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        柴油加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝裝置國Ⅴ升級改造

        2018-10-09 10:06:56潘登楊乾堅楊旭東
        石油石化綠色低碳 2018年4期
        關(guān)鍵詞:降凝改質(zhì)加氫精制

        潘登,楊乾堅,楊旭東

        (中國石油玉門油田煉油化工總廠,甘肅玉門 735200)

        玉門油田煉油化工總廠50萬噸/年柴油加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝裝置(以下簡稱柴油改質(zhì)裝置)2002年底建成并投產(chǎn),采用撫順石油化工研究院(FRIPP)開發(fā)的MCI技術(shù),設(shè)計加工原料為催化柴油和直餾柴油。2011年9月,柴油改質(zhì)裝置進行了生產(chǎn)低凝柴油的技術(shù)改造,通過采用FRIPP的劣質(zhì)柴油加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝工藝(FHI)技術(shù),使玉門煉廠具備了生產(chǎn)低凝柴油的能力。為實現(xiàn)全廠柴油國Ⅴ質(zhì)量升級,柴油改質(zhì)裝置進行了國Ⅴ柴油試生產(chǎn),通過提高反應(yīng)溫度和壓力來增大反應(yīng)深度,同時增大新氫進量和外排廢氫量來提高循環(huán)氫的氫純。結(jié)果表明,在原加氫精制催化劑作用下,通過優(yōu)化生產(chǎn)條件生產(chǎn)的國Ⅴ柴油雖能達到國Ⅴ標準,但裝置加工能耗高,反應(yīng)條件苛刻,操作難度大,且沒有可調(diào)整的上升空間。因此柴油改質(zhì)裝置于2016年7月進行了國Ⅴ升級適應(yīng)性改造,在原有設(shè)備的基礎(chǔ)上更換加氫精制催化劑并新增循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)。改造后的柴油改質(zhì)裝置以催化柴油、焦化汽油和直餾柴油為加工原料。夏季執(zhí)行精制方案,生產(chǎn)0#優(yōu)質(zhì)柴油,冬季執(zhí)行降凝方案,生產(chǎn)–20#和–35#低凝柴油,以滿足低凝柴油的市場需求[1]。柴油改質(zhì)裝置自改造升級運行至今,已連續(xù)平穩(wěn)運行20個月,催化劑使用效果良好,各項指標均達到了設(shè)計預(yù)期目標,柴油產(chǎn)品質(zhì)量達到了國Ⅴ柴油的標準。

        1 國V升級改造方案

        1.1 工藝流程

        柴油改質(zhì)裝置未升級改造前,通過直接排放廢氫的方式來控制循環(huán)氫中硫化氫的濃度,廢氫排放量為1 000~1 500 m3/h。改造后的柴油改質(zhì)裝置通過循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)來調(diào)節(jié)循環(huán)氫中硫化氫的濃度,使得廢氫排放量大幅降低,為300~500 m3/h,同時補充少部分新氫提高循環(huán)氫的氫純度。新增循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)的工藝流程如圖1所示。

        1.2 催化劑裝填

        圖1 循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)的流程(粗線為新增脫硫流程)

        柴油改質(zhì)裝置采用單段雙劑串聯(lián)加氫一次通過的工藝流程[2-3],加氫精制反應(yīng)器R-501內(nèi)裝填FRIPP開發(fā)的FF-36型加氫精制催化劑,改質(zhì)降凝反應(yīng)器R-502內(nèi)裝填FC-20型降凝催化劑。由于FF-36型加氫精制催化劑不適合深度脫硫,因此柴油改質(zhì)裝置在改造期間將FF-36更換為FRIPP新開發(fā)的適合深度脫硫的FF-36A型加氫精制催化劑。催化劑裝填采用密相裝填,采用FBN鳥巢保護劑。催化劑和保護劑主要物化指標見表1。

        1.3 催化劑預(yù)硫化

        催化劑預(yù)硫化采用濕法預(yù)硫化,硫化油為常減壓直餾柴油,硫化劑為二甲基二硫。在反應(yīng)器入口溫度為180℃,壓力6.5 MPa的條件下,引硫化油對干燥的催化劑進行潤濕,待穿透催化劑床層后,將裝置改為硫化循環(huán)。反應(yīng)器床層溫度達到200℃時,向反應(yīng)系統(tǒng)注入硫化劑,總注入量為16 t,整個硫化過程中各項指標均控制在規(guī)定范圍內(nèi)。催化劑硫化階段的控制指標見表2。

        2 裝置生產(chǎn)運行情況

        2.1 原料性質(zhì)

        柴油改質(zhì)裝置在夏季執(zhí)行精制方案,冬季執(zhí)行降凝方案(每年11月至第二年2月)。精制方案加工原料為催化柴油、焦化汽油和直餾柴油,直餾柴油所占比例較小。降凝生產(chǎn)方案中增加了直餾柴油的占比,主要是由于直餾柴油中高凝點組分的正構(gòu)烷烴含量較多,經(jīng)異構(gòu)化反應(yīng)后可以獲得較大的降凝幅度,更有利于在冬季生產(chǎn)低凝柴油?;旌显嫌偷闹饕再|(zhì)見表3。

        表1 催化劑和保護劑主要物化指標

        表2 催化劑硫化階段的控制指標

        表3 原料油的主要性質(zhì)

        2.2 操作條件

        精制方案和降凝方案反應(yīng)條件的差別主要體現(xiàn)在反應(yīng)溫度上。原料油通過反應(yīng)系統(tǒng)時,在加氫精制反應(yīng)器R-501中進行烯烴飽和、脫硫、脫氮、脫氧等精制反應(yīng),在改質(zhì)降凝反應(yīng)器R-502中進行異構(gòu)化、加氫裂化等改質(zhì)反應(yīng)。執(zhí)行精制方案時,R-501床層溫升較大,R-502基本沒有溫升。國Ⅴ柴油試生產(chǎn)期間R-501床層平均溫度約為388℃,遠高于正式生產(chǎn)國Ⅴ柴油時R-501床層平均溫度(約371℃),在原加氫精制催化劑的作用下,加氫脫硫反應(yīng)條件更加苛刻,操作難度大。執(zhí)行降凝方案時(以生產(chǎn)–20#柴油為例),需要提高R-502入口溫度,以達到降凝反應(yīng)的引發(fā)溫度,具體的操作參數(shù)見表4。

        表4 精制方案和降凝方案主要操作參數(shù)

        2.3 產(chǎn)品性質(zhì)

        柴油改質(zhì)裝置運行20個月來,運行平穩(wěn),各項技術(shù)指標均達到了預(yù)期目標,可分別執(zhí)行精制方案和降凝方案生產(chǎn)不同標號的國Ⅴ柴油。精制柴油的主要性質(zhì)見表5。

        由表5可見,執(zhí)行精制生產(chǎn)方案時,原料油在新型加氫精制催化劑FF-36A和降凝催化劑FC-20的共同作用下,可使柴油的硫含量降至4.5 μ g/g。執(zhí)行降凝生產(chǎn)方案時,柴油產(chǎn)品的凝點為–38℃,硫含量為3.8 μ g/g。應(yīng)用結(jié)果表明,F(xiàn)F-36A型加氫精制催化劑具有優(yōu)異的催化活性和深度脫硫的性能,且與降凝催化劑FC-20活性匹配良好,很好地滿足了柴油改質(zhì)裝置生產(chǎn)國Ⅴ柴油的需求。

        表5 柴油產(chǎn)品的主要性質(zhì)

        3 結(jié)論

        50萬噸/年柴油加氫改質(zhì)異構(gòu)降凝裝置的國Ⅴ升級改造成功,通過更換加氫精制催化劑和增加循環(huán)氫脫硫系統(tǒng),可以滿足改質(zhì)裝置生產(chǎn)國Ⅴ柴油的需求。FF-36A型加氫精制催化劑具有優(yōu)異的催化活性和深度脫硫的性能,且與降凝催化劑FC-20活性匹配良好,可分別執(zhí)行精制方案和降凝方案生產(chǎn)不同標號的國Ⅴ柴油。

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