金陵卫建军金陵分公司150万吨加氢裂化装置开工总结17_金陵开工总结

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加氢裂化协作组第六届年会报告论文选集

金陵分公司150万吨加氢裂化装置开工总结

卫建军

邢献杰

（中国石化金陵分公司加氢裂化车间

江苏南京

210033）

主题词

加氢裂化

FC－14催化剂

硫化

开工前言

150万吨/年加氢裂化装置是“十五”金陵分公司1300万吨炼油改造项目的配套装置。该装置由中国石化洛阳石油化工工程公司及金陵石化工程公司设计院共同设计，采用单段全循环加氢工艺，所用催化剂为抚顺石油化工研究院开发FF-16/FF-26加氢精制催化剂和FC-14单段加氢裂化催化剂，以沙特轻质蜡油和焦化蜡油的混合油为原料，生产航煤、柴油、液化气、轻石脑油和重石脑油。该加氢裂化装置于2004年12月建成中交，2005年2月27日完成催化剂装填，3月21日开始进行催化剂预硫化，4月6日开始催化剂润湿和原料油切换，4月8日产品合格，装置一次投产成功。催化剂装填

金陵分公司150万吨/年加氢裂化装置催化剂装填于2005年2月23日开始，至2月27日结束，催化剂总装填量为267.02吨，其中FZC-100加氢保护剂1.78吨，FZC-102加氢保护剂2.55吨，FZC-103加氢保护剂3.99吨，FF-16加氢精制催化剂65.40吨，FF-26(φ3)加氢精制催化剂8.82吨，FF-26(φ1.2)加氢精制催化剂36.38吨，FF-14加氢裂化催化剂148.10吨。各反应器具体装填情况见表1和表2。

表1 R1001催化剂装填表

床层 一床层

二床层

装填物 FZC-101 FZC-102 FZC-103 FF-26粗条 FF-16 FF-26粗条 Ф6瓷球

Ф13瓷球 Ф13瓷球

装填高度/mm

450 600 100 2615 170 55 20 80 1400 1871 3149 200 80

体积/m3 2.08 6.23 8.31 1.43 36.22 2.35 0.76 0.28 0.80 18.00 27.30 39.19 2.38 1.09

重量/kg 1777 2550 3990 1140 28050 1920 1340 400 1140 14250 23100 36380 1920 1700 5600

堆密度/kg.m-3

854 409 489 797 774 815 1759 1444 1425 792 846 921 807 1560 FF-16 FF-16 FF-26 FF-26粗条

Ф6瓷球 Ф13瓷球

生产技术总结与扩能改造

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表2 R1002催化剂装填表

床层 一床层

二床层

三床层

装填物

Ф13瓷球

装填高度/mm

3860 80 80 80 3854 80 80 80 4524 306 100

体积/m3 1.36 53.46 1.10 1.11 1.10 53.38 1.11 1.11 1.01 60.03 4.24

重量/kg 2080 47800 1650 1200 500 1720 46600 1660 1300 400 1400 53700 3840 2300 6000

堆密度/kg.m-3

1529 894 1500 1563 873 1500 1386 895 906 FC-14 Ф3瓷球 Ф6瓷球 Ф13瓷球 Ф13瓷球

FC-14 Ф3瓷球 Ф6瓷球 Ф13瓷球 Ф13瓷球

FC-14 FF-26粗条

Ф6瓷球 Ф13瓷球

表3 不同条件下反应器的径向温度分布

一床层

二床层

三床层

顶部 中部 底部 顶部 中部 底部 顶部 中部 底部

369.6 368.2 369.3 369.2 369.3 368.3 369.5 369.4 369.2 368.7 369.2 369.5

硫化结束时R1001床层温度分布(℃)近端 368.2 的床层温度分布

中端 368.1 远端 368.4 R1002床层温度分布(℃)近端 369.1 366.9 366.5 367.8 367.2 365.2 365.1 364.3 365.2

中端 369.2 366.8 366.8 367.9 367.1 365.4 365.5 364.2 365.1 远端 369.3 367.1 366.7 367.5 367.4 365.2 365.5 364.5 365.4

361.4 361.5 367.6 375.0 363.0 358.7 366.3 373.2 361.4 361.1 367.0 373.6

中端 354.6 远端 354.9 低负荷条件R1001床层温度分布(℃)近端 353.8（反应进料110t/h）的床

层温度分布 R1002床层温度分布(℃)近端 376.9 382.4 388.1 384.2 387.3 392.2 384.1 388.1 389.6

中端 379.4 380.5 386.4 384.6 387.3 389.5 385.1 386.3 389.4 远端 377.4 381.8 388.1 385.0 387.7 391.5 384.4 387.3 389.7

390.1 389.9 397.2 404.6 390.8 389.0 397.7 404.4 390.5 389.2 396.8 403.4

高负荷条件R1001床层温度分布(℃)近端 381.9（反应进料110t/h）的床

中端 381.6 远端 382.8 层温度分布 R1002床层温度分布(℃)近端 404.5 409.3 412.4 406.8 408.9 415.2 406.0 410.7 412.4

中端 404.7 409.8 412.4 403.9 408.5 410.9 406.5 408.9 412.0 远端 404.5 409.3 413.6 407.6 407.2 415.8 405.2 409.5 411.7 催化剂装填效果分析：（1）从3硫化结束时的床层温度分布可以看出，R1001、R1002166

加氢裂化协作组第六届年会报告论文选集

各床层径向温差在0.1～0.5℃，说明反应器内因热电偶测量误差造成的床层径向温差很小，反应器内的热电偶是准确的。（2）R1001、R1002一床层无论在高负荷或低负荷条件下，径向温差最大为1.1℃，最小为0.7℃，说明两个反应器一床层的催化剂装填是均匀的，床层内的沟流效应很低。（3）R1001二床层在高负荷时，由于R1001二床层入口温度与R1001一床层出口温度相差不大，最大径向温差仅为0.9℃，说明R1001二床层的催化剂装填是均匀的，床层内的沟流效应很低。而R1001二床层在低负荷时，由于R1001二床层入口温度与R1001一床层出口温度相差较大，最大径向温差为2.8℃，我们认为此径向温差不是因床层内的沟流效应造成的，而是因由于R1001二床层入口温度与R1001一床层出口温度相差较大急冷氢用量大造成的，同时说明金陵分公司150万吨加氢裂化ф4200的大直径反应器床层间的冷氢分布不是很均匀，有待改进。催化剂的硫化 3.1 硫化过程

催化剂硫化采用干法硫化，所用的硫化剂是二甲基二硫化物（DMDS）。

2005年3月21日13:00装置达硫化条件：冷高压分离器V1003压力为15.25MPa，温度

340℃，C1001出口环氢量320000Nm/h，R1001的入口温度182℃，R1002的入口温度177℃，循环氢纯度90.12%。

2005年3月21日13:24开P1035开始硫化，开始注硫量为600kg/h，半小时后调整注硫量为1500kg/h。15:00吸附热穿过全部反应器床层，产生最高温升约5～7℃后，以≯3℃/h速度升温，19:00冷高分见水，R1002出口20:00测出硫化氢浓度70g/g。

2005年3月22日3:00R1001入口温度升至230℃，开始230℃恒温至11:30恒温结束，本阶段循环氢中硫化氢浓度为4200～8400g/g。R1001入口以≯4℃/h速度向290℃升温。13:30班组人员巡检发现冷高分V1003液面开关LSA1113A下设备法兰焊缝开裂，并有大量气体外泄，紧急放空处理。

2005年3月25日12:00装置达硫化条件，开P1035开始硫化，由于上次硫化230℃恒温阶段已经结束，故本次硫化取消了230℃恒温步骤，为节约时间并考虑硫化吸附热会造成床层超温的影响，本次硫化R1001入口温度改为195℃，将230℃前的升温速度改为按≯6℃/h控制。开始注硫时循环氢硫化氢浓度为600g/g，13:30R1002出口硫化氢浓度达到1000g/g。17:30R1001入口升温至246℃，由于巡检发现A1001除A、F、H台不漏外其余均漏，为保证装置安全于17:30开始降温撤压。

2005年4月4日9:30装置达硫化条件，开P1035开始硫化，本次硫化R1001入口初始温度按照220℃控制，本次硫化取消了230℃恒温步骤，230℃以后按照升温曲线要求进行升温。11:00R1001入口达到230℃，首先R1001入口以≯4℃/h速度向290℃升温。4月5日3:30R1001入口温度达到290℃。接着R1001入口以≯6℃/h速度向370℃升温，于16:00入口温度升到370℃。370℃恒温从16:00到24:00结束。结束时R1001入口温度为370℃，循环氢中H2S浓度为22000g/g。

R1001入口露点与R1002出口气体的露点差≯3℃，且均低于-19℃。R1001入口气体的H2S浓度22000g/g与R1002出口气体中的H2S浓度21000g/g基本相同，且连续4小时H2S浓度＞1.0v%。冷高分无水继续生成。

生产技术总结与扩能改造

167 3.2 硫化效果分析

催化剂预硫化时，在反应器内会发生下述两个主要反应：

(1)硫化剂(DMDS)首先和氢气反应，产生硫化氢和甲烷，此反应为放热反应。该反应一般发生在精制反应器R1001的入口处，反应速度较快。

(CH3)2S2+3H2 = 2H2S+2CH4

(2)氧化态的催化剂活性组分(氧化镍、氧化钼等)和硫化氢反应变成硫化态的催化剂活性组分，该反应是放热反应，发生在反应器内的各个催化剂床层上。预硫化时出现的温升现象即是此反应所致。

3NiO+2H2S+H2

= Ni3S2+3H2O MoO3+2H2S+H

2= MoS2+3H2O WO3+2H2S+H2

= WS2+3H2O 根据上述化学反应方程式及FF-16催化剂（MoO3为25.5%、NiO为3.8%）、FF-26催化剂（MoO3为26.0%、NiO为4.3%）、保护剂（MoO3为7.0%、NiO为2.0%）、FC-14催化剂（WO3为23.5%、NiO为6.0%）中活性金属组分含量可计算出单位催化剂硫化完全所需硫化剂的理论量和生成水理论量。催化剂硫化时，硫化剂C2H6S2的理论用量及生成水理论量的计算结果列于表4。实际用硫量见表5。

表4 硫化剂用量和生成水量(理论量)硫化剂 催化剂名称 催化剂组成/% MoO3 NiO WO3

催化剂实际装填量/kg 硫化1kg催化剂所需的硫化剂用量/kg 硫化1kg催化剂所生成水量/kg 硫化剂量/kg 生成水量/kg 理论总硫化剂量/kg 理论总生成水量/kg

表5 硫化硫平衡表

入方 出方

项目

加入DMDS总量 高分排水溶解硫

第一次硫化中断放空量 第二次硫化中断放空量

第三次硫化结束残存于系统 排放氢排放量 泄漏量

催化剂反应用量

折合DMDS量/kg

48400 350 2409 2946 2125

9030 1595 38072

FF-16 25.5 3.8

保护剂

7.0 2.06.0 23.5 148100 0.1205 0.0693 17846 10263

45200 8317 0.1878 0.0541 0.1080 0.0311 8488 450 4881 259

38899

22264 本次催化剂硫化共注DMDS 48400kg，催化剂实际反应耗DMDS硫量为38072kg，是理168

加氢裂化协作组第六届年会报告论文选集

论量38899kg的97.87%，这个值已达到了较高的水平，说明本次硫化效果良好。本次硫化的升温曲线见图1。

400实际硫化曲线25000350R1001入口温度℃R1002出口气体H2S(ppm)20000R1001入口温度3002005年3月22日13:30第以次硫化中止2502005年3月25日17:30第2次硫化中止2005年4月4日9:30第3次硫化开始***002005年3月25日12:30第2次硫化开始5000150005硫化-3时-2间1 ,16h:00201905:0-30-221:2 300:002:305:007:20310005:-30-21205 :313020:3050-4-416: 1000:0012:3150:0170:3200:0220:301:003:306:008:3110:0130:3160:0180:3210:00时间20

图1 硫化控制曲线引入加氢柴油和逐步切换蜡油

催化剂硫化结束后，将反应器入口温度以20~25℃/h的速度降温至150℃，待各反应器各床层温度稳定后，引入加氢柴油进行润湿。开工过程中所用加氢柴油和沙轻蜡油性质见6。

表6 加氢柴油和蜡油主要性质

原料油

密度/kg.cm-3 馏程/℃ FBP/5% 10%/30% 50%/70% 90%/95% EBP S/% N/g.g-1 残炭/% 水分/% 金属组成/g.g-1 Fe/Na Ni+Cu+V

加氢柴油 819.2 245/259-/-296/--/341 346 0.0008 0.6 痕迹

沙轻蜡油 903.3-/324 341/384 411/435 469/-504 2.26 761 0.04 0.03 0.1/0.1 0.1 引入加氢柴油时主要工艺条件：R1001入口温度为150℃，V1003压力为15.0MPa，V100

3生产技术总结与扩能改造

169 温度为49℃，循环氢量为320000Nm3/h。

4月6日10:28开始引入加氢柴油，进料量为68t/h，催化剂床层温波为15~30℃。11:40温波通过，热高分建立液面后，以15℃/h提升R1001入口温度至200℃，待催化剂床层温度稳定后，开始分步切换蜡油原料。为了确保装置操作平稳，切换蜡油时分为四个步骤进行，分别切换25%、50%、75%和100%。

16:00开始切换25%蜡油，并且以8~10℃/h提升R1001入口温度，待催化剂床层温度稳定一段时间后，继续提高蜡油切换比例。

4月7日2:00左右进料完全切换为蜡油，继续提高R1001入口温度，调整操作。4月8日，产品合格，150万吨/年加氢裂化装置一次投产成功。当日装置操作条件、主要产品性质见表7～8。

表7 150万吨/年加氢裂化装置主要操作条件

时间 新鲜进料/t.h-1 循环油进料/t.h-1 反应总进料量 反应入口压力/MPa 循环氢/Nm3.h-1

R1001 1床层温度(入口/出口)/℃

2床层温度(入口/出口)/℃ 精制空速/h-1

R1002 1床层温度(入口/出口)/℃

2床层温度(入口/出口)/℃ 3床层温度(入口/出口)/℃ 裂化空速/h-1

总温升

R1001/R1002/℃ 平均反应温度

R1001/R1002/℃ 氢耗/Nm3.t-1 转化率/%

2005年4月8日

50 160 16.30 310000 365/382 382/395 1.45 395/403 401/407 398/405 1.08 30/21 385/402 275 71

表8 加氢裂化产品分布及其主要性质

加氢裂化产品 密度/kg.m-3 馏程/℃ FBP/10% 50%/90% EBP 闪点/℃ 冰点/℃

银片腐蚀/级 铜片腐蚀/级 凝点/℃ S/g.g-1

轻石脑油

25/37 76/80 83

11.4

重石脑油 746.5 83/93 115/145 164

2.7

航煤 802.7 181/193 207/237 256 67

柴油 835.6 268/282 304/329 339 >90

未转化油

2005年5月30日

175 71 246 16.30 342300 369.5/388.3 387.6/400.9

2.23 4004.2/409.3 403.7/411.0 403.6/408.6

1.66 32.04/18.31 390.9/406.5 324.33 63 170

加氢裂化协作组第六届年会报告论文选集 开工正常后装置的操作条件、产品收率及主要产品性质

开工正常后装置的操作条件、产品收率及主要产品性质见表7和表9。

表9 加氢裂化产品分布及其主要性质

产品 密度/kg.m-3 组成/v% H2 CH4 C2H6 C3H8 n-C4H8 i-C4H8 馏程/℃ FBP/10% 50%/90% EBP 闪点/℃ 冰点/℃ 银片腐蚀/级 铜片腐蚀/级 凝点/℃ S/g.g-1 收率/% 干气

37.8 37.5 7.1 16.0 0.9 0.2

3.98

LPG

87.5 12.5

0.39

轻石脑油

24/28 45/65 83

11.4 6.16

重石脑油 733.9

91/96 105/123 143

2.7 10.37

航煤 799.4

145/166 201/240 254 42

柴油 843.1

280/294 307/333 342 >90

-20 1.4 40.37

未转化油

-7 1.91 7.18 6 总结

首先要说明的是由于受本装置部分设备问题的困扰及新氢纯度的影响（设计值98.42%实际氢纯度仅为93%左右）尚未进行标定，以上采集的能耗数据、收率数据可能会与标定值存在偏差。

（1）此次选用的FC-14催化剂异构化反应能力很高，这从表8数据可以看出。 LPG产品中异丁烷的含量是正丁烷含量的7倍。

 从柴油的分析指标看FC-14生产的柴油密度在0.84左右，比金陵分公司100万吨/年加氢裂化柴油的密度仅大0.02左右，两者在馏程上相差也不大，而在凝固点上却有很大的差异，FC-14柴油凝固点在

 加氢尾油中异构烷烃含量的大幅增加直接导致其凝固点的下降，FC-14尾油中的凝固点基本在-4～-10℃范围波动。

（2）此次选用的FC-14催化剂对中间馏分油航煤、柴油的选择性很好，比较适合金陵分公司这样燃料型炼油厂的要求，其对中间馏分油的选择性可以达到78.25％。

（3）由于150万吨/年加氢裂化原料氢纯度仅为93％左右，比设计的纯度低了近6个百分点，导致装置目前生产存在两大问题。

生产技术总结与扩能改造

171  由于新氢纯度低直接导致脱硫后循环氢纯度处于较低的水平（在78%左右），为保

3证反应器入口氢纯度，尾氢外排量较大，约为4000Nm/h，导致装置氢耗水平比较大，约在330Nm3/t。

 由于反应氢分压较低导致本装置初期裂化反应温度较高，对FC-14的寿命提出了严峻的考验。

（4）从此次150万吨/年加氢的用能水平看（见表10），其单位原料油的能耗仅为41.44kg标油/t。说明本装置无论在热量回收上的流程设计上，还是降低能耗的操作调整方面均达到了较高的水平。

表10 加氢裂化耗能情况

项目 新鲜水/t.t-1 循环水/t.t-1 电/kWh.t-1 蒸汽/kg.t-1 燃料气/kg.t-1 燃料油/kg.t-1 能耗/kg标油.t-1

14.75

68.55

38.76

15.95

2.02

41.27 单位加工量耗能 0.024