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        油漿脫固及應(yīng)用于調(diào)和低硫船燃可行性研究

        2022-04-07 13:02:56
        當(dāng)代石油石化 2022年3期
        關(guān)鍵詞:尾油低硫油漿

        莊 越

        (中國石化海南煉油化工有限公司,海南儋州 578101)

        為控制船用燃料油在燃燒過程中產(chǎn)生的污染,國際海事組織(IMO)于2020年1月1日起強(qiáng)制執(zhí)行新的硫排放限制法規(guī),全球船用燃料油硫含量將由不超過3.5%(w)降至不超過0.5%(w)[1]。為滿足環(huán)保要求,我國先后發(fā)布了《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》和《2020年全球船用燃油限硫令實(shí)施方案》[2],對船用燃料油硫含量的要求已完全與國際接軌。長期看,新標(biāo)準(zhǔn)每年將使全球近8 000萬~10 000萬噸的高硫船燃被低硫船燃、船用柴油等取代,我國低硫船用燃料油市場也被隨之打開。2020年1月22日,我國出臺了《關(guān)于對國際航行船舶加注燃料油實(shí)行出口退稅政策的公告》,對國際航行船舶在我國沿海港口加注燃料油,實(shí)行出口退(免)稅政策,對低硫船燃生產(chǎn)供應(yīng)給予支持[3]。

        低硫船用燃料油作為目前市場需求量較大的船燃,如何經(jīng)濟(jì)、高效的生產(chǎn)低硫船用燃料油已然成為市場關(guān)注的焦點(diǎn)之一。生產(chǎn)低硫船用燃料油是H公司的生產(chǎn)運(yùn)行常態(tài),目前生產(chǎn)低硫船用燃料油使用的是渣油加氫脫硫(RDS)尾油和重芳烴調(diào)和,RDS尾油占比90%左右。這種調(diào)和方式,需要大量RDS尾油,嚴(yán)重壓縮了催化裂化裝置的生產(chǎn)。為了提高裝置生產(chǎn)負(fù)荷,同時(shí)提高經(jīng)濟(jì)效益,如何利用催化油漿作為低硫船用燃料油的調(diào)和組分成為目前重點(diǎn)工作,但油漿脫固難度較大、技術(shù)門類繁多,經(jīng)調(diào)研,目前國內(nèi)工業(yè)化較成熟的催化油漿脫固技術(shù)有兩個,一是催化油漿無機(jī)膜錯流過濾技術(shù),二是催化油漿的脫灰劑凈化技術(shù),油漿無機(jī)膜錯流過濾技術(shù)近幾年通過技術(shù)改進(jìn),過濾運(yùn)行周期有所延長,但密封、設(shè)備磨損、膜孔堵塞等問題仍是裝置長期運(yùn)行的主要瓶頸[4]。脫灰劑凈化技術(shù)則能夠顯著提高油漿中催化劑粉末的沉降速率和脫除程度,具有操作過程簡單、分離效果好、分離時(shí)間短、設(shè)備投資少的優(yōu)點(diǎn)[5],脫固油漿作為低硫船用燃料油的組分效益顯著,調(diào)和生產(chǎn)過程中通過將脫固油漿、RDS尾油和重芳烴按比例調(diào)和,取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。本文以H公司為例,開展油漿脫固及應(yīng)用于調(diào)和低硫船燃研究,降低成本,減輕生產(chǎn)負(fù)荷。

        1 調(diào)和低硫船燃前催化油漿脫灰處理

        1.1 催化油漿及催化油漿脫灰劑性質(zhì)及質(zhì)量指標(biāo)

        催化油漿密度較大、運(yùn)動黏度大,且固體含量高,都是不利于油漿中固體催化劑粉末脫除的因素。H公司催化油漿的性質(zhì)見表1。

        表1 催化油漿性質(zhì)

        催化油漿脫灰劑為有機(jī)表面分散劑,可以有效減小油漿的表面張力,增加極性分子之間凝聚力,使催化劑粉末由較小比重變?yōu)檩^大比重,減小油漿的黏度,加快催化劑粉末的沉降速率。脫灰劑主要成分為C、H、N元素,對環(huán)境無不利影響。催化油漿脫灰劑的質(zhì)量指標(biāo)見表2。

        表2 催化油漿脫灰劑質(zhì)量指標(biāo)

        1.2 催化裂化裝置加注脫灰劑的工藝指標(biāo)及操作要求

        催化油漿技術(shù)指標(biāo)及操作要求見表3。

        表3 催化油漿技術(shù)指標(biāo)及操作要求

        1.3 脫固處理前油漿采樣分析

        本次油漿脫固試驗(yàn)前進(jìn)行了3次采樣分析,分別對催化油漿灰分、密度、固含量進(jìn)行了測試,具體數(shù)據(jù)見表4。結(jié)合表4分析脫灰前催化油漿物理性質(zhì),參考油漿調(diào)和低硫船用燃料油標(biāo)準(zhǔn),該催化油漿灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)高于0.05%,無法參與低硫船用燃料油的調(diào)和。

        表4 催化油漿脫灰前分析數(shù)據(jù)

        1.4 催化油漿脫固處理

        本次工業(yè)試驗(yàn)基于H公司工業(yè)試驗(yàn)平臺,使用廣東某公司生產(chǎn)的催化裂化油漿脫灰劑,在1號、2號油罐上進(jìn)行試驗(yàn)。

        試驗(yàn)過程中,首先將脫灰劑抽入儲罐中,而后啟動計(jì)量泵以小于或等于600 mg/kg的脫灰劑平穩(wěn)地注入裝置油漿外甩管道中,經(jīng)過靜態(tài)混合器混合后,從罐底注入油漿儲罐中沉降,在罐區(qū)收集加劑后的油漿2罐。沉降溫度保持在90~95℃,脫固油漿在罐內(nèi)經(jīng)24~72 h的沉降后,在油罐中部、下部進(jìn)行采樣分析。加注參數(shù)見表5。

        表5 試驗(yàn)過程添加脫灰劑數(shù)據(jù)

        1.5 脫固試驗(yàn)后的灰分

        1號、2號罐收滿脫固油漿后,每隔24 h對沉降樣品進(jìn)行檢測分析。1號、2號罐采樣灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)見圖1。

        從圖1看出,當(dāng)進(jìn)行自然沉降72 h時(shí),發(fā)現(xiàn)1號、2號罐催化油漿中、下層灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于0.05%,達(dá)到低硫船然調(diào)和標(biāo)準(zhǔn),證明在自然沉降72 h后,脫固油漿可用于低硫船用燃料油調(diào)和試驗(yàn)。

        圖1 1號、2號罐采樣灰分含量

        2 脫固油漿應(yīng)用于低硫船燃調(diào)和

        2.1 調(diào)和配比確定

        目前低硫船用燃料油的調(diào)和組份主要是RDS尾油和重芳烴,RDS尾油占比90%,本次工業(yè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)在低硫船用燃料調(diào)和中加入符合低硫船燃調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)的脫固油漿,結(jié)合前期試驗(yàn)成果,通過多次調(diào)和各組份比例,按照RDS尾油、重芳烴、脫固油漿質(zhì)量比為80∶10∶10進(jìn)行調(diào)配,調(diào)和后組分、物性參數(shù)及標(biāo)準(zhǔn)見表6。通過對比得出,加入10%脫固油漿進(jìn)行調(diào)和低硫船用燃料油的各項(xiàng)參數(shù)符合低硫船用燃料油產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),且與未加入脫固油漿的低硫船用燃料油參數(shù)基本接近,證明調(diào)和配比理想。

        表6 脫固油漿10%和未加入油漿調(diào)和低硫船燃組分含量參數(shù)

        綜上所述,本次試用的催化裂化油漿脫灰劑生產(chǎn)的脫固油漿調(diào)和低硫船用燃料油試生產(chǎn)工作取得預(yù)期效果,試驗(yàn)結(jié)果顯示,該調(diào)和方式能夠降低低硫船用燃料油的生產(chǎn)成本,實(shí)現(xiàn)低價(jià)值油漿轉(zhuǎn)為高價(jià)值船燃的提質(zhì)增效目標(biāo)。

        2.2 罐底高含量固體物質(zhì)的處理

        高含量固體油漿沉積在罐底,主要成分是催化劑粉末,其商品價(jià)值不高。而不斷生產(chǎn)脫固油漿致使催化劑粉末持續(xù)沉降,縮短清罐周期,增加清罐成本和人工成本,不利于降本創(chuàng)效。為增加高含量固體油漿利用率以及降低成本,在調(diào)和低硫船燃時(shí)將脫固油漿罐的液位抽至高固物質(zhì)沉積層以上,通過抽罐底線將罐底高固含量的油漿抽至普通油漿罐,再循環(huán)普通油漿罐使高固油漿與普通油漿充分混合,將其均勻分布,實(shí)現(xiàn)將高含量固體油漿混合至普通油漿出廠,減少危險(xiǎn)廢棄物的產(chǎn)生和清罐頻率,降低清罐成本與人工成本。

        2.3 應(yīng)用于調(diào)和低硫船燃經(jīng)濟(jì)評價(jià)

        相比于直接使用RDS尾油和重芳烴調(diào)和的低硫船用燃料油(調(diào)配比90∶10),加入脫固后的催化油漿可以作為低硫船用燃料油優(yōu)良、低成本的調(diào)和組分。相比于使用生產(chǎn)成本高的催化裂化原料RDS尾油和重芳烴生產(chǎn)的低硫船用燃料油,采用RDS尾油、重芳烴、脫固油漿方式生產(chǎn)的低硫船用燃料油,品質(zhì)基本相同,但減少了近10%高價(jià)值RDS尾油,降低了船燃生產(chǎn)成本的同時(shí),提高了船燃產(chǎn)能。通過調(diào)研統(tǒng)計(jì),H公司5個月中生產(chǎn)低硫船燃累計(jì)使用脫固油漿達(dá)21 080 t,按脫固劑的市場行情10萬元/t,每生產(chǎn)1 t脫固油漿的成本58元,結(jié)合2020年4月低硫船用燃料油市場價(jià)格1 517元/t[3]和普通燃料油市場價(jià)格130元/t進(jìn)行利潤差值計(jì)算,累積創(chuàng)效2 800萬元,達(dá)到了降本增效的目的。

        3 結(jié)論

        1)在多種油漿脫固技術(shù)中選擇操作技術(shù)簡單、生產(chǎn)成本低的脫灰劑凈化催化油漿技術(shù)。為了得到適合調(diào)和低硫船用燃料油的脫固油漿,在工業(yè)試驗(yàn)平臺進(jìn)行了催化油漿脫灰試驗(yàn),分析了脫固前后油漿組分、物性參數(shù)的變化,其脫固72 h后基本符合低硫船燃調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)。

        2)原始調(diào)和低硫船用燃料調(diào)和組分為RDS尾油和重芳烴(90∶10),將脫固后符合調(diào)和標(biāo)準(zhǔn)的油漿加入到調(diào)和低硫船用燃料油中,確定在加入脫固油漿后為RDS尾油、重芳烴、脫固油漿最佳調(diào)和比例為80∶10∶10。高價(jià)值RDS尾油占比減少約10%,降低了生產(chǎn)成本,提高了生產(chǎn)能力,同時(shí)釋放了催化裂化裝置生產(chǎn)負(fù)荷。

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