、环烷烃和芳烃含量低的特点，其加氢裂化反应主要以链烷烃的断裂及异构化为主。煤炭间接液化大型工业化应用在国内发展时间较短，适用于费托合成油加氢裂化催化剂种类较少，目前，国内费托合成油加氢裂化催化剂主要由中石化大连化工研究院、中石化石油化工科学研究院等单位研发。

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加氢裂化装置工艺技术特点

400万吨/年煤炭间接项目加氢裂化单元采用单段全循环加氢裂化技术，催化剂为中石化大连化工研究院研发的FZC系列加氢裂化催化剂。该加氢裂化工艺以费托合成油加氢精制尾油、重柴油为原料，经加氢裂化、异构降凝生产柴油、稳定石脑油、LPG，工艺技术特点见表2.1。

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加氢裂化装置末期运行分析

3.1

运行中存在的问题

该加氢裂化催化剂设计使用寿命为3年，实际运行周期已超过3年，期间催化剂未进行更换或撇头。加氢裂化反应催化剂在末期活性和选择性受到损害，导致原料转化率低、产物中轻组分增多、干气量大，尾油循环量大、柴油凝点高、反应器床层温升难以控制等问题，造成装置能耗高，运行经济效益差。

3.2

原因分析

（1）加氢裂化单元原料进料量和组分波动大。加氢裂化原料馏程300℃～800℃，馏程范围大。同时因上游间歇性采出精制蜡，加氢裂化单元进料量波动大，升降负荷频繁;

（2）催化剂失硫，破坏催化剂原有裂化功能与加氢功能的匹配平衡，催化剂裂化功能相对加强，导致催化剂选择性下降;

（3）加氢装置进料中铁含量超标（5～6ppm），在裂化催化剂表面吸附，堵塞孔道，造成催化剂活性下降;

（4）催化剂床层因装填不均匀、飞温，出现“沟流”、“偏流”、“贴壁”、“短路”等现象，造成局部床层出现热点。

3.3

解决措施

（1）该加氢裂化单元配备2台裂化反应器，各反应器运行时间、运行状况存在差异。裂化反应器1运行周期长，催化剂活性低，运行过程中反应器曾出现飞温情况，催化剂床层有热点。裂化反应器2运行周期短，催化剂活性高。通过降低裂化反应器1原料精制尾油/循环油比例，提高裂化反应器2原料精制尾油/循环油比例，让组分较重的精制尾油在活性较高的裂化反应器2中反应，提高裂化反应深度，降低柴油凝点。通过调整，从表3.1中可以看出，加氢裂化单元总体柴油收率增加，凝点降低。

（2）在加氢精制单元进料前增加保安过滤系统，采用吸附剂吸附，降低加氢精制进料蜡油中的铁杂质，避免铁杂质通过精制尾油进入裂化反应器。

（3）催化剂装填阶段严格把控装填质量，确保催化剂装填均匀，催化剂床层同一水平面的各个温度测点在同一水平面，防止因测量误差产生径向温差。

（4）严格执行工艺操作规程，保证加氢裂化单元进料量稳定，防止催化剂床层“超温、飞温”现象发生。

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新一代费托合成油加氢裂化催化剂开发展望

费托合成油具有无硫、无氮、芳烃含量低、链烷烃含量高的特点，未来将以生产航空煤油、白油、润滑油基础油等高附加值化工品为主要方向。多元化的产品结构要求配套的加氢裂化催化剂具有活性高、选择性好，结构稳定等特点，在生产过程中，要求加氢裂化催化剂能承受原料性质变化和进料量波动的影响。接下来，是否可通过改善催化剂载体孔结构、表面酸性分布和调整载体与金属之间