连续液相柴油加氢装置长周期运行和效果分析李桂军;黄宝才【摘要】介绍了中国石油化工股份有限公司安庆分公司新建2.2 Mt/a连续液相柴油加氢装置生产国Ⅳ车用柴油的运行情况.装置运行27个月能够稳定生产国Ⅳ车用柴油,降低装置负荷后可生产国Ⅴ车用柴油.运行结果表明:①反应比较缓和,由于循环油的作用,最快提温速率为6℃/h,不存在飞温的问题;②该技术液相物料是连续相,在高效反应器内构件的共同作用下,床层径向温差最大不超过1.5℃,催化剂的平均提温速率为0.5℃/月,按目前原料硫质量分数为0.31％预测,RS-2000催化剂第一周期可以累计运行55个月;③生产国Ⅳ车用柴油时装置能耗为195.86 MJ/t,低于传统的滴流床加氢的能耗.另外对循环比的选择和分馏塔单塔流程提出了一些改进建议,建议适当放宽进料泵的设计温度,增大反应加热炉的热负荷,并在现有分馏塔上游增设汽提塔确保产品柴油腐蚀合格.【期刊名称】《炼油技术与工程》【年(卷),期】2016(046)002【总页数】5页(P31-35)【关键词】连续液相柴油加氢装置;长周期;车用柴油;硫含量;能耗【作者】李桂军;黄宝才【作者单位】中国石油化工股份有限公司安庆分公司,安徽省安庆市246001;中国石油化工股份有限公司安庆分公司,安徽省安庆市246001【正文语种】中文为解决柴油质量升级至国Ⅳ的问题，中国石油化工股份有限公司安庆分公司(安庆分公司)新建了1套2.2 Mt/a连续液相柴油加氢装置。

该装置采用中国石化工程建设有限公司(SEI)和中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(RIPP)共同研究开发的连续液相加氢技术，设计原料为直馏柴油和焦化柴油(后者掺入比最大为20%，以质量分数计，下同)，生产满足国Ⅳ排放标准车用柴油。

装置于2013年9月15日一次开车成功并生产出合格产品，2014年2月18日—20日进行首次标定，结果显示产品硫含量满足国Ⅳ车用柴油标准。

至目前为止，在27个月的生产过程中虽然出现过波动，但是整体运行平稳。

该装置反应主要工艺流程如图1所示，原料与氢气混合之后加热，再与反应生成的循环油一起进入反应器内，进行深度脱硫、脱氮。

反应器内液相维持连续相，气相为分散相，高压分离器顶部外排少量气体，从而取消传统技术中的循环氢系统。

由于该装置没有循环氢压缩机，气路循环采用新氢机。

启动1台新氢机，用新氢机建立气路循环，对反应系统进行热态考核，同时进行反应加热炉烘炉和高压部位氮气气密性检测。

从试车情况看，该装置开工主要经历反应系统干燥、催化剂装填和干燥、气密、预硫化等操作步骤，步骤简单，易于操作。

催化剂采用柴油超深度加氢脱硫催化剂RS-2000和保护剂RG-1，RG-20［1-2］。

催化剂共装填主剂187.02 t，各类保护剂14.33 t。

原料性质、主要操作条件、主要产品性质分别见表1～3。

原料主要以加工直馏柴油为主，掺炼少量焦化柴油。

实际加工的原料油的硫含量低于设计值，但氮含量超过设计值。

3.1 反应压力变化装置操作压力以热高分顶部压力为监控点，正常控制在9.0 MPa(设计值为9.8 MPa)。

随着供氢流量的波动，装置压力会出现小幅波动(见图2)。

正常情况下压力在8.8 MPa以上时，产品都能合格。

变压吸附(PSA)装置检修期间，装置新氢改用纯度较低的重整氢气，在温度压力都不变的情况下，产品仍然合格。

在PSA吸附剂穿透期间，氢气提纯效果变差，氢气纯度下降至94%，甲烷体积分数上升至4%，氮气体积分数为2%，此时装置的脱硫效果变差，但通过将反应压力由9.0 MPa提高至9.2 MPa，产品脱硫效果又恢复至控制指标内。

说明在超深度脱硫时，提高反应压力对加氢反应产生促进作用，惰性气体含量对加氢反应产生抑制作用［3］。

新氢短时间大幅波动，对装置的平稳运行影响较大。

由于该工艺高压系统气相空间很小，短时间氢气供应不足将造成高分压力骤降，引起高分液位大幅上升，进而影响原料与反应产物换热以及带来反应器入口温度的波动，造成整个装置的联锁波动。

因此稳定新氢流量是控制装置压力稳定的重要手段。

3.2 反应提温情况由原料中硫含量数据和产品硫含量变化可以看出，反应温度提至一定程度后，原料硫含量变化对脱硫效果影响较小(见图3)。

从目前生产情况看，原料中氮含量的变化对深度脱硫影响较大［4］。

提高反应温度有利于脱硫、脱氮，但是液相加氢反应温升低，反应比较缓和，依靠反应加热炉升、降温速率很慢，目前生产提温速率最快只能到6℃/h。

3.3 催化剂脱硫情况图4为原料硫含量和产品硫含量变化。

由图4可知，原料的脱硫率大于99%。

从装置生产国Ⅳ标准柴油至今，装置的平均提温速率为0.5℃/月，按目前原料硫质量分数为0.31%进行预测，装置还能运行30个月，催化剂第一周期可以累计运行55个月。

由于液相物料是连续相，能将催化剂充分浸泡，以及在高效反应器内构件的作用下，使各床层径向最大温差不超过1.5℃。

以上两点因素保证了催化剂具有较好的活性稳定性。

3.4 循环油的使用情况装置开工初期，循环比按2.0控制，产品总硫质量分数在100 μg/g左右，在仅将循环比降至1.5的情况下，产品总硫质量分数降至50 μg/g以内。

循环比的变化与反应器入口温度变化基本一致，即循环比大，则反应器入口温度高，反之亦然。

但若循环比过大，二次柴油中的硫将很难脱除。

总结目前的生产经验，当加工放热量较小的直馏柴油时，建议提高循环比，以减轻加热炉的负荷;当加工放热量较大的二次混合柴油时，则降低循环比。

装置循环油采用分床层注入方式，从目前使用效果看，分床层注入对提高脱硫效果不明显。

当掺炼比最大不超过20%的焦化柴油时，建议新建装置循环比按1.9设计，按1.5操作，床层间不需要注入循环油，则高压部分循环油管径、管线长度、高压阀门的数量均会大幅减小，投资将会大幅下降。

3.5 低分气排放情况图5为新氢纯度93%以及投用汽提氢气1.5 dam3/h时低分气的排放情况。

从图5可以看出，液相柴油加氢低分气排放量比传统的滴流床中的低分气量大。

在新氢气纯度控制99%以上时，低分气排放量比传统的滴流床中的低分气量大1倍左右。

3.6 装置能耗直供料未全部进装置时，装置标定总能耗为232.79 MJ/t，与设计值231.57 MJ/t 基本吻合。

若进料全部采用设计的热供料，装置能耗能进一步降低到195.86 MJ/t。

装置耗电量远低于设计的主要原因:新氢压缩机采取无级调量系统，新氢机负荷只有设计负荷的55%，装置电耗大幅下降。

优化调整换热网络，尽可能减少燃料气消耗，可使总体能耗下降。

4.1 工艺技术的优越性(1)连续液相柴油加氢装置取消了循环氢系统，增加了循环油系统。

从循环油泵实际运行情况看，循环油泵操作简单、运行平稳、故障率低，几乎为零维护，避免了传统技术中循环氢系统故障率高的困扰。

(2)正常生产时，只要维持氢气管网压力稳定，则装置高分压力就能控制稳定，装置操作控制点少，控制难度小。

(3)连续液相加氢技术在循环油的作用下减小了反应器的温升，降低了反应器床层超温的风险。

该技术一方面反应系统操作难度小，另一方面催化剂性能得到很好的保持，有利于保证装置长周期运行。

4.2 工艺的不足和操作难点(1)分馏塔采用单塔流程，加工高氯原油时，分馏塔上部和顶部有铵盐结晶现象，若分馏塔设计采用单塔流程，可以将分馏塔顶气相部分改为连续注水。

同时控制产品柴油腐蚀合格和石脑油干点难度大，尤其当原料变化时，低收率的石脑油干点较难控制，建议在现有分馏塔上游增设汽提塔以确保产品柴油腐蚀合格。

(2)循环油降低了反应器床层温升，但在装置调整操作初期，由于当反应温升较小或者无时，循环升温速率缓慢。

所以装置恢复时间要比滴流床恢复时间长。

建议适当放宽进料泵的设计温度，增大反应加热炉的热负荷。

(3)高压系统气体空间小，装置在恢复生产期间，温度升高增加化学耗氢和溶解氢，除此之外，还有氢气管网压力变化等综合因素都将影响到装置系统压力稳定，故在开工初期平衡难度大。

同时新氢机切换须做到零扰动，否则切换过程中将会出现大幅波动。

4.3 设备改进部分(1)循环泵P-104备用泵进出口电动阀阀体法兰大，无法充分预热，装置紧急切换泵时，容易导致泄漏。

在装置开停工时，特别是装置加工负荷变化大时，由于管线温差变化大，泄漏量较大。

建议循环油泵仅设置1台，不设在线备用，可大幅降低投资。

(2)分馏塔顶酸性水泵设计为单泵，由于分馏塔顶回流罐水包小，单次酸性水泵送水量少，导致酸性水泵启停频繁。

建议分馏塔顶采用连续注水的方式，增设1台酸性水泵，并更改控制方式。

4.4 改造效果安庆分公司计划2016年对现有连续液相柴油加氢装置进行改造，在原反应器之后新增二段加氢反应/分离器，增设一段反应生成油与混氢原料换热器及硫化氢汽提塔，2016年底生产国Ⅴ车用柴油。

目前某炼化公司一套2.6 Mt/a连续液相柴油加氢装置国Ⅴ升级改造完成并已经投产运行。

为了解决循环油泵进出口阀门、管线受热不均的问题，装置采取双泵运行的方式，解决了泄漏问题。

增加二反与原料换热器，能够提高换热终温，降低反应加热炉的负荷。

新增的硫化氢汽提塔能够脱除大部分硫化氢，分馏塔的负荷降低，产品柴油腐蚀容易合格。

连续液相柴油加氢技术具有操作简单，能耗低等特点，该技术有利于装置长周期运行。

在生产国Ⅴ车用柴油时，该技术以加工直馏柴油为主，需注意控制二次柴油的掺炼量。

【相关文献】［1］叶立峰，杨勇，吴远明，等.RS-2000催化剂在中国石化镇海炼化分公司柴油加氢装置的工业应用［J］.石油炼制与化工，2013，44(6):49-52.［2］翟俊.RS-2000催化剂生产超低硫柴油影响因素分析［J］.石油炼制与化工，2015，46(10):56-59.［3］李大东.加氢处理工艺与工程［M］.北京:中国石化出版社，2004:637-640.［4］邵志才，聂红，高晓冬.氮化物对柴油深度和超深度加氢脱硫的影响Ⅱ.工艺条件和催化剂的影响［J］.石油学报(石油加工)，2006，22(5):14-19.。