柴油加氢产品质量升级论文.doc

柴油加氢装置产品质量升级改造及运行分析陆兰超（北方华锦炼化分公司 盘锦 邮政编码 124000）摘要：为了控制环境污染、提高柴油质量，我国先后制定了等同于欧、欧标准的国、国柴油标准，对柴油中硫含量、多环芳烃含量、十六烷值等提出严格要求。清洁燃料生产已引起社会的广泛关注，柴油质量升级成为目前炼化企业的首要任务之一。关键词：柴油加氢 产品质量 升级改造 运行分析1前言进入 21 世纪以后，随着人们对自身生存环境的越来越重视，对燃料清洁性的要求更为苛刻，对车用燃料中污染物的含量也有严格的限制。为了控制环境污染、提高柴油质量，我国先后制定了等同于欧、欧标准的国、国柴油标准，对柴油中硫含量、多环芳烃含量、十六烷值等提出严格要求。目前加氢精制装置生产的柴油产品为国IV柴油标准，随着国家对环保的要求不断在提高，国 V 标准的推行已经纳入到日程当中，现有的油品质量不能满足国家油品升级的要求。柴油质量升级成为目前炼化企业的首要任务之一。2装置概述2.1装置构成原200104t/a柴油加氢装置由洛阳石化设计院整体设计，装置设计年开工时间8400小时，于2008年4月24日开工， 2009年10月投产，实现了开车一次成功，各项主要经济指标达到设计要求。随着国家对环保的要求不断在提高，国 V 标准的推行已经纳入到日程当中，现有的油品质量不能满足国家油品升级的要求，所以按北方华锦化学工业股份有限公司炼化公司2015 年大修技改项目安排，拟对原200 万吨/年柴油加氢精制装置改造，改造后该装置以原料预处理装置的直馏柴油、延迟焦化装置的焦化汽柴油和北沥常二线油为原料油经过催化加氢反应进行脱硫、脱氮、烯烃饱和，用以生产满足国V 排放标准的柴油调和组分。该装置由反应部分（包括新氢压缩机、循环氢压缩机及循环氢脱硫部分）、分馏部分及公用工程部分组成。2.2装置设计特点根据原料油的组成和性质、产品方案及质量要求，本次改造可研采用中石化洛阳工程有限公司的加氢精制工程技术，催化剂拟采用雅保催化剂公司开发的KF542 、KF647、KF848、KF757 、Nebula20 等系列加氢精制催化剂。该装置反应部分仍采用冷高分工艺流程，分馏部分采用典型的双塔汽提流程，脱硫化氢汽提塔采用过热水蒸汽汽提，产品分馏塔采用重沸炉供热。1）为防止反应器因进料中的固体颗粒堵塞导致压降过大，设置自动反冲洗过滤器，脱除大于25微米的固体颗粒。2）因原料油与空气接触会生成聚合物和胶质，为有效防止结垢，原料油缓冲罐采用燃料气进行气封。3）采用炉前混氢方案，提高换热器换热效率，减缓结焦程度。4）加氢精制反应器入口温度通过调节加热炉燃料气量来控制，床层间入口温度通过调节急冷氢量来控制。5）加氢过程中生成的H2S、NH3，在一定温度下会生成NH4HS 结晶，沉积在空冷器管束中引起系统压降增大。因此在反应流出物进入空冷器前注入除氧水，避免铵盐结晶析出。6）设置循环氢脱硫塔，脱除循环氢中的H2S含量，提高系统中的氢纯度。7）设催化剂预硫化设施。8）为保证催化剂、高压设备和操作人员的安全，在冷高压分离器顶管线设有紧急泄压设施。2.3装置改造内容1）由于氢耗增大，需新增一台新氢压缩机组，同时配备HydroCOM气量无级调节系统；2）新增一台反应流出物/低分油换热器；3）更换除氧水冷却器；4）更换两台注水泵及配套电机；5）更换两台贫胺液泵及配套电机；6）更换循环氢脱硫塔塔内件；7）改造脱硫化氢汽提塔塔内件；8）其它相关的仪表、管线、阀门等需更换； 3运行分析装置自2015年6月25日停车检修并进行产品质量升级改造，与7月28日生产出合格产品，实现了开车一次成功，于2015年9月10日8:002012年9月12日进行了48小时全面标定，各项主要经济指标达到设计要求。3.1 原料及产品性质装置标定原料为原料预处理装置的常二线、常三线、减一线油和焦化装置的汽油、柴油。常三线油终馏点最高是388，说明加工油品比设计稍重；原料油中硫含量最高是1.26%，与设计值相差不大；原料油中氮含量最高是182 ppm，比设计值低。混合原料中焦化汽柴油相对比例稍高，根据情况适当的提高了反应器温度控制产品质量。标定所得的精制产品硫含硫8.98PPm，设计要求，说明在标定操作条件可生产国V标准精制柴油，但是初期反应温度比设计高23。表-1 设计原料性质原料直柴焦柴焦汽北沥常二混合处理量，万吨/年121.98 35.83 22.18 15 194.99 t/h 145.2 42.65 26.40 17.86 232.11 t/d 3484. 8 1023.6 633.6 428.64 5570.64 相对比例% 62.55 18.37 11.37 7.7 100 密度，20C 0.844 0.8586 0.737 0.8745 0.8384 硫 wt% 1.24 0.45 2.02 0.45 1.43 氮 ppm 678 993.2 405.2 712 IBP 178 157 34 67 5% 10% 254 233 67 192 30% 254 100 50% 298 277 132 279 285 70% 301 160 90% 364 330 185 315 346 95% 370 342 194 333 366 FBP 375 350 200 371 表-2 标定原料性质原料常二线常三线减一线焦柴焦汽混合 t/h 约152.5约55.330.9238.7相对比例%63.923.212.9100密度，20C0.83130.86640.88060.86870.74010.8379硫 wt%0.741.391.762.340.781.26氮 ppm24.15152.9113.2423.489.97182.4溴价gBr/100g1.671.774.3333.1122.9614.31IBP19921327017935515%2312882872325512210%2413032902456418030%25932830026110025950%26934130927813328470%27935331929716130990%29137133331919234495%297378339326200360FBP311380351343222368表-3产品性质设计值标定值产品名称石脑油柴油石脑油柴油馏分范围, 150密度（20），g/cm30.7190.8250.827硫含量，g/g11091.258.98氮含量，g/g1105458馏程 D-86/IBP451803316010%8321520030%992376022250%11426525770%11929210127990%13232115432795%139329338FBP1483491773643.2主要操作条件为了考察装置的设计能力和雅保催化剂性能及装置标定期间的稳定性，按照设计工艺参数进行标定。装置处理量为238.7t/h，反应体积空速2.36，反应器入口温度323.1，反应器出口温度382.7，反应器入口氢分压为7.55 MPa,；氢油比为282.4，操作条件基本达到设计指标，详见表-4。表-4 标定时主要操作条件条件及项目标定值设计指标（初期）原料油进料量 t/h238.7238.095 原料油进料量 m3/h284.9/ 空速 h-12.362.52反应器入口温度， 323.1300反应器床层平均温度，358.5353.5反应器径向温差， 13.1/反应器出口温度， 382.7/床层最大温升， 54.560反应器入口压力, MPa7.558.0反应器床层压差, MPa0.190.4高压分离器压力, MPa6.857.0循环氢纯度, %90.580新氢纯度 %395.87/ 氢油比, m3/ m3282.4250T201汽提蒸汽 t/h3.794.5T201塔顶压力 MPa0.78T-201塔顶温度 158.3T202进料温度 201.3T202顶温度 122T202底温度 249.5T202顶压力 MPa0.0553.3 物料平衡装置标定期间化学氢耗约为1.1%，比设计值0.96%高，主要是由于焦化汽柴油比例稍高及氢气损耗也计入其中。表-5物料平衡表知，目的产品收率（精制柴油和石脑油收率之和）97.92%，基本达到了设计要求（）。表-5物料平衡序号物料名称收率数量备 注wt%t/ht/d一、入方1原料油100.00%229.575509.682重整氢1.11%2.5460.963注水2.92%6.71161.044汽提蒸汽1.65%3.7890.725贫溶剂10.95%25.14603.36合计116.63%267.746425.76二、出方1酸性气2.60%5.98143.522低分气0.06%0.143.363石脑油7.90%18.14435.364柴油90.02%206.664959.845含硫污水3.60%8.26198.246富溶剂11.44%26.26630.247含油污水1.00%2.3055.20合计116.63%267.746425.763.4能耗标定期间装置能耗11.47 Kg标油/t比设计能耗（12.1Kg标油/t）稍低，主要原因如下：1） 标定期间，焦化汽油进料约为30t/h,(设计22t/h)反应放热量较大，而且新的催化剂温升较高所以加氢反应进料加热炉燃料气消耗很低，标定期间装置的蒸汽伴热没有投用，故能耗有所降低。2） 标定期间注水量和贫液量未达到设计值，所以电耗降低。表6-标定期间装置能耗序号输入能量折标系数（GJ）单位48小时消耗总量耗能总量（千克标油）1电96.29104KWH15.70361103燃料气39.77t59.38564085蒸汽 4.0MPa3.684t794.83699427脱盐水0.0105t4601158循环水0.0042t36534.4736659氮气0.0063M3481572510仪表风0.0016M39878.4137811输入能量合计（10）千克标油16722712输出能量折标系数（GJ）14蒸汽1.0MPa3.182t537.354084116输出能量合计（14）千克标油4084117（15）原料加工量t11019.19FIQ100618（16）能耗总量千克标油10677719(17)装置能耗千克标油/t11.474小结1） 在主要操作条件达到设计要求的情况下，使用雅保催化剂公司开发的KF542 、KF647、KF848、KF757 、Nebula20 等系列加氢精制催化剂，装置处理能力达到设计值，精制柴油产品质量达到了国V标准，但是初期反应温度比设计高23，未达到设计要求。2） 标定期间氢耗较高，单台新氢压缩机能力略显不足。3） 改造新增E102A加大了反应热回收利用，冷却能力增加，降低高压空冷负荷，解决了装置夏季生产冷后过高问题。汽提塔入口温