FDFCC-Ⅲ裝置加工不同性質原料油的技術分析

劉靜翔,趙 華,侯玉寶

(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司,洛陽471012)

FDFCC-Ⅲ裝置加工不同性質原料油的技術分析

劉靜翔,趙 華,侯玉寶

(中國石油化工股份有限公司洛陽分公司,洛陽471012)

分析了中國石化洛陽分公司FDFCC-Ⅲ裝置加工加氫精制蠟油前后的生產運行和生產調整情況.結果表明,重油提升管進料經過加氫精制處理后,性質得到明顯改善,硫、氮、重金屬等雜質含量大幅度降低;裝置產品分布得到改善,干氣、焦炭、油漿產率分別降低0.11,2.08,3.65個百分點,輕質油收率、總液體收率分別增加6.34和5.87個百分點;產品質量得到提升,汽油硫質量分數降到0.015%;裝置能耗降低657 MJ/t;催化劑單耗降低0.4 kg/t.同時,充分利用汽油提升管改質降硫、降烯烴的作用,生產中通過優化汽油提升管混合進料品種、性質,在停開汽油選擇性加氫裝置的情況下,改質后汽油質量達到國Ⅲ標準要求,提高了裝置整體運行水平.

FDFCC-Ⅲ 原料油 汽油 烯烴 硫含量 總輕質液體收率 能耗

1 前 言

中國石油化工股份有限公司洛陽分公司2號FCCU裝置由中國石油化工集團公司洛陽石化工程公司設計,加工能力為1.4 Mt/a,采用單器單段完全再生方式,反應器和再生器按同軸式布置,1997年10月建成投產.為了實現催化裂化汽油烯烴含量和硫含量滿足國Ⅲ標準、多產丙烯的目標,2號FCCU裝置于2008年5月采用FDFCC-Ⅲ工藝技術進行改造.該工藝采用雙提升管流程,在重油提升管進行重油催化裂化,在汽油提升管進行汽油改質并多產丙烯,根據不同時期生產方案和汽油質量的要求,汽油提升管原料可以進行自產粗汽油、1號FCCU粗汽油、焦化汽油和重整拔頭油等不同比例的靈活調整,進料量、反應溫度等操作條件也可相應進行調整.重油提升管、汽油提升管設計處理量分別為1.40 Mt/a和0.85 Mt/a,于2008年6月25日開工一次成功.本課題主要對FDFCC-Ⅲ裝置加工不同性質原料油進行技術分析,通過對重油提升管原料品種、比例和汽油提升管原料品種、比例進行優化調整,以提高產品質量,并提高裝置整體運行水平.

2 原料油品種、比例的調整

裝置改造后重油提升管和汽油提升管原料油品種、比例的調整主要分兩個階段.第一階段在2008年6月25日至2009年5月22日蠟油加氫裝置開工前,重油提升管的原料為減壓蠟油、溶劑脫瀝青油和焦化蠟油的混合油(質量比為74.0 : 12.8 : 13.2,以下簡稱混合原料1),進料量為160 t/h左右;汽油提升管的原料為裝置自產粗汽油和焦化汽油的混合油(質量比為60 : 40,以下簡稱混合原料A),進料量為60 t/h左右,裝置自產粗汽油中,約60%進汽油提升管進行改質,約40%直接去吸收塔.第二階段是2009年5月23日蠟油加氫裝置開工后,重油提升管的原料變為減壓蠟油、溶劑脫瀝青油和焦化蠟油的加氫精制蠟油(質量比為80.8 : 14.7 : 4.5,以下簡稱混合原料2);由于中國石化洛陽分公司制氫裝置停運,蠟油加氫裝置氫氣量減少,導致精制蠟油硫含量增加,為保證汽油硫含量合格,將部分焦化汽油改進柴油加氫裝置,生產乙烯裝置專用石腦油,同時,為增產汽油,將原用于生產石腦油的重整拔頭油全部改進汽油提升管進行改質,因此汽油提升管的原料變為裝置自產粗汽油、焦化汽油和重整拔頭油的混合油(質量比為50 : 25 : 25,以下簡稱混合原料B),進料量為70 t/h左右,裝置自產粗汽油中,約50%進汽油提升管改質,約50%直接去吸收塔.重油提升管、汽油提升管原料油改變前后的性質對比分別見表1和表2.

表1 重油提升管原料油改變前后的性質對比

表2 汽油提升管原料油改變前后的性質對比

從表1可以看出,FDFCC-Ⅲ裝置重油提升管的原料經過加氫處理后,密度下降22.4 kg/m3,重金屬Ni、V含量分別下降2.44 μg/g和4.62 μg/g,氮含量下降2 251.65 μg/g,殘炭下降0.31個百分點,硫質量分數下降0.444個百分點,混合原料的性質得到改善.

從表2可以看出,汽油提升管的進料由裝置自產粗汽油和焦化汽油的混合油調整為裝置自產粗汽油、焦化汽油和重整拔頭油的混合油后,進料中硫質量分數由0.335%降低到0.143%,烯烴體積分數由37.86%降低到19.04%,對汽油生產是有利的;而辛烷值(RON)由82.6降低到79.6,對汽油生產不利.

3 生產運行及分析

3.1 主要操作調整

蠟油加氫裝置開工前后,FDFCC-Ⅲ裝置生產方案均為多產汽油方案.蠟油加氫裝置開工后,主要的生產操作調整為:①再生器密相溫度降低,停用了外取熱器;②對催化劑配方進行調整,采用新型蠟油催化裂化催化劑CDOS-P;③燒焦用主風量減少,停用了系統管網補充FDFCC-Ⅲ裝置的工業風.

3.2 主要操作條件

蠟油加氫裝置開工前后,FDFCC-Ⅲ裝置的主要操作條件見表3.從表3可以看出,FDFCC-Ⅲ裝置采用全加氫精制蠟油進料后,操作條件的主要變化有:①回煉油流量由9 t/h降低到3 t/h;②主風流量(標準狀態)由3 236 m3/min降低到2 822 m3/min;③在外取熱器停運的情況,再生器密相溫度由638 ℃降低到612 ℃.

表3 主要操作參數

3.3 技術分析

3.3.1 產品分布重油提升管原料改為加氫精制蠟油前后,裝置的物料平衡和產品分布見表4.從表4可以看出,FDFCC-Ⅲ裝置重油提升管采用加氫精制蠟油進料前后,原料的品種沒有變化,只是蠟油加氫裝置原料的焦化蠟油比例由12.8%下降到4.5%,減壓蠟油比例由74.0%上升到80.8%,溶劑脫瀝青油的比例變化不大;而產品分布大幅度改善,干氣產率和液化氣產率分別下降0.11和0.46個百分點,汽油收率增加9.91個百分點,柴油產率下降3.58個百分點,油漿和焦炭產率分別下降3.65和2.08個百分點,輕質油收率、總輕質液體收率分別增加6.34和5.87個百分點.說明采用加氫精制的原料可以改善催化裂化裝置的產品分布,從而提高FDFCC-Ⅲ裝置運行的經濟性.

3.3.2 油品性質重油提升管原料改為加氫精制蠟油前后,汽油、輕柴油性質分別見表5、表6.從表5和表2可以看出,重油提升管進料為未加氫的混合蠟油時,粗汽油的硫質量分數、烯烴體積分數、辛烷值(RON)分別為0.075%、29.97%和91.9;汽油提升管進料為焦化汽油和裝置自產粗汽油的混合油(混合原料A),經改質后汽油的硫質量分數由0.335%下降到0.143%(降硫率達到57.3%)、烯烴體積分數由37.86%下降到12.92% (烯烴降幅達到65.9%)、辛烷值(RON)由82.6提高到86.7;FDFCC-Ⅲ裝置穩定汽油的硫質量分數為0.118%、RON辛烷值為89.3,需要再經過汽油選擇性加氫裝置進行脫硫,才能達到國Ⅱ汽油硫含量小于500 μg/g的出廠要求.

表4 裝置物料平衡及產品分布 w,%

該裝置的穩定汽油去汽油加氫裝置脫硫后,汽油辛烷值又將損失3個單位,汽油的RON辛烷值由原來的89.3降到86左右,為全廠調合高標號汽油增加了成本,降低了經濟效益.

表5 汽油性質

從表5和表2還可以看出,重油提升管進料采用加氫精制混合蠟油后,粗汽油的硫質量分數為0.015%(達到國Ⅲ汽油標準)、辛烷值(RON)為92.1;汽油提升管進料采用焦化汽油、重整拔頭油和粗汽油的混合油(混合原料B),經改質后汽油的硫質量分數由0.143 %下降到0.055%(降硫率達到61.5%)、烯烴體積分數由19.04 %下降到9.59%(烯烴降幅達到49.6%)、辛烷值(RON)由79.6提高到86.0;FDFCC-Ⅲ裝置的穩定汽油硫質量分數為0.034%、RON為89.1,硫含量達到了汽油出廠的要求,停運了汽油選擇性加氫裝置,既降低了能耗,又避免了汽油辛烷值的損失.同時,可進一步優化汽油提升管混合進料品種、性質,也完全可以使改質后汽油的質量達到國Ⅲ標準要求.因此,FDFCC-Ⅲ裝置重油提升管進料采用加氫精制混合蠟油,同時優化汽油提升管進料性質,能夠達到FDFCC-Ⅲ技術降低汽油硫和烯烴含量、提高汽油辛烷值預期的效果,催化裂化汽油性質得到大幅度改善.

從表6可以看出,重油提升管進料采用加氫精制混合蠟油后,柴油的硫質量分數由原來的0.951%下降到0.307%,效果明顯,但十六烷值仍較低,需進一步加氫改質.

表6 輕柴油性質

3.3.3 氣體性質重油提升管原料改為加氫精制蠟油前后的氣體性質見表7.從表7可以看出,重油提升管進料采用加氫精制混合蠟油后,干氣和液化氣中的H2S含量下降,減輕了下游氣體脫硫裝置的負荷,產品質量容易控制.液化氣中丙烯含量下降了5.1個百分點,這主要與汽油提升管摻煉重整拔頭油和減少了焦化汽油有關系;同時,干氣中的V(H2)/V(CH4)由原來的0.78下降到0.58,表明催化劑重金屬污染減輕,這主要是由于重油提升管進料采用加氫混合蠟油,重金屬Fe、Ni含量下降的緣故.

表7 氣體性質 φ,%

3.3.4 平衡催化劑的性質和催化劑單耗重油提升管原料改為加氫精制蠟油前后的平衡催化劑性質對比見表8.從表8可以看出,重油提升管進料采用加氫混合蠟油后,平衡催化劑的金屬含量總和由18 824 μg/g降低到10 057 μg/g,減少了8 767 μg/g,這主要是因為原料油改善后重金屬含量降低.

表8 平衡催化劑的主要性質

在催化劑活性相同的情況下,重油提升管進料采用加氫混合蠟油后,催化劑單耗由0.9 kg/t 下降到0.5 kg/t,降低了0.4 kg/t,經濟效益顯著.

3.3.5 油漿性質重油提升管進料改為加氫精制蠟油前后的油漿性質對比見表9.從表9可以看出,兩個階段油漿密度都較高,說明兩種原料配比下反應深度高,單程轉化率高,回煉比低.

表9 油漿性質

3.3.6 裝置能耗分析蠟油加氫裝置開工前,重油提升管采用減壓蠟油、焦化蠟油和溶劑脫瀝青油的混合進料,裝置的能耗為2 847MJ/t.蠟油加氫裝置開工后,重油提升管采用全加氫精制蠟油進料,能耗的主要變化有:①生焦率由8.40%降低到6.32%,能耗降低了827 MJ/t;②停用系統管網來的工業風(標準狀態)200 m3/min,能耗降低了147 MJ/t;③少用除氧水33 t/h,能耗降低了81 MJ/t;④主風用量減少,進一步優化主風機組運行,主風機組耗電量由4 200 kWh/h 降低到3 800 kWh/h,能耗降低了27 MJ/t;⑤停用外取熱器,少產3.5 MPa蒸汽33 t/h,能耗增加760 MJ/t.因此,裝置總能耗下降了322 MJ/t,降低到2 525 MJ/t左右.同時由于FDFCC-Ⅲ工藝降低汽油硫含量效果明顯,催化裂化汽油的硫含量已經滿足汽油質量指標的要求,停開了汽油選擇性加氫裝置,可降低全廠能耗84 MJ/t以上,折合成FDFCC-Ⅲ裝置能耗,可以降低能耗335 MJ/t以上,實際裝置能耗只有2 190 MJ/t左右,因此重油提升管采用加氫精制蠟油進料,裝置能耗下降657 MJ/t.

3.3.7 環保效果重油提升管采用加氫精制蠟油作為原料后,再生煙氣中的SOx含量和NOx含量大幅度減少,從再生煙氣的分析結果來看,煙氣中的SOx含量大幅度下降,標定和常規分析結果均在400 mg/m3以下,較好地解決了FCC裝置加工含硫原料時煙氣SOx含量高的問題.從長遠發展考慮,對于環保要求日益嚴格的經濟社會而言,煙氣SOx含量的大幅度下降,將使煙氣脫硫的成本大幅度下降.

4 建 議

根據中國石化洛陽分公司煉油加工流程和生產方案,建議重整拔頭油不進汽油提升管,改進分餾塔頂油氣分離器,以減少流量波動對汽油提升管和副分餾塔操作的影響,并減輕吸收穩定系統的壓力;同時將作為蠟油加氫裝置原料的減一線油改進汽油提升管進行改質,達到多產汽油的目的.

5 結 論

(1)重油提升管進料采用加氫精制處理后,其性質得到明顯改善,硫、氮、重金屬等雜質含量大幅度降低,裝置產品分布改善,干氣產率、焦炭產率、油漿產率分別下降了0.11,2.08,3.65個百分點,輕質油收率增加了6.34個百分點,總輕質液體收率提高了5.87個百分點;產品質量提升,汽油硫含量下降,可直接滿足清潔燃料指標要求;裝置能耗下降了657 MJ/t左右;催化劑單耗下降了0.4 kg/t,經濟效益提高.

(2)充分利用汽油提升管改質降硫、降烯烴的作用,生產中通過不斷優化汽油提升管混合進料品種、性質,在停開汽油選擇性加氫裝置的情況下,也完全可以使改質后汽油的質量達到國Ⅲ標準要求.

(3)重油提升管采用加氫精制蠟油作為原料后,再生煙氣中的SOx含量在400 mg/m3以下,實現了清潔排放,環保效果好.

AbstractThis paper analyzes the operations of FDFCC-Ⅲ unit in Luoyang Company prior and post to revamping for processing hydrotreated gas oil. Results indicate that the product distributions are significantly improved when heavy oil riser processing hydrotreated gas oil due to the improved feedstock properties, the yields of dry gas, coke and slurry oil are reduced by 0.11, 2.08 and 3.65 percentage points, respectively; the light oils yield and total liquids yield is increased by 6.34 and 5.87 percentage points, respectively. The qualities of products are also improved, such as the sulfur content of gasoline is reduced to 0.015%. Furthermore, reductions of energy consumption and catalyst consumption are obtained, it is 657 MJ/t and 0.4 kg/t, respectively. The role of gasoline riser in reducing the sulfur and olefin contents of gasoline is obvious, without using gasoline selective hydrogenation process the gasoline qualities could meet the requirements of National Standard III for motor gasoline.

Key Words:FDFCC-Ⅲ; feedstock; gasoline; olefin; sulfur content; total light ends yield; energy consumption

TECHNOLOGY ANALYSIS OF PROCESSING VARIOUS PROPERTIES FEEDSTOCKS IN FDFCC-Ⅲ UNIT

Liu Jingxiang,Zhao Hua,Hou Yubao
(China Petroleum & Chemical Corporation,Luoyang Branch,Luoyang 471012)

2009-09-29;修改稿收到日期:2009-12-08.

劉靜翔,高級工程師,1991年畢業于江蘇化工學院石油加工專業,現從事煉油生產調度管理工作.