FCC裝置酸性水總量與油含量的優化

李江輝

(長江大學化學與環境工程學院,湖北 荊州 434023；中石化洛陽分公司,河南 洛陽 471012 )

尹先清

(長江大學化學與環境工程學院,湖北 荊州 434023)

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FCC裝置酸性水總量與油含量的優化

李江輝

(長江大學化學與環境工程學院,湖北 荊州 434023；中石化洛陽分公司,河南 洛陽 471012 )

尹先清

(長江大學化學與環境工程學院,湖北 荊州 434023)

[摘要]對某催化裂化裝置產生酸性水的總量與油含量開展了優化，旨在減輕下游環保處理裝置的負荷。在降低酸性水量方面，分析了反應和分餾系統工藝用蒸汽上的16項工藝用汽，結合實際生產情況及各項工藝用汽點設計值與實際值的對比，找到并優化了一段汽提蒸汽、預提升蒸汽、霧化蒸汽等用量，減少工藝用汽量0.85t/h，相應減少酸性水量0.85t/h；優化反應和分餾系統加工及回收物料的種類，分析其帶水的可能性，提出了應重點監控的物料及減少攜帶水分的措施；設備泄露而使酸性水量加大亦是關注的重點。在降低酸性水油含量方面，提出了“提高三相分離罐界位”、“平穩控制返回粗汽油罐物料”等措施，重點在“平穩控制返回粗汽油罐物料”方面進行了細致的優化，采取這些措施后，酸性水油含量由105～122mg/L下降至10mg/L以內, 效果顯著。

[關鍵詞]催化裂化；酸性水；油含量；優化

提高原油加工利用率是清潔油品的生產中的重要工藝技術，需要對高碳鏈的原油進行改質處理，催化裂化技術(FCC)是油品輕質化的關鍵工藝裝置，其工藝流程示意圖如圖1所示。FCC裝置生產運行中產生的酸性水主要來源于以下3部分：一部是分反應和分餾系統所用的工藝用的蒸汽，經分餾塔頂冷卻系統冷凝產生酸性水；另一部分是反應系統加工物料攜帶的水份及其他工藝系統壓液線返回至分餾塔頂三相分離罐所攜帶的水分，這部分水統稱為反應和分餾系統加工及回收物料攜帶水分；還有一部分是油水換熱器發生內漏異常產生的酸性水。正常生產期間，FCC裝置工藝用蒸汽產生的酸性水可占酸性水總量的99%左右。由于原油的含硫，導致這部分酸性水中整個煉油加工中占有重要的比例，直接影響到污水外排處理，因此要降低酸性水的總量和含油量，減輕后續環保處理裝置的負荷，使污水處理后達標排放具有作用。

1降低酸性水量的優化

1.1反應和分餾系統工藝用蒸汽優化

系統蒸汽情況見表1。裝置中工藝用汽產生酸性水實際值為21.81t/h，而當前FCC裝置產酸性水總量為22.5t/h，工藝用汽產酸性水所占總百分比為99.1%。從表1中可以看出，在全部16項工藝用蒸汽中，只有噴嘴保護蒸汽和柴油汽提塔蒸汽這2項未投用，其他14項中有8項是沒有調節閥控制量的，這8項均由裝置內部設計的孔板來限制流量，手閥全開即為原始設計值，沒有調節優化的空間；在可以調節的6項中，除提升管底部流化蒸汽按設計值控制，第6、7、10、11、14項等5項設計值與實際值存在偏差，需要進行優化。

1.1.1沉降器一段汽提蒸汽優化

目前該FCC裝置催化劑的循環量約為1400～1900t/h，結合原始設計參數，一段汽提為1kg/1000kg，二段汽提為1.85kg/1000kg；這樣應有以下數據結論：一段汽提量為(1400～1900)×1÷1000=(1.4～1.9)t/h。二段汽提量為(1400～1900)×1.85÷1000=(2.59～3.52)t/h。目前裝置運行時一段汽提實際控制2.0t/h，二段汽提為2.8t/h，結合設計參數，沉降器一段汽提蒸汽可適當降低0.5t/h進行摸索調整。參考催化裂化工藝指導建議[1]，汽提蒸汽總量應在(2～3)kg/1000kg催化劑，但不應小于1kg/1000kg，在催化劑循環量較大時，沉降器中一段汽提蒸汽、二段汽提蒸汽的用量可以優化的范圍較小。

圖1　FCC裝置工藝流程示意圖

序號工藝用蒸汽 裝置結構-有無孔板調節方式-有無調節閥閥門開度設計流量/(t·h-1)實際總流量/(t·h-1)1沉降器頂遙控放空反吹蒸汽有無現場手閥全開0.050.052沉降器頂大油氣線放空反吹蒸汽有無現場手閥全開0.050.053沉降器頂防焦蒸汽有無現場手閥全開0.30.34沉降器頂粗旋溢流斗流化蒸汽有無現場手閥全開(共兩組)1.41.45終止劑噴嘴保護蒸汽有無現場手閥僅開一組(共兩組)0.125(每組)0.125(只投了一組)6沉降器一段汽提蒸汽有有(FC1107-2)調節閥開度41%1.372.07沉降器二段汽提蒸汽有有(FC1107-1)調節閥開度57%2.752.88沉降器汽提段椎體松動蒸汽有無現場手閥全開(共六組)0.390.399大油氣線盲板前放空反吹蒸汽有無現場手閥全開0.0250.02510提升管提升蒸汽有有(FC1116)調節閥開度80%3.54.611原料油噴嘴霧化蒸汽有有(FC1105)調節閥開度55%1.53(每個噴嘴1.53,六路噴嘴應不小于9.2)8.512原料噴嘴保護蒸汽有無未投用0.025(每個噴嘴,共6組)013提升管底部流化蒸汽有有(FC6101)調節閥開度56%1.0451.0514分餾塔底攪拌蒸汽有有(FC1202)調節閥開度40%1.20.515分餾塔輕柴油汽提蒸汽有有(FC1213)未投用2.2016分餾塔底排凝反吹蒸汽有無現場手閥全開0.030.03

1.1.2提升管的提升蒸汽優化

裝置設計時提升管提升蒸汽用量按照進料量的2%來設計，該FCC裝置催化進料175t/h符合原始設計要求，這樣提升蒸汽量為175×2%=3.5t/h。目前實際用量為4.6t/h，現場可以適當的投用提升干氣，來降低提升蒸汽的使用。另外，由于提升蒸汽必須確保預提升段的線速不低于3m/s[2]，計算提升蒸汽量2.66t/h，即提升蒸汽的最小安全用量為2.66t/h，鑒于FCC裝置原料性質及流量可能存在的波動，提升管提升蒸汽涉及到反應溫度的低限自保，為了保障現場裝置的安全運行，可將提升蒸汽從4.6t/h降至4t/h，減少0.6t/h用量。

1.1.3原料噴嘴霧化蒸汽優化

參考中國石油化工股份有限公司制定的催化裂化裝置防焦導則和文獻[2～5]，確定原料油霧化蒸汽應為進料量的5%以上，裝置的回煉量應不大于1%。目前裝置一次原料新鮮進料175t/h，回煉油不回煉情況下，霧化蒸汽用量至少應為175×5%=8.75t/h。目前裝置霧化蒸汽用量8.5t/h，霧化蒸汽用量不足。為了避免沉降器結焦，應該嚴格防止工藝中出現焦化的現象的發生，提高霧化蒸汽量，控制霧化蒸汽量應不低于8.75t/h，需要適當上調0.25t/h。

1.1.4分餾塔底攪拌蒸汽優化

分餾塔底攪拌蒸汽的作用是增大塔底流速防止分餾塔底出現結焦現象的發生，但是從降低能耗的思路考慮，對分餾塔底結工藝構進行了改進，在原有的基礎上又增加了分餾塔底攪拌油漿[ 6]，亦可以降低攪拌蒸汽用量，原始設計控制參數值為1.2t/h，裝置運行時的實際值是0.5t/h，攪拌油漿閥門全開，既節約了蒸汽用量又起到防止結焦的作用，但為防止攪拌蒸汽環管不發生結焦，攪拌蒸汽不能全部關閉，優化空間有限。

1.2反應和分餾系統加工及回收物料攜帶水分的優化

從某催化裂化裝置的工藝流程角度考慮，若反應提升管加工的物料及分餾系統回收其他裝置的物料異常攜帶水分，這些水分最終都會形成酸性水，進而增大酸性水的產量。所以，有必要梳理反應和分餾系統加工及回收物料的種類，分析其帶水的可能性，提出重點監控的物料及提出減少攜帶水分的措施，具體見表2。

表2　反應和分餾系統加工及回收物料攜帶水份情況表

1.3油水換熱器發生內漏異常產生的酸性水

對于FCC裝置工藝系統，油水換熱器發生內漏會導致酸性水大量增加的主要點位于分餾塔頂低溫熱水與油氣換熱器(E1201E1202)及氣壓機中間冷卻器(E1314)。為防止發生內漏產生酸性水，在日常的工藝運行中，應強化E1201與E1202出入口的油氣溫度、低溫熱水總流量及氣壓機中間分液罐液位的監控，防止因設備發生故障導致酸性水的增加。

2降低酸性水油含量的優化

一般情況下，裝置產生酸性水含油量為105～122mg/L，這不僅影響后續污水處理裝置運行且浪費寶貴的原油資源。分析工藝操作條件造成酸性水含油量高的可能原因是：一是產生酸性水的三相分離罐界位太低，油、水分離時間短，造成酸性水中夾帶油量大；二是產生酸性水的三相分離罐的液位不平穩，影響了油、水分離效果，造成酸性水中夾帶油量大。實行“提高三相分離罐界位”、“平穩控制返回粗汽油罐物料”等措施可以降低酸性水攜帶的油含量。

2.1提高三相分離罐液相界位

從沉降充分角度考慮有以下措施：依據各罐產生酸性水量的大小，結合實際生產情況，盡力提高粗汽油罐、凝縮油罐、穩定塔頂冷回流罐界位至40%、30%、20%，確保充分的沉降，減少酸性水中的帶油量。

2.2平穩控制返回粗汽油罐物料

通過平穩控制返回粗汽油罐物料，可確保液面穩定，利于水、油的沉降分離，可減少酸性水的帶油量。通過對催化裂化裝置工藝運行的細致研究，實施以下完善改進方案：

1)干氣分液罐的壓液量及液化氣脫硫醇后的提油返回量均通過調節閥自動控制，保持持續、平穩進入粗汽油罐，同時粗汽油罐液位工藝控制應保持自動、平穩控制外送，確保粗汽油罐液面穩定。

2)日常生產中，對于氣壓機入口分液罐內的積液，操作人員主要通過開泵手動壓液至粗汽油罐，對粗汽油罐液位影響較大。在工藝控制上，建議增加氣壓機入口分液罐液位指示及遠傳控制的調節閥，實現自動控制以持續平穩壓液，改變以往現場手動控制壓液的方式，消除物料對粗汽油罐液位的沖擊。

3)分餾塔頂富氣空冷的風機(E1203)增加變頻控制[7]，使分餾塔頂冷后溫度平穩控制45℃，確保油、水穩定分離。

4)因氣壓機中間分液罐凝液常開壓液至粗汽油罐，操作上，建議穩定控制中間冷卻器循環水冷后溫度在40℃，適時進行調整，避免因其溫度波動大，導致中間分液罐凝液量忽大忽小，影響粗汽油沉降罐的平穩運行。

實施上述工藝措施后，FCC裝置的酸性水油含量下降到不超過10mg/L, 效果顯著。

3結論

1)沉降器一段汽提蒸汽降低0.5t/h，提升管預提升蒸汽降低0.6t/h，霧化蒸汽適當上調0.25t/h，反應工藝用汽總量降低0.85t/h，相應減少酸性水總量0.85t/h。

2)在反應和分餾系統加工及回收物料工段，應強化該工段各設備物料的帶水量的日常監控，減少上工段的帶水量，確保油水換熱器不發生內漏而異常產生酸性水量。

3)提高粗汽油罐、凝縮油罐、穩定塔頂冷回流罐等三相分離罐界位，控制返回粗汽油罐物料的平穩性，酸性水含油量下降到不超過10mg/L。

[參考文獻]

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[6]葛培珠.裂解裝置按催化裂化條件運行的技術探討[J].河南化工，2004(8)：33～34.

[7]張旭東.催化裂化裝置的節能優化[J].科技與企業，2014(3):45～47.

[編輯]洪云飛

[收稿日期]2016-02-29

[基金項目]中國石油化工股份有限公司重點技術攻關項目(J2015-93)。

[作者簡介]李江輝(1981-)男，碩士生，現主要從事石油加工技術方面的研究工作。 [通信作者]尹先清(1962-)，男，碩士，教授，現主要從事油氣田化學工程方面的教學與研究工作；E-mail： jzyinxq@126.com。

[中圖分類號]TE96

[文獻標志碼]A

[文章編號]1673-1409(2016)16-0007-04

[引著格式]李江輝,尹先清.FCC裝置酸性水總量與油含量的優化[J].長江大學學報(自科版)，2016,13(16)：7～10.