柴油加氢产品质量升级论文

柴油加氢装置产品质量升级改造及运行分析柴油加氢装置产品质量升级改造及运行分析 陆兰超陆兰超 北方华锦炼化分公司 北方华锦炼化分公司 盘锦盘锦 邮政编码邮政编码 124000 摘要 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 柴油加氢关键词 柴油加氢 产品质量产品质量 升级改造升级改造 运行分析运行分析 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 200 104t 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 00 2012 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 31 IBP1992132701793551 5 23128828723255122 10 24130329024564180 30 259328300261100259 50 269341309278133284 70 279353319297161309 90 291371333319192344 95 297378339326200360 FBP311380351343222368 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 cm3 0 7190 8250 827 硫含量 g g 1 1091 258 98 氮含量 g g 1 105458 馏程 D 86 IBP45180 33160 10 83215 200 30 99237 60222 50 114265 257 70 119292 101279 90 132321 154327 95 139329 338 FBP148349 177364 3 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 条件及项目标定值设计指标 初期 空速 h 12 362 52 反应器入口温度 323 1 300 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 5 80 新氢纯度 395 87 氢油比 m3 m3282 4250 T201 汽提蒸汽 t h 3 79 4 5 T201 塔顶压力 MPa 0 78 T 201 塔顶温度 158 3 T202 进料温度 201 3 T202 顶温度 122 T202 底温度 249 5 T202 顶压力 MPa 0 055 3 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 68 2重整氢 1 11 2 5460 96 3注水 2 92 6 71161 04 4汽提蒸汽 1 65 3 7890 72 5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 52 2低分气 0 06 0 143 36 3石脑油 7 90 18 14435 36 4柴油 90 02 206 664959 84 5含硫污水 3 60 8 26198 24 6富溶剂 11 44 26 26630 24 7含油污水 1 00 2 3055 20 合计 116 63 267 746425 76 3 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 序号序号输入能量输入能量 折标系数折标系数 GJGJ 单位单位4848 小时消耗总量小时消耗总量 耗能总量 千耗能总量 千 克标油 克标油 1 1 电 96 29104KWH15 7036110 3 3 燃料气 39 77t59 3856408 5 5 蒸汽 4 0MPa 3 684t794 8369942 7 7 脱盐水 0 0105t460115 8 8 循环水 0 0042t36534 473665 9 9 氮气 0 0063M34815725 1010 仪表风 0 0016M39878 41378 1111 输入能量合计 输入能量合计 1010 千克标油 167227 1212 输出能量输出能量 折标系数折标系数 GJGJ 1414 蒸汽 1 0MPa 3 182t537 3540841 1616 输出能量合计 输出能量合计 1414 千克标油 40841 1717 1515 原料加工量 原料加工量 t 11019 19 FIQ1006 1818 1616 能耗总量 能耗总量千克标油 106777 1919 17 17 装置能耗装置能耗千克标油 t 11 47 4 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