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柴油加氢精制装置的设计及标定

发布时间:2017-07-17 17:32

3. 0 Mt/a柴油加氢精制装置的设计及标定

摘要:对中国石化高桥分公司3.0Mt/a柴油加氢精制装置的工程设计及工业标定进行了总结,简要介绍了工艺及工程技术特点,并对装置的工业运转标定结果作了简要分析。结果表明,反应器内汽液分配均匀,新型催化剂FHUDS-3脱硫效果良好,精制柴油产?#20998;?#37327;可以满足欧}Ⅲ/?#21457;?#30340;?#27431;?#26631;准要求,能耗达到国内先进水平。

关键词:柴油加氢   精制装置  工程设计  标定

1前言

    柴油是我国目前需求量最大的石油产?#20998;?#19968;,随着环保法规的日趋严格,对柴油产品的质量要求不断提高,同时超低硫柴油加氢装置的设计与操作也逐步受到重视。中国石化高桥分公司新建设的3.0Mt/a柴油加氢精制装置是加工含硫2. 0%进口原油适应性改造工程中的主要装置之一,由中国石化工程建设公司(以下简称SEI)进行工程设计。装置采用抚顺石油化工研究院(以下简称FRIPP)开发的新一代催化剂FHUDS-3,生产满足?#21457;?#25110;?#21457;襞欧?#26631;准要求的柴油。该装置自2008年4月I7日投料开车一次成功,一直运行良好。2008年9月12-14日进行了装置满负荷运转考核标定。

2装置设计

    柴油加氢装置的设计主要包括三部分:反应部分、分馏部分、低?#21046;?#33073;硫和膜分离部分。装置的设计规模为3.0Mt/a,年开工时间为8400h,设计操作弹性为60%~110%。该装置采用FRIPP开发的新一代FHUDS-3精制催化剂,氢分压为6.0MPa,该催化剂为首次工业化应用,工艺流程见图1。

               

装置设计具有以下特点:①反应部分采用炉前部分混氢流程,操作方便,流程简化。由于装置的规模较大,采用炉前部分混氢方案,有效地解决了反应进料加热炉?#36739;?#27969;的分配问题和压降问题,同时多数高压换热器为?#36739;?#27969;换热,传热效率高。装置若采用炉前全部混氢,反应进料加热炉若两路进料,压降会很大;若四路进料,换热流程需要调整为单向换热。后面这两种方案从操作和投资等角度综合评价均不合适,最终选择了炉前部分混氢的方案。②考虑反应器直径(内径4 400mm)较大,在反应器每个床层设有8~12支热电偶测温,便于有效地监测床层热点。反应器内构件采用SEI先进可靠的冷氢管和冷氢箱专利技术,汽液分配均匀,催化剂利用率高,反应器压力降小,同时?#26029;?#28201;差小。③分馏部分采用硫化氢汽提塔和分馏塔方案,分馏塔底采用重?#26032;?#20351;得柴油产品中的水含量?#36127;?#20026;零。④原料油缓冲罐、注水罐等采用氮气保护,防止介质与空气接触。为防止原料中固体杂质被带人反应器床层,堵塞催化剂,造成床层压力降过早增大,采用了原料油自动反冲洗过滤器。⑤工程设计中采用有效的节能措施,降低能耗。反应部分采用热高分流程,高压换热器采用双壳程螺纹锁紧环换热器,传热系数高,换热面积小,压降低,投资低;分馏塔顶冷凝水作为反应注水,节省除盐水,也降低能耗;反应进料加热炉对流室加热分馏塔重?#26032;?#30340;进料,两台加热炉设置一套烟气余热回收?#20302;常?#23613;可能地回收低温热源,提高加热炉热效率(不小于90%),降低能耗。⑥为回收本装置及其它加氢装置的低分富氢气体,设置低?#21046;?#33073;硫和脱硫后气体膜分离设施,提纯后氢气送氢气管网供用氢装置使用,有效地回收了?#27431;?#27668;中的氢气。

3工业标定

    装置于2008年9月12~14日进行了标定,主要是为了考察催化剂性能、装置能耗、物料平衡、硫平衡以及装置进出物流流量计的准确性,并验证是否可?#28304;?#21040;生产?#21457;蟆⑴发襞欧?#26631;准要求的柴油的设计目的。

    3. 1原料油

    标定时装置采用直馏柴油(直柴)、焦化汽柴油(焦化汽柴)和催化裂化柴油(催柴)的混合柴油为原料,按比例混合,抽用罐区冷进料。标定期间第一阶段原料处理量为357 t/h,其中直馏柴油217 t/h、焦化汽柴油110 t/h、催化裂化柴油30 t/h;第二阶段原料处理量为325 t/h,其中直馏柴油210 t/h、焦化汽柴油115 t/h。原料性质见表1。从表1可以看出,原料的密度、硫含量、馏程接近设计值,但标定原料中的直馏柴油比例低于设计值,焦化汽柴油的比例高于设计值。

    3. 2补充氢气组成

    装置用补充氢来自制氢装置、重整装置和膜分离装置,氢气组成见表2。由表2可以看出,标定时的补充氢纯度比设计的补充氢纯度低4~5个百分点。

    3. 3操作条件

装置的主要设计反应条件和标定反应条件见表3。

    3. 4反应器床层温度分布

反应器床层温度分布标定值见表4。

从表4可以看出,催化剂床层温度分布比较均匀,同一床层截面4个温度点之间相差较小,小于1.5℃。二床层的下层热电偶稍有偏差,从整体情况看催化剂装

    3. 5产品性质

    装置的主要产品是脱硫后的柴油和石脑油,性质见表5。从表5的产品性质看,标定结果基本达到设计要求,在?#21457;?#21644;?#21457;?#24037;况标定中,柴油硫含量分别小于200ug/g和40ug/g,氮含量分别小于40ug/g和30ug/g。石脑油的硫含量与设计值相差较大,可能是硫化氢汽提塔的汽提效果不好,该塔的设计进料温度为225℃,但标定期间进料温度为210℃导致该塔汽提质量不好。欧皿工况标定?#20445;?#21407;料硫含?#31185;?#22343;为0.97%,氮含?#31185;?#22343;为254 ug/g;石脑油、柴油产品硫含量为184ug/g,氮含量为32ug/g。催化剂FHUDS-3的总脱硫率为98.1%,总脱氮率87.4%。?#21457;?#24037;况标定?#20445;?#21407;料硫含?#31185;?#22343;为1.0%,石脑油、柴油产品硫含量为35ug/g。催化剂FHUDS-3的总脱硫率为99.7%。

    3. 6物料平衡

    标定期间的物料平衡与设计物料平衡见表6。从表6可以看出,装置标定的化学氢耗均大于设计值,可能与加工焦化汽柴油比例较大有关系[1]

     

    3. 7能耗对比

装置的设计能耗与标定能耗对比见表7。

 由表7可以看出,装置的?#23548;?#33021;耗?#21457;?#24037;况小于设计值,?#21457;?#24037;况?#28304;?#20110;设计值。由于标定是在冷进料工况下进行的,装置设计可以实现热进料。若采用热进料,装置的能耗会降低。与同类装置能耗指标对比,该装置的能耗已达到了国内先进水平。

4结论

    (1)反应器?#26029;?#28201;差小,表明反应器内汽液分配均匀,内构件设计合理。

    (2)炉前部分混氢的应用,解决了装置大型化后加热炉?#36739;?#27969;分配的问题。

    (3)新一代催化剂FHUDS-3的首次工业化应用,表明效果良好,?#21457;?#24037;况标定时总脱硫率达到98. 1%,欧N工况标定时总脱硫率达到99.7%

    (4)分馏部分重?#26032;?#30340;设计使柴油产品中的水含量为痕量,同时操作容易。上游有所变化?#20445;?#35013;置调整操作容易,产?#20998;?#37327;很快达标。

    (5)装置能耗较低,达到了国内先进水平。

   致谢:?#29616;扛行?#26417;昌莹教授、范传宏副总工程师对本文所做的详细审阅和修改工作。


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