加強(qiáng)工藝管理降低S Zorb裝置精制汽油辛烷值損失

于善寶，郭 宏，孫同根，陳 剛

(中國(guó)石化金陵分公司，南京 210033)

中國(guó)石化金陵分公司(簡(jiǎn)稱(chēng)金陵分公司)Ⅱ-S Zorb裝置建設(shè)規(guī)模為1.5 Mt/a，操作彈性為60%～110%，精制汽油控制硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于8 μg/g。2015年金陵分公司Ⅱ-S Zorb裝置原料汽油辛烷值平均值為93.51，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為273.20 μg/g，精制汽油辛烷值平均值為92.77，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.91 μg/g，辛烷值損失為0.74個(gè)單位。中國(guó)石化S Zorb裝置辛烷值損失平均值為0.82(原料汽油為91.66，精制汽油為90.78)，精制汽油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)平均值為4.66 μg/g(原料汽油為272.83 μg/g)。金陵分公司Ⅱ-S Zorb裝置精制汽油辛烷值損失和精制汽油硫含量的控制在中國(guó)石化同類(lèi)裝置中均處于領(lǐng)先水平，但2016年以來(lái)該裝置精制汽油辛烷值損失明顯增大，由0.74上升至1.5左右。針對(duì)Ⅱ-S Zorb裝置精制汽油辛烷值損失增大的問(wèn)題，以下從原料汽油性質(zhì)，吸附劑載硫、載碳量和工藝操作3個(gè)方面進(jìn)行原因分析并提出相應(yīng)的解決措施。

1 精制汽油辛烷值損失概況

自2016年4月以來(lái)金陵分公司Ⅱ-S Zorb裝置辛烷值損失呈明顯增大的趨勢(shì)，具體見(jiàn)表1。原料汽油辛烷值平均值為93.73，精制汽油辛烷值平均值為92.24，辛烷值損失平均值為1.49，遠(yuǎn)高于2015年的平均值。

2 精制汽油辛烷值損失大的原因分析

2.1 原料汽油性質(zhì)波動(dòng)分析

為提高經(jīng)濟(jì)效益，金陵分公司Ⅱ-S Zorb裝置間斷摻煉部分從揚(yáng)州外購(gòu)的汽油(揚(yáng)州汽油)，摻煉量約為8～15 t/h。表2為外購(gòu)揚(yáng)州汽油與上游催化裂化汽油性質(zhì)對(duì)比。

表1 2016年4—6月Ⅱ-S Zorb裝置汽油硫含量和辛烷值損失

2.1.1原料汽油硫含量波動(dòng)大由表2可見(jiàn)，揚(yáng)州汽油硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為614 μg/g，明顯高于上游催化裂化汽油(硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為224 μg/g)。Ⅱ-S Zorb裝置處理量為170 t/h，則原料硫處理量為38.1 kg/h，若揚(yáng)州汽油的摻煉量為12 t/h，則原料硫處理量增加614 μg/g×12 t/h=7.37 kg/h，摻煉揚(yáng)州汽油前后脫硫負(fù)荷增加約20%。

表2 揚(yáng)州汽油與催化裂化汽油性質(zhì)對(duì)比

圖1為摻煉揚(yáng)州汽油前后原料硫含量分析數(shù)據(jù)。由圖1可見(jiàn)，間斷式摻煉揚(yáng)州汽油時(shí)，原料硫含量短時(shí)間內(nèi)會(huì)快速升高，最高時(shí)相鄰兩個(gè)原料硫含量分析數(shù)據(jù)波動(dòng)152 μg/g。為了保證摻煉時(shí)產(chǎn)品汽油硫含量合格，操作時(shí)會(huì)提高脫硫深度，此時(shí)會(huì)相應(yīng)加大辛烷值損失[1]。

圖1 摻煉揚(yáng)州汽油前后原料硫含量分析數(shù)據(jù)

2.1.2原料汽油烯烴含量波動(dòng)大揚(yáng)州汽油烯烴體積分?jǐn)?shù)為47.0%，明顯高于上游催化裂化汽油(烯烴體積分?jǐn)?shù)為23.5%)。Ⅱ-S Zorb裝置處理量為170 t/h，若摻煉12 t/h外購(gòu)汽油，則原料烯烴體積分?jǐn)?shù)約增加1.7百分點(diǎn)。

圖2為2016年1—6月原料烯烴含量變化趨勢(shì)，表3為摻煉揚(yáng)州汽油前后原料烯烴含量分析數(shù)據(jù)。由圖2和表3可以看出：摻煉揚(yáng)州汽油后原料烯烴含量大幅升高，停摻揚(yáng)州汽油后原料烯烴含量大幅降低；原料烯烴含量的增加有利于促進(jìn)烯烴加氫反應(yīng)，會(huì)加大辛烷值損失[2]；同時(shí)，原料汽油烯烴含量頻繁波動(dòng)不利于裝置脫硫深度的平穩(wěn)控制，易造成脫硫深度過(guò)剩，進(jìn)一步加大辛烷值損失。

圖2 2016年1—6月原料烯烴含量變化趨勢(shì)

φ，%

2.2 吸附劑載硫和載碳能力分析

圖3～圖6分別為待生劑載硫趨勢(shì)、待生劑載碳趨勢(shì)、再生劑載硫趨勢(shì)、再生劑載碳趨勢(shì)。由圖3～圖6可見(jiàn)，Ⅱ-S Zorb裝置待生吸附劑和再生吸附劑的載硫量和載碳量均呈逐步降低的趨勢(shì)。吸附劑上的硫和碳越少，吸附劑活性越高，烯烴飽和程度也越高，汽油辛烷值損失會(huì)越大。

圖3 待生劑載硫趨勢(shì)

圖4 待生劑載碳趨勢(shì)

圖5 再生劑載硫趨勢(shì)

圖6 再生劑載碳趨勢(shì)

2.3 工藝參數(shù)分析

2015年12月時(shí)裝置精制汽油辛烷值損失為0.7，表4為2016年4—6月與2015年12月裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)。由表4可見(jiàn)，相比于2015年12月，2016年4—6月金陵分公司Ⅱ-S Zorb裝置循環(huán)氫量大，反應(yīng)系統(tǒng)壓力高，反應(yīng)溫度低。

表4 優(yōu)化前Ⅱ-S Zorb裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)

3 降低精制汽油辛烷值損失的措施

為降低Ⅱ-S Zorb裝置精制汽油辛烷值損失，從2016年7月1日開(kāi)始，從改變揚(yáng)州汽油摻煉方式、提高吸附劑的載硫和載碳能力、優(yōu)化操作參數(shù)3個(gè)方面采取措施。

3.1 改變揚(yáng)州汽油摻煉方式

將揚(yáng)州汽油摻煉方式由間斷摻煉改為連續(xù)摻煉，現(xiàn)上游催化裂化裝置摻煉揚(yáng)州汽油量為10 t/h。改變摻煉方式后原料汽油硫含量和烯烴含量平穩(wěn)，無(wú)大幅波動(dòng)情況。

圖7為改變揚(yáng)州汽油摻煉方式后Ⅱ-S Zorb原料硫含量分析數(shù)據(jù)。對(duì)比圖1和圖7可以看出，改變摻煉方式后，Ⅱ-S Zorb裝置原料硫含量平穩(wěn)，相鄰分析數(shù)據(jù)最大波動(dòng)值僅為57.3 μg/g，較改變摻煉方式前原料硫含量變化范圍大幅減小。

圖7 改變揚(yáng)州汽油摻煉方式后Ⅱ-S Zorb原料硫含量分析數(shù)據(jù)

圖8為穩(wěn)定摻煉揚(yáng)州汽油后2016年7月Ⅱ-S Zorb裝置原料烯烴含量分析數(shù)據(jù)。由圖2和圖8對(duì)比可見(jiàn)，7月Ⅱ-S Zorb原料烯烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為32.1%，最低為29.4%，波動(dòng)幅度為2.7百分點(diǎn)，而1—6月 Ⅱ-S Zorb原料烯烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高為32.0%，最低為20.4%，波動(dòng)幅度為11.6百分點(diǎn)，改變摻煉方式后，原料烯烴含量變化幅度明顯減小。

圖8 穩(wěn)定摻煉揚(yáng)州汽油后Ⅱ-S Zorb裝置原料烯烴含量分析數(shù)據(jù)

Ⅱ-S Zorb裝置摻煉揚(yáng)州汽油的方式由間斷摻煉改為連續(xù)摻煉后，有利于裝置的平穩(wěn)操作，可以避免由于間斷摻煉造成操作短時(shí)間內(nèi)大幅波動(dòng)的情況，有利于吸附劑活性的控制并降低辛烷值損失。

3.2 提高吸附劑的載硫和載碳能力

通過(guò)增加新鮮吸附劑的補(bǔ)充量可以提高吸附劑的載硫和載碳能力[3]。2016年7月1日至8月5日金陵分公司Ⅱ-S Zorb裝置新鮮吸附劑的補(bǔ)充量由3 t/月(按1月為30天計(jì))增加至5 t/月，共添加新鮮吸附劑10 t。圖9～圖12分別為補(bǔ)充吸附劑后待生劑載硫趨勢(shì)、載碳趨勢(shì)，再生劑載硫趨勢(shì)、載碳趨勢(shì)。由圖9～圖12可見(jiàn)，Ⅱ-S Zorb裝置待生吸附劑和再生吸附劑的載硫量和載碳量均呈逐步升高的趨勢(shì)。吸附劑上的硫和碳含量升高，則吸附劑活性降低[4]，烯烴飽和反應(yīng)程度降低，汽油辛烷值損失會(huì)減少[2]。

圖9 待生劑載硫趨勢(shì)

圖10 待生劑載碳趨勢(shì)

圖11 再生劑載硫趨勢(shì)

圖12 再生劑載碳趨勢(shì)

3.3 優(yōu)化工藝參數(shù)

為降低反應(yīng)器內(nèi)烯烴加氫反應(yīng)強(qiáng)度，對(duì)金陵分公司Ⅱ-S Zorb裝置采取降低循環(huán)氫量[5-6]、降低反應(yīng)壓力和提高反應(yīng)溫度[7]的措施。表7為工藝參數(shù)優(yōu)化后的裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)。

表5 工藝參數(shù)優(yōu)化后Ⅱ-S Zorb裝置運(yùn)行數(shù)據(jù)

4 實(shí)施情況與效果

表6為調(diào)整后精制汽油辛烷值損失分析數(shù)據(jù)。由表6可見(jiàn)：通過(guò)改變揚(yáng)州汽油的摻煉方式，提高吸附劑的載硫、載碳能力和優(yōu)化工藝操作參數(shù)，金陵分公司Ⅱ-S Zorb裝置精制汽油辛烷值損失明顯減小，RON損失由調(diào)整前的1.7降至調(diào)整后的0.9，降低0.8個(gè)單位。

表6 調(diào)整后精制汽油辛烷值損失情況

5 結(jié) 論

在滿(mǎn)足脫硫率要求的情況下，金陵分公司Ⅱ-S Zorb裝置通過(guò)改變揚(yáng)州汽油摻煉方式以平穩(wěn)原料性質(zhì)，通過(guò)將新鮮吸附劑的補(bǔ)充量由每月3 t增加至每月5 t來(lái)提高吸附劑的載硫和載碳能力，以及優(yōu)化工藝操作3個(gè)方面，有效地降低了精制汽油的辛烷值損失，提高了裝置的經(jīng)濟(jì)效益。