制氢转化催化剂失活的原因分析及处理对策[精选].doc

制氢转化催化剂失活的原因分析及 处理对策 陈哲明 齐鲁石化公司胜利炼油厂（山东省淄博市２５５４３４） 摘要：对齐鲁石化公司胜利炼油厂第二制氢装置转化催化剂失活的原因进行了分析，并逐步实施处理方案，确保装 置长周期安全运行。 主题词：水蒸汽转化制氢装置水蒸汽转化催化剂失活再生原料优化 １转化催化剂失活简况 齐鲁石化公司胜利炼油厂制氢装置（二制氢） 本周期自１９９４年５月１２日起，连续正常运转达８个月，到１９９５年１月初时，转化管３米床层温度开始与日俱升，呈现上段催化剂逐步失活迹象。１月２２日晚，发现中变气冷凝水中凝结出具有浓烈萘味的黄色蜡状物，说明转化床层已发生了严重的芳烃穿透。 １月２３日，采取降量、提水碳比和更换低硫原料油等措施，但短时好转后情况继续迅速恶化。转化催化剂逐步失活的情况如图１所示。 图１失活前后的运转情况 经齐鲁石化公司研究院分析，黄色蜡状物中含萘７２％，菲１１．５８％，芘７．５７％，联苯４．０％，芴３．７９％，其余是少量萤蒽、苊和茚。到１月２５日，转化炉出口温度升到８０５℃，负荷仅７６％，水碳比为５，出口甲烷已接近９％，转化催化剂严重失活。 从转化炉看，失活前炉管上段普遍呈现豹斑，即所谓花管。而失活后整管从上到下，除炉顶附近外全都发红。３米床层的温度平均升高超过６０℃，达到７３０℃以上。转化床层阻力降没有明显变化，可以判断，转化催化剂活性的下降，是由于严重中毒造成的。 ２转化催化剂中毒主要原因分析 ２．１加氢脱硫系统操作条件 ２．１．１加氢反应器负荷 加氢反应器是保证转化剂正常运行的主要设备，要有足够的加氢催化剂才能保证将烃类中的有机硫充分转化成无机硫，然后被脱硫剂所吸收。国外对脱硫很重视，如从美、日等国引进的以轻油为原料的“两湖”化肥厂（湖北化肥厂和洞庭氮肥厂）的制氢装置，就设计了预脱硫工序。轻油经加氢除去大部分硫后，再经二次加氢、氧化锌脱硫剂吸收，最终除尽硫化氢。相比之下，国内对制氢装置的加氢脱硫却重视不够。胜利炼油厂和“两湖”厂有关数据见表１。 由表１可见，“两湖”厂进料量仅是二制氢的１．７４倍，但催化剂藏量却是二制氢的８倍，即二制氢加氢反应器负荷是“两湖”厂加氢反应器的４．６倍。 表１二制氢和“两湖”厂加氢数据对比 项目 “两湖”厂齐鲁第二化肥厂 胜炼 二制氢 加氢反应器直径燉ｍ２．１３４２．１３４１．４ 加氢催化剂床层高度燉ｍ８．１５４７．７７２．３０ 加氢催化剂藏量燉ｍ３２８．３３２７．８３．５４ 催化剂床层高径比３．８２３．６４１．６４ 原料油流量燉ｔ燈ｈ－１２３．０－１３．２ 液体空速燉ｈ－１１．１０－５．３３ 二制氢加氢催化剂的液体空速太大，已达到所 用Ｔ２０１加氢催化剂推荐液体空速１～６ｈ－１的上 限，再加上催化剂床层高径比太小，更使得油中有 机硫容易穿透床层。事实上本周期两次分析加氢 后的油中硫，都发现有有机硫，１９９４年９月的一次 分析，有机硫含量为３．３ｐｐｍ，转化催化剂中毒后 分析为１６ｐｐｍ。 ２．１．２脱硫反应器 二制氢有两台脱硫反应器，串联操作，反应器 直径为１．６ｍ，设计床层高度为２．４ｍ，装剂４．８２５ ｍ３，最高装到２．６ｍ时才有５．２ｍ３脱硫剂。而与二 制氢脱硫流程一样的“两湖”厂的终脱硫，每台反 应器装脱硫剂２８．３ｍ３，齐鲁第二化肥厂装２９． １５ｍ３。二制氢脱硫剂仅为“两湖”厂的１燉６。 由于二制氢设计脱硫剂装置偏小，而目前实 际进料中硫含量又是设计值的４倍多，这就使得二 制氢不得不在长周期运转中频繁采用切换硫穿透 的反应器更换脱硫剂的操作。这种操作劳动强度 大、分散管理精力，影响正常运转，并有一定的危 险性（阀门内漏）。 此外，所用Ｔ３０５脱硫剂要求床层高径比大于 ３．０，在此条件下原料硫含量小于１００ｐｐｍ时，穿 透硫容大于２５％。而二制氢床层高径比只有１．５， 远不符合脱硫剂的要求。当油中硫含量高时，容易 引起硫穿透床层，使转化剂中毒。 ２．２原料油 二制氢设计的原料油为重整拔头油和抽余油 各５０％的混合油，油硫含量２０ｐｐｍ。实际使用的原 料油中抽余油约占１燉７，大部分是三套常顶石脑油 和加氢裂化的石脑油，有时还有济南炼油厂石脑 油。从而使二制氢原料性质复杂多变。 ２．２．１氯、硫含量高 油中氯含量一般为２～６ｐｐｍ。硫含量变化很 大，单用抽余油时才几个ｐｐｍ，单用三套常顶石 脑油时常超过１００ｐｐｍ。硫含量高时脱硫前沿区加 长，易穿透脱硫床层。再加上没设置脱氯设施，直 接影响脱硫剂的硫容。１９９５年１月４日和８日的原料 油满罐分析硫含量为１８２ｐｐｍ和１４４ｐｐｍ，也正是 从这时起，转化３米床层温度开始急剧上升（见图 １）。原料油平均硫含量，１９９４年９月为１１０．６ｐｐｍ， １０月为１０１．９ｐｐｍ，两个月的进料就带入１．６吨硫， 已足以使一个反应器