柴油加氫裝置質(zhì)量升級(jí)運(yùn)行分析

岳建華 ,李建兵,顧小偉

(1.山東潤(rùn)澤化工有限公司，山東 東明 274500；2.山東易陽(yáng)石化節(jié)能裝備有限公司，山東 濟(jì)南 250101)

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人民的生活水平得到了很大的提高,在國(guó)內(nèi)形成了一個(gè)龐大的燃料油消費(fèi)市場(chǎng)。尤其是近幾年快速發(fā)展的農(nóng)業(yè)、汽車工業(yè)和航空運(yùn)輸業(yè),對(duì)各種燃料油的消費(fèi)量增加很快。與此同時(shí),環(huán)保問(wèn)題也越來(lái)越受到國(guó)家的重視,近幾年,我國(guó)的汽油和柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也在不斷升級(jí)。250萬(wàn)t/a柴油加氫精制裝置在利用現(xiàn)有催化劑的基礎(chǔ)上，利用三天時(shí)間，通過(guò)調(diào)整操作參數(shù)的方法進(jìn)行嘗試，以判斷柴油成品硫含量能否達(dá)到國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)。

1 裝置簡(jiǎn)介

裝置規(guī)模：250萬(wàn)t/a，加工下限：60%；加工上限：100%。

裝置建設(shè)性質(zhì)：2010年動(dòng)工，2012年一次開(kāi)車成功。

裝置組成：反應(yīng)、分餾、脫硫、壓縮機(jī)、加熱爐等部分。

裝置原料：直餾柴油、焦化柴油、焦化汽油和氫氣，自系統(tǒng)管道送入裝置。

主要產(chǎn)品：石腦油、精制柴油，自裝置管道送至系統(tǒng)。

生產(chǎn)制度：年開(kāi)工時(shí)數(shù)按8400 h設(shè)計(jì)，連續(xù)生產(chǎn)。

2 裝置工藝技術(shù)特點(diǎn)

(1)裝置采用再生后的HR648和HR608催化劑及補(bǔ)充一部分新催化劑HR648。

(2)反應(yīng)部分采用爐前混氫技術(shù)。

(3)為了減少設(shè)備及管線的腐蝕，提高循環(huán)氫的氫純度，設(shè)置了循環(huán)氫脫硫系統(tǒng)。

(4)反應(yīng)器為熱壁結(jié)構(gòu)，內(nèi)設(shè)三個(gè)催化劑床層，床層間設(shè)冷氫盤(pán)；采用新型反應(yīng)器分布器及急冷箱，使混合更加均勻。

(5)原料油經(jīng)自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)，避免了催化劑床層過(guò)早出現(xiàn)較大的壓降，延長(zhǎng)了裝置的操作周期，自動(dòng)反沖洗過(guò)濾器采用氮?dú)廨o助反沖洗技術(shù)。

(6)裝置反應(yīng)部分采用熱高分工藝流程，減少反應(yīng)流出物冷卻負(fù)荷，優(yōu)化換熱流程，降低了裝置能耗。

(7)高壓換熱器采用螺紋鎖緊環(huán)雙殼程結(jié)構(gòu)，一是螺紋鎖緊環(huán)換熱器結(jié)構(gòu)緊湊、占地少；二是換熱效率高、節(jié)約換熱面積、密封性能好、不易泄露、運(yùn)行周期長(zhǎng)。

(8)分餾部分采用雙塔汽提流程。熱低分油和冷低分油混合后進(jìn)入硫化氫汽提塔脫除硫化氫，然后再進(jìn)入分餾塔切割石腦油、柴油、加氫蠟油產(chǎn)品。

(9)在熱高壓分離器和熱低壓分離器之間設(shè)置液力透平，用于驅(qū)動(dòng)反應(yīng)進(jìn)料泵，充分回收能量，降低裝置能耗。

(10)熱高分氣空冷器的管箱采用絲堵式結(jié)構(gòu)。

(11)反應(yīng)進(jìn)料加熱爐采用雙室單排雙面輻射臥管立式爐。輻射盤(pán)管采用單排水平管雙面輻射布置，其目的在于保證管內(nèi)兩相流動(dòng)能達(dá)到理想的流型，并且使得管外熱強(qiáng)度和管壁溫度較為均勻，提高管材利用率。分餾塔進(jìn)料加熱爐采用對(duì)流-輻射型圓筒爐，工藝介質(zhì)先經(jīng)對(duì)流室再進(jìn)入輻射室加熱至工藝所需溫度。為提高加熱爐的效率，兩臺(tái)加熱爐共用采用空氣預(yù)熱器回收余熱。

(12)在反應(yīng)流出物空冷器入口處設(shè)注水設(shè)施，以降低循環(huán)氫中硫化氫和氨的濃度，并避免銨鹽在低溫部位的沉積。

(13)汽提塔頂設(shè)注緩蝕劑設(shè)施，減輕塔頂流出物中硫化氫對(duì)塔頂系統(tǒng)的腐 蝕，塔底設(shè)蒸汽汽提。

(14)催化劑預(yù)硫化采用液相硫化方法，催化劑按器外再生考慮。

(15)新氫壓縮機(jī)采用往復(fù)式壓縮機(jī)，一開(kāi)一備。

(16)循環(huán)氫壓縮機(jī)采用離心式壓縮機(jī)，通過(guò)中壓蒸汽透平驅(qū)動(dòng)，背壓蒸汽送入1.0 MPa蒸汽管網(wǎng)。

3 運(yùn)行分析

裝置經(jīng)2016年3月升級(jí)改造更換催化劑及2018年7月份催化劑進(jìn)行再生后，年處理能力為238萬(wàn)t，以直餾柴油、焦化汽油、焦化柴油為原料，主要產(chǎn)品為國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的加氫精制柴油產(chǎn)品和部分加氫石腦油，同時(shí)副產(chǎn)少量氣體及輕烴，加氫石腦油作為連續(xù)重整裝置的原料。

柴油加氫精制裝置采用單段固定床一次通過(guò)式加氫工藝，熱高分流程，裝置現(xiàn)設(shè)計(jì)體積空速為1.63 h-1，反應(yīng)器入口壓力8.10 MPa，氫油體積比400∶1，按國(guó)V柴油方案生產(chǎn)。

3.1 原料性質(zhì)及操作條件

(1)混合原料油性質(zhì)分析，見(jiàn)表1。

表1 混合原料油性質(zhì)分析數(shù)據(jù)

根據(jù)表1混合原料油性質(zhì)實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值對(duì)比數(shù)據(jù)，可以看出，加氫精制裝置催化劑HR648和HR608再生及補(bǔ)充一部分新催化劑HR648后，生產(chǎn)國(guó)V柴油所用的混合原料油性質(zhì)總體比設(shè)計(jì)值要好，混合原料油實(shí)測(cè)值符合設(shè)計(jì)要求。

(2)主要操作條件，見(jiàn)表2。

表2 反應(yīng)系統(tǒng)主要操作條件數(shù)據(jù)

根據(jù)表2實(shí)際工藝操作參數(shù)與設(shè)計(jì)值對(duì)比數(shù)據(jù)，可以看出，加氫精制裝置催化劑HR648和HR608再生及補(bǔ)充一部分新催化劑HR648后，生產(chǎn)國(guó)V柴油期間，反應(yīng)壓力已達(dá)到設(shè)計(jì)值，接近設(shè)計(jì)反應(yīng)壓力上限值，反應(yīng)器入口實(shí)際操作溫度高于設(shè)計(jì)末期值1.8℃，床層實(shí)際操作平均溫度，高于床層設(shè)計(jì)初期平均溫度值29.2℃，低于床層設(shè)計(jì)末期平均溫度值6.8℃，底部床層出口溫度實(shí)際操作溫度高于設(shè)計(jì)初期值34.8℃，低于設(shè)計(jì)末期出口溫度值1.2℃。

3.2 產(chǎn)品質(zhì)量情況

主要產(chǎn)品型值分析數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

根據(jù)表3統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，可以看出：

精柴設(shè)計(jì)密度為847 kg/m3，化驗(yàn)分析結(jié)果平均值為835.5 kg/m3，低于設(shè)計(jì)值11.50 kg/m3；石腦油設(shè)計(jì)密度為719 kg/m3，化驗(yàn)分析結(jié)果平均值為713.6平均值，低于設(shè)計(jì)值5.4 kg/m3。

精柴設(shè)計(jì)硫含量<10×10-6，化驗(yàn)分析結(jié)果平均值5×10-6，低于設(shè)計(jì)值5×10-6，達(dá)到國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)。[2]

石腦油設(shè)計(jì)硫含量<5×10-6，化驗(yàn)分析結(jié)果平均值為5×10-6。

石腦油設(shè)計(jì)氮含量<1×10-6，化驗(yàn)分析結(jié)果平均值為<0.2×10-6，達(dá)到設(shè)計(jì)值。

精柴設(shè)計(jì)十六烷指數(shù)50.0，化驗(yàn)分析結(jié)果平均值為53.1，高于設(shè)計(jì)值3.1。

精柴餾程95%點(diǎn)設(shè)計(jì)溫度為362℃，實(shí)測(cè)溫度平均值為360.3℃，低于設(shè)計(jì)值1.7℃，低于國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)要求的≯365℃，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

表3 主要產(chǎn)品性質(zhì)分析數(shù)據(jù)

3.3 能耗情況

加氫精制裝置設(shè)計(jì)綜合能耗為12.54 kgEO/t，加氫精制裝置催化劑HR648和HR608再生及補(bǔ)充一部分新催化劑HR648后，生產(chǎn)國(guó)V柴油期間裝置綜合能耗為13.71 kgEO/t，高于設(shè)計(jì)值1.17 kgEO/t。

此次，加氫精制裝置催化劑HR648和HR608再生及補(bǔ)充一部分新催化劑HR648后，生產(chǎn)國(guó)V柴油期間裝置實(shí)際綜合能耗高于設(shè)計(jì)值。

4 結(jié)論

依據(jù)250萬(wàn)t/a加氫精制裝置國(guó)V柴油生產(chǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)來(lái)看，加氫精制裝置在加工量為滿負(fù)荷283 t/h，混合原料油硫含量平均值為0.7%，低于設(shè)計(jì)值0.735%，反應(yīng)壓力平均值為7.52 MPa，反應(yīng)器入口實(shí)際操作溫度高于設(shè)計(jì)末期值1.8℃，床層實(shí)際操作平均溫度高于床層設(shè)計(jì)初期平均溫度值29.2℃，低于床層設(shè)計(jì)末期平均溫度值6.8℃，底部床層出口溫度實(shí)際操作溫度高于設(shè)計(jì)初期值34.8℃，低于設(shè)計(jì)末期出口溫度值1.2℃，氫油比為412∶1的情況下，生產(chǎn)的精制柴油可符合國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)。

加氫精制裝置國(guó)V柴油生產(chǎn)結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，催化劑HR648和HR608再生及補(bǔ)充一部分新催化劑HR648后，反應(yīng)器R-101催化劑床層實(shí)際操作溫度已達(dá)到催化劑末期設(shè)計(jì)溫度，再生后催化劑HR648和HR608及補(bǔ)充一部分新催化劑HR648的活性沒(méi)有達(dá)到預(yù)期效果，催化劑活性低。