[发明专利]一种固定床渣油加氢方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种固定床渣油加氢方法，具体地，涉及一种延长固定床渣油加氢装置操作周期的方法。

背景技术

固定床渣油加氢技术具有工艺成熟、操作简单和产品质量好等优点，是目前工业上最常用的渣油加氢技术。但固定床渣油加氢装置的操作周期比较短，一般为一年左右。制约固定床渣油加氢装置操作周期的主要因素有反应器压降、床层热点和催化剂寿命等。固定床渣油加氢装置压降上升最主要的原因是原料渣油中的铁、钙和固体颗粒物在催化剂床层沉积、堵塞反应器。工业上延缓压降上升的常用方法包括：（1）增加保护剂装填量，但该方法降低了主催化剂的装填量。（2）采用可以甩掉的保护反应器，当压降增加到设计极限时保护反应器短路，物流直接进第二反应器，但该方法将造成保护反应器有一半的周期无法利用。（3）采用移动床反应器，但大幅度增加了投资。（4）采用切换式保护反应器，切换过程复杂且增加投资。

固定床渣油加氢处理催化剂的失活包括积炭和金属沉积两个因素：在运转初期，催化剂快速积炭而导致快速失活；而在催化剂活性较稳定的中期，催化剂上的积炭量较稳定，金属沉积为催化剂失活的主要因素。金属在催化剂孔中的沉积会导致孔径逐渐变小，直至渣油大分子无法在在孔中扩散。在渣油加氢装置的运转后期，加氢脱金属催化剂的容金属能力迅速下降，导致进入后续加氢脱硫催化剂、加氢脱残炭催化剂和/或加氢脱氮催化剂床层的金属量大大增加，而后续催化剂的容金属能力较低，从而造成整体催化剂活性迅速下降。因此增强渣油加氢脱金属催化剂的容金属能力可延长固定床渣油加氢装置的操作周期，容金属能力也是衡量渣油加氢脱金属催化剂性能最主要的指标之一。实际在固定床渣油加氢工业装置运行过程中加氢脱金属催化剂的利用效率较低。对工业废催化剂的分析发现，渣油加氢脱金属催化剂上的金属沉积量沿反应器轴向一般呈半U型或半M型分布，即脱金属反应器内前部催化剂的金属沉积量较高，基本达到其设计的容金属量，而后部催化剂的金属沉积量很低，催化剂利用率很低，造成较大浪费（可参见“渣油加氢催化剂上金属沉积与分布研究”，炼油技术与工程，2005(10)：第52-54页）。

目前延长渣油加氢装置操作周期的思路包括：（1）优化催化剂设计，开发容金属能力更高，积炭更少，活性更高而失活更慢的催化剂；（2）优化催化剂级配，以降低渣油加氢催化剂上的积炭以及降低床层热点出现的风险；（3）通过改善物流分配等方法延缓渣油加氢反应器压降的上升。相关的专利申请如下：

US6554994B1采用上流式反应器作为保护反应器，由于上流式反应器在正常操作过程中催化剂有微膨胀，可以提高催化剂的容金属能力，从而延长催化剂的使用寿命。但上流式反应器操作稳定性较差，工业实践发现其延长催化剂使用寿命的效果并不明显。

CN1147570C采用沿物流方向活性逐步降低的原则，将脱硫和脱氮反应区各分为两个或两个以上的床层，且在两个床层之间增设一个混合过渡床层。其主要目的为改善催化剂间的过渡性能，减少热点的出现，延长催化剂寿命。然而，该专利申请的方法并没有解决渣油加氢催化剂的容金属问题，因而延长催化剂使用寿命的效果并不明显。

CN1102452C提供了如下方法：在渣油催化剂正常运转期间，在不停工的情况下将渣油原料切换为含有硫化剂的馏分油进入催化剂床层；硫化后再切换为正常的重、渣油原料，以延长渣油催化剂使用寿命。该专利申请的方法也没有解决渣油加氢催化剂的容金属问题，因而延长催化剂使用寿命的效果也不明显。

CN1275684C提供了一种可延缓压降上升的反应器和方法，该反应器可同时使用在上流式工艺和下流式工艺中，通过在操作过程中不定期地切换反应器中物流的方向，该方法较好地解决了固定床渣油加氢保护反应器压降上升的问题。然而，该专利申请的方法没有提供与该操作工艺相匹配的催化剂级配方法，则默认为采用传统的催化剂级配方法，即催化剂种类为多种时沿轴向催化剂孔径逐渐变小，活性逐渐变大，这会导致该工艺在脱金属反应器应用时存在困难，因为在某个阶段孔径小、活性高的催化剂会直接遇到杂质含量高的原料，催化剂失活较快。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的固定床渣油加氢方法中催化剂的使用寿命较短的缺点，提供一种新的固定床渣油加氢方法。