加氢催化剂长周期生产运行探索

王宝生，胡珺

加氢催化剂长周期生产运行探索

王宝生1，胡珺2

（1. 中石化催化剂大连有限公司，辽宁 大连 116043； 2. 中国石化大连石油化工研究院，辽宁 大连 116045）

随着石油重质化、劣质化加速发展，加氢技术在原油深度加工和清洁燃料生产中起到重要作用。作为加氢反应的核心，加氢催化剂生产运行为加氢催化剂性能的稳步提升奠定了夯实了基础。本文针对制约加氢催化剂生产流程连续化运行的因素，从粉料拆卸、粉料输送、粉料混合和挤条机孔板拆卸等方面分析，提出了加氢催化剂长周期生产运行方案，工业运行结果表明，采用加氢催化剂长周期生产运行技术后，催化剂孔容均匀度提高了5.06%，比表面积均匀度提高了2.47%，强度均匀度提高了10.58%，堆比均匀度提高了1.88%，单位产品能耗降低了34.24%，提升了产品质量，保证装置长周期稳定运行。

催化剂；长周期；粉料； 孔板

石油主要是由碳、氢元素组成的混合物质，同时还含有硫、氮、氧和金属等杂质，石油的炼制工艺主要是通过将石油分子中碳和氢的比例进行调整，脱除杂质，从而产生新的产品[1]。石油的炼制工艺可以分为加氢和脱碳两类工艺过程：加氢过程中，产品氢含量上升，碳/氢比降低；脱碳过程中，一部分产品碳含量降低，氢含量上升，另一部分产品碳/氢比上升[2]。随着石油重质化、劣质化加速发展，高质量油品的需求不断增加，原油深度加工和清洁燃料生产技术进一步得到快速发展，而综合利用率高的加氢技术受到高度重视[3-6]。

加氢技术是指原料在一定的温度和压力下，通过加氢反应提高油品质量以达到产品规格要求的工艺技术，在石油炼制的应用包括加氢脱硫催化剂技术、加氢裂化技术、加氢精制技术等[7-8]。作为加氢反应的核心，加氢催化剂是向高活性、低反应温度、长寿命、高空速和低氢耗方向发展的，而加氢催化剂生产运行为加氢催化剂性能的稳步提升奠定了夯实了基础，从而推进了加氢技术的发展[9-12]。

加氢催化剂生产是由多达十几个操作单元组成的，不同单元操作之间大多采用人工转运的方式进行衔接，劳动强度较大，生产效率较低。同时，加氢催化剂原料都在两种以上，有的多达五六种，实际生产中目前采取的方式大多为人工将不同的原料按量称量好后，投入混合设备按批进行混合，为间歇式操作。此外，作为催化剂成型的核心设备，挤条机换孔板时由人工拆卸，严重影响了生产效率。本文针对制约加氢催化剂生产流程连续化运行的因素，从粉料拆卸、粉料输送、粉料混合和挤条机孔板拆卸等方面分析，提出了加氢催化剂长周期生产运行方案，并应用于生产实际，有效提高了催化剂产量和生产效率。

1 加氢催化剂长周期生产运行技术

1.1 自动解包拆包技术

粉料拆包技术分为下卸料式和上卸料式：下卸料包括底部破袋式、下解袋式；上卸料式包括真空固定吸料和真空移动吸料（袋可回收）。此外还有转动筛分破袋卸料、遥控旋转式卸料（袋可回收）、二合一拆包技术和手动插入卸料器出料等。目前粉料拆包现场粉尘较大，存在高空坠物的风险，生产效率较低。

根据现有粉料拆包技术和粉料拆包现场存在的问题，开发了由抓包机构、综合切割、除尘、折叠、密封门帘等单元组成的综合系统，如图1所示，包括拆包腔体、粉体料仓、废袋料仓、除尘管线以及分体输送管线。该技术极大改善了作业环境，提升了催化剂生产自动化、连续化程度。

1.2 粉料连续化输送技术

采用粉料负压稀相输送，并对管道进行处理，实现生产过程粉料输送连续化，控制粉尘量在较低值。具体包括：

1）输送管道内表面添加涂层，延长管道耐磨寿命。

图1 自动解包拆包技术

2）每隔一段距离设置自动敲打装置，在切换输送不同干胶粉前，持续敲打管道，减少管道内壁挂料现象。

3）优化输送管道弯头半径，进一步降低输送压损。

4）通过换向阀，实现多点受料、多点送料。

5）设置PLC控制系统，实现粉料切换及输送的自动化，操作简便。

1.3 粉料计量混合技术

开发了粉料计量混合技术，实现了将众多原料按照比例连续混合。

1.3.1 干胶粉连续计量混合技术

干胶粉连续计量混合技术集自动上料、连续计量、连续混合、自动除尘于一体，避免了人工配料、间歇混合造成的扬尘，节省了人力成本，可实现加氢催化剂的连续化生产，自动化程度高。与常规生产的载体相比，连续计量混合设备制备的催化剂载体均匀度提高20%～30%，粉尘质量浓度控制在1.5 mg·m-3以下。

1.3.2 Z字型斗链提升机技术

通过采用Z字型斗链提升机，减少了设备用量，降低了装置维护难度；输送过程中散落的物料减低了80%以上，大大减少了产品切换过程时设备的清理难度，缩短了切换时间，提升了物料输送过程的稳定性，作业环境改善显著。该技术特点包括：

1）进料口防迸溅装置：通过可调整高度的挡板将物料全部送到料斗，避免物料迸溅洒落；

2）高强度链条免维护轴承：确保了提升机的长周期稳定运行；

3）防逆转装置：避免突发状态下由于物料重量造成提升机反转，损坏设备的现象发生；

4）断链电子检测装置：当转速低于设定值时，自动停机，避免断链后运转造成更大损失。

1.4 催化剂挤条机自动换模技术

加氢催化剂载体的生产原材料为固体混合物，载体的性能和挤出成形受很多条件的影响。如果没有控制好相应条件（如粉体粒度、水粉比、料不熟、胶溶剂、助剂等因素），物料会严重抱杆、打滑，导致挤出困难，如果有固体异物，则就更无法挤出。某催化剂生产企业现有挤条机孔板由8个M24普通螺栓连接，如图2所示。

图2 挤条机原有孔板

在催化剂载体生产过程中，每生产一批物料，孔板堵塞高达15～20次，需频繁的停机，更换孔板与孔板架中的塑料模块。更换孔板时由人工拆卸，每次时间为5～10 min，严重影响生产效率。

为挤条机减少更换孔板劳动强度，提高换孔板效率，解决生产瓶颈，开发了催化剂挤条机自动换模技术，如图3所示。该装置结构简单、造价低廉，在吸收现有技术有点的同时，对细节进行了优化，具体特点包括：

1） 用钳夹替换法兰与螺杆连接方式，不需要对原有法兰进行太大的改动，压紧力更可靠。

2） 采用一条油缸控制上下钳板，保证了两瓣钳夹的开合同步性，运行路线平稳，不会对挤条机产生倾绕力，提高了系统的稳定性和安全性。

3）模块式结构，制造简单，钳夹的开合控制在本体模块，更好地保护了孔板及设备，整体一体发货，对基础无特殊要求，方便替换、安装和运输。

4）更换孔板快速安全，单个挤条机日节省时间可达3～4 h，降低劳动强度，实现连续化生产。

图3 催化剂挤条机自动换模装置

2 工业应用效果

以生产某催化剂为例，某催化剂生产企业通过应用粉料自动解包拆包、连续化运输、计量混合以及催化剂挤条机自动换模技术，实现催化剂连续化生产，运行结果表明，催化剂孔容均匀度提高了5.06%，比表面积均匀度提高了2.47%，强度均匀度提高了10.58%，堆比均匀度提高了1.88%，单位产品能耗降低了34.24%。

3 结 论

通过开发粉料自动解包拆包、连续化运输、计量混合以及催化剂挤条机自动换模技术，突破了制约加氢催化剂长周期生产运行的瓶颈，实现了催化剂连续化生产，物料混合更加均匀，产品质量更加稳定。工业运行结果表明，采用加氢催化剂长周期生产运行技术后，催化剂孔容均匀度提高了5.06%，比表面积均匀度提高了2.47%，强度均匀度提高了10.58%，堆比均匀度提高了1.88%，单位产品能耗降低了34.24%，在提升产品质量的同时，大幅降低装置能耗，保证长周期稳定运行。

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Exploration on Long Cycle Production and Operation of Hydrogenation Catalyst

1,2

（1. Sinopec Catalyst Dalian Co., Ltd., Dalian Liaoning 116043, China;2. Sinopec Dalian Research Institute of Petroleum and Petrochemicals, Dalian Liaoning 116045, China）

With the accelerated development of oil heavier and inferior quality, hydrogenation technology plays an important role in the deep processing of crude oil and production of clean fuel. As the core of hydrogenation reaction, the production and operation of hydrogenation catalyst has laid a solid foundation on the steady improvement of hydrogenation catalyst performance. Aiming at the factors restricting hydrogenation catalyst continuous production and operation, powder removing, powder conveying, powder mixing and extruder orifice plate removing were analyzed to put forward long cycle production and operation plan of hydrogenation catalyst. Industrial running results showed that after using long cycle production and operation plan of hydrogenation catalyst, catalyst entrance evenness was increased by 5.06%, uniformity of specific surface area was increased by 2.47%, uniformity of strength was increased by 10.58%, uniformity of bulk ratio was increased by 1.88%, energy consumption per unit product was reduced by 34.24%, which improved the product quality and ensured the stable operation of the device for long cycle.

Catalyst; Long cycle; Powder; Orifice plate

2022-03-23

王宝生（1989-），男，山东省临沂市人，工程师，硕士，2014年毕业于辽宁石油化工大学控制理论与控制工程专业，研究方向：电力系统可靠性、催化剂生产设备管理工作。

TE624.4+3

A

1004-0935（2022）06-0848-03