180萬噸/年S Zorb催化汽油吸附脫硫裝置

宋瑜洲

【摘要】為積極應對國家汽油質量升級，滿足國家對清潔燃料的質量要求，根據全廠加工總流程的安排，陜西延長石油集團煉化公司延安煉油廠需要新建一套180萬噸/年汽油精制裝置，使出廠汽油達到國家要求的標準。

【關鍵詞】180萬噸/年；S Zorb；催化汽油；吸附脫硫；裝置

1. 原料、產品規格與生產規模

1.1 原料來源及性質

本裝置處理的催化汽油來自延安煉油廠，由于延煉平面布置原因，本裝置建設在延安石油化工廠（楊莊河）。設計原料中的平均硫含量按400PPM考慮。新氫采用重整氫，氫氣純度為92.85V%；進裝置溫度20-40℃，壓力1.8-2.0MPaG。

1.2 吸附劑

本裝置采用的吸附劑為專利吸附劑。

1.3 產品方案

本裝置生產硫含量不大于10 ppm的低硫汽油產品；裝置產生的少量燃料氣除供本裝置加熱爐自燒外，其余送至燃料氣管網；含有SO2的再生尾氣送至氨法脫硫單元處理。

1.4 生產規模

根據規劃要求，本裝置生產規模按180萬噸/年考慮，年操作時間按8000小時計。原料的平均硫含量按400 ppm設計。

2.S Zorb與RSDS 技術概況及應用

2.1S Zorb技術概況

S Zorb 是由ConocoPhillips（COP）公司開發的，主要用于催化汽油的脫硫。目前在全球采用該技術已經建成投產了14套工業裝置，其中國外6套，國內8套。這14套裝置運行狀況良好，產品規格等各項指標均達到了設計要求。

2.2RSDS

RSDS-II是固定床反應，相關流程較為傳統、操作簡單，運行周期較長。S Zorb是流化床反應，連續再生；一方面需要連續的氣固分離，另一方面反應與再生間需設置閉鎖料斗進行氫、氧環境的隔離和吸附劑的輸送，因此操作復雜。總之，這兩個技術在操作周期方面均達到了與催化同步檢修的要求，RSDS-II日常維護工作量較小

3.工藝流程說明

3. 1進料與脫硫反應部分

由催化裝置來的含硫汽油經過濾后進入原料緩沖罐（D-101），經吸附反應進料泵（P-101）升壓并與循環氫混合后與脫硫反應器（R-101）頂部產物進行換熱，換熱后的混氫原料去進料加熱爐（F-101）進一步加熱，達到預定的溫度后進入脫硫反應器底部并在反應器中進行吸附脫硫反應，脫硫反應器內裝有吸附劑，混氫原料在反應器內部自下而上流動使反應器內成流化床狀態，原料經吸附劑作用后將其中的有機硫化物脫除。

3.2吸附劑再生部分

為了維持吸附劑的活性，使裝置能夠連續操作，裝置設有吸附劑連續再生系統。再生過程是以空氣作為氧化劑的氧化反應，壓縮空氣依次經過空氣干燥器（PA-103）、再生空氣預熱器（E-111）和再生氣體電加熱器（EH-102）加熱后送入再生器底部，與再生進料罐（D-107）來的待生吸附劑發生氧化再生反應；再生器（R-102）內的吸附劑為流化床，再生后的吸附劑用氮氣提升到再生接收器（D-110）送至閉鎖料斗（D-106）。再生器（R-102）內部裝有二級旋風分離器（ME-115），再生生成的煙氣經旋風分離器（ME-115）與吸附劑分離后自再生器（R-102）頂部排出；再生煙氣主要成份為氮氣、二氧化碳和二氧化硫，先經再生煙氣冷卻器（E-105）并與來自冷凝水罐（D-123）頂部的蒸汽換熱，再經再生煙氣過濾器（ME-103）除去煙氣中挾帶的吸附劑粉塵后送到氨法脫硫單元進行后處理。

3.3吸附劑循環部分

吸附劑循環部分目的是將已吸附了硫的吸附劑自反應部分輸送到再生部分，同時將再生后的吸附劑自再生部分送回到反應系統，并可以控制吸附劑的循環速率；以上過程通過閉鎖料斗（D-106）的步序自動控制實現，失活的吸附劑自反應器（R-101）上部的反應器接收器（D-105）壓送到閉鎖料斗（D-106），然后降壓并通過氮氣置換其中的氫氣，置換合格后通過壓差和重力送到再生器進料罐（D-107）；此時閉鎖料斗處于等待時間，然后，再生器進料罐（D-107）的吸附劑則通過氮氣提升到再生器（R-102）內進行再生反應；再生器進料罐（D-107）的吸附劑輸送線上裝有滑閥，用于控制吸附劑循環速率；再生器（R-102）內已完成再生的吸附劑通過滑閥和氮氣提升到再生器接收器（D-110），通過壓差和重力送到閉鎖料斗（D-106），先用氮氣置換閉鎖料斗（D-106）中的氧氣，置換合格后用氫氣升壓，最后通過壓差和重力送到還原器（D-102），還原后返回到反應系統中。

3.4產品穩定部分

穩定塔（C-201）用于處理脫硫后的汽油產品使其穩定。穩定塔頂部的氣體經空冷器（A-201）、水冷器（E-202）冷卻后進入穩定塔頂回流罐（D-201）。罐頂燃料氣部分用于原料緩沖罐（D-101）氣封，其余的送至催化裝置分餾塔，罐底液體回流至穩定塔（C-201）頂部。塔底穩定的精制汽油產品先經精制汽油與熱水換熱器（E-206）換熱，再經空冷和水冷后送出裝置。

3.5 自動控制

本裝置工藝技術先進、過程復雜。自控設計范圍為180萬噸/年S Zorb催化汽油吸附脫硫裝置的反應、吸附劑再生和還原及產品穩定部分及相關部分的自控設計。本裝置選用分散控制系統（DCS），實現對裝置的日常監測及自動控制功能。裝置采用獨立于DCS的安全儀表系統（SIS），實現對裝置等的緊急停車及安全聯鎖保護功能。儀表選用以國內產品為主， 引進部分主要為DCS、SIS、閉鎖料斗專用控制系統（LMS）、在線分析儀表、質量流量計、特殊調節閥、程控球閥、放射性料位儀表等。

3.6 設備部分

3.6.1脫硫反應器（R-101）、還原器（D-102）和反應器接收器（D-105）

脫硫反應器為軸向、熱壁反應器。反應器的操作溫度為441℃，操作壓力為3.1Mpa，操作介質為催化汽油、H2和吸附劑，設計溫度為470℃，設計壓力為4.26Mpa。在反應器底部設有泡帽分配盤等內件。根據操作條件，反應器的殼體材料選用12Cr2Mo1MoR（H），下部為12Cr2Mo1MoR（H）+堆焊。為了防止吸附劑帶入后續系統，在反應器頂部設有精密過濾器，直接插入反應器，用于脫除物流中攜帶的吸附劑。還原器（D-102）和反應器接收器（D-105）通過吸附劑輸送線直接與反應器連接在一起，懸掛在反應器上。此兩臺設備的材質同樣采用14Cr1MoR（H）。同時，為了避免反應器和反吹氣體聚集器的不同熱膨脹造成反應器過濾器反吹閥的損換，反吹氣體聚集器（D-114）亦同時懸掛在反應器上。反應器、還原器、反應器接收器和反吹氣體聚集器均可以國內制造。

3.6.2 再生器（R-102）

再生器是再生系統的核心設備，設備內的吸附劑為流化態操作。再生器的操作溫度為524℃，操作壓力為0.11Mpa，操作介質為O2、N2、CO2、SO2及吸附劑，設計溫度為550℃，設計壓力為0.35Mpa。根據操作條件，再生器的殼體材料選用14Cr1MoR（H）。再生器內設置了冷卻盤管，上部設置了一組二級旋風分離器，在再生器內部同時設置有傾角擋板的支持盤，氣體進口分配器，出口收集板等內件。再生器本體可國內制造。

3.6.3過濾器

關鍵的反應器產物過濾器（ME-101）、閉鎖料斗過濾器（ME-102）在較高溫度下使用且工況苛刻，需從國內通過鑒定的供貨商或國外引進，其它過濾器國產。

3.6.4壓縮機

本裝置中設兩臺循環氫壓縮機K-101/A，B，兩臺反吹氫壓縮機K-102/A，B、兩臺補充氫壓縮機K-103 /A，B，其中K-102與K-103采用聯合機組。