提高加氫裂化裝置航煤收率的措施與討論

李翔(中國(guó)石油化工有限公司天津分公司煉油部, 300270)

提高加氫裂化裝置航煤收率的措施與討論

李翔(中國(guó)石油化工有限公司天津分公司煉油部, 300270)

本文從天津石化2#加氫裂化裝置的實(shí)際生產(chǎn)數(shù)據(jù)入手，通過(guò)分析影響航煤收率的各種因素，討論如何進(jìn)一步提高航煤收率，并運(yùn)用于生產(chǎn)實(shí)踐。

加氫裂化;航煤;應(yīng)用研究

本裝置以減壓蠟油(VGO，360-510℃)為原料，采用單段雙劑串聯(lián)一次通過(guò)的加氫裂化工藝生產(chǎn)航煤，柴油，重整原料油，液化氣等產(chǎn)品。

1 加氫裂化綜述

1.1 加氫裂化反應(yīng)

加氫裂化是重油深度加工的主要技術(shù)之一，即在催化劑存在的條件下，在高溫高壓狀態(tài)，使大分子的烴類轉(zhuǎn)化成為小分子的烴類，使油品變輕的一種加氫工藝。

目前認(rèn)為加氫裂化過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)為平行，順序反應(yīng)，使用加氫精制和加氫裂化催化劑，反應(yīng)主要有烯烴飽和、芳烴飽和、加氫脫硫、加氫脫氮、加氫脫氧、加氫脫金屬、烷烴加氫裂化反應(yīng)。

加氫裂化反應(yīng)中裂解反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，其他反應(yīng)中大多數(shù)為放熱反應(yīng)，總的熱效應(yīng)是強(qiáng)放熱反應(yīng)[1]。

1.2 加氫裂化裝置的主要工藝參數(shù)

加氫裂化裝置的主要工藝參數(shù)包括壓力，溫度，體積空速及氫油比[2]。

反應(yīng)溫度是加氫過(guò)程的主要工藝參數(shù)之一。加氫裂化裝置在系統(tǒng)壓力，空速和氫油比確定之后，反應(yīng)溫度是最行之有效的調(diào)控手段，調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度，對(duì)轉(zhuǎn)化率產(chǎn)生最直接的影響，兩者之間具有良好的線性關(guān)系。

反應(yīng)壓力也是加氫裂化工藝中的重要參數(shù)，反應(yīng)壓力越高對(duì)加氫裂化過(guò)程所涉及的化學(xué)反應(yīng)越有利。在加氫過(guò)程中氫分壓具有重要意義。由于加氫裂化中眾多反應(yīng)總體上是體積縮小的反應(yīng)，提高壓力對(duì)加氫熱力學(xué)平衡有利。但操作壓力高，對(duì)反應(yīng)器及相關(guān)容器的材質(zhì)要求相應(yīng)提高，耗費(fèi)更高的成本。

體積空速是指單位時(shí)間內(nèi)，單位體積的催化劑通過(guò)原料油的體積數(shù)。對(duì)于一定量的催化劑，增大進(jìn)料量將增大空速，為確保一定的轉(zhuǎn)化率就需要進(jìn)一步提高反應(yīng)的溫度?？账傩。推吩诖呋瘎┲型Ａ舻臅r(shí)間長(zhǎng)，在反應(yīng)壓力和溫度不變的情況下，裂解反應(yīng)加劇，選擇性差，氣體收率增大。一般認(rèn)為，在一定范圍內(nèi)，提高反應(yīng)溫度和降低體積空速的效果可以互補(bǔ)[3]。

氫油比，在工業(yè)上通用的氫油體積比，是指工作氫標(biāo)準(zhǔn)狀況體積流率與原料油體積流率之比。

2 影響航煤收率和質(zhì)量的因素

2.1 原料對(duì)加氫裂化生產(chǎn)航煤的影響

(1)加氫裂化原料中硫含量對(duì)航煤質(zhì)量的影響

原料中的硫含量對(duì)航煤中硫含量的影響十分明顯，本裝置設(shè)計(jì)硫含量≯3.5(w，%)。分析表明航煤中的硫主要是硫化氫和硫醇。裝置生產(chǎn)航煤控制銀片腐蝕等級(jí)為0級(jí)。

(2)原料密度對(duì)航煤密度的影響

噴氣燃料質(zhì)量指標(biāo)要求密度不小于775kg/m?。噴氣式飛行器連續(xù)續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)，飛行高度高，油箱的容積有限，這就要求其燃料的密度滿足一定的指標(biāo)，在有限體積的燃料消耗下，最大限度的將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成為機(jī)械能，且能量利用高效、安全。

在使用相同催化劑和相同的工藝條件下，產(chǎn)品的性質(zhì)很大程度上取決于原料的性質(zhì)，由圖表2-1中的數(shù)據(jù)可見噴氣燃料的密度與產(chǎn)品的密度變化趨勢(shì)一致，即原料密度高則航煤密度也高。

表2 .1 原料油密度與航煤產(chǎn)品的密度對(duì)照?qǐng)D

2.2 工藝條件對(duì)航煤質(zhì)量和收率的影響

(1)轉(zhuǎn)化率的產(chǎn)品分布的影響

加氫裂化過(guò)程是重油輕質(zhì)化的過(guò)程，轉(zhuǎn)化率對(duì)產(chǎn)品的分布有重要的影響。轉(zhuǎn)化率越高尾油收率逐漸減少，輕組分收率逐步增加。通過(guò)查閱相關(guān)工藝研究結(jié)果表明[4]，隨著轉(zhuǎn)化率的升高，130～260℃的航煤餾分增長(zhǎng)幅度十分明顯。

(2)氫分壓的影響

加氫裂化反應(yīng)過(guò)程同時(shí)也是一個(gè)加氫過(guò)程，通過(guò)將氫氣與重質(zhì)原料反應(yīng)，使產(chǎn)品氫含量增加。因此，氫分壓是影響加氫裂化反應(yīng)過(guò)程重要的影響因素之一。低氫分壓對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量有明顯的不利影響。

2.3 餾程切割對(duì)航煤收率的影響

根據(jù)噴氣燃料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，航煤和柴油的切割調(diào)整范圍很廣，隨著航煤與柴油的切割點(diǎn)增加，航煤的收率逐漸增加，而柴油的收率逐漸下降。另外也有研究表明隨著航煤切重，其煙點(diǎn)有所降低[5]。

3 根據(jù)裝置現(xiàn)狀制定并實(shí)施增產(chǎn)航煤的措施方案

3.1 現(xiàn)狀調(diào)查

目前2#加氫裂化裝置加工量穩(wěn)定在219噸/小時(shí)，設(shè)計(jì)值為214噸/小時(shí)，裝置目前已達(dá)到最大負(fù)荷。操作壓力目前在15-16Mpa之間。高壓分離器入口溫度在245℃±4℃。設(shè)計(jì)值為245-250℃。系統(tǒng)壓力設(shè)計(jì)操作條件為15.5Mpa。精制反應(yīng)器R101出口溫度在388-393℃左右，隨原料性質(zhì)變化浮動(dòng)。裂化反應(yīng)器R102出口溫度在390-394℃左右，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量需要進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)前反應(yīng)溫度已達(dá)到更換催化劑后初期運(yùn)行所能承載的最大溫度。從提高轉(zhuǎn)化率達(dá)到提高航煤產(chǎn)量的角度出發(fā)，可調(diào)節(jié)余地已經(jīng)很小。因此選擇通過(guò)從流程切割角度增產(chǎn)航煤。

3.2 拓寬航煤餾程，增加航煤收率

(1)根據(jù)提高航煤收率的要求，拓寬航煤餾程，航煤干點(diǎn)由≯260℃提高至≯270℃，以提高航煤產(chǎn)品的收率，提高航煤干點(diǎn)至265℃(均值)。航煤干點(diǎn)由調(diào)整前平均值254℃提高至≮264℃。

(2)調(diào)整優(yōu)化措施，逐步將柴油抽出溫度由254℃提高至261℃，同時(shí)調(diào)節(jié)航煤抽出量，使航煤的抽出溫度由191℃提至193℃，主分餾塔C202二中回流量由85t/h降至70t/h，其他控制參數(shù)保持不變，觀察航煤干點(diǎn)的變化情況。

(3)調(diào)整階段，以每天提高柴油抽出溫度2℃的速度，逐步提高柴油的抽出溫度至261℃(調(diào)整前254℃)，同時(shí)提高航煤抽出量提高航煤抽出溫度至193℃左右；根據(jù)航煤抽出溫度情況及主分餾塔C202塔頂熱負(fù)荷情況，逐步降低二中回流量至70t/h，調(diào)整過(guò)程中每天對(duì)產(chǎn)品化驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行觀察分析。

4 增產(chǎn)航煤情況

維持柴油抽出溫度261℃左右，航煤抽出溫度193℃左右，持續(xù)觀察航煤終餾點(diǎn)及航煤收率的變化情況。見圖4.1，圖4.2。

圖4.1

圖4.2

通過(guò)優(yōu)化調(diào)整，取得了較好的效果，航煤干點(diǎn)(均值)由253℃提至265℃(均值)，提高了12℃，航煤收率由調(diào)整前21.96提至24.2%，提高了2.24%。

5 對(duì)有關(guān)問(wèn)題的討論

通過(guò)以上的方案，提高了航煤的收率，但是與此同時(shí)，也產(chǎn)生了新的問(wèn)題。由于航煤增產(chǎn)，本裝置輸送航煤的離心泵已達(dá)到較高負(fù)荷，有超額定電流的危險(xiǎn)。航煤外送量增大，也使得航煤出裝置空冷器負(fù)荷增大，外送溫度有超標(biāo)的危險(xiǎn)。為應(yīng)對(duì)以上問(wèn)題，已加裝臨時(shí)水噴淋對(duì)航煤外送溫度進(jìn)行控制。并在日常生產(chǎn)中時(shí)刻注意離心泵運(yùn)行電流情況，擇機(jī)更換大功率電機(jī)。

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[1，2]金德浩,劉建暉,申濤.加氫裂化裝置技術(shù)問(wèn)答[j].北京：中國(guó)石化出版社，2006.

[3]李立權(quán).加氫裂化裝置操作指南[M].中國(guó)石化出版社，2010.

[4]韓崇仁.加氫裂化工藝與工程[M].北京：中國(guó)石化出版社,2001.

[5]胡志海，熊震霖，聶紅.生產(chǎn)蒸汽裂解原料的加氫裂化工藝-RMC[J].石油煉油與化工，2005,36(1)∶1-5.