NJBMDA-Ⅱ催化剂在白油加氢脱芳烃装置的工业应用

王 文 丰

(南京炼油厂有限责任公司，南京 210033)

NJBMDA-Ⅱ催化剂在白油加氢脱芳烃装置的工业应用

王 文 丰

(南京炼油厂有限责任公司，南京 210033)

介绍了白油加氢脱芳烃工艺技术和NJBMDA-Ⅱ型高效芳烃加氢催化剂在南京炼油厂有限责任公司白油加氢脱芳烃装置上的工业应用情况。工业应用结果表明：NJBMDA-Ⅱ型催化剂的低温活性好，在初始反应温度125 ℃左右即有很强的活性，液相体积空速高；在反应器入口温度135 ℃、氢分压2.0 MPa、体积空速1.0 h-1、氢油体积比400的工况下，反应生成油中芳烃质量分数小于0.1%，生产工艺流程和控制过程简单可靠，可满足低芳烃环保型精制白油产品的规模生产需求，具有较好的经济效益。

加氢 脱芳烃 催化剂 白油 低温活性

白油系列产品(脱芳溶剂油)作为一种优质的基础化工原材料，广泛应用于医药、淬火油、印刷油墨、食用油、农药、橡胶、皮革、杀虫剂、香料、变压器油、玻璃溶胶剂、液体蚊香、印染助剂、干洗剂等行业中，对提高后续产品的性能、附加值等发挥着十分重要的作用。

随着生活水平和生产工艺环保要求的提高，优质白油的生产已向系列化、低硫含量、低芳烃含量方向发展，国外如EXXON公司的D系列溶剂油、SHELL公司的SS系列溶剂油均要求芳烃质量分数小于0.1%[1]，国内如清江石化公司、杭州炼油厂等生产的精制白油产品的芳烃质量分数指标小于0.2%或0.5%，实际产品中芳烃含量更低。NJBMDA-Ⅱ型高效芳烃加氢催化剂是南京博明科技有限公司生产的以镍为主、添加钼等其它活性组分的加氢催化剂，载体为氧化铝。该催化剂可以在较为缓和的条件下有效脱除石油轻质馏分的芳烃，广泛应用于苯加氢制环己烷、抽余油加氢、工业粗己烷的加氢精制、白油加氢、润滑油加氢等不饱和脂肪烃和芳香烃的加氢反应，大大降低芳烃含量，以满足油品的安全环保性能。南京炼油厂有限责任公司(简称南炼公司)采用NJBMDA-Ⅱ催化剂，以中国石化某分公司生产的加氢裂化喷气燃料组分油为原料生产低硫含量、低芳烃含量的环保型精制白油产品。本文主要介绍白油加氢脱芳烃工艺技术和NJBMDA-Ⅱ催化剂在南炼公司白油加氢脱芳烃装置的工业应用情况及效果。

1 白油加氢脱芳烃工艺技术及催化剂

1.1 工艺流程

南炼公司的白油加氢装置可分为两部分：反应系统和分馏系统。反应系统采用含镍、钼的NJBMDA-Ⅱ催化剂，在一定的压力、温度和临氢工况下，对原料进行深度脱芳烃处理；分馏系统主要对脱芳反应后的生成油进行切割分馏，生产出不同牌号的精制白油系列产品，原则工艺流程示意见图1。原料油自装置外进入原料油缓冲罐，经原料泵升压后与循环氢混合，再经换热器预热后进入加热炉加热到预定温度，进入加氢反应器，在催化剂的作用下进行加氢脱芳烃反应，反应生成油经换热器和水冷却器换热、冷却后进入高压分离罐中进行油、气分离，分离出的气体经分液罐分液、再经循环氢压缩机升压，与来自系统的新氢混合后循环使用，分离出的油相自压送至负压分馏系统，经切割分馏，生产系列精制白油产品。反应系统的设计操作参数见表1。

芳烃加氢反应是一个强放热、相对分子质量减少的可逆反应，如在200 ℃时苯加氢产生的热量为214.0 kJ/mol[1]，且随着反应的发生分子数减少。从动力学角度分析，提高温度有利于反应速率常数的提高，对芳烃的转化有利，提高氢分压有利于提高芳烃加氢饱和反应速率[2-6]；从热力学角度分析，提高反应温度，逆向反应速率的增值大于正向反应速率的增值，表现为平衡转化率的降低。因此，相对低温、较高压力对提高转化率是有利的。

图1 白油加氢装置原则工艺流程示意

表1 反应系统的设计操作参数

项 目初期末期反应器进料量∕(t·h-1)5.05.0反应器入口压力∕MPa2.22.5反应器入口温度∕℃125190体积空速∕h-11.0≥0.5氢油体积比≥300≥300氢纯度,%≥90≥90加热炉炉膛温度∕℃800800

1.2 原料及产品技术指标

由于硫、氮、金属等杂质均对芳烃加氢催化剂有较大的危害，且各类精制白油产品对此类杂质也均有较高要求，所以，一般采用加氢裂化装置生产的喷气燃料作为原料，生产各种牌号的精制白油产品，原料的主要参数要求见表2，部分精制白油产品的指标见表3。

表2 原料的主要参数要求

表3 精制白油产品的技术指标

1.3 催化剂理化指标及技术性能

NJBMDA-Ⅱ催化剂的主要理化指标见表4。该催化剂具有良好的低温加氢活性，以预还原态(表面氧化膜)出厂，使催化剂具备良好的还原活性，同时便于催化剂的安全运输和用户现场还原使用。还原后的催化剂初始活性温度为125～130 ℃，一般使用温度为140～200 ℃，在200 ℃以上长期操作时会影响催化剂的活性和寿命，氯化物、硫化物等都能使催化剂中毒，需要严格控制。催化剂的加氢反应工艺性能见表5。

表4 催化剂的主要理化指标

表5 催化剂的加氢反应工艺性能

2 催化剂的工业应用

2.1 催化剂的装填和还原

脱芳烃反应器为绝热床立式反应器，直径为1 m，在催化剂装填前对反应器内构件及内部情况进行检查，确认合格后，采用布袋装填方法进行催化剂的装填，总体上要求控制催化剂的自由落体高度小于1 m，催化剂下放速度不宜太快，以防催化剂破碎或“架桥”等不良现象发生。催化剂装填工作于2013年1月31日完成，具体装填情况见表6。催化剂装填的设计切线高度为8 m，实际装填催化剂高度为8.1 m，体积为6.28 m3，质量为6 970 t，装填密度为1.11 t/m3。

表6 脱芳烃反应器中催化剂装填情况

由于NJBMDA-Ⅱ催化剂的预还原过程已在催化剂生产厂家专用的装置中进行，仅在催化剂表面裹覆一层氧化膜，所以，只需将催化剂表面氧化膜还原即可。在实际还原条件下氧化镍、氧化钼的还原反应是微放热反应，还原气体中往往会有少量的O2，CO，CO2等杂质，这些杂质能与催化剂化合发热或因催化剂作用而发生放热的化学反应。因此，要严格控制杂质含量(w)在20 μg/g以下。

在反应器装填结束后，进行反应系统氮气气密、置换和氢气还原工作，还原结束后在分液罐和高压分离罐的罐底切出还原水共350 kg，总体上达到了催化剂的还原要求。

2.2 装置的投料试生产

按照开工前联合检查要求进行相关检查合格后，装置于2013年2月5日投料试生产。由于是新催化剂，初期活性强，为防止超温超压，刚开始投料时反应器压力控制在2.2 MPa、反应器入口温度控制在125 ℃。试生产期间，原料芳烃质量分数为15%，进料量由最初的2 t/h分阶段提高到4 t/h，反应器入口温度由125 ℃逐步提到130 ℃，观察反应器温升、压力等状况，检测分析生成油芳烃含量，对操作条件进行适当调整。初期催化剂的反应性能见表7。从表7可知，NJBMDA-Ⅱ催化剂的低温活性非常好，在125 ℃就有较强的脱芳烃活性，在反应过程中具有较大的温升，整体床层温升在40 ℃左右，生成油芳烃质量分数小于0.05%，优于催化剂的设计性能指标。

2.3 工业技术标定

为了考核NJBMDA-Ⅱ催化剂的各项性能指标和该白油装置的运行能力，在催化剂运行正常4周后于2013年3月10日9：00至3月12日9：00对装置进行了48 h的技术标定，标定期间的工艺性能指标和产品质量数据分别见表8和表9。从表8和表9可知，NJBMDA-Ⅱ催化剂的芳烃加氢饱和低温活性好，床层温升明显，在体积空速1.0 h-1的条件下生成油芳烃质量分数不大于0.05%，脱芳率达到99.6%以上，产品质量符合指标要求，在白油脱芳烃装置上的工业应用完全达到催化剂的预期性能目标。

表7 初期催化剂的反应性能数据

表8 标定期间催化剂的工艺性能指标

表9 标定期间产品质量数据

3 结 论

NJBMDA-Ⅱ型高效芳烃加氢催化剂在南炼公司白油加氢脱芳装置上得到成功应用，催化剂采用传统袋式装填，简单方便。生产控制良好，温升正常可控。工业标定结果表明，该催化剂低温活性好，初始温度在125 ℃左右即有很好的活性，液相体积空速高，脱芳烃能力强，能够较好地满足低芳烃环保型精制白油产品的生产需求。

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[3] 葛泮珠,任亮,高晓冬.催化裂化柴油中多环芳烃选择性加氢饱和工艺研究[J].石油炼制与化工,2015,46(7):47-51

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COMMERCIAL APPLICATION OF NJBMDA-ⅡCATALYST IN WHITE OIL DEAROMATIZATION UNIT

Wang Wenfeng

(NanjingRefineryCo.Ltd.，Nanjing210033)

The commercial application of high efficiency dearomatization catalyst NJBMDA-Ⅱ in white oil hydrogenation unit of Nanjing Refinery Co. was introduced. The results show that NJBMDA-Ⅱ has a good activity at low temperature， even at around 125 ℃ with high LHSV. At conditions of 135 ℃， hydrogen partial pressure of 2.2 MPa， LHSV of 1.0 h-1and H2/oil volume ratio of 400， aromatic content in the product is less than 0.1%. The process is simple and the control is reliable， which can meet the scale production demand for environment-friendly refined white oil with a fine economic benefit.

hydrogenation； dearomatization； catalyst； white oil；low temperature activity

2015-09-21； 修改稿收到日期：2015-12-28。

王文丰，硕士，高级工程师，从事炼油生产技术管理工作。

王文丰，E-mail：wangwf.jlsh@sinopec.com。