吳成美,周柏城,候翔天,黃德芳
(1.中國石油吉林石化公司 煉油廠,吉林 吉林 132022;2.中國石油工程建設公司 華東設計分公司,吉林 吉林 132022;3.中國石油吉林石化公司 物資采購公司,吉林 吉林 132022)
吉林石化汽油加氫脫硫裝置采用的是法國AXENS公司的PRIME G+工藝[1-3]技術(shù),設計規(guī)模為120×104t/a,它是以煉廠3套催化裂化裝置產(chǎn)催化汽油為原料,經(jīng)選擇性加氫、加氫脫硫后,生產(chǎn)滿足國Ⅲ、國Ⅳ排放標準的輕、重汽油,部分重汽油給下游烴重組裝置作原料。裝置于2010年11月一次開車成功,2012年6月,進行了脫瓶頸改造,改造后的汽油加氫裝置設計規(guī)模為150×104t/a,加工量由原設計的的149 t/h提高至188t/h,改造后的裝置運行較平穩(wěn)。但基于2017年,車用汽油開始實行國Ⅴ汽油標準,2015年裝置檢修期間需進行改造,以便汽油順利升級國Ⅴ。2014年4月18日,Ⅱ催化裝置檢修期間,汽油加氫裝置進料負荷較低,加氫脫硫反應部分能力充足,對汽油加氫裝置進行了為期24 h的國Ⅴ標定,裝置處理量按156 t/h控制,w(硫)按國Ⅴ標準控制,也就是輕汽油w(硫)<10 mg/kg,重汽油w(硫)<10 mg/kg,標定期間未進行大的生產(chǎn)調(diào)整。
作者主要針對裝置生產(chǎn)國Ⅴ標準汽油時反應系統(tǒng)調(diào)整情況、輕汽油切割點下調(diào)幅度、輕、重汽油采出比例變化幅度等操作條件變化以及其對產(chǎn)品收率、辛烷值損失等影響進行分析,為2015年生產(chǎn)國Ⅴ標準汽油改造提供方向。
汽油加氫裝置采用法國Axens公司的汽油選擇性加氫專利技術(shù),詳細設計部分由中國石油華東設計勘察研究院完成。裝置由選擇性加氫、加氫脫硫和公用工程3個部分組成。主要功能為在盡量減少辛烷值損失的情況下,將催化裂化汽油的輕質(zhì)裂化石腦油(LCN)和重質(zhì)裂化石腦油(HCN)進一步加氫脫硫,使催化汽油中的w(硫)<50 mg/kg,w(硫醇)<10 mg/kg。
裝置的流程框圖見圖1。
圖1 汽油加氫裝置流程框圖
2.1.1 選擇性加氫反應系統(tǒng)
加氫反應系統(tǒng)溫度的變化見表1。
表1 加氫反應系統(tǒng)溫度的變化 t/℃
國Ⅴ工況下,選擇加氫反應部分反應溫度未作調(diào)整,基本穩(wěn)在168.5 ℃至169.0 ℃之間,反應器溫升約10.6 ℃,比較穩(wěn)定。
2.1.2 加氫脫硫反應系統(tǒng)
(1) 反應溫升變化
加氫脫硫反應系統(tǒng)溫升變化見表2。
表2 加氫脫硫反應系統(tǒng)溫升變化
國Ⅴ工況下,第一加氫脫硫反應器入口溫度控制在269.5~270 ℃,較國Ⅳ工況高13 ℃,床層總溫升19.59 ℃,急冷烴注入量較國Ⅳ工況高0.90 t/h。
國Ⅴ工況下,第二加氫脫硫反應器入口溫度控制在318.5~319.5 ℃之間,較國Ⅳ工況高4.2 ℃,床層無溫升。將加氫脫硫反應進料重汽油中的硫醇以及重組硫醇脫至1 mg/kg以下。
國Ⅴ工況下,第一加氫脫硫反應器溫升明顯增加,主要原因是加氫脫硫反應進料量增加的同時,烯烴含量亦有所增加,隨著反應溫度升高,烯烴飽和反應增加,放出大量的熱,反應床層壓降的變化見表3。
表3 反應床層壓降變化 kPa
國Ⅴ工況下,第一加氫脫硫反應器的壓降為89.34 kPa,較國Ⅳ工況高10 kPa,第二加氫脫硫反應器的壓降為35.7 kPa,較國Ⅳ工況高4.2 kPa,表明空速增加后,反應器床層壓差會上升。
2.2.1 分餾塔系統(tǒng)
分餾塔的操作溫度變化見表4。
表4 分餾塔操作溫度變化 t/℃
國Ⅴ工況下,進料溫度相同的情況下,分餾塔頂溫度97.99 ℃,較國Ⅳ工況低10.12 ℃,分餾塔塔底溫度198.77 ℃,較國Ⅳ工況低16.97 ℃,而分餾塔切割點溫度則為112.92 ℃,較國Ⅳ工況低8.17 ℃,說明,切割點下移之后,塔頂組成和塔底組成均較國Ⅳ工況輕,分餾塔的汽油采出量變化見表5。
表5 分餾塔的汽油采出量變化
國Ⅴ工況下,輕汽油切割點下調(diào)8.17 ℃,輕汽油采出比例由40.94%降為27.48%,輕汽油中的w(硫)由約40 mg/kg下降至6.3 mg/kg,同時塔底重汽油采出比例由59.05%提高至69.75%,加氫脫硫反應進料負荷增大,分餾塔頂干氣產(chǎn)量相應的也降低。
2.2.2 穩(wěn)定塔系統(tǒng)
穩(wěn)定塔的操作溫度變化見表6。
表6 穩(wěn)定塔的操作溫度變化 t/℃
國Ⅴ工況下,穩(wěn)定塔進料溫度154.6 ℃,較國Ⅳ工況低3.5 ℃,穩(wěn)定塔頂溫度147.35 ℃,較國Ⅳ工況低15.5 ℃,穩(wěn)定塔底溫度203.43 ℃,較國Ⅳ工況低17.3 ℃,整體組成較輕,穩(wěn)定塔的酸性氣量變化見表7。
表7 穩(wěn)定塔的酸性氣量變化
國Ⅴ工況下,穩(wěn)定塔頂干氣排放量從471.49 kg/h增至605.02 kg/h,較國Ⅳ工況高出133.53 kg/h,主要是因為分餾塔切割點下移使得塔底物料攜帶的C6以下組分造成的。
國Ⅴ工況下,選擇加氫反應氫氣消耗量無變化,但加氫脫硫反應部分氫氣消耗量明顯增加,從460 kg/h增至650 kg/h,上漲了190 kg/h,除脫硫深度增加耗氫外,烯烴飽和也是耗氫量增加的主要原因。
國V工況物料平衡收率分析見表8。
表8 國Ⅴ工況物料平衡表
從現(xiàn)有數(shù)據(jù)看來,生產(chǎn)國Ⅴ標準汽油時,液收率較國Ⅳ時偏低0.03%,分餾塔頂干氣收率由0.283%下降至0.264%,穩(wěn)定塔頂干氣收率由0.286%提高至0.386%。物料平衡數(shù)據(jù)表明國Ⅴ工況時,損失主要在加氫脫硫反應部分(因反應深度增加而發(fā)生的裂解損失)。
分餾塔進料MON值為80.1,RON值為89.8,切割點溫度控制在112.5±0.5 ℃,輕汽油MON值為83.3,RON值為94.5,塔底重汽油MON值為78.5,RON值為86.0。從辛烷值數(shù)據(jù)看,輕汽油的辛烷值升高,而重汽油的辛烷值則下降。主要原因在于,輕汽油雖然采出量下降,但輕汽油產(chǎn)品中的w(烯烴)=43.3%,高于進料中的烯烴質(zhì)量分數(shù)(約30%),故辛烷值較高;而塔底重汽油中的w(烯烴)=27.74%,低于進料中的烯烴質(zhì)量分數(shù)(約30%),故辛烷值較低。
加氫脫硫反應器進料中MON值為78.5,RON值為86,深度脫硫后,重汽油產(chǎn)品中的MON值為75.9,RON值為81.5。深度脫硫前后,MON損失高達2.6,RON損失高達4.5。而加氫脫硫反應進料w(烯烴)=27.74%,深度脫硫后w(烯烴)=14.4%,而生產(chǎn)國Ⅳ汽油時,分餾塔底重汽油中的w(烯烴)=26.59%,重汽油產(chǎn)品中的w(烯烴)≈24%??梢姡瑖豕r下,重汽油產(chǎn)品的辛烷值損失的主要原因是烯烴發(fā)生飽和[4-5]反應造成的。
(1) 國Ⅴ工況時,分餾塔切割點需要下移至112 ℃,輕汽油采出比例會下降至原料的約30%。
(2) 隨著加氫脫硫反應單元原料中烯烴質(zhì)量分數(shù)和脫硫深度的增加,整個裝置的烯烴質(zhì)量分數(shù)下降,RON辛烷值從89.9降至87.3,損失較大。數(shù)據(jù)表明烯烴飽和是引起辛烷值變化的主要原因[4]。
(3) 分餾塔切割點下移后,加氫脫硫反應系統(tǒng)進料組成變輕,穩(wěn)定塔頂酸性氣流量會上升。
(4) 因分餾塔切割點下移,分餾塔塔底溫度從215 ℃降至198 ℃,穩(wěn)定塔塔底溫度從220 ℃降至203 ℃。烴重組在全部進料為熱進料的情況下,進料溫度降至92 ℃,低于烴重組裝置的設計進料溫度93 ℃。
[ 參 考 文 獻 ]
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