0.9Mt/a柴油加氫改質(zhì)裝置的設(shè)計(jì)與標(biāo)定

王佩瑜 董佳鑫 孫嫚

摘 要：對(duì)國內(nèi)某煉廠0.9 Mt/a柴油加氫改質(zhì)裝置的工程設(shè)計(jì)與工業(yè)標(biāo)定進(jìn)行了總結(jié)，介紹了該裝置工藝及工程技術(shù)特點(diǎn)，并對(duì)裝置的工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)標(biāo)定結(jié)果作出分析。結(jié)果表明，柴油加氫改質(zhì)催化劑FF-20和加氫精制催化劑FF-36效果良好，柴油產(chǎn)品硫含量、凝點(diǎn)、十六烷指數(shù)均達(dá)到了設(shè)計(jì)值要求。

關(guān) 鍵 詞：柴油加氫改質(zhì)； 工程設(shè)計(jì)； 工業(yè)標(biāo)定

中圖分類號(hào)：TE 624 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2016）08-1811-03

Abstract： The engineering design and industry calibration of a 0.9 Mt/a diesel hydroupgrading unit were summarized， process flow and technology features were introduced， and industry calibration result was analyzed. The results indicate that the performances of catalyst FF-20 and FF-36 are excellent； sulfur content， condensation point and cetane index of diesel product can reach the design requirements.

Key words： diesel hydroupgrading； engineering design； industry calibration

國內(nèi)某煉廠為滿足新國標(biāo)，對(duì)原0.9 Mt/a柴油加氫改質(zhì)裝置進(jìn)行了改造。該裝置以催化裂化裝置產(chǎn)出的催化柴油為原料，使用撫順石油化工研究院（FRIPP）開發(fā)的FZC系列加氫保護(hù)劑、FF-36加氫精制催化劑、FC-20加氫改質(zhì)催化劑，生產(chǎn)滿足國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的精制柴油。該裝置于2010年8月開工建設(shè)，2012年6月順利投產(chǎn)。為了掌握新建裝置在正常生產(chǎn)負(fù)荷下的物料平衡、技術(shù)指標(biāo)、裝置能耗、設(shè)備運(yùn)行狀況、裝置操作條件以及加熱爐熱效率等，于2013年9月16日10：00-2013年9月18日22：00進(jìn)行了為期60 h的標(biāo)定。本次標(biāo)定因?yàn)樵喜蛔?，未按?00%負(fù)荷進(jìn)行標(biāo)定，負(fù)荷最高到84.4%，最低到71.6%，標(biāo)定負(fù)荷偏低可能對(duì)標(biāo)定結(jié)果有一定的影響。

1 工藝流程及技術(shù)特點(diǎn)

裝置由反應(yīng)部分（包括新氫壓縮機(jī)、循環(huán)氫壓縮機(jī)）、分餾部分、低分氣脫硫部分和相應(yīng)的公用工程部分等四部分組成。本裝置共有兩臺(tái)反應(yīng)器，第一臺(tái)反應(yīng)器裝填FF-36[1-3]型加氫精制催化劑，第二臺(tái)反應(yīng)器裝填FC-20[4，5]型加氫改質(zhì)催化劑及FF-36加氫精制催化劑。第一反應(yīng)器入口壓力8.99 MPa，第二反應(yīng)器入口壓力8.83 MPa。工藝流程簡圖如圖1所示。

本裝置流程具有以下特點(diǎn)：①原料油緩沖罐采用燃料氣進(jìn)行氣封，以避免原料油與空氣接觸，降低裝置操作風(fēng)險(xiǎn)；②設(shè)置自動(dòng)反沖洗過濾器，以防止固體雜質(zhì)沉積于催化劑表面，避免長周期操作條件下反應(yīng)器壓降增大；③原料與循環(huán)氫在加熱爐前進(jìn)行混合、采用冷高壓分離流程，該流程操較簡便，流程簡練；④在反應(yīng)產(chǎn)物空冷器上游設(shè)置注水點(diǎn)，防止加氫過程中生成的銨鹽在空冷器管束中凝結(jié)，造成管道設(shè)備的腐蝕；⑤分餾部分采用先蒸汽汽提后分餾的雙塔流程，分餾塔底設(shè)置一臺(tái)重沸爐，生產(chǎn)無水柴油；⑥在汽提塔塔頂設(shè)置注緩蝕劑流程，在一定程度上減輕塔頂流出物中硫化氫對(duì)汽提塔頂系統(tǒng)的腐蝕；⑦采用雙殼程高壓換熱器，提高換熱器傳熱效率，進(jìn)一步提高反應(yīng)進(jìn)料加熱爐入口溫度，從而降低加熱爐負(fù)荷，達(dá)到節(jié)能減排的目的；⑧為確保催化劑、高壓設(shè)備及操作人員的安全，設(shè)置0.7 MPa/min緊急泄壓系統(tǒng)；⑨在加熱爐內(nèi)設(shè)置空氣預(yù)熱器，回收煙氣余熱，降低排煙溫度，從而提高加熱爐效率；⑩催化劑采用器外再生方式。

2 工業(yè)標(biāo)定

裝置2012年6月投產(chǎn)，于2013年9月16日10：00-2013年9月18日22：00進(jìn)行了60 h的夏季工況標(biāo)定，為掌握裝置在正常負(fù)荷生產(chǎn)下的物料平衡、技術(shù)指標(biāo)、裝置能耗、設(shè)備運(yùn)行狀況、裝置操作條件和加熱爐熱效率，進(jìn)一步優(yōu)化操作、改進(jìn)技術(shù)提供了可靠依據(jù)。

2.1 裝置物料平衡

本裝置設(shè)計(jì)與標(biāo)定期間的物料平衡對(duì)比如表1及表2所示。從表中可以看出，氫耗遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值，石腦油收率明顯高于設(shè)計(jì)值，精制柴油收率未達(dá)到設(shè)計(jì)值。產(chǎn)品中石腦油收率偏高，有較多的原料裂解為輕質(zhì)油品和氣體，造成氫耗增加。

2.2 原料與產(chǎn)品性質(zhì)

設(shè)計(jì)與標(biāo)定期間新氫組成及原料油性質(zhì)、產(chǎn)品性質(zhì)分別如表3及表4所示。從表中可以看出，標(biāo)定原料大部分性質(zhì)指標(biāo)要優(yōu)于或接近于設(shè)計(jì)值：標(biāo)定原料的硫含量最高為1 389×10-6，低于設(shè)計(jì)值2 000×10-6；氮含量與設(shè)計(jì)值接近，凝點(diǎn)和十六烷指數(shù)高于設(shè)計(jì)值。

設(shè)計(jì)氫氣為純氫，標(biāo)定用氫氣的氫純度沒有達(dá)到設(shè)計(jì)值要求，氫氣中含有少量的O2和N2，CH4含量未分析。新氫純度降低將會(huì)導(dǎo)致循環(huán)氫純度的降低，降低反應(yīng)氫分壓。

標(biāo)定石腦油產(chǎn)品硫含量最高為4.3×10-6，氮含量小于0.5×10-6，達(dá)到了設(shè)計(jì)值的要求；標(biāo)定柴油的硫含量、凝點(diǎn)、十六烷指數(shù)均達(dá)到了設(shè)計(jì)值要求，蒸餾數(shù)據(jù)基本一致。

2.3 主要操作條件

因本次標(biāo)定原料不足，未按照100%負(fù)荷進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定負(fù)荷偏低可能對(duì)標(biāo)定結(jié)果有一定的影響。標(biāo)定期間加氫精制反應(yīng)器和加氫改質(zhì)反應(yīng)器的各床層溫度均低于設(shè)計(jì)值，加氫精制反應(yīng)器的床層總溫升與設(shè)計(jì)值較接近，加氫改質(zhì)反應(yīng)器的床層總溫升比設(shè)計(jì)值偏高較多，在原料油硫、氮含量均比設(shè)計(jì)值低的情況下，加氫改質(zhì)反應(yīng)溫升偏高，說明改質(zhì)反應(yīng)的深度高，這也是氫耗偏高的原因。

標(biāo)定期間高壓分離器壓力比設(shè)計(jì)值低。標(biāo)定用氫氣純度未達(dá)到設(shè)計(jì)值要求，導(dǎo)致循環(huán)氫純度降低，故標(biāo)定期間反應(yīng)氫分壓比設(shè)計(jì)值偏低。

標(biāo)定期間脫硫化氫汽提塔塔頂溫度比設(shè)計(jì)值偏低，但不影響脫硫化氫汽提塔的正常操作。產(chǎn)品分餾塔進(jìn)料溫度比設(shè)計(jì)值偏低。因低分氣脫硫塔低分氣管線上溫度表損壞，根據(jù)高壓分離器溫度，低分氣和貧胺液溫差偏小，貧胺液溫度未達(dá)到設(shè)計(jì)值，將影響到低分氣脫硫塔的脫硫化氫效果。

2.4 裝置能耗

本裝置設(shè)計(jì)與標(biāo)定期間，裝置標(biāo)定期間的能耗為11.18 kg標(biāo)準(zhǔn)油/t原料，比設(shè)計(jì)能耗低1.47 kg標(biāo)準(zhǔn)油/t原料（夏季工況），主要是因?yàn)闃?biāo)定期間操作壓力和操作溫度均比設(shè)計(jì)值低，占能耗比例最大的電、燃料消耗均比設(shè)計(jì)值低。

標(biāo)定用電量單耗為22.14 kW·h/t，比設(shè)計(jì)值低4.40 kW·h/t原料，主要原因是標(biāo)定時(shí)反應(yīng)系統(tǒng)壓力低，反應(yīng)進(jìn)料泵、壓縮機(jī)等主要用電設(shè)備用電量降低。標(biāo)定燃料單耗為4.64 kg/t原料，比設(shè)計(jì)值低0.75 kg/t原料，主要原因是標(biāo)定是反應(yīng)器入口溫度低，反應(yīng)進(jìn)料加熱爐熱負(fù)荷低，并且產(chǎn)品分餾塔底重沸爐熱負(fù)荷也比設(shè)計(jì)值偏低。

3 結(jié) 論

通過本次標(biāo)定可以得出以下結(jié)論：

（1）在標(biāo)定工況下（夏季生產(chǎn)方案，反應(yīng)進(jìn)料92.79 t/h，反應(yīng)器入口溫度280 ℃，反應(yīng)器入口壓力8.99 MPa（g），氫油比790），裝置三生產(chǎn)操作平穩(wěn)，工藝指標(biāo)受控，原料柴油經(jīng)加氫精制效果明顯，硫含量由加氫前的1 279×10-6降至加氫的1.9×10-6，脫硫率達(dá)到99.8%，達(dá)到了原設(shè)計(jì)保證值；

（2）裝置設(shè)計(jì)能耗為12.92 kg標(biāo)準(zhǔn)油/t原料（夏季工況），在標(biāo)定工況下裝置實(shí)際能耗為11.18 kg標(biāo)準(zhǔn)油/t原料，低于設(shè)計(jì)能耗。主要是因?yàn)闃?biāo)定期間操作壓力和操作溫度均比設(shè)計(jì)值低，占能耗比例最大的電、燃料消耗均比設(shè)計(jì)值低；

（3）裝置標(biāo)定期間氫耗為1.96%，遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)值；石腦油收率為3.75%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于石腦油收率設(shè)計(jì)值；精制柴油收率為93.28%，未達(dá)到設(shè)計(jì)值精制柴油收率，說明柴油在加氫改質(zhì)反應(yīng)器內(nèi)發(fā)生了部分裂解反應(yīng)，加氫改質(zhì)反應(yīng)器的入口溫度可在一定程度上進(jìn)一步降低，以避免在夏季操作時(shí)，柴油在反應(yīng)器中發(fā)生裂解反應(yīng)，從而既增加了柴油收率，

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