固定床渣油加氢催化剂失活的原因及对策分析

张月

摘 要：随着我国经济的不断发展以及科学技术水平的提升，我国对于石油资源的需求量也与日提升。因此，石油化工企业若想满足当前社会发展的石油需求，就需要平稳、安全、长期、高效地开展生产工作。固定床渣油加氢技术是现阶段石油企业开展重油改质工作中不可或缺的组成部分，其在进行的过程中需要使用昂贵的催化剂，然而在渣油加氢生产工艺中，常常会发生催化剂未使用多长时间，就失去活性的问题，这样会造成换剂周期的缩短，大大影响企业的经济效益，同时频繁的开停工操作也会带来更多的安全隐患。基于此，本篇文章对现阶段催化剂失活概念以及影响催化剂活性的因素进行了简单的阐述，并且根据这部分影响因素，提出了一系列具有针对性的解决措施。

关键词：渣油加氢;催化剂失活;原因对策

引言

随着供应炼油厂加工的轻质低硫原油逐年减少、重质含硫和高硫原油逐年增多及市场对重燃料油的需求量逐年减少，轻质运输燃料的需求逐年增多，越来越多的石油化工企业开始着力于利用加氢裂化处理、催化裂化等手段来提升原油深度加工能力。其中固定床渣油加氢技术是进行重油改质工作的关键方式之一，其不仅仅可以处理杂质含量较高的中东减压渣油，而且还可以为重油催化裂化提供优良的原料，从而在一定程度上提升产品的质量和轻油收率。在固定床渣油加氢生产工艺中，催化剂的使用寿命是影响装置长时间运转的关键制约因素，因此如何合理使用催化剂，延长催化剂的使用寿命成为了渣油加氢装置不容忽视的研究课题。

1.催化剂失活分析

在催化剂参与化学反应的前期过程中，会和原料油相接触，原料油中的大部分金属会直接吸附或者沉积在催化剂之上，造成催化剂出现偏流问题，进而使得反应床层产生异常热点，出现严重的结焦情况，从而导致积碳数量大幅度增加。与此同时，在有关人员对废旧催化剂开展分析工作后得出：催化剂的孔结构发生了非常大的改变，孔径缩小非常明显，在多种催化剂之中都出现了金属元素严重超标的情况，并且在脱硫催化剂和脱氮催化剂上还具有严重的结焦状况。由此可知，积碳和金属沉积是造成催化剂失活的主要因素。

2.导致固定床渣油加氢催化剂失活的影响因素

2.1催化剂级配装填

在装置加工减压渣油的过程中，渣油中的硫、金属以及残炭的含量比较高，所以，在固定床渣油加氢技术的利用过程中，会对催化剂活性造成一定的影响。其中不同固定床层区域的反应条件、浓度以及物质都有明显差异，所以，就需要在不同的区域放置不同性能和品质的催化剂，进而使得各个床层的催化剂成效不受影响。

通过对催化剂开展分析工作可得出，没有尺寸梯度的催化剂固定床层极易出现堵塞状况。除此之外，如果没有控制好催化剂的尺寸，就会造成截面区域的流体阻力大幅度增加，从而导致结焦情况的出现。对于前置催化剂孔径过小的状况，由于渣油分子没有办法渗透到内部区域，会使得孔口被焦炭或者金属等沉积物质所堵塞。这也是造成催化剂失活的关键因素。

2.2催化剂寿命

通过对固定床渣油加氢催化剂的失活影响原因进行剖析可得知，催化剂的原料性质是降低催化剂使用时间的关键原因之一。以Fe为例，其主要是由悬浮颗粒物和油溶性铁所构成，并且其会在催化剂的外表面作用下产生铁硫化物，而且其和积炭融合形成的大颗粒固体物质沉积在催化剂的外表面以及催化剂颗粒之间，这样一来，会在很大程度上降低床层的容隙率，还会造成床层顶板产生板结，最终会导致床层压力升高，影响催化剂使用的时间和稳定性。

2.3 预硫化

在现阶段的石油生产行业中，固定床渣油加氢装置催化剂的预硫化过程主要利用硫化油和硫化剂的湿化硫化法。其可以被划分为VGO中温硫化与柴油低温硫化等两个环节。通过实践可知，硫化温度、时间以及硫化氢的分压状况对于催化剂的使用时间也有着非常重要的影响。

3.固定床渣油加氢催化剂的失活控制对策

3.1催化剂级配装填控制

要想使得金属更为全面的从催化剂中脱除，从而减低对脱硫、脱氮流程的影响，就需要及时安排工作人员增加金属催化剂的容垢能力和活性。因为固定床渣油内部的沥青质和胶质含量比较多，会导致出现结焦的严重问题。所以，要在最短的时间内利用具有加氢裂解能力的脱硫以及脱氮催化剂来解决此问题。但是，从这两种催化剂的使用角度而言，其极易受到积炭问题的影响而产生失活问题。因此，还要及时增强催化剂的抗积炭能力，从而在一定程度上充分展现固定床渣油加氢装置的托残炭和脱硫的成效。

3.2催化剂寿命延长控制

想要延长催化剂的使用时间，首先就要及时扩大原油的储备能力。简单来说，就是要科学安排生产环节和流程来高效提升原料结构的作用稳定性和安全性。而对于扩宽稀释油，可以适当提升稀释油和减压渣油的配比来有效提升混合原料油的参数，从而使其可以达到预期的参数需求。其次，在石油生产企业利用蒸馏设备进行脱盐时，要保证渣油中钠离子的质量分数维持在3μg/g以内。对于原料油罐，要及时利用氮气来进行密封并保存，这样可以有效降低胶质材料生成的焦物质含量。最后，还要及时在上游设备中安装防腐装置，从而降低铁锈对装置催化剂的影响。

3.3预硫化效果控制

在控制预硫化效果的过程中：首先，应该要缜密地把控硫化油中碱性氮的含量。在这个过程中，由于处在硫化工作的初始阶段，所以在氧化状态的加氢催化剂酸性是大于硫化状态酸性的。因此极易出现吸附硫化油中芳烃和碱性氮的情况出现。这部分物质，不仅仅会增加催化剂的生胶覆盖活性点，而且还有可能会降低催化剂中硫化程度的影響。与此同时，要想控制循环氢中硫化氢的含量和温度关系，就要及时以硫化温度曲线为基础在低温环境下提升硫化剂的用量，从而高效降低后部床层催化剂金属过渡的还原反应程度，这样一来，就可以有效提升整个固定床渣油加氢催化剂体系的上硫程度。要想利用具有活性并且已硫化的催化剂开展加氢脱硫反应，要全面的把控好硫化油中的硫含量，为后部床层提供更多的硫化氢浓度。

结语

随着我国经济的不断发展以及科学技术水平的提升，使得各种石油产品的需求数目也在持续的增长。渣油加氢技术可以高效的对重油的品质进行优化和改善，但在技术应用过程中不可避免的要使用一些催化剂，并且催化剂的使用时间大部分都非常短。所以，石油生产企业要想提升催化剂的使用时间，防止其短时间失活，就要及时利用各种高效的策略，来全面维持催化剂的活性，使得这部分催化剂可以全方位展现自身作用，最大程度的提升产品生产率和生产成效。

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