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炼油与化工技术蜡油加氢装置流程设计优化杨云平,邓茂广中科合资广东炼化一体化项目管理部设计技术部,广东湛江524022摘要蜡油加氢为加氢处理工艺的一类,是指通过加氢反应,原料油的分子大小不发生变化,或者只有小于10%的分子变小的那些加氢工艺蜡油加氢装置主要以常减压蒸馏装置的减压蜡油VGO、焦化蜡油CGO为原料,通过加氢处理,脱除原料中的硫化物,以及部分脱除氮化物、氧化物及金属杂质蜡油加氢装置是加工含硫及高硫原料、生产清洁燃料的重要装置之一,但其典型工艺流程能耗较高优化蜡油加氢分馏系统流程,蜡油加氢操作能耗下降5kg标油/t,产品质量稳定在中国石化系统11套蜡油加氢装置中,已经有6套装置对分馏系统进行了优化,某些装置更是改造成了蜡油及柴油可以互相切换的原料流程,半成品精制蜡油符合催化装置低硫原料要求,加工柴油时产品质量达到国Ⅳ标准以某厂
1.8Mt/a蜡油加氢装置流程优化为例,停用的较大设备有产品分馏塔、柴油汽提塔、分馏塔进料加热炉,共节约设备费用2090万元,每年节约燃料费用3700万元,每年实际创效
2407.29万元蜡油加氢催化裂化分馏系统低硫柴油关键词概述蜡油加氢为加氢处理Hydrotreating的一类,是指通过加氢反应,原料油的分子大小不发生变化,或者只有小于10%的分子变小的那些加氢工艺蜡油加氢装置主要以常减压蒸馏装置的减压蜡油VGO、焦化蜡油CGO为原料,通过加氢处理,脱除原料中的硫化物,以及部分脱除氮化物、氧化物及金属杂质同时,还存在烯烃和芳烃饱和等反应通过加氢处理,可以达到以下作用改善产品性质,催化汽油硫含量可以降到
0.015%质量分数以下;烯采用热高分流程蜡油加氢精制工艺流程包括三部分反应系统,生成油换热、冷却、分离系统,循环氢系统生成油还包括注水系统原料蜡油经过加氢反应后,生成物经过热冷高压分离器、热冷低压分离器,将油品送至分馏系统,首先经过脱硫化氢汽提塔脱除硫化氢后,塔底油送至分馏塔在分馏塔中,可以拔出少量轻石脑油和部分柴油,塔底油则作为优质催化裂化原料送至罐区,或直供催化装置生产蜡油加氢预处理工艺主要参数如下反应压力为8~12MPa,体积空速为
1.0~
2.0h-1,反应温度为60~420℃,氢油体积比为400~10001烃含量降到35%体积分数以下;催化柴油的密蜡油加氢工艺流程改造设想典型的蜡油加氢工艺流程设置分馏塔的目的,是将蜡油组分中的柴油分离出来,柴油收率占进料蜡油的约
3.0%~
9.0%通常,蜡油加氢装置产出的柴油中,硫含量一般在
0.02%~
0.045%之间,如果需要更低的硫含量,就必须保持较高的反应苛刻度但此种操作不利于催化剂长周期运行,且柴油指数十六烷值只能维持在38~42之间,不能达到国Ⅲ
2.2度、硫含量明显降低;十六烷值提高近10个单位;满足环保要求,催化裂化烟气中SOx、NOx大幅降低;有利于提高中馏分油收率,加氢过程副产约8%~12%的低硫柴油,是优质柴油调合组分;同时,汽油、液化气的硫含量分别下降
61.1%和
64.7%,提高汽油、柴油收率,降低催化干气焦炭产率
[1]在油品质量和环保要求愈发严格的今天,催化裂化原料必须经过加氢处理,否则难以达到质量和环保要求因此,蜡油加氢装置得到了迅猛发展蜡油加氢工艺流程及改造设想2作者简介杨云平,工程师,1990年毕业于广东工学院化工专业,长期从事炼油加工技术管理工作E-mail dengmaoguang.zklh@sinopec.com蜡油加氢的典型工艺流程蜡油加氢工艺流程一般为单段单反一次通过,
2.1▲▲净化干气贫胺液10贫胺液98富胺液事故放空富胺液11151312去汽油加氢2367原料油去柴油补充氢4加氢蒸汽精制蜡油中外能源SINO-GLOBALENERGY2014年第19卷·72·柴油标准国Ⅲ柴油标准体积硫含量为
0.035%,柴油十六烷值不小于49
[2],所以蜡油加氢的柴油需要进行二次加氢,这就增加了装置操作成本设想将蜡油中的柴油馏分留在精制蜡油中,交给下游催化装置处理,经过加氢处理-催化裂化组合工艺后,由于催化裂化混合原料中的硫、氮、残炭等含量的大幅下降,催化剂的活性及选择性得到极大发挥,目的产品收率提高,非目的产品收率下降有数据表明
[3],其中汽油收率由
42.46%提高到
48.95%,液化气收率由
12.12%提高到
14.89%,而对提高汽柴比有特殊的意义常用的技术改造方案,主要是对蜡油加氢装置分馏塔系统流程进行技术改造,增加分馏塔和分馏炉系统的旁路流程如图1所示此方案目前已应用于中国石化系统茂名石化、青岛炼化、天津石化、安庆石化等6套蜡油加氢装置对蜡油加氢装置实施流程改造后,反应系统保持不动,停用分馏炉1台,停用分馏塔系统,停用分馏塔底泵、塔顶回流泵、柴油侧线泵及塔顶空冷2台原料蜡油经过加氢反应后,生成物经过冷、热高低压分离器,将油品送至脱硫化氢汽提塔,经过脱除硫化氢后,塔底油直接作为优质催化裂化原料送至罐区,或直供催化装置生产干气、油浆的收率则分别由
2.923%、
4.13%下降到经过加氢处理后的柴油进入催化
2.484%、
1.56%裂化装置,主要产品分布在催化汽油及液化气上,图1蜡油加氢改造工艺流程图1—反应加热炉;2—反应器;3—热高分;4—热低分;5—冷高分;6—冷低分;7—脱硫化氢汽提塔;8—富氢气脱硫塔;9—循环氢脱硫塔;10—循环氢压缩机;11—热高分气空冷器;12—热低分气空冷器;13—脱硫化氢汽提塔顶回流罐改造后产品质量及操作能耗对比以某厂
1.8Mt/a蜡油加氢装置为例,表1流程改造前后蜡油产品分析结果
2.3工艺流程经过优化改造后,蜡油产品馏程中,30%馏出点以后变化不大,闪点在158~168℃之间需要指出的是,蜡油中存有部分柴油,并不影响催化直供进料及进蜡油罐储要求蜡油产品分析结果见表1装置停用1台分馏炉,停用分馏塔系统包括3台电泵及2台空冷器,节约能耗
5.21kg标油/t,折合燃料油,每年可减少9378t;折合燃料费用,每年可减少3700万元改造后,产品柴油随产品精制蜡油送至催化装置,占用催化装置的处理能力;改造蜡油加氢及柴油加氢流程改造分析蜡油加氢装置主要以常减压蒸馏装置减压蜡油VGO、焦化蜡油CGO为原料,目前各炼厂原料性质越来越复杂,原料硫含量变化较大,由于受到原料储罐的限制,高硫原料与低硫原料通常很难做3后,每年送至催化装置的柴油量为
79185.6t,增加催化装置燃料费用
1292.71万元因此,每年可创效
2407.29万元装置能耗变化见表2项目改造前改造后密度/kg·m-
3878.
7868.5馏程/℃初馏点27018010%35934330%38238350%40640770%42443090%45045997%468488闪点/℃178162杨云平等.蜡油加氢装置流程设计优化第9期·73·到混合掺炼,在原料硫含量较低时,为减少能耗,部分企业往往不开启蜡油加氢装置,但此时柴油加氢缺口较大因此,对蜡油加氢装置进行适当改造,将原料切换为柴油,既降低了装置能耗,又解决了柴油的加工瓶颈问题表4分馏部分操作数据表2流程改造前后能耗表kg标油/t表5柴油产品质量表蜡油加氢装置加工柴油的流程改造某厂
1.8Mt/a蜡油加氢装置实施技术改造后,又进行了柴油加工的改造,改造主要内容如下对脱硫化氢汽提塔重新核算,增加脱硫化氢汽提塔柴油进料口,柴油出装置受到温度限制,增加精制柴油出装置前水冷器,将柴油冷却至60℃以下进柴油罐原料柴油经过加氢反应后,生成物经过冷、热高低压分离器,将油品送至脱硫化氢汽提塔柴油进料口与蜡油进料口位置不同,需要对塔进行核算,经过脱硫化氢汽提塔脱除硫化氢及拔出少量石脑油后,从塔底直接产出合格的柴油产品
3.1改造后,
1.8Mt/a蜡油加氢装置改炼精制柴油,反应系统仍采用原蜡油加氢催化剂,反应系统的压力减小
2.0MPa,电耗降低,且反应系统循环量及氢油比降低,节约中压蒸汽经计算,能耗低至
7.5kg标油/t,产品柴油硫含量低至
0.005%质量分数,达到国Ⅳ柴油标准本次改造中,反应系统主催化剂不变,采用石油化工科学研究院开发的RMS-1脱硫剂与RN-32V精制催化剂组合的蜡油加氢催化剂,RN-32V精制催化剂具有优异的加氢脱硫、脱氮反应性能通过反应工艺参数优化,RMS-1脱硫剂与RN-32V精制催化剂组合的蜡油加氢催化剂可以拓宽原料油的适应性
[4],完全满足柴油加氢的工况要求蜡油加氢处理的反应原理与柴油加氢精制的反应原理相似,在加氢处理过程中,馏程对原料性质影响很大,一般来说,原料油馏程越重,杂质含量越高,硫、氮、金属成分的含量也较高,导致加氢脱硫、加氢脱氮和加氢裂化反应难度加大
[5]改造后操作数据分析及产品质量
3.2改造后反应器操作参数见表3,数据见表4,柴油产品质量见表5分馏部分操作表3反应器操作数据该
1.8Mt/a蜡油加氢装置改造后,经过一年多的生产运行,装置操作平衡,能耗大幅下降,产品质量合格,根据生产需要,已经多次进行加工蜡油及柴油之间的切换,油种之间切换仅需6~8h调整,即可产出合格产品,同时可以灵活调整系统压力及反应深度,生产符号国Ⅲ、国Ⅳ标准要求的柴油产品,装置的灵活性得到验证注
①柴油工况系统压力由
10.0MPa降至
8.0MPa,氢油比体积比由蜡油工况下的800调至柴油工况下的400,循环氢机入口氢气循环量大幅下降,以节约循环氢压缩机的中压蒸汽消耗及新氢机的电耗项目操作条件蜡油工况柴油工况反应器压力/MPa
10.
08.0进料量/t·h-1214214反应器入口温度/℃373349循环氢机入口氢气量标准/m3·h-118535287079
①新氢补充量标准/m3·h-12120119740反应器平均温度/℃393362反应器氢油比体积比803422热高分温度/℃241241项目数据铜片腐蚀50℃,3h/a1初馏点温度/℃
173.095%点馏出温度/℃
346.0闪点闭口/℃
64.0硫含量,%质量分数
0.005凝固点/℃-
10.0十六烷指数
59.3项目改造前标定值改造后标定值中压蒸汽
7.
687.72燃料油
0.580燃料气
4.
902.66循环水
0.
280.36无盐水
0.120外排低压汽-
5.97-
6.63电
6.
234.51新鲜水
0.
00020.00能耗
13.
838.62项目操作条件蜡油工况柴油工况脱硫化氢汽提进料流量/t·h-1217215脱硫化氢汽提进料温度/℃229222脱硫化氢汽提塔顶温度/℃165150脱硫化氢汽提塔底温度/℃225214脱硫化氢汽提回流温度/℃4137脱硫化氢汽提回流量/t·h-
16.910脱硫化氢汽提压力/MPa
0.
850.73中外能源SINO-GLOBALENERGY2014年第19卷·74·结论与建议在中国石化系统11套蜡油加氢装置中,上述相关流程及设备,节省投资4已经有6套装置对分馏系统进行了优化,某些装置更是改造成了蜡油及柴油可以互相切换的原料流程,半成品精制蜡油符合催化装置低硫原料要求,加工柴油时产品质量达到国Ⅳ标准以某厂
1.8Mt/a蜡油加氢装置流程优化为例,停用的较大投资设备有产品分馏塔、柴油汽提塔、分馏塔进料加热炉,共节约设备费用
20903937.52元不含设计费及施工费等蜡油加氢生产技术是生产低硫汽油及改善催化裂化烟气中SOx、NOx含量的重要手段,通过技术改造,既可降低蜡油加氢装置能耗,又满足柴油国Ⅳ标准要求建议今后新建蜡油加氢装置时,取消参考文献
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[5]编辑常雪红OptimizedProcessDesignforWaxOilHydrogenationUnitsYangYunping,DengMaoguangDesignDepartment,ManagementDivisionofZhongkeJointVentureGuangdongRefineryProject,ZhanjiangGuangdong5240022[Abstract]Waxoilhydrogenationisoneofhydrotreatingprocesses.Inthishydrogenationprocess,themoleculardimensionsoffeedoildonotchangeoronlylessthan10%ofthemoleculesbecomesmaller.Awaxoilhy-drogenationunitprimarilyusesVGOorCGOfromatmosphericandvacuumdistillationunitsasfeedstockandremovesallsulfidesandpartofnitrides,oxidesandmetallicimpuritiesinthefeedstockthroughhydrotreating.Waxoilhydrogenationunitsareimportantequipmentusedtoprocesssulfur-containingandhigh-sulfurrawmaterialsandtoproducecleanfuels.However,theclassicamountsofenergy.Throughtheoptimizationoftheprocesstheenergyuseinthewaxoilhydrogenationprocesscanfeedstockprocessedandthequalityofproductsproducedprocessusedinsuchequipmentconsumerslargeofthewaxoilhydrogenationfractionatingsystem,dropbyupto5kgofoilequivalentpertonofisstable.Ofall11waxoilhydrogenationunitsofSinopec,sixhaveseenoptimizationoftheirfractionatingsystemsandsomehaveevenbeenmodifiedtoallowfeedstockswitchingoverbetweenwaxoilanddieselfuel.Semi-finishedrefinedwaxoilsatisfiescatalyticu-nits′requirementsforlow-sulfurfeedstockandwhenprocessingdieselfuel,theunitsproducedproductsmeet-ingthenationalIVstandard.Taketheprocessoptimizationforarefinery′s
1.8Mt/awaxoilhydrogenationunitforexample.Majorequipmentstoppedincludedafractionatingcolumn,adieselfuelstrippingcolumnandafurnaceusedtoheatthefeedforthefractionatingcolumn.Atotalof
20.9millionyuanwassavedinequip-mentcost.Annualsavingsoffuelcostreach37millionyuanandannualeconomicbenefitsreceivedfromthisoptimizationamountto
24.07millionyuan.[Keywords]waxoilhydrogenation;catalyticcracking;fractionatingsystem;low-sulfurdieselfuel。