预处理和加氢裂化催化剂提高加氢裂化装置潜能

加氢裂化预处理和分子筛加氢裂化催化剂广泛应用于炼油过程。选择合适的催化剂组合可以最大限度提高原料转化率，同时保持预期产品馏分高选择性。加氢裂化预处理催化剂主要目标是去除有机氮和硫，并使芳烃饱和。含氮化合物会显著降低加氢裂化催化剂的活性。此外，芳烃不易裂化，通过预处理催化剂使其饱和，生成的环烷烃在加氢裂化催化剂上更易裂化，同时增加了利润。

TK-611 HyBRIM是Haldor Topsoe最新HyBRIM催化剂之一，可提高加氢装置性能。为了满足炼厂需求，为各类原料提供灵活解决方案，Haldor Topsoe还研究了加氢裂化预处理催化剂与加氢重整催化剂间的协同作用。加氢裂化催化剂性能取决于分子筛类型、分子筛孔隙度、分子筛酸度和酸性位邻近度等因素。该公司还控制氧化铝、铝硅、金属和金属/ 载体关系，以及制造过程中严格质量控制，使得HyBRIM能达到预期催化剂性能。

Haldor Topsoe金属加氢裂化催化剂组合主要提供红色系列、蓝色系列和D-sel系列三种类型催化剂。红色系列提供最大限度加氢，提高石脑油和煤油收率，并改善未转化油（UCO）。蓝色系列平衡了中间馏分高收率和优化柴油特性。D-sel系列在煤油和柴油馏分中提供中间馏分最高收率。

商业经验Haldor Topsoe与La Rábida炼厂密切合作，目标是实现炼油利润最大化。La Rábida炼厂炼油能力950万吨/年，加上Gibraltar San Roque和Tenerife装置，总炼油能力接近2 607万吨/年。La Rábida炼厂NK装置以单级循环（SSREC）方式运行。加氢裂化装置最初设计用于处理5 800吨/日的减压瓦斯油（VGO），但目前操作能力提高了33%。VGO进料来自储罐或直接来自两个减压蒸馏装置。

液体进料通过多重过滤系统，最大限度减少压降问题。部分循环气与来自分馏段交换器下游液体进料一起引入，而其余循环气在装置主加热炉中加热。在加热炉下游，反应器以最佳比例装载预处理和加氢裂化催化剂，达到相同循环周期，并在总转化率80%的情况下最大限度提高中间馏分。分离段分为循环气净化、汽提塔和分馏塔三个区域。净化段用稀胺洗涤循环气中硫化氢，使其降至极低含量。汽提塔回收轻石脑油，同时主分馏塔将流出物分解为重石脑油、煤油、柴油和UCO等产品馏分。NK装置使用Haldor Topsoe催化剂连续运行了5个周期。早期由于压降问题，周期长度受到限制。2018年安装的高效液相高度捕集器（HELPsc）解决了压降问题，可在后续循环中改善TK-611 HyBRIM活性。

选择加氢裂化催化剂是为了使中间馏分（煤油和柴油）最大化。TK-9X9 D-sel催化剂对中间馏分具有最高选择性。TK-611 HyBRIM的7°C（13°F）窄馏分活性高于TK-609 HyBRIM。此外，两种催化剂显示出相同失活速率，并且装置不存在压降问题。此外，Haldor Topsoe还对每个循环进行了性能保证试运行（PGTR），评估该装置催化剂性能。在每个循环PGTR过程中，该装置以相似进料速率和原料特性运行，目标是总转化率为80%。在相同总转化率下，TK-611 HyBRIM比TK-609 HyBRIM有更高收率。较高收率是由于原料沸点变化，与原料在TK-9X9 D-sel上裂解之前，先在HyBRIM催化剂上脱硫和芳香饱和有关。产品馏分密度降低导致较高收率，主要是煤油馏分，其次是重石脑油、柴油和轻石脑油。此外，TK-611 HyBRIM预处理的煤油烟点有了实质性改进。在相同总转化率下，烟点大约提高两个点。影响烟点的单芳烃主要集中在煤油馏分中，烟点提高归功于TK-611 HyBRIM深度加氢程度更高，进一步减少了TK-611 HyBRIM中单芳烃。因此，采用加氢活性高的加氢裂化预处理催化剂具有明显优势。

商业案例在La Rábida炼厂和Haldor Topsoe工厂进行了中试，评估NK装置灵活性，改变产品收率，降低柴油馏分收率，最大限度提高重质石脑油和煤油收率。中试装置试验采用原料与PGTR所用原料相似。选择TK-611 HyBRIM作为加氢裂化预处理催化剂，并选择红色系列的两种金属加氢裂化催化剂组合，提供更高重质石脑油和煤油收率，最大限度减少轻组分。同时，在相同条件下对现有TK-9X9 D-sel加氢催化剂进行了测试。在两种催化剂体系中，调整加氢裂化操作条件得到相同总转化率。红色系列催化剂比现有加氢裂化催化剂TK-9X9 D-sel窄馏分27℃（50°F）活性高。此外，降低了两个床层平均温度差距，可以减少上游反应器（床层）放热依赖，并在处理石蜡基或低硫原油时，提供了不提高温度的操作灵活性。红色系列催化剂证明了适当控制裂化和氢，可最大限度减少轻组分和轻石脑油，同时最大限度地增加重石脑油和煤油，压减柴油。与TK-9X9 D-sel相比，红色系列催化剂产生的轻石脑油馏分含有更高异构烷烃，有利于汽油具有较高辛烷值。此外，石脑油越重，芳潜含量（N+2A）越高，有利于最大限度提高轻质芳烃收率。由于红色系列催化剂提高了密度，改善了煤油馏分烟点。柴油馏分十六烷指数大幅提高，UCO黏度指数提高，适合生产III类润滑油基础油。

通过将目前TK-9X9 D-sel改为红色系列催化剂最佳组合，炼厂能最大限度提高重石脑油和煤油收率，并大幅提高产品性能。采用TK-6001 HySwell作为预处理催化剂，可进一步提高催化剂性能和产品性能，氢化活性显著提高。轻石脑油中烷烃含量较高，提高辛烷值。重石脑油中N+2A含量较高，最大化轻质芳烃收率。