M+DSO工藝在玉門催化汽油加氫改質(zhì)裝置的應(yīng)用

張超群，崔昕宇，賀新

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M+DSO工藝在玉門催化汽油加氫改質(zhì)裝置的應(yīng)用

張超群1，崔昕宇1，賀新2

（1. 中國石油天然氣股份有限公司玉門油田分公司 煉油化工總廠， 甘肅 玉門 735211； 2. 中國石油撫順石化公司研究院， 遼寧 撫順 113001）

隨著國V汽油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的實施，針對玉門煉油廠催化汽油高硫、高烯烴的特點，對原40萬t/a催化汽油加氫裝置進行國V適應(yīng)性改造，改造后裝置采用“M+DSO”工藝具有脫硫、降烯烴、保辛烷值的特點。應(yīng)用結(jié)果表明：M+DSO工藝具有原料適應(yīng)性強、反應(yīng)條件緩和、脫硫率高、脫硫選擇性好、辛烷值損失小、液收高等特點，產(chǎn)品能夠滿足玉門煉廠國V車用汽油調(diào)和要求。

汽油質(zhì)量升級; 加氫脫硫; 芳構(gòu)化; 辛烷值

近年來隨著環(huán)保法規(guī)的日益嚴(yán)格，油品質(zhì)量升級的步伐不斷加快[1]。自2017年1月1日起，全國將開始實施國V汽油排放標(biāo)準(zhǔn)，要求汽油中硫含量≯10 μg·g-1，烯烴≯24%(v)，國V汽油質(zhì)量升級具有深度脫硫和降烯烴的雙重特點。我國催化汽油占汽油池比例約70%，決定了我國汽油質(zhì)量升級的主要任務(wù)是催化汽油的加氫脫硫。如何控制催化汽油在加氫脫硫過程中由烯烴飽和導(dǎo)致的辛烷值損失成為加氫脫硫技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵[2-13]。

M+DSO催化汽油加氫脫硫改質(zhì)技術(shù)是由中國石油石油化工研究院與撫順石化聯(lián)合開發(fā)的催化汽油選擇性加氫脫硫改質(zhì)技術(shù)。該技術(shù)可將催化汽油進行深度選擇性加氫脫硫的同時對小分子烯烴進行芳構(gòu)化反應(yīng)，在深度加氫脫硫的同時，完成小分子烯烴芳構(gòu)化的定向轉(zhuǎn)化，以減少辛烷值損失，生產(chǎn)滿足國V標(biāo)準(zhǔn)的清潔汽油調(diào)和組分。

為應(yīng)對國V汽油質(zhì)量升級任務(wù)，針對玉門催化汽油高硫、高烯烴的特點，2016年7月，玉門煉油廠對40萬t/a汽油加氫裝置進行了國V適應(yīng)性改造，采用M+DSO工藝，能夠在深度脫硫降烯烴的同時減少辛烷值損失，滿足煉廠國V汽油質(zhì)量升級需求。

1 裝置改造情況簡介

1.1 工藝流程

40萬t/a催化汽油加氫裝置改造后工藝流程如圖1所示，自催化裂化裝置來的催化汽油過濾脫水、脫砷后進入預(yù)加氫反應(yīng)器，反應(yīng)產(chǎn)物送入分餾塔進行輕、重汽油的切割分離。輕汽油與重汽油產(chǎn)品調(diào)和出裝置。重汽油加熱后依次進入加氫改質(zhì)反應(yīng)器R-1202、加氫脫硫反應(yīng)器R-1201。經(jīng)加氫脫硫反應(yīng)器R-1201出來的反應(yīng)產(chǎn)物送至穩(wěn)定塔后與輕汽油調(diào)和作為產(chǎn)品出裝置。改造后的40萬t/a汽油加氫裝置工藝流程圖見圖1。

此次國V適應(yīng)性改造氫源由改造前的重整氫改為制氫裝置的高純氫，新氫進裝置壓力由1.0 MPa提高至2.0 MPa，由此更換新氫分液罐和新氫壓縮機等相關(guān)設(shè)備管線，同時新設(shè)輕汽油空冷器及輕汽油后冷器。加氫反應(yīng)采用M+DSO工藝后會產(chǎn)生部分凝縮油，因此更換穩(wěn)定塔頂回流罐并新增1臺穩(wěn)定塔頂產(chǎn)品泵等。

圖1 改造后的40萬t/a催化汽油加氫脫硫裝置工藝流程圖

1.2 裝置主要催化劑

M+DSO工藝的核心設(shè)計理念是通過使用高選擇性的DSO加氫脫硫催化劑和能夠?qū)崿F(xiàn)小分子烯烴定向芳構(gòu)化轉(zhuǎn)化的加氫改質(zhì)M劑，能夠?qū)崿F(xiàn)精準(zhǔn)脫硫、減少汽油辛烷值損失。加氫脫硫部分使用預(yù)加氫催化劑加氫脫硫催化劑GHC-11，加氫改質(zhì)催化劑為FO-35M，此次裝置改造后加氫脫硫催化劑為部分再生劑，對R-1201上床層進行了更換，其中加氫脫硫催化劑GHC-11使用再生劑7.25 t，總重18.65 t；加氫改質(zhì)催化劑FO-35M全部為新劑，總重18.4 t，催化劑主要性質(zhì)見表1。

表1 裝置主要催化劑性質(zhì)

2 改造后運行狀況分析

2.1 操作參數(shù)

裝置國Ⅴ升級改造后由于生產(chǎn)工藝和反應(yīng)機理發(fā)生變化，加氫改質(zhì)反應(yīng)器及加氫脫硫反應(yīng)器的操作參數(shù)變動較大，預(yù)加氫反應(yīng)器與改造前基本一致。

加氫改質(zhì)反應(yīng)器中主要進行的反應(yīng)有烯烴加氫飽和反應(yīng)、異構(gòu)化和芳構(gòu)化反應(yīng)，其中芳構(gòu)化反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，溫度越高，越有利于反應(yīng)的進行。為加強異構(gòu)化和芳構(gòu)化反應(yīng)，減少辛烷值損失，加氫改質(zhì)反應(yīng)器的反應(yīng)溫度由改造前的340 ℃提高至385 ℃；同時，由于促進了吸熱的芳構(gòu)化反應(yīng)，加氫改質(zhì)反應(yīng)器整個床層溫度表現(xiàn)由改造前的溫升變?yōu)楦脑旌蟮臏亟担ū?）。

表2、表3中對比了改造前后加氫脫硫反應(yīng)器和加氫改質(zhì)反應(yīng)器設(shè)計操作參數(shù)和目前運行的實際操作參數(shù)。

表2 加氫脫硫反應(yīng)器R-9202操作參數(shù)

從兩表中可以看出，加氫改質(zhì)反應(yīng)器入口溫度為385 ℃，加氫脫硫反應(yīng)器入口溫度255 ℃，高分壓力1.50 MPa，氫油比350(v/v)，重汽油加氫進料量31 t/h。反應(yīng)溫度達到催化劑運行初期的設(shè)計溫度，負(fù)荷達到100%。從反應(yīng)器的溫度變化看，加氫改質(zhì)反應(yīng)器溫降4 ℃，加氫脫硫反應(yīng)器溫升43 ℃左右，說明催化劑反應(yīng)活性良好。

表3 加氫改質(zhì)反應(yīng)器R-1201操作參數(shù)

2.2 產(chǎn)品質(zhì)量

對改造前后裝置的產(chǎn)品質(zhì)量進行對比，具體數(shù)據(jù)見表4。

從表4可以看出，裝置改造后異構(gòu)化和芳構(gòu)化反應(yīng)對產(chǎn)品辛烷值損失的彌補作用明顯，在原料硫含量317.7 μg·g-1時，產(chǎn)品辛烷值（RON）損失為1.9；改造前原料硫含量207.64 μg·g-1時，混合汽油硫含量降至6.09 μg·g-1，辛烷值（RON）損失達到4。改造后辛烷值損失顯著降低。

2.3 裝置物料平衡

從裝置運行操作情況來看，裝置液收達到98.95%，其中作為醚化裝置原料的輕汽油占22.77%，作為產(chǎn)品出裝置的加氫重汽油占72.77%，副產(chǎn)物凝縮油占3.41%。改造后由于在加氫改質(zhì)催化劑FO-35M的作用下，在發(fā)生芳構(gòu)化的同時還發(fā)生部分加氫裂化反應(yīng)，整個過程會產(chǎn)生一部分凝縮油，目前裝置處于開工初期，加氫改質(zhì)催化劑活性較高，凝縮油收率為3.41%，較設(shè)計值3.16%偏高，如表5所示。

表4 原料及產(chǎn)品性質(zhì)

表5 裝置物料平衡表

3 裝置存在的問題

3.1 原料性質(zhì)

催化汽油原料硫含量波動較大，在175.5～587.4 μg·g-1間波動。原料性質(zhì)變化幅度較大時，裝置操作如不做出及時的調(diào)整，極易造成產(chǎn)品質(zhì)量不合格。

為穩(wěn)定裝置原料性質(zhì)，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，裝置采取以下措施：

（1）原料由直輸改為罐輸，改為罐輸后，原料罐做為一個很大的緩沖，可使原料性質(zhì)變化趨于平緩。

（2）加強與化驗監(jiān)測中心溝通，保證原料性質(zhì)變化后，快速調(diào)整裝置操作參數(shù)。

3.2 在線儀表問題

加氫重汽油產(chǎn)品在線總硫分析儀可對產(chǎn)品的總硫含量進行實時監(jiān)控，其數(shù)據(jù)是加氫脫硫效果的最直接體現(xiàn)，可作為操作人員的操作調(diào)整依據(jù)。目前，裝置在線總硫分析儀與化驗分析存在一定的偏差，同時由于在線總硫分析儀備件不足，總硫分析儀進樣過濾器頻繁堵塞，導(dǎo)致在線硫分析儀未實現(xiàn)應(yīng)有的作用。應(yīng)加強對在線硫分析儀的維護保養(yǎng)，備足充足的備件，保證在線硫分析儀的準(zhǔn)確無誤。

4 結(jié)束語

“M+DSO”工藝在汽油加氫裝置的工業(yè)應(yīng)用實踐表明，“M+DSO”工藝具有原料適應(yīng)性較強、反應(yīng)條件緩和、脫硫率高、脫硫選擇性好、辛烷值損失小、液收高的特點，可以將原料硫從500 μg·g-1降低至13 μg·g-1以下，辛烷值損失由改造前4.0降至2.0，同時催化汽油中烯烴含量降低15%（v），由于“M+DSO”工藝在運行過程中發(fā)生部分加氫裂化反應(yīng)，裝置會產(chǎn)生部分凝縮油，凝縮油收率約3%，加氫汽油組分與低硫的重整汽油和高辛烷值的MTBE組分調(diào)和后，能夠滿足全廠生產(chǎn)國V車用汽油的調(diào)和要求，減少了汽車尾氣中大氣污染物的排放，同時國V汽油較國Ⅳ汽油價格高，因此，此次汽油質(zhì)量升級適應(yīng)性改造產(chǎn)生了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

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Application of M+DSO Technology in Yumen FCC Gasoline Hydrotreating Unit

1，1，2

(1. PetroChina Yumen Oilfield Refinery, Gansu Yumen 735211, China; 2. Fushun Petrochemical Company Institute, Liaoning Fushun 113003, China)

With the implementation of the national standard V of gasoline quality, in view of the characteristics of Yumen refinery FCC gasoline with high sulfur content and high olefin content, the original 400 kt/a FCC gasoline hydrotreating unit was transformed to meet the new standard by using M+DSO technology. The M+DSO technology has the characteristics of desulfurization, olefin reduction and octane number protection. The application results show that the M+DSO process has the adaptability of raw materials, mild reaction conditions, high desulfurization efficiency, good desulfurization selectivity, low loss of the octane number, higher liquid yield. The products can satisfy the requirements of Yumen refinery to produce national standard V gasoline.

Gasoline quality upgrading; Hydrodesulfurization; Aromatization; Octane number

TE 624

A

1671-0460（2017）12-2563-03

2017-08-12

張超群（1981-），男，碩士研究生，2009年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（華東）應(yīng)用化學(xué)專業(yè)，主要從事加氫裝置生產(chǎn)運營及技術(shù)管理工作。E-mail: ymzhang_cq@petrochina.com.cn。