一、前言
在炼厂中,汽油加氢装置的原料大多为催化裂化装置和焦化装置产出的稳定汽油,常减压装置生产出来的石脑油和直馏汽油因辛烷值太低一般不做为汽油加氢装置原料。汽油加氢装置生产运行中面临的问题有:1.精制汽油的辛烷值损失较大;2.加氢反应器床层压差升高问题;3.精制汽油烯饱和蒸汽压偏高等。在此以汽油加氢装置原料为催化裂化装置产出的稳定汽油,对这三个方面的问题做分析总结。二、精制汽油辛烷值损失大的运行分析及生产优化
2.1随着国家环保要求的严格,车用汽油组份油的质量标准也日趋严格,主要质量指标硫含量由50ppm(国Ⅳ)提高至不大于10ppm(国Ⅵ)且硫醇博士实验通过,烯烃含量由26%(体积分数国Ⅴ)提高至19%(国Ⅵ);同时,研究法辛烷值(RON)要求不小于87。
2.2在汽油加氢装置中,加氢反应中主要有:加氢脱硫、脱氧、脱氮、脱金属,烯烃加氢饱和;而加氢脱除杂质元素(硫、氮、氧)过程与烯烃加氢饱和反应又是一个矛盾点,提高加氢反应温度有利于脱除杂质元素,得到较洁净的产品,但同时烯烃加氢饱和反应也受温度影响,反应深度加大使产品辛烷值损失严重,据统计催化汽油加氢装置研究法辛烷值损失在3--5个单位(原料91,精制汽油86),严重影响产品附加值,使企业经济效益降低。
2.3典型的汽油加氢工艺流程
汽油加氢工艺流程图
针对精制汽油研究法辛烷值损失大的情况,可从以下几点考虑进行生产优化:
1)加氢脱硫反应为强放热反应,同时加氢精制反应总体为体积缩小的反应,所以易选择高反应压力、低反应温度的操作方法,以尽量保留烯烃来贡献汽油辛烷值;
2)在产品博士试验及硫含量都达标的情况下,尽量降低二反反应温度(降低反应器床层加权平均温度),减少烯烃加氢饱和反应,贡献辛烷值;
3)分馏塔调整:降低轻、重汽油两种馏分的脱空度,同时避免轻、重汽油重叠(轻汽油干点与重汽油初馏点温度)和硫含量<10ppm的情况下,尽量多出轻汽油以贡献精制汽油辛烷值。
4)因轻、重汽油重叠会造成轻汽油带重馏分影响产品硫含量,和重汽油带轻组分二反加氢反应温升会升高,辛烷值损失会大,所以应在工作压力、轻汽油采出量、工作温度操作时要平稳对逐个参数进行调整,保持系统的反应处于动平衡状态。三、加氢脱硫反应器床层压降升高的原因分析及措施
3.1造成反应器床层压降升高的原因1)原料油性质
催化汽油含有的不饱和烃易与空气中氧气发生反应缩合生产胶质,如原料汽油由中间罐区付料,长期与空气接触生成的聚合物会造成反应器顶部积垢和沉积在催化剂床层上,使床层压降升高,直接制约装置长周期运行;
2)催化汽油中携带的杂质、催化剂细粉、铁锈等如果反冲洗过滤器故障或滤芯损坏,会直接是这些危害物质带入到反应器中,短期内会造成床层压降升高很快,使装置被迫停运;
3)床层反应温度高,使反应器内分子热运动加剧,反应速度加快;且二烯烃加氢反应最易进行,在较高的反应温度下会缩合结焦,堵塞催化剂微孔,造成床层压降升高;过高的反应温度是烃类裂化反应增加,造成催化剂积碳,使床层压降升高;
4)装置操作波动反应压力骤升骤降,造成催化剂床层塌陷或瓷球破碎,使床层压降升高;对于氢源比较单一的加氢装置,一旦上游供氢设施故障造成氢源中断,会严重影响加氢装置的操作;氢源中断,此时加氢反应依然进行,耗氢,氢分压降低,操作难以控制,反应压力骤降;如果在装置运行期间频繁出现反应压力的大幅度波动,势必会影响到物料在催化剂床层的分布情况,影响床层压降。
3.2反应器床层压降升高的应对措施
1)为避免原料汽油中不饱和烃与氧反应生成胶质,中间罐可增加氮气密封设施,隔绝空气,以防止胶质堵塞催化剂微孔的影响;
亦可实现催化裂化装置与汽油加氢装置的热联合,使催化汽油不经中间罐改由催化稳定塔直付汽油加氢,避免原料与空气的接触,这样既有利于装置长周期运行,又可节约部分低温热,节约能耗。
2)做好自动反冲洗过滤器的日常维护及监控,如频繁反冲洗可每组单独切出进行清洗后恢复使用,上游装置加强管线腐蚀的措施管理与防护,防止H2S腐蚀生成FeS,以保证装置长周期运行。
3)合理控制反应温度,尤其是脱二烯烃保护反应器的工作温度,操作时不易过高,原料油性质稳定的情况下不易大于165℃,以延长装置运行周期;
4)对于氢源单一的加氢装置(如:供氢装置为催化干气制氢),在处理氢源中断对系统压力影响的过程时,一是要增加供氢装置的运行稳定,增加天然气、丙烷等制氢原料,保证装置的联合运行;二是要操作及时调整,降低温度减少耗氢,或增加高压氮气设施及时补充反应压力,避免压力骤降大幅度波动对催化剂床层的影响。四、精制汽油饱和蒸汽压偏高的优化调整
本节针对在全厂装置大检修后开车初期遇到的成品罐汽油饱和蒸汽压高的问题进行简单论述,从上述流程中分析到,对汽油饱和蒸汽压的贡献主要为分馏塔顶采出的轻汽油中的轻烃(C4组份)含量高;主要应对措施:一是保证分馏塔轻汽油正常的切割比例的情况下,将分馏塔顶后冷器冷后温度提高,以将汽油中C5以下组份尽量随不凝气外送,减少对汽油饱和蒸汽压的贡献值。二是降低预分馏塔顶操作压力,多产不凝气。两种方法采取了第一种进行调整,得到了良好的效果,待各装置开车平稳后,分馏塔恢复塔顶冷后温度正常操作(30℃左右),减少烯烃的损失贡献汽油辛烷值。五、结论
催化汽油加氢装置主要目的为净化燃料汽油,尽最大能力保证辛烷值,以减少汽油池中化工品的调和比例;但汽油加氢脱硫的同时辛烷值损失是必然的,分析油品中硫分布,分级脱除,逐步将汽油辛烷
值贡献大的烯烃最大程度的保留下来,是汽油加氢操作的难点。本文针对催化汽油加氢实际运行中的问题做了三方面的阐述总结,并在生产运行中得到了良好的效果。
边同乐
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