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        淺析控制汽油加氫脫硫辛烷值損失的方法

        2020-03-20 01:46:32李宗遇中國石油錦西石化分公司重整車間遼寧葫蘆島125001
        化工管理 2020年6期
        關(guān)鍵詞:分餾塔辛烷值烯烴

        李宗遇(中國石油錦西石化分公司重整車間,遼寧 葫蘆島125001)

        錦西石化公司120萬噸/年催化汽油加氫脫硫裝置,興建于2007年5月,2008年6月投入生產(chǎn)。2015年3月,汽油加氫裝置開始升級改造,于2015 年11 月7 日投入生產(chǎn)。以原汽油MCN和HCN為原料,進行深度脫硫,生產(chǎn)滿足國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的汽油。裝置設(shè)計加工兩套催化汽油,選擇性加氫單元產(chǎn)品分為三個部分,即輕、中、重汽油組分。其中生產(chǎn)的輕汽油作為汽油調(diào)和組分,中汽油以及加氫脫硫單元的重汽油做為中/重混合汽油深度加氫脫硫單元原料,產(chǎn)品作為汽油調(diào)和組分。裝置設(shè)計規(guī)模為120 萬噸/年,中/重混合汽油深度加氫脫硫單元實際處理量為103 萬噸/年,年開工時間為8400 小時,操作彈性為60%~110%。

        在汽油加氫脫硫裝置中,主反應(yīng)為硫醇、硫醚、噻吩、二硫化物加氫,而副反應(yīng)為烯烴加氫飽和,烯烴加氫飽和是不希望發(fā)生的,烯烴加氫反應(yīng),不僅增加氫耗,更重要的是會因為強放熱,造成床層溫度升高,使更多的烯烴加氫飽和,造成中汽油MCN及重汽油HCN辛烷值大幅度下降。

        1 加氫脫硫的主要反應(yīng)

        (1)硫醇 RSH→H2--→RH+H2S

        (2)硫醚 RSR’+H2--→R’SH+H2→R’H+H2S

        (3)二硫化物 RSSR’+H2--→R’SH+RSH+H2→R’

        H+RH+H2S

        (4)噻吩 噻吩+4H2C4H8+C4H10+H2S

        研究表明,硫醇、硫醚、二硫化合物的加氫脫硫反應(yīng)在比較緩和的條件下容易進行,環(huán)狀硫化物加氫脫硫相對比較困難,需要較苛刻的條件。它們的反應(yīng)活性順序如下:

        圖1 為2019年RON損失與烯烴損失對比

        2 控制RON(研究法辛烷值)損失的方法

        2.1 提高分餾塔效率

        本裝置采用先分餾再脫硫的原理進行,催化汽油進裝置后經(jīng)過預(yù)加氫反應(yīng)器后進入分餾塔C-101,根據(jù)沸點不同抽出LCN、MCN、HCN 及塔頂回流及塔底重沸等側(cè)線。提高分餾塔底溫,提高分餾塔回流量,會提高塔頂分離效果,將LCN組分與MCN 組分更好的分離開,由于經(jīng)過預(yù)加氫反應(yīng)器后,輕組分的硫化物已經(jīng)轉(zhuǎn)化為重組分的硫化物,因此LCN 中硫含量非常低。提高塔頂分離效果,可以保證LCN與MCN分離完全,且辛烷值損失原因上文提過為烯烴加氫飽和,而根據(jù)PONA 組成發(fā)現(xiàn),LCN中烯烴含量占38%,因此提高塔頂回流比,會增強LCN與MCN 分離效果,在保證產(chǎn)品質(zhì)量合格的前提下,最大程度保證LCN 抽出量,使得富含烯烴的汽油組分最大程度保留,減少進入加氫脫硫單元,會大幅度降低RON損失。(見圖1)

        制約分餾塔分離效率的因素主要是:分餾塔頂空冷器冷后溫度高

        采用Axens工藝包的汽油加氫裝置普遍存在問題就是分餾塔頂空冷器設(shè)計負荷低,在裝置滿負荷處理量情況下,要達到分餾塔回流比0.7 的目標(biāo),冷后溫度經(jīng)常高于55℃。根據(jù)汽油實沸點蒸餾得出數(shù)據(jù),汽油組分餾程范圍在39-205℃之間,因此冷后溫度高于55℃將導(dǎo)致部分輕組分汽油達不到冷凝效果,而隨外排氣流失,降低汽油產(chǎn)品收率,夏季環(huán)境溫度高于30℃時,冷后溫度甚至高于60℃。

        為解決分餾塔冷后溫度超高問題,本人與華東院及葫蘆島院多名專家討論解決該問題的方法,最終決定對現(xiàn)有裝置進行改造,在分餾塔空冷器后進入塔頂回流罐前增設(shè)一臺水冷器,使塔頂循環(huán)油進罐溫度保持在45℃以下,既保證汽油液收,又能保證分餾塔循環(huán)比,進而提高LCN與MCN分離效果,保證低硫高烯烴的LCN最大程度抽出,以達到降低RON損失的目的。

        2.2 適宜的加氫脫硫反應(yīng)器床層溫升

        本裝置汽油加氫國V(二段)加氫脫硫單元為2015年投產(chǎn),使用法國Axens的HR-806s新鮮催化劑,同時與國IV單元脫硫反應(yīng)器串聯(lián)使用。由于新劑活性較高,使用初期反應(yīng)較劇烈,因此為保護催化劑,控制進國V 單元硫含量,提高國IV(一段)單元加氫脫硫反應(yīng)器入口溫度,使加氫脫硫反應(yīng)盡量在一段加氫脫硫反應(yīng)器內(nèi)完成。導(dǎo)致一段加氫脫硫反應(yīng)器入口溫度及反應(yīng)器溫升高于二段加氫脫硫單元。而檢修后一段加氫更換新劑后,兩段加氫催化劑活性趨于一致,此時控制相同反應(yīng)器入口溫度,使加氫脫硫反應(yīng)深度基本相當(dāng),同時控制同一反應(yīng)器的上半床層與下半床層溫升一致,根據(jù)實際條件調(diào)整注入冷氫及冷油量,保持同一反應(yīng)器內(nèi)加氫脫硫在同一水平線上發(fā)生,這樣不僅可以延長催化劑的使用壽命,又可以抑制過多的烯烴加氫飽和。

        2.3 降低反應(yīng)過氫量

        過高的循環(huán)氫量會加劇加氫脫硫反應(yīng)器內(nèi)的副反應(yīng)烯烴加氫飽和反應(yīng)。因此降低過高的循氫量會一定程度上減少烯烴加氫,從而降低辛烷值損失,經(jīng)計算得出汽油加氫國IV單元所需循氫量為18000m3/h,控制國IV 單元循環(huán)氫在19000-20000 m3/h之間最為適宜;國V單元所需循氫量為30000m3/h,控制國V 單元循氫量在33000-35000m3/h,換句話說就是控制過氫量在10-30%之間,氫油比控制在250-280Nm3/m3,這樣既可以保證脫硫深度,又不會有過多的烯烴發(fā)生加氫飽和,從而降低RON損失。

        綜上所述,首先良好的回流比,最大程度的LCN 抽出量可以降低烯烴進入加氫脫硫反應(yīng)器,控制反應(yīng)器床層溫升及降低過氫量會降低烯烴加氫飽和的程度,做好以上三點,并盡量減少產(chǎn)品質(zhì)量過剩,將提高全廠汽油的經(jīng)濟效益。

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