第29卷第1期2011年1月石化技术与应用P etrochem ica lT echnology&A pp licati onV o.l29N o.1Jan.2011工业技术(62~67)柴油加氢改质装置的运行状况及节能降耗技术改造张力志,刘帅,朱赫礼(中国石油锦西石化公司,辽宁葫芦岛125001)摘要:介绍了中国石油锦西石化公司100万t/a柴油加氢改质装置的运行、存在问题、技术改造和主要事故等事项。

在没有大规模停车检修的情况下,装置的连续运行周期长达7年以上。

经过将分馏塔气提介质由蒸汽替换为氢气、回收利用分馏塔顶低压瓦斯、优化脱硫化氢塔进料流程和停用分馏塔进料加热炉4项技术改造后,装置的综合能耗[m(标准油)/m(柴油)]降低为20~24kg/t。

关键词:柴油;加氢改质装置;加氢裂化;技术改造中图分类号:TE624.4+31文献标识码:B文章编号:1009-0045(2011)01-0062-06加氢裂化工艺适合加工高硫原油,不但可为催化重整、乙烯、催化裂化等装置提供原料,而且还可生产超低硫航空煤油(简称航煤)、柴油等燃料油,越来越受到各大炼油厂的重视。

加氢裂化工艺是在较高压力下,使烃分子与氢气在催化剂表面发生裂解和加氢反应,生成相对分子质量较小物质的过程[1]。

按操作压力,加氢裂化可分为高压(大于10MPa)加氢裂化和中压(小于10M Pa)加氢裂化[2]。

加氢改质属于中压加氢裂化。

本工作将介绍中国石油锦西石化公司100万t/a柴油加氢改质装置投产7年来的运行情况、产品质量、技术改造、出现过的主要问题及其解决办法等事项。

1装置概况¹中国石油锦西石化公司柴油加氢改质装置由中国石化集团洛阳石油化工工程公司设计,加工能力为100万t/a,开工时间为8000h/a,2002年7月25日一次开车成功。

运行7年(至2009年7月20日)来装置没有进行过大规模停车维修。

2设计参数2.1工艺流程柴油加氢改质装置主要以m(催化裂化柴油)/m(直馏柴油)为2的混合油为原料,设计工艺流程如图1所示。

2.2操作条件生产工艺主要由反应和分馏2部分组成,各部分主要设计操作参数如表1和表2所示。

表1反应部分主要操作条件项目运转初期运转末期原料油处理量/(t#h-1)125125体积空速/h-1精制1.51.5改质1.51.5后精制1.51.5平均反应温度/e精制反应器361396裂化反应器363391V(氢气)/V(原料油)精制反应器入口755755裂化反应器入口10341034高压分离器温度/e4545压力/M Pa10.010.0低压分离器温度/e4545压力/M Pa1.41.4新鲜氢加入量/(m3#h-1)3469135688反应器各床层温度/e精制反应器一床入口332375一床出口368408二床入口358390¹收稿日期:2010-07-13;修回日期:2010-09-19作者简介:张力志(1974)),男,辽宁葫芦岛人,工程师,从事炼油生产与管理工作。

已发表论文6篇。

图1柴油加氢改质装置设计工艺流程续表1项目运转初期运转末期二床出口376408总温升5451裂化反应器一床入口363396一床出口361394二床入口354388二床出口367400三床入口354388三床出口366400总温升2322精制反应器入口工艺气体流量/(m3#h-1)107041107308冷氢气流量/(m3#h-1)精制反应器一路2041423699裂化反应器一路1892112801裂化反应器二路2776322709裂化反应器三路(备用)4055249171循环氢压缩机负荷/(m3#h-1)180000180000表2分馏部分主要操作条件设备名称塔顶压力/M Pa温度/e运转初期运转末期塔顶塔底进料塔顶塔底进料脱硫化氢塔0.757628120974270212产品分馏塔0.086526629566268295重石脑油汽提塔0.08122126120121127119航煤馏分油汽提塔0.08225237221224237220富氢气体脱硫塔1.104543404543402.3技术特点柴油加氢改质工艺技术特点:(1)采用中压固定床加氢工艺,是国内首套将加氢改质与航煤精制工艺相组合的装置。

(2)采用一次通过流程。

在原料油干点(391e)不出尾油的情况下,可生产出凝点不大于0e的优质柴油馏分。

(3)反应器内部构造采用中国石化集团洛阳石油化工工程公司专利技术,反应效率显著提高。

(4)反应部分采用炉前混氢和冷高分流程,高压换热器采用双壳、双弓和双壳、单弓构型,传热效率显著提高。

(5)由于充分利用了分馏部分和航煤精制部分的低温热能对原料进行预热,所以反应进料加热炉的操作负荷显著降低。

(6)在反应流出物空冷入口处配备了注水设施,可避免铵盐在低温部位结晶。

(7)在分馏部分配备了脱硫化氢塔,将塔顶干气输送至重油催化裂化装置处理,利用已建装置使设备投资降低。

(8)在脱硫化氢塔顶配备了缓蚀剂注入点,因而塔顶腐蚀明显减轻。

2.4产品质量#63#第1期张力志等.柴油加氢改质装置的运行状况及节能降耗技术改造柴油加氢改质装置的主要产品为柴油、航煤和石脑油,产品质量指标如表3所示。

由表3可以看出:在催化剂活性的前期和末期,3种产品的主要性质均有一定变化;在整个生产周期中,柴油和航煤的含硫量始终能满足欧Ô标准,但石脑油的含硫量只在催化剂活性前期能满足欧Ô标准,到催化剂活性后期则只能满足欧Ó标准。

表3加氢改质装置主要产品的性质项目柴油航煤石脑油前期末期前期末期前期末期密度/(kg#m-3)868.9847.2824.7828.3723.1712.4馏程/e初馏点164.0168.0164.0135.056.040.0 95%334.8343.0终馏点360.0361.0269.9263.0162.0158.0凝点/e 5.0 3.0闪点/e81605647含硫质量分数@106 2.524.0 2.632.439.0107.0含氮质量分数@106 5.607.500.6610.001.092.60十六烷值45.035.235.029.9色度<0.5<1.0<0.5<1.0003技术改造3.1改造内容3.1.1将分馏塔气提介质由蒸汽替换为氢气分馏塔汽提介质原设计采用1.0M Pa过热蒸汽,消耗量为0.9t/h,目的是保证柴油闪点合格。

实际运行结果显示柴油的闪点远远超过质量指标要求。

另外,使用蒸汽汽提会产生大量含硫污水,污染环境。

2003年,从富氢气脱硫化氢塔压力控制阀前引1条DN80管线至分馏塔汽提蒸汽控制阀前,将气提介质由蒸汽改为氢气,改造流程如图2所示。

由于氢气不会象蒸汽那样出现冷凝现象,所以分馏塔顶气相负荷会增大。

为满足塔顶压力控制需求,将塔顶压力控制阀直径由DN40更换为DN80。

3.1.2回收利用分馏塔顶低压瓦斯原设计分馏塔顶压力过高时向火炬放空排放,浪费了大量可燃气体。

另一方面,脱硫化氢塔底重沸炉运行则需要大量燃料气。

2004年,在分馏塔顶回流罐放空线控制阀后加装了1条DN50管线,连接至脱硫化氢塔塔底重沸炉并在炉底添加6个低压火嘴,改造流程如图2所示。

当分馏塔顶压力超高后,可通过连接管线将塔顶放空气引入脱硫化氢塔底重沸炉并点燃,同时根据重沸炉出口温度适当调节各主火嘴根部阀开度,必要时关闭部分主火嘴。

改造后燃料气使用量显著降低。

3.1.3优化脱硫化氢塔进料流程脱硫化氢塔设计为全回流操作,进料温度为209e,实际运行时进料温度只能达到170e,致使塔底重沸炉超负荷运行,炉膛温度最高达到680e,燃料气消耗量增大。

精馏段气、液相负荷减小,不能建立连续稳定回流,塔顶温度不易控制。

塔内气-液分离不好,部分干气组分被夹带到主分馏塔,导致主分馏塔压力偏高。

如果硫化氢被夹带到了主分馏塔,不但使后工序管线和塔顶空冷器的腐蚀增加,而且还会使分馏塔污水的硫化氢含量提高,达不到直排标准。

装置的实际加工方案为轻度改质,与设计方案有所不同,柴油收率较高,柴油/航煤换热器不能很好地回收柴油中的热量,致使柴油空冷器入口温度偏高,能量被白白浪费掉。

2004年为装置增加了2台彼此串联的浮头式换热器,脱硫化氢塔进料走管程,分馏塔底柴油走壳程,改造流程如图2所示。

增加换热器后,脱硫化氢塔操作状况明显好转,各项操作参数与设计指标接近,可以建立连续稳定回流,硫化氢和干气的脱除率明显增加,空冷器入口柴油温度降低30e,柴油出装置温度也达到了工艺卡要求。

3.1.4停用分馏塔进料加热炉分馏塔进料加热炉出、入口温度分别为302, 271e。

由于分馏塔从2个侧线抽出,而且塔底柴油产品闪点远远超过质量指标要求,所以分馏塔进料加热炉可以降温操作甚至可以停用。

2005年5月,在装置处理量不变的情况下,逐渐降低分馏塔进料温度并及时分析柴油产品质量。

运行结果显示,当分馏塔进料加热炉主火嘴、低压火嘴全部熄灭时,进料温度由275e降到238e,柴油产品质量仍然保持合格,表明分馏塔进料加热炉可以停用,改造流程如图2所示。

停用分馏塔进料加热炉不但可以优化操作和节能降耗,而且还可以减少烟气排放。

#64#石化技术与应用第29卷图2 改造后加氢改质装置的工艺流程3.2 改造效果3.2.1 能耗下降2002)2009年柴油加氢改质装置的加工量及能耗[m (标准油)/m (柴油)]变化情况如图3所示。

由图3可以看出,经过2003)2005年的技术改造,装置的能耗显著下降。

2003年装置的处理量为108.94万t/a ,能耗为27.26kg /;t 2004)2009年,尽管装置的处理量均低于2003年,但能耗却一直只有20~24kg /,t 说明技术改造是成功的。

图3 2002)2009年装置的加工量和能耗3.2.2 操作参数优化2002)2009年柴油加氢改质装置的主要操作参数变化情况如表4所示。

由表4可以看出装置运行良好,操作参数获得优化。

4 主要事故及教训4.1 高分液位控制阀堵塞现象 2002年7月,装置首次开车后高分液位突然上升。

将加工量降低至50t/h 且调校高分液位控制阀,高分液面仍不能控制。

原因 高分液位控制阀堵塞。

检查 非计划停工后将高分液位控制阀拆下,检查发现2个笼式角阀的流通孔道90%以上已经被焊渣堵塞,还发现1块15mm 长巴金垫片。

教训 开工前把好施工关,要彻底吹扫、冲洗管线。

高分液位控制出现问题时要及时停车处理,以免造成更大事故。

4.2 新氢压缩机活塞杆断裂而引发火灾现象 2007年4月24日,新氢压缩机一级活塞杆在运转过程中断裂,活塞撞碎气缸盖后飞出,致使氢气大量外泄引发火灾。