李江輝

(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023；中石化洛陽(yáng)分公司,河南 洛陽(yáng) 471012 )

尹先清

(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

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FCC裝置酸性水總量與油含量的優(yōu)化

李江輝

(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023；中石化洛陽(yáng)分公司,河南 洛陽(yáng) 471012 )

尹先清

(長(zhǎng)江大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院,湖北 荊州 434023)

[摘要]對(duì)某催化裂化裝置產(chǎn)生酸性水的總量與油含量開(kāi)展了優(yōu)化，旨在減輕下游環(huán)保處理裝置的負(fù)荷。在降低酸性水量方面，分析了反應(yīng)和分餾系統(tǒng)工藝用蒸汽上的16項(xiàng)工藝用汽，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況及各項(xiàng)工藝用汽點(diǎn)設(shè)計(jì)值與實(shí)際值的對(duì)比，找到并優(yōu)化了一段汽提蒸汽、預(yù)提升蒸汽、霧化蒸汽等用量，減少工藝用汽量0.85t/h，相應(yīng)減少酸性水量0.85t/h；優(yōu)化反應(yīng)和分餾系統(tǒng)加工及回收物料的種類，分析其帶水的可能性，提出了應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)控的物料及減少攜帶水分的措施；設(shè)備泄露而使酸性水量加大亦是關(guān)注的重點(diǎn)。在降低酸性水油含量方面，提出了“提高三相分離罐界位”、“平穩(wěn)控制返回粗汽油罐物料”等措施，重點(diǎn)在“平穩(wěn)控制返回粗汽油罐物料”方面進(jìn)行了細(xì)致的優(yōu)化，采取這些措施后，酸性水油含量由105～122mg/L下降至10mg/L以內(nèi), 效果顯著。

[關(guān)鍵詞]催化裂化；酸性水；油含量；優(yōu)化

提高原油加工利用率是清潔油品的生產(chǎn)中的重要工藝技術(shù)，需要對(duì)高碳鏈的原油進(jìn)行改質(zhì)處理，催化裂化技術(shù)(FCC)是油品輕質(zhì)化的關(guān)鍵工藝裝置，其工藝流程示意圖如圖1所示。FCC裝置生產(chǎn)運(yùn)行中產(chǎn)生的酸性水主要來(lái)源于以下3部分：一部是分反應(yīng)和分餾系統(tǒng)所用的工藝用的蒸汽，經(jīng)分餾塔頂冷卻系統(tǒng)冷凝產(chǎn)生酸性水；另一部分是反應(yīng)系統(tǒng)加工物料攜帶的水份及其他工藝系統(tǒng)壓液線返回至分餾塔頂三相分離罐所攜帶的水分，這部分水統(tǒng)稱為反應(yīng)和分餾系統(tǒng)加工及回收物料攜帶水分；還有一部分是油水換熱器發(fā)生內(nèi)漏異常產(chǎn)生的酸性水。正常生產(chǎn)期間，F(xiàn)CC裝置工藝用蒸汽產(chǎn)生的酸性水可占酸性水總量的99%左右。由于原油的含硫，導(dǎo)致這部分酸性水中整個(gè)煉油加工中占有重要的比例，直接影響到污水外排處理，因此要降低酸性水的總量和含油量，減輕后續(xù)環(huán)保處理裝置的負(fù)荷，使污水處理后達(dá)標(biāo)排放具有作用。

1降低酸性水量的優(yōu)化

1.1反應(yīng)和分餾系統(tǒng)工藝用蒸汽優(yōu)化

系統(tǒng)蒸汽情況見(jiàn)表1。裝置中工藝用汽產(chǎn)生酸性水實(shí)際值為21.81t/h，而當(dāng)前FCC裝置產(chǎn)酸性水總量為22.5t/h，工藝用汽產(chǎn)酸性水所占總百分比為99.1%。從表1中可以看出，在全部16項(xiàng)工藝用蒸汽中，只有噴嘴保護(hù)蒸汽和柴油汽提塔蒸汽這2項(xiàng)未投用，其他14項(xiàng)中有8項(xiàng)是沒(méi)有調(diào)節(jié)閥控制量的，這8項(xiàng)均由裝置內(nèi)部設(shè)計(jì)的孔板來(lái)限制流量，手閥全開(kāi)即為原始設(shè)計(jì)值，沒(méi)有調(diào)節(jié)優(yōu)化的空間；在可以調(diào)節(jié)的6項(xiàng)中，除提升管底部流化蒸汽按設(shè)計(jì)值控制，第6、7、10、11、14項(xiàng)等5項(xiàng)設(shè)計(jì)值與實(shí)際值存在偏差，需要進(jìn)行優(yōu)化。

1.1.1沉降器一段汽提蒸汽優(yōu)化

目前該FCC裝置催化劑的循環(huán)量約為1400～1900t/h，結(jié)合原始設(shè)計(jì)參數(shù)，一段汽提為1kg/1000kg，二段汽提為1.85kg/1000kg；這樣應(yīng)有以下數(shù)據(jù)結(jié)論：一段汽提量為(1400～1900)×1÷1000=(1.4～1.9)t/h。二段汽提量為(1400～1900)×1.85÷1000=(2.59～3.52)t/h。目前裝置運(yùn)行時(shí)一段汽提實(shí)際控制2.0t/h，二段汽提為2.8t/h，結(jié)合設(shè)計(jì)參數(shù)，沉降器一段汽提蒸汽可適當(dāng)降低0.5t/h進(jìn)行摸索調(diào)整。參考催化裂化工藝指導(dǎo)建議[1]，汽提蒸汽總量應(yīng)在(2～3)kg/1000kg催化劑，但不應(yīng)小于1kg/1000kg，在催化劑循環(huán)量較大時(shí)，沉降器中一段汽提蒸汽、二段汽提蒸汽的用量可以優(yōu)化的范圍較小。

圖1　FCC裝置工藝流程示意圖

序號(hào)工藝用蒸汽 裝置結(jié)構(gòu)-有無(wú)孔板調(diào)節(jié)方式-有無(wú)調(diào)節(jié)閥閥門(mén)開(kāi)度設(shè)計(jì)流量/(t·h-1)實(shí)際總流量/(t·h-1)1沉降器頂遙控放空反吹蒸汽有無(wú)現(xiàn)場(chǎng)手閥全開(kāi)0.050.052沉降器頂大油氣線放空反吹蒸汽有無(wú)現(xiàn)場(chǎng)手閥全開(kāi)0.050.053沉降器頂防焦蒸汽有無(wú)現(xiàn)場(chǎng)手閥全開(kāi)0.30.34沉降器頂粗旋溢流斗流化蒸汽有無(wú)現(xiàn)場(chǎng)手閥全開(kāi)(共兩組)1.41.45終止劑噴嘴保護(hù)蒸汽有無(wú)現(xiàn)場(chǎng)手閥僅開(kāi)一組(共兩組)0.125(每組)0.125(只投了一組)6沉降器一段汽提蒸汽有有(FC1107-2)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度41%1.372.07沉降器二段汽提蒸汽有有(FC1107-1)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度57%2.752.88沉降器汽提段椎體松動(dòng)蒸汽有無(wú)現(xiàn)場(chǎng)手閥全開(kāi)(共六組)0.390.399大油氣線盲板前放空反吹蒸汽有無(wú)現(xiàn)場(chǎng)手閥全開(kāi)0.0250.02510提升管提升蒸汽有有(FC1116)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度80%3.54.611原料油噴嘴霧化蒸汽有有(FC1105)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度55%1.53(每個(gè)噴嘴1.53,六路噴嘴應(yīng)不小于9.2)8.512原料噴嘴保護(hù)蒸汽有無(wú)未投用0.025(每個(gè)噴嘴,共6組)013提升管底部流化蒸汽有有(FC6101)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度56%1.0451.0514分餾塔底攪拌蒸汽有有(FC1202)調(diào)節(jié)閥開(kāi)度40%1.20.515分餾塔輕柴油汽提蒸汽有有(FC1213)未投用2.2016分餾塔底排凝反吹蒸汽有無(wú)現(xiàn)場(chǎng)手閥全開(kāi)0.030.03

1.1.2提升管的提升蒸汽優(yōu)化

裝置設(shè)計(jì)時(shí)提升管提升蒸汽用量按照進(jìn)料量的2%來(lái)設(shè)計(jì)，該FCC裝置催化進(jìn)料175t/h符合原始設(shè)計(jì)要求，這樣提升蒸汽量為175×2%=3.5t/h。目前實(shí)際用量為4.6t/h，現(xiàn)場(chǎng)可以適當(dāng)?shù)耐队锰嵘蓺?，?lái)降低提升蒸汽的使用。另外，由于提升蒸汽必須確保預(yù)提升段的線速不低于3m/s[2]，計(jì)算提升蒸汽量2.66t/h，即提升蒸汽的最小安全用量為2.66t/h，鑒于FCC裝置原料性質(zhì)及流量可能存在的波動(dòng)，提升管提升蒸汽涉及到反應(yīng)溫度的低限自保，為了保障現(xiàn)場(chǎng)裝置的安全運(yùn)行，可將提升蒸汽從4.6t/h降至4t/h，減少0.6t/h用量。

1.1.3原料噴嘴霧化蒸汽優(yōu)化

參考中國(guó)石油化工股份有限公司制定的催化裂化裝置防焦導(dǎo)則和文獻(xiàn)[2～5]，確定原料油霧化蒸汽應(yīng)為進(jìn)料量的5%以上，裝置的回?zé)捔繎?yīng)不大于1%。目前裝置一次原料新鮮進(jìn)料175t/h，回?zé)捰筒换責(zé)捛闆r下，霧化蒸汽用量至少應(yīng)為175×5%=8.75t/h。目前裝置霧化蒸汽用量8.5t/h，霧化蒸汽用量不足。為了避免沉降器結(jié)焦，應(yīng)該嚴(yán)格防止工藝中出現(xiàn)焦化的現(xiàn)象的發(fā)生，提高霧化蒸汽量，控制霧化蒸汽量應(yīng)不低于8.75t/h，需要適當(dāng)上調(diào)0.25t/h。

1.1.4分餾塔底攪拌蒸汽優(yōu)化

分餾塔底攪拌蒸汽的作用是增大塔底流速防止分餾塔底出現(xiàn)結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生，但是從降低能耗的思路考慮，對(duì)分餾塔底結(jié)工藝構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，在原有的基礎(chǔ)上又增加了分餾塔底攪拌油漿[ 6]，亦可以降低攪拌蒸汽用量，原始設(shè)計(jì)控制參數(shù)值為1.2t/h，裝置運(yùn)行時(shí)的實(shí)際值是0.5t/h，攪拌油漿閥門(mén)全開(kāi)，既節(jié)約了蒸汽用量又起到防止結(jié)焦的作用，但為防止攪拌蒸汽環(huán)管不發(fā)生結(jié)焦，攪拌蒸汽不能全部關(guān)閉，優(yōu)化空間有限。

1.2反應(yīng)和分餾系統(tǒng)加工及回收物料攜帶水分的優(yōu)化

從某催化裂化裝置的工藝流程角度考慮，若反應(yīng)提升管加工的物料及分餾系統(tǒng)回收其他裝置的物料異常攜帶水分，這些水分最終都會(huì)形成酸性水，進(jìn)而增大酸性水的產(chǎn)量。所以，有必要梳理反應(yīng)和分餾系統(tǒng)加工及回收物料的種類，分析其帶水的可能性，提出重點(diǎn)監(jiān)控的物料及提出減少攜帶水分的措施，具體見(jiàn)表2。

表2　反應(yīng)和分餾系統(tǒng)加工及回收物料攜帶水份情況表

1.3油水換熱器發(fā)生內(nèi)漏異常產(chǎn)生的酸性水

對(duì)于FCC裝置工藝系統(tǒng)，油水換熱器發(fā)生內(nèi)漏會(huì)導(dǎo)致酸性水大量增加的主要點(diǎn)位于分餾塔頂?shù)蜏責(zé)崴c油氣換熱器(E1201E1202)及氣壓機(jī)中間冷卻器(E1314)。為防止發(fā)生內(nèi)漏產(chǎn)生酸性水，在日常的工藝運(yùn)行中，應(yīng)強(qiáng)化E1201與E1202出入口的油氣溫度、低溫?zé)崴偭髁考皻鈮簷C(jī)中間分液罐液位的監(jiān)控，防止因設(shè)備發(fā)生故障導(dǎo)致酸性水的增加。

2降低酸性水油含量的優(yōu)化

一般情況下，裝置產(chǎn)生酸性水含油量為105～122mg/L，這不僅影響后續(xù)污水處理裝置運(yùn)行且浪費(fèi)寶貴的原油資源。分析工藝操作條件造成酸性水含油量高的可能原因是：一是產(chǎn)生酸性水的三相分離罐界位太低，油、水分離時(shí)間短，造成酸性水中夾帶油量大；二是產(chǎn)生酸性水的三相分離罐的液位不平穩(wěn)，影響了油、水分離效果，造成酸性水中夾帶油量大。實(shí)行“提高三相分離罐界位”、“平穩(wěn)控制返回粗汽油罐物料”等措施可以降低酸性水?dāng)y帶的油含量。

2.1提高三相分離罐液相界位

從沉降充分角度考慮有以下措施：依據(jù)各罐產(chǎn)生酸性水量的大小，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，盡力提高粗汽油罐、凝縮油罐、穩(wěn)定塔頂冷回流罐界位至40%、30%、20%，確保充分的沉降，減少酸性水中的帶油量。

2.2平穩(wěn)控制返回粗汽油罐物料

通過(guò)平穩(wěn)控制返回粗汽油罐物料，可確保液面穩(wěn)定，利于水、油的沉降分離，可減少酸性水的帶油量。通過(guò)對(duì)催化裂化裝置工藝運(yùn)行的細(xì)致研究，實(shí)施以下完善改進(jìn)方案：

1)干氣分液罐的壓液量及液化氣脫硫醇后的提油返回量均通過(guò)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)控制，保持持續(xù)、平穩(wěn)進(jìn)入粗汽油罐，同時(shí)粗汽油罐液位工藝控制應(yīng)保持自動(dòng)、平穩(wěn)控制外送，確保粗汽油罐液面穩(wěn)定。

2)日常生產(chǎn)中，對(duì)于氣壓機(jī)入口分液罐內(nèi)的積液，操作人員主要通過(guò)開(kāi)泵手動(dòng)壓液至粗汽油罐，對(duì)粗汽油罐液位影響較大。在工藝控制上，建議增加氣壓機(jī)入口分液罐液位指示及遠(yuǎn)傳控制的調(diào)節(jié)閥，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制以持續(xù)平穩(wěn)壓液，改變以往現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制壓液的方式，消除物料對(duì)粗汽油罐液位的沖擊。

3)分餾塔頂富氣空冷的風(fēng)機(jī)(E1203)增加變頻控制[7]，使分餾塔頂冷后溫度平穩(wěn)控制45℃，確保油、水穩(wěn)定分離。

4)因氣壓機(jī)中間分液罐凝液常開(kāi)壓液至粗汽油罐，操作上，建議穩(wěn)定控制中間冷卻器循環(huán)水冷后溫度在40℃，適時(shí)進(jìn)行調(diào)整，避免因其溫度波動(dòng)大，導(dǎo)致中間分液罐凝液量忽大忽小，影響粗汽油沉降罐的平穩(wěn)運(yùn)行。

實(shí)施上述工藝措施后，F(xiàn)CC裝置的酸性水油含量下降到不超過(guò)10mg/L, 效果顯著。

3結(jié)論

1)沉降器一段汽提蒸汽降低0.5t/h，提升管預(yù)提升蒸汽降低0.6t/h，霧化蒸汽適當(dāng)上調(diào)0.25t/h，反應(yīng)工藝用汽總量降低0.85t/h，相應(yīng)減少酸性水總量0.85t/h。

2)在反應(yīng)和分餾系統(tǒng)加工及回收物料工段，應(yīng)強(qiáng)化該工段各設(shè)備物料的帶水量的日常監(jiān)控，減少上工段的帶水量，確保油水換熱器不發(fā)生內(nèi)漏而異常產(chǎn)生酸性水量。

3)提高粗汽油罐、凝縮油罐、穩(wěn)定塔頂冷回流罐等三相分離罐界位，控制返回粗汽油罐物料的平穩(wěn)性，酸性水含油量下降到不超過(guò)10mg/L。

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[編輯]洪云飛

[收稿日期]2016-02-29

[基金項(xiàng)目]中國(guó)石油化工股份有限公司重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目(J2015-93)。

[作者簡(jiǎn)介]李江輝(1981-)男，碩士生，現(xiàn)主要從事石油加工技術(shù)方面的研究工作。 [通信作者]尹先清(1962-)，男，碩士，教授，現(xiàn)主要從事油氣田化學(xué)工程方面的教學(xué)與研究工作；E-mail： jzyinxq@126.com。

[中圖分類號(hào)]TE96

[文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A

[文章編號(hào)]1673-1409(2016)16-0007-04

[引著格式]李江輝,尹先清.FCC裝置酸性水總量與油含量的優(yōu)化[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2016,13(16)：7～10.