S Zorb汽油精制裝置操作優(yōu)化

劉進平，白永濤，宋紅燕

(陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司延安石油化工廠，陜西 延安 727406)

S Zorb汽油精制裝置操作優(yōu)化

劉進平，白永濤，宋紅燕

(陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司延安石油化工廠，陜西 延安 727406)

S Zorb催化汽油精制裝置自首次開工以來，一直存在穩(wěn)定汽油收率偏低、再生器取熱系統(tǒng)與催化劑再生放熱量不匹配等問題。通過優(yōu)化穩(wěn)定系統(tǒng)操作參數(shù)，降低了穩(wěn)定塔塔頂燃料氣排放量，提高汽油收率0.7百分點；同時對再生器取熱系統(tǒng)進行改造，增設(shè)氮氣取熱系統(tǒng)，有效保護了再生器取熱盤管，降低操作難度；然后將取熱后的熱氮氣進行充分利用，作為氮氣加熱器的介質(zhì)，達到節(jié)能降耗的目的。

汽油精制 硫含量 再生器 操作優(yōu)化

隨著國家對環(huán)保要求的不斷提高，汽油硫含量的指標日趨嚴格，2014年1月1日起在全國范圍內(nèi)開始實施國Ⅳ排放標準，要求硫質(zhì)量分數(shù)不大于50 μgg(北京地區(qū)已于2008年1月1日在全國率先執(zhí)行國Ⅳ排放標準)。長遠要求汽油指標符合國Ⅴ排放標準，硫質(zhì)量分數(shù)不大于10 μgg，低硫、超低硫汽油是未來車用汽油的發(fā)展趨勢。

陜西延長石油(集團)有限責(zé)任公司延安石油化工廠1.80 Mta汽油精制裝置，為目前國內(nèi)最大的汽油精制裝置，于2013年底試車成功。該裝置采用S Zorb催化裂化汽油吸附脫硫技術(shù)，由進料與脫硫反應(yīng)、吸附劑再生、吸附劑循環(huán)和產(chǎn)品穩(wěn)定系統(tǒng)4部分組成。原料為上游催化裂化裝置汽油，設(shè)計硫質(zhì)量分數(shù)70～150 μgg，產(chǎn)品為硫質(zhì)量分數(shù)低于50 μgg的低硫汽油，亦可以為硫質(zhì)量分數(shù)低于10 μgg的超低硫清潔汽油，分別能夠滿足國Ⅳ和國Ⅴ排放標準。

汽油精制裝置自2013年12月27日投產(chǎn)運行以來，隨著裝置的運行，逐漸暴露出一些設(shè)計上的不足，如汽油收率偏低、再生器取熱系統(tǒng)與催化劑再生放熱量不匹配等問題，為使裝置安、穩(wěn)、長、滿、優(yōu)運行，需對裝置進行優(yōu)化操作和技術(shù)改造[1-4]。

1 產(chǎn)品穩(wěn)定系統(tǒng)優(yōu)化

1.1 穩(wěn)定塔系統(tǒng)流程

穩(wěn)定塔主要作用是除去液化氣和輕烴組分，得到穩(wěn)定的合格汽油產(chǎn)品。穩(wěn)定塔的進料分別來自熱產(chǎn)物氣液分離罐和冷產(chǎn)物氣液分離罐的罐底，分餾后塔頂氣體經(jīng)空氣冷卻器、水冷卻器冷卻后進入穩(wěn)定塔塔頂回流罐，罐底油經(jīng)過穩(wěn)定塔回流泵打回穩(wěn)定塔塔頂作為冷回流。罐頂燃料氣部分用于原料緩沖罐氣封(無氧氣)，其余的送至燃料氣系統(tǒng)。塔底穩(wěn)定的精制低硫汽油產(chǎn)品經(jīng)冷卻后送出裝置。穩(wěn)定塔流程示意見圖1。

圖1 穩(wěn)定塔流程示意

1.2 穩(wěn)定塔存在的問題

裝置自投運生產(chǎn)以來，穩(wěn)定汽油收率一直偏低，且穩(wěn)定塔塔頂回流罐的燃料氣排放量一直偏高。對燃料氣組成進行分析，數(shù)據(jù)見表1。從表1可以看出，燃料氣中C4含量較高。由此可以推斷，可能由于穩(wěn)定塔操作參數(shù)不合理，致使穩(wěn)定汽油部分輕組分進入燃料氣系統(tǒng)，從而導(dǎo)致汽油收率較低。

表1 穩(wěn)定塔回流罐頂燃料氣組成 φ，%

1.3 穩(wěn)定塔系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化

優(yōu)化前穩(wěn)定塔系統(tǒng)操作參數(shù)見表2。由表2可以看出，穩(wěn)定塔按照原設(shè)計工藝參數(shù)進行操作，塔頂燃料氣排放量較高。根據(jù)精餾塔操作特點，造成塔頂餾分量增大的原因有：①精餾塔溫度偏高，即塔底重沸器供熱量過大或塔回流量過??；②精餾塔塔壓偏低。

表2 優(yōu)化前穩(wěn)定塔系統(tǒng)操作參數(shù)

分析原因后調(diào)整穩(wěn)定塔操作：①塔底重沸器1.0 MPa蒸汽用量由原設(shè)計3.0 t/h，逐步調(diào)整為0，即停用塔底重沸器，塔底溫度由原設(shè)計操作參數(shù)147 ℃降至135 ℃以下；②塔頂壓力由原設(shè)計0.65 MPa提高至0.75 MPa。根據(jù)裝置運行工況，在穩(wěn)定塔無回流量時，塔頂溫度已降至25 ℃左右，因而冬季空氣冷卻器可停用，水冷卻器亦可以完全切除；夏季視實際情況是否投用冷卻器。優(yōu)化后，穩(wěn)定系統(tǒng)相應(yīng)參數(shù)變化如表3所示，回流罐頂燃料氣組成如表4所示。對比表1和表4，優(yōu)化后燃料氣中C4含量明顯下降；對比表2和表3，優(yōu)化后塔頂回流罐燃料氣外排量明顯下降，穩(wěn)定汽油收率明顯提高，從而達到了優(yōu)化操作的目的。

表3 優(yōu)化后穩(wěn)定系統(tǒng)工藝操作參數(shù)

表4 優(yōu)化后穩(wěn)定塔回流罐頂燃料氣組成 φ，%

根據(jù)設(shè)計，穩(wěn)定汽油產(chǎn)品執(zhí)行質(zhì)量指標：硫質(zhì)量分數(shù)不大于50 μgg，雷德蒸氣壓不大于65 kPa(夏季)、85 kPa(冬季)。分析優(yōu)化后穩(wěn)定塔底穩(wěn)定汽油產(chǎn)品性質(zhì)見表5。由表5可以看出，優(yōu)化后的汽油產(chǎn)品滿足質(zhì)量要求，因此本次優(yōu)化操作是完全可行的。通過此次優(yōu)化，穩(wěn)定汽油收率平均提高0.7百分點，取得了較好的經(jīng)濟效益。其次，停用塔底重沸器，可節(jié)省1.0 MPa蒸汽約3.0 th；塔頂冷卻器停用，既節(jié)省了電能，同時循環(huán)水用量下降，起到了節(jié)能降耗的功效。

表5 優(yōu)化后穩(wěn)定汽油產(chǎn)品性質(zhì)

2 再生器取熱系統(tǒng)技術(shù)改造

2.1 再生器取熱系統(tǒng)簡介

為了維持吸附劑的活性，使裝置能夠連續(xù)操作，裝置設(shè)有吸附劑連續(xù)再生系統(tǒng)。再生器內(nèi)的反應(yīng)溫度控制在不大于520 ℃，操作壓力控制在0.13 MPa左右。為了控制再生器內(nèi)床層的溫度，裝置設(shè)有一套熱除氧水循環(huán)系統(tǒng)，用于取出吸附劑再生過程中釋放的熱量。取熱后產(chǎn)生的蒸汽最終并入全廠低壓管網(wǎng)系統(tǒng)。

2.2 再生器取熱系統(tǒng)存在的問題

汽油精制裝置自開工以來低負荷運行，且催化裂化汽油原料硫質(zhì)量分數(shù)為70～150 μgg，硫含量低，吸附劑吸附硫后，載硫量較少，所以再生系統(tǒng)脫硫脫碳量較少，即氧化反應(yīng)較少，放熱量較少。再生器取熱系統(tǒng)原設(shè)計采用除氧水(或蒸汽凝結(jié)水)，由于上述原因使得取熱介質(zhì)除氧水用量較少，產(chǎn)生低壓蒸汽量相對較少，且壓力較低，增加了并入全廠低壓蒸汽系統(tǒng)管網(wǎng)的難度。技改前，裝置采用低壓蒸汽間斷性直排和并入低壓蒸汽系統(tǒng)兩種操作方式，這樣不僅增加人工勞動強度，且催化劑再生系統(tǒng)熱量平衡操作難度加大，即裝置低負荷運行時，除氧水用量少，不能保證除氧水流量是連續(xù)的；同時除氧水可能發(fā)生偏流或斷流，從而增大了取熱管燒穿的可能性。為保證裝置平穩(wěn)操作，對再生器取熱系統(tǒng)進行技術(shù)改造。

2.3 再生器取熱系統(tǒng)技術(shù)改造

針對上述問題，提出如下技術(shù)改造方案：將取熱介質(zhì)由比熱容較大的除氧水[4 200 J(kg·℃)]，改為比熱容相對較小的氮氣[1.038 J(kg·℃)]，即在裝置負荷低時用氮氣介質(zhì)取熱，負荷高時改回除氧水取熱。對該改造方案詳細論證后予以實施。技改以來，再生器取熱系統(tǒng)連續(xù)運行正常，氮氣在取熱管中的流量連續(xù)穩(wěn)定；從而裝置低負荷時，再生器不會因吸附劑載硫和載碳量小，引起取熱管介質(zhì)斷流或偏流的可能性，從而有效保護了取熱盤管，且降低了人工操作。具體技改流程見圖2。由圖2可知，技術(shù)改造后，氮氣自再生器取熱盤管取熱后，進入氮氣加熱器，加熱介質(zhì)由原來管網(wǎng)來的冷氮氣改為熱氮氣。因此加熱功率由原來的平均20.6 kW降低至現(xiàn)在的平均2.4 kW左右(見表6)，即降低了氮氣電加熱器負荷，減少了能耗。

通過此次技術(shù)改造，優(yōu)化了再生器的取熱系統(tǒng)，有效保護了再生器取熱盤管，同時也降低了再生系統(tǒng)氮氣加熱器的負荷即再生氮氣加熱器功率，節(jié)省裝置電能消耗，減少設(shè)備維護頻次，保證裝置安全長周期平穩(wěn)運行。

圖2 再生器取熱系統(tǒng)技改前后流程注：實線部分為原流程，虛線部分為新增流程

日 期功率∕kW日 期功率∕kW03?022205?02103?102005?08203?152405?12303?241905?15204?111805?204

3 結(jié)束語

通過對裝置穩(wěn)定系統(tǒng)的優(yōu)化操作及再生取熱系統(tǒng)的技術(shù)改造，汽油精制裝置提高了穩(wěn)定汽油產(chǎn)品收率，創(chuàng)造了較為顯著的經(jīng)濟效益；同時減少了除氧水、循環(huán)水和電能的消耗，達到了節(jié)能降耗的目的。

[1] 曹文磊.S Zorb裝置長周期生產(chǎn)低硫含量汽油的影響因素及對策[J].石油煉制與化工，2014，45(2)：74-78

[3] 胡躍梁，孫啟明.S Zorb吸附脫硫裝置運行過程中存在的問題分析及應(yīng)對措施[J].石油煉制與化工，2013，44(7)：69-72

[4] 吳德飛，莊劍，袁忠勛，等.S Zorb技術(shù)國產(chǎn)化改進與應(yīng)用[J].石油煉制與化工，2012，43(7)：77-80

OPERATION OPTIMIZATION OF S Zorb GASOLINE REFINING UNIT

Liu Jinping， Bai Yongtao， Song Hongyan

(ShaanxiYanchangPetroleum(Group)Co.，Ltd.，Yan’anPetrochemicalFactory，Yan’an，Shaanxi727406)

There were some problems in S Zorb gasoline refining unit of Yan’an Petrochemical Factory in operation， such as low yield of stabilized gasoline， mismatch of heat removal system of the regenerator and catalyst regeneration. By optimizing the operating parameters of stabilization system， the emission of fuel gas from stabilization tower is reduced and the yield of gasoline is improved by 0.7%. The modifications of revamping the regenerator heat removal system and adding N2heat removal system effectively protect the regenerator heat removal coil and reduce operation difficulty. Then the hot nitrogen is used as a heat source for fresh N2. The purpose of saving consumption and energy is achieved.

gasoline refining； sulfur content； regenerator； operation optimization

2014-05-27； 修改稿收到日期： 2014-07-18。

劉進平，高級工程師，現(xiàn)從事石油化工工藝技術(shù)管理工作。

宋紅燕，E-mail：soho_yan2003@163.com。