Prime G+技術改造25萬噸/年OCT-MD催化汽油加氫裝置工程設計實踐

王佳兵　羅文聆　周　虹

中建安裝工程有限公司　南京　210049

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技術

Prime G+技術改造25萬噸/年OCT-MD催化汽油加氫裝置工程設計實踐

王佳兵*羅文聆周虹

中建安裝工程有限公司南京210049

摘要以某公司25萬噸/年催化汽油加氫裝置升級改造為例，介紹Prime G+工藝技術和OCT-MD工藝技術，并進行比較。分析Prime G+工藝的優越性、改造的必要性及可行性；指出改造的要點、難點、設備的新增利舊及管道布置的注意點。最大程度的利舊，力求在原裝置的基礎上，完成升級改造工作，改造后已生產出優質汽油。

關鍵詞催化汽油改造工藝技術

山東某公司25萬噸/年催化汽油加氫裝置采用OCT-MD工藝技術，裝置于2013年8月投產，生產符合國III標準的汽油，硫含量穩定在150μg/g以下。為了配合油品升級的需要，生產硫含量低于10μg/g的汽油，擬對該裝置進行升級改造。經過調研，業主方決定采用Axens的Prime G+工藝技術改造現有裝置，改造后，已生產出硫含量低于10μg/g的優質汽油。

1工藝技術

1.1OCT-MD工藝技術

OCT-MD工藝技術是撫順石油化工研究院開發的FCC汽油加氫選擇性加氫脫硫技術。OCT-MD裝置工藝流程見圖1。

圖1　OCT-MD裝置工藝原則流程

根據催化(FCC)汽油的硫化物集中在重餾分(HCN)中、烯烴集中在輕餾分(LCN)中分布特點，首先將FCC汽油分餾為LCN和HCN，HCN加氫脫硫，然后再與LCN 混合，以達到脫硫而又減少因烯烴飽和造成辛烷損失的效果。

OCT-MD裝置包括：① 原料FCC汽油無堿脫臭(包含堿液聚結沉降分離)；② 預分餾；③ 重餾分加氫脫硫；④ 加氫重汽油與脫臭輕汽油調合等4個單元。

1.2Prime G+工藝技術

Prime G+是Axens公司開發的用于FCC汽油選擇性脫硫工藝技術。FCC全餾分汽油首先進入第一反應器(即選擇性加氫反應器SHU)，在緩和的工藝條件下，二烯烴被選擇性地加氫，變為單烯烴、硫醇和較輕的硫化物被轉化為較重的硫化物。第一反應器流出物隨后在分餾塔中被分成LCN和HCN。HCN被送入第二個反應器(即主反應器)，在雙催化劑的作用下，實現深度HDS。二反流出物經穩定后，得到超低硫汽油[1]。

1.3技術對比

(1)預處理方式不同。OCT-MD采用汽油無堿脫臭技術，用于將低沸點硫醇硫(LCN 中)轉化成高沸點的二硫化物并轉移到HCN 中；Prime G+則采用全餾分選擇性加氫將硫醇和較輕的硫化物轉化為較重的硫化物，且二烯烴轉化為單烯烴。

(2)加氫脫硫工段前均設置分餾塔，塔底重汽油HCN進入HDS工段。

(3)兩種工藝均采用固定床加氫脫硫方案，反應溫度及壓力較為接近。這也為設備、管道及儀表等利舊創造了條件。兩種工藝具體操作條件見表1。

(4)OCT-MD技術采用的是反應進料加熱爐直接加熱重汽油組分，而Prime G+技術是把加熱

表1　兩種工藝下操作條件對比(以本裝置為例)

爐置于加氫脫硫反應器之后，先加熱脫硫后反應產物，然后反應產物再與反應器進料換熱。采用這

種手段來調控反應器入口溫度， 避免直接加熱重汽油組分，延緩爐管結焦的趨勢，有利于裝置的長周期運行[2]。

2工藝流程改造

本裝置為升級改造裝置，立足點在于充分利用現有裝置流程，適當新增工藝設備及管道等，完成改造目標。項目前期階段，業主方、技術方及設計單位就裝置流程改造事宜進行了深入的溝通與探討，確定改造方案：

(1)新增選擇性加氫SHU工段。

(2)原加氫脫硫工段改造為Prime G+2段式流程。

改造后工藝流程見圖2。

圖2　改造后裝置工藝原則流程

2.1工藝改造要點及優點

(1)原裝置未設置OCT-MD標準配置中的無堿脫臭工段，因此按照Prime G+工藝技術要求，在分餾塔前新增SHU工段即可。石腦油進入此工段后，硫醇和較輕的硫化物被轉化為較重的硫化物，在分餾工段中則留在了重汽油中，為后續加氫脫硫創造了條件且二烯烴轉化為單烯烴，避免后續工段結焦的可能。此工段工藝設備及附屬管道基本為新增，相對較為獨立。

(2)由于分餾塔切割點的調整，HCN流量增加，超過原加氫脫硫段的處理能力(見表1)。超出部分旁路第一段HDS，與第一段加氫脫硫后的流出物混合后直接進第二段HDS。Prime G+兩段式流程是保持辛烷值的最佳方案，特別在高脫硫率情況下具備非常好的選擇性。

選擇性HDS第一級工藝設備基本利舊原有裝置HDS工藝設備，選擇性HDS第二級工藝設備基本為新增設備(加氫反應器、個別換熱器等利舊)。

(3)經過技術方工藝核算及設備專業機械校核，原裝置內預加氫反應器和加氫精制主反應器可分別作為第一級HDS反應器和第二級HDS反應器使用。

(4)經工藝核算，胺液吸收系統能夠滿足新工況工藝要求，予以利舊。第一級HDS及第二級HDS循環氫均進該系統脫除硫化氫。

(5)經壓縮機供應商核算，循環氫壓縮機及新氫壓縮機負荷能力及壓縮比足夠，予以利舊。壓縮機出口管線進行了適當的改造，以滿足最新的工藝要求。

2.2工藝改造設計內容

(1)設計時根據工藝包資料中的PFD及物料平衡數據，借助工藝模擬軟件Aspen HYSYS,完成了裝置全流程模擬工作，獲得了后續工作的基礎數據；同時完成了塔器、加熱爐、換熱器、機泵等利舊核算工作，以及對相關PID的修訂工作。

(2)采用HTRI等計算軟件，完成新增換熱器選型工作及利舊換熱器、空冷器的校核工作，并提出了利舊換熱器局部改造措施，如管口口徑調整，增做焊后熱處理等。

(3)工藝包中提交的PID是基于新建裝置，未考慮現有裝置實際情況。工藝設計人員在消化工藝包PID的基礎上，立足于現有裝置實際流程，將現有工藝設備、管道、儀表等逐一融合到新流程中，完成PID的修訂工作。利舊設備、管道、儀表等均在PID中通過標識與新增部分加以區分。

3設備及管道的改造

原裝置布置采用按工藝流程順序和同類設備相對集中的原則。按三條線布置，北側布置分餾區、換熱區、爐反區；南側布置壓縮機區；中間為主管橋區。

改造后設備平面布置見圖3(圖中陰影部分為新增或改造區域)。

圖3　改造后裝置設備平面布置

3.1設備改造要點

(1)新增SHU區位于壓縮機區右側。該區域有SHU反應器兩臺，穩定塔兩臺，及附屬容器、換熱器等設備。該區域新增一框架，且為本裝置新增的唯一框架。

(2)爐反區，在原加熱爐右側新增第二級HDS反應器加熱爐一臺及附屬換熱器4臺。

(3)裝置中間為主管橋區，右側新增一段管架，用于敷設進出SHU反應區及新增加熱爐等管道。

(4)新增機泵數目較多，統一布置于主管橋下，不能利舊的機泵需移除。

(5)第二級HDS熱分離罐及第二級HDS冷分離罐布置于換熱區換熱框架上側，便于附屬管道的進出。

(6)HDS第二級新增的部分換熱器設備部布置于換熱區框架上。

3.2管道改造要點

(1)原裝置開工時間較短，在保證安全的前提下，為節約投資，加快項目建設進度，管道設計時充分考慮了現有裝置內管道(含管件、閥門等)的利舊(整體利舊或部分利舊)。

(2)管道設計工作難度較大，需兼顧利舊管道與新增管道，尤其是主管橋區域，利舊與新增管道數目大，進出管線多，須認真加以規劃。

(3)利舊管道與新增管道在工藝管道布置圖均通過標識予以區別，便于現場施工。

(4)對于流程中可以整體利舊或部分利舊的管道、管件和閥門等，建設單位委托相關專業公司進行管道壁厚、焊口、腐蝕情況、密封情況等一系列指標進行測定及檢查，符合相關要求方可利舊，否則應予以更換。

4設備改造新增利舊情況

本裝置設備改造新增利舊情況見表2。

從表2中可見，設備利舊52臺，新增44臺(配套設備未做統計)。裝置內工藝設備得到了最大程度的利舊，大幅降低項目改造投資。

5結語

(1)油品升級是大勢所趨,預計以硫質量分數不大于10μg/g為主要雜質限制的國V汽油標準將會在未來幾年在國內逐步全面實施[3]。建設單位應根據裝置實際情況，選擇合適的工藝技術，在充分利用現有裝置的基礎上，完成改造目標，實現利益最大化。

表2　設備改造新增與利舊情況　(臺)

(2)改造項目較新建項目工程設計工作更為繁瑣，限制多，校核工作多。應在裝置全流程統籌考慮的基礎上，考慮每臺設備、每根管道、每個儀表等，注重細節，多為業主考慮，在符合規范，保證安全的前提下，最大程度利用現有裝置的設施。

本次改造也可為類似裝置改造提供參考。

參考文獻

1李大東.加氫處理工藝與工程[M]. 中國石化出版,2004：926.

2張光明.汽油選擇性加氫脫硫裝置的工藝選擇[J].浙江化工，2014,42(5):27-29.

3接瑜等.新建汽油加氫裝置適應油品升級工程實踐[J].煉油技術與工程,2014，44(2)：22-25.

(收稿日期2016-01-05)

改造

*王佳兵：工程師。2009年畢業于南京大學化學化工學院應用化學專業。從事石化、化工設計及管理工作。聯系電話：(025)56663715，E-mail:wang_jiabing@aliyun.com。