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加氢精制的催化剂

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加氢精制的催化剂

发布日期:2015-07-30 14:29 来源:http://www.bsco.cc 点击:

  加氢精制催化剂一般以钨、镍等为活性组分,以硅、铝等为载体(或担体)。


  担体有两大类:


  1、中性担体,如活性氧化铝、活性碳、硅藻土等


  2、酸性担体,如硅酸镁、硅酸铝、分子筛等。


  一般来说担体本身没有活性,在选择担体时一般选择中性担体。因为中性担体本身的裂解活性不高,用它制备的催化剂表现出较强的加氢活性和较弱裂解活性。


  担体的作用:


  1、担体具有较大的比表面,能使活性组分很好的分散在其表面上, 从而更有效地发挥活性组分的作用,节省活性组分的用量。


  2、担体做为催化剂的骨架起到提高催化剂的稳定性和机械强度的作用,并保证催化剂具有一定的形状和大小,减少流体阻力。


  3、担体能够改善催化剂的导热性,防止活性组分因局部过热而引起烧结失活。


  加氢装置催化剂的装填很重要,如果催化剂装填质量差,疏密不均,不但会造成催化剂装填量减少,更重要的是会使物料走“短路”或床层下陷,造成反应器床层物料和温度不均,物料和催化剂接触时间不等,严重影响到催化剂的寿命和产品的质量。


  为确保催化剂的运输和装填安全,目前绝大多数催化剂在运输时是氧化态,活性较低。为了使催化剂具有更高的活性和稳定性,提高催化剂抗中毒能力,催化剂在使用前需要预硫化。预硫化一般使用CS2或其它硫化物,在氢气的存在下先反应生成硫化氢,然后再进一步反应将催化剂中的活性组分转化成较高活性的“硫化态”。


  催化剂的初活稳定(钝化):硫化后的催化剂活性极高,直接进质量 较差的焦化汽柴油会立即积炭,使催化剂活性大幅度下降,因此需要用航煤或直硫柴油进行初活稳定,以适当降低催化剂活性,延长催化剂的使用周期。用直馏航煤做稳定油,因直馏航煤中的烯烃含量很低,进入反应系统后基本不会在催化剂表面积炭,起不到初活稳定的作用或初活稳定的作用很小。而直馏柴油的质量介于航煤和焦化柴油之间,在初活稳定期间可以在催化剂表面形成一定的积炭而适当降低催化剂的活性,从而保证在正常生产期间的温度控制。


  催化剂在长期运行中表面会逐步结焦,其活性会逐步降低,因此当催化剂活性降低到一定程度后需要对催化剂进行烧焦再生。目前一般采用器外再生技术。


  空速对加氢精制的影响


  空速是单位时间的进料量与催化剂藏量之比,有体积空速和重量空速 两种表示方式。降低空速意味着原料与催化剂接触时间的增加,加氢深度增加,因此产品质量可提高,但是降低空速可促进加氢裂化反应,降低产品液收,增加氢耗,增加催化剂的积炭,降低空速也意味着在反应器内的催化剂数量不变时,降低了处理量;加大空速会导致反应深度的下降,此时需提高反应温度来提高反应深度。空速高低变化可用提高或降低反应温度来补偿对反应深度的影响。


  氢油比对加氢精制的影响


  氢气流量(在标准状态下)与加氢进料量之比,有体积和分子比两种表 示方法。在加氢精制中,氢作为反应物之一,参加反应,大量氢气的存在起到保护催化剂的作用,可冲淡原料油的浓度,使反应均匀和缓和,大量氢气,急冷氢通过反应器可将加氢反应热带走,起热载体作用,控制床层温升和减轻炉管结焦。提高氢油比也就是增大了氢分压,有利于加氢反应,减少催化剂积炭,将系统反应热带出,防止床层温升过高。但是氢油比过大,原料与催化剂接触的时间过短,不利于加氢反应,导致反应深度下降,产品质量下降,同时使系统压力降增大,增加压缩机负荷。


  反应压力对加氢精制的影响


  反应压力不仅指总压力,而主要指氢分压,由于加氢是体积 减小的反应,因此提高反应压力,可促进加氢反应,增加加氢深度,提高产品质量。压力变化首先影响脱氮反应,高压对脱氮有利,提高反应压力可减少缩合和迭合反应,向着有利于减少积炭方向进行,因此可减少催化剂的积炭,延长其操作周期。但是提高反应压力会促进加氢裂化反应,使液体收率减少,增加动力消耗。


  温度对加氢精制的影响


  加氢精制总的热效应是放热反应。提高温度对反应化学平衡是不利 的,但有利于脱氢和裂化反应。在一定温度范围内,提高反应温度可加快反应速度。另外随着运转时间的延续,催化剂活性逐渐下降,为保证产品质量就要提高反应温度来达到反应深度。但是过高>410℃易产生过多裂化反应,增加催化剂积炭,产品收率下降。反应温度还是调节产品质量的重要手段,当反应产物的含硫,溴价上升此时应提高反应温度。


  反应器内部结构及各部分的作用


  反应器入口扩散器。将进反应器的流体尽可能扩散到整个反 应器截面上;防止高速流体直接冲击液体分配盘,影响分配效果,从而起到预分配的作用;使气液产生预混合。


  气液分配盘。使进入反应器的物料均匀分散,与催化剂颗粒有效的接触,充分发挥催化剂的作用。反应器内物流分配极为关键,分布不均匀,易引起原料油走短路。


  反应器内部结构及各部分的作用


  积垢篮。为反应器的进料提供更多的流通面积,使催化剂床层可聚集更多的锈垢和沉积物而不引起床层压降过分地增加。


  冷氢箱。作用是将上面床层流下来的反应物料和冷氢充分混合,使物料进入下一床层之前重新分布均匀。冷氢箱是安装在冷氢管下面的三快板组成。第一层板是截流盘,在这层板上只开有两个空,使全部物料和氢气都必须从这两个孔通过,使冷氢和反应物料充分混合。第二层板为筛板喷散盘。第三层为泡帽再分布板。


  反应器内部结构及各部分的作用


  出口收集器。用于支撑下层的催化剂床层作用,以减轻床层 的压降和改善反应物料的分配。


  催化剂床层支持件和热电偶


  支持件有:T形梁、格栅、筛板和磁球


  热偶:反应器分上下两个床层。反应器入口一个热偶(炉出口温度), 反应器出口一个热偶。


  每一床层上下各有两层热偶,每一层有三个热偶。共12个热偶。


  反应器轴向设置四层热偶主要是监视反应器温升情况。


  反应器径向设置三个热偶,主要是为了反映径向温度差。


  径向温度分布是流体分布均匀性的直接反映,是床层内构件及催化剂 装填好坏的最好评价。低流速区,反应物与催化剂接触时间长,使得反应深度增加,反应放出的热量多,但携热能力小,形成热量积聚而出现高温区。相反在高流速区,反应物与催化剂接触时间短,使得反应深度低,反应放出的热量低,但携热能力大,出现低温区。径向温度分布是床层内构件及催化剂装填好坏的最好评价。反应器进出口压差反映了床层压降的大小,反映了床层结焦的程度。


  磁球的作用:


  1、固定催化剂床层,防止高速的反应介质冲击催化剂床层,造成床层扰动。


  2、能部分起到过滤介质中铁屑、焦质等杂质的作用,以保护催化剂。


  3、磁球具有均匀分配物料的作用 。


  催化剂卸剂


  反应器入口人孔密封面及螺栓保护好,防止拆卸内部构件时遭到损坏。


  在此次催化剂卸剂工作中,考虑到加氢催化剂没有经过再生,含硫量高,可能会出现硫化亚铁自燃的情况。车间及时联系足量的干冰,以保护催化剂装桶后由干冰封存,隔绝氧气。


  反应器在微正压氮气的保护下卸剂,施工人员佩戴正压式呼吸器进行作业。且要求施工单位控制卸剂速度,防止高速摩擦发热导致催化剂自燃。


  催化剂装填


  为保护催化剂,减少催化剂降落过程中冲击、碰撞造成破碎,催化剂装填公司使用自己携带的带有S形折流板的不锈钢降料管,装填下部床层。由于不锈钢管可有效减缓催化剂降落速度,导致催化剂装填过于疏松,密度过低,为839.8 kg/m3。与石科院提供的900 kg/m3差距较大。


  将不锈钢降料管更换为帆布管,使上层催化剂装填堆积比提 高到863.3 kg/m3。


  装填中催化剂装填公司严格按照催化剂装卸剂技术协议要求,每装填一斗耙平一次,再取四点测量空高,四点数据差值在2cm以内。在安装积垢篮及装填上部瓷球时,对每个积垢篮口用编织袋进行封堵 


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