一种渣油催化剂的加氢反应唯象动力学模型的建立及其失活分析.pdfVIP

一种渣油催化剂的加氢反应唯象动力学模型的建立及 其失活分析 王阔，桂兴华，吴晓军，宋丽娟 辽宁石油化工大学石油化工学院，辽宁抚顺 （113001 ） E-mail ：kkchemical@163.com 摘 要：本文以印尼减压渣油为原料,依据其在某种工业催化剂上的6000 小时运转评价数据, 讨论并建立了该催化剂加氢反应的唯象动力学模型。并依据该模型分别对于该催化剂的加氢 脱硫 (hydrodesulfurization,HDS)反应，加氢脱残碳(hydrodecarbonresidue, HDCRR) 反应以及加氢脱钒 (hydrodevanadium,HDV) 反应的动力学行为进行分析。同时通 过相关模型外推的方式获取在几种不同反应温度条件下以上三种反应的催化剂失活时间即 催化剂寿命。并依据相关运转数据以及所建立的动力学唯象模型对该催化剂的失活进行分 析。 关键词：渣油加氢；动力学模型 ；催化剂失活；结焦； 寿命考察；主成分分析 随着国际市场原油品质的日益劣化、重质化，同时相关的成品油标准的日益提高。对于 相关的重质油(渣油) 的加氢预处理日益为人们所关注。渣油加氢技术在渣油深度加工及利用 方面起着重要作用。其中在渣油加氢处理的诸多工艺中尤以固定床工艺最为成熟，其在国内 工业应用多年,并取得了较好的经济效益[1,2] 。 就渣油自身的组成成分而言，其包括了原油中的绝大部分硫化物，氮化物，以及几乎全 部的金属元素，除此之外其也拥有原油中的绝大多数胶质和沥青质。因此，其加氢反应产物 也较常规馏份油复杂的多，同时其相关的加氢工艺条件也较馏份油苛刻得多。 正是由于渣油作为原料油自身的复杂性，以及苛刻的工艺条件极易造成相关的加氢催化 剂的失活。其失活原因可能由于催化剂表面存在由反应中间产物中某些不稳定化合物聚合而 成的积炭所制[3] 。同时催化剂的积炭量速率及积炭量也取决于原料油的自身性质，催化剂特 征以及工艺条件等[4]，在不同的工艺温度，操作压力以及催化剂孔结构上产生的积炭类型也 是不同的[16] ，总的来讲[15] ：加氢过程的催化剂表面积炭量随着渣油油品中的Ｈ／Ｃ以及加 氢过程中的氢分压增加而降低，随着反应温度的升高而增加，而且催化剂的寿命与所处理油 品所包含的金属种类及含量密切相关[5,6,13,14] 。随着金属（尤其是钒）的沉积可能导致钒含量 较高的催化剂产生较大的积炭沉积[13] 。 本文以印尼减压渣油为原料，依据其在某种工业催化剂上的 6000 小时运转评价数据， 讨论并建立了该催化剂加氢反应的唯象动力学模型。并依据该模型分别对于该催化剂的加氢 脱硫(HDS)反应，加氢脱残碳(HDCRR)反应以及加氢脱钒(HDV)反应 (在本文中加氢脱镍 (hydrodenickel，HDNi)和加氢脱钒反应(HDV)统称为加氢脱金属反应(hydrodemetal，HDM)) 的动力学行为进行分析。同时通过相关模型外推的方式获取在几种不同温度条件下以上三种 反应的催化剂失活时间即催化剂寿命。并依据相关运转数据以及所建立的动力学唯象模型对 于该催化剂的失活机理进行分析。 1 试验部分 本次试验的设备是抚顺石化三厂中试基地的催化剂中型高压加氢试验装置。 原料油使用印尼减压渣油其相关的分析属性及加氢反应工艺要求列表如下: - 1 - 表 1.相关原料油的主要杂质含量分析 杂质类型 杂质含量/wt% 指定杂质脱出百分率/% S 0.02 88 CRR 3.0 53.5 其相关的反应工艺条件为: