北方地區(qū)柴油加氫工藝方案比選

孟慶巍，王鐵剛，儲宇

（中國寰球工程公司遼寧分公司，遼寧撫順113006）

北方地區(qū)柴油加氫工藝方案比選

孟慶巍，王鐵剛，儲宇

（中國寰球工程公司遼寧分公司，遼寧撫順113006）

重點研究我國北方寒冷地區(qū)柴油加氫裝置的工藝方案選擇，根據(jù)裝置特點對比分析并確定冬夏季柴油生產(chǎn)方案，經(jīng)過比選后的方案工藝先進(jìn)、產(chǎn)品質(zhì)量及裝置能耗均處于全國先進(jìn)水平，對于同類柴油加氫裝置，尤其在寒冷地區(qū)的裝置設(shè)計具有一定的指導(dǎo)和借鑒意義。

柴油加氫；低凝柴油；方案選擇

隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染問題日趨凸顯，近年來對燃料油的環(huán)保要求越來越嚴(yán)格[1]。國Ⅳ汽油和柴油標(biāo)準(zhǔn)已分別于2014年1月1日和2015年1月1日實施；國Ⅴ汽油和柴油標(biāo)準(zhǔn)計劃于2017年1月1日在全國范圍內(nèi)實施；而更嚴(yán)格的國Ⅵ汽柴油標(biāo)準(zhǔn)也擬定于2019年實施[2]。為確保柴油產(chǎn)品指標(biāo)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，油品加氫是目前最常用和最重要的手段。

我國南北跨度大，氣候差異明顯，在冬季北方地區(qū)平均氣溫達(dá)到-25℃以下，而南方大部分地區(qū)平均氣溫則在零度以上[3]，因此對于北方地區(qū)煉廠，要兼顧生產(chǎn)低凝柴油和普通柴油以滿足各地區(qū)的使用需求。

1 研究背景

某煉廠為升級柴油產(chǎn)品質(zhì)量新建一套柴油加氫精制裝置，建設(shè)地點位于我國北方，由于該地區(qū)冬夏季溫差較大，車用柴油的使用要求也隨著冬夏季而有所差異。在夏季工況下，生產(chǎn)0號柴油即可滿足市場需求；而在冬季工況下，需要生產(chǎn)-35號低凝柴油。如何使裝置同時兼顧冬夏季兩種工況的產(chǎn)品需求，需要進(jìn)行多方面工藝方案的對比和分析。

2 工藝方案的選擇

2.1 冬夏季產(chǎn)品生產(chǎn)方案的選擇

2.1.1 雙反應(yīng)器串聯(lián)方案

該方案在裝置的反應(yīng)部分設(shè)置加氫精制反應(yīng)器R-101及加氫降凝反應(yīng)器R-102。在冬季工況下兩臺反應(yīng)器串聯(lián)操作，原料油品依次經(jīng)過兩臺反應(yīng)器，產(chǎn)品全部滿足低凝柴油產(chǎn)品要求；在夏季工況下，開啟加氫降凝反應(yīng)器R-102旁路，原料柴油經(jīng)過第一臺加氫精制反應(yīng)器R-101后跨過R-102，生產(chǎn)普通柴油。流程見圖1。

圖1 雙反應(yīng)器串聯(lián)方案流程簡圖Fig.1 Double reactor series scheme flow diagram

2.1.2 分餾塔切割方案

該方案在裝置的反應(yīng)部分設(shè)單臺反應(yīng)器，分餾部分設(shè)低凝柴油切割塔。夏季工況下，原料油經(jīng)過加氫反應(yīng)后送至分餾部分，分離出石腦油和酸性氣等輕組分，剩余柴油作為產(chǎn)品送出裝置；冬季工況下，啟用低凝柴油切割塔，將脫除了輕組分以后的柴油產(chǎn)品進(jìn)一步的切割，塔頂切割出輕的低凝柴油組分，塔底切割出0#柴油組分，分別送出裝置。

流程見圖2。

圖2 分餾塔切割方案Fig.2 Fractionator cutting scheme flow diagram

2.1.3 反應(yīng)器串聯(lián)方案與分餾塔切割方案比選兩種方案的優(yōu)缺點對比(表1)

表1 雙反應(yīng)器串聯(lián)方案與分餾塔切割方案優(yōu)缺點對比表Table1 Comparison between double reactor series and fractionation cutting scheme

針對裝置進(jìn)行進(jìn)一步的對比分析：

該裝置柴油產(chǎn)品面向全國市場，在冬夏季均需要保證一定的0#柴油產(chǎn)量，以滿足各地區(qū)的需求；同時，裝置所處地區(qū)周邊低凝柴油生產(chǎn)能力趨于飽和，低凝柴油市場需求量并不穩(wěn)定，因此其生產(chǎn)的柴油產(chǎn)品需要具備足夠的靈活性[4]。

在投資方面，雙反應(yīng)器串聯(lián)方案需要多投入一臺高壓加氫反應(yīng)器，并多投入相應(yīng)的降凝催化劑。反應(yīng)器為高溫高壓臨氫，材料需要由國外進(jìn)口，工期長，投資高，單臺反應(yīng)器及對應(yīng)的催化劑即需要約2 500萬元的投資，同時由于反應(yīng)器數(shù)量多，氫氣消耗量大，氫氣壓縮機(jī)的規(guī)格和投資也需要相應(yīng)提高。分餾塔切割方案需要多投入低凝柴油切割塔和附屬的冷卻、分離、升壓設(shè)備，雖然數(shù)量較多，但都屬于低壓設(shè)備，同時不存在腐蝕問題，選擇碳鋼材質(zhì)即可滿足要求，總價較低。針對該裝置雙反應(yīng)器串聯(lián)方案投資預(yù)計比分餾塔切割方案高出2 000萬元以上。

在冬夏季切換操作方面，雙反應(yīng)器串聯(lián)方案僅需要開啟/關(guān)閉加氫降凝反應(yīng)器R-102旁路閥門即可完成冬夏季工況切換；分餾塔切割方案則需要對低凝柴油切割塔的一系列附屬設(shè)備進(jìn)行開/停工操作，工作量較大，但由于工況切換每年只需要進(jìn)行兩次，同時操作難度不高，只要操作人員按照操作規(guī)程要求即可完成，不存在任何技術(shù)上的難度。

因此，綜合以上幾個方面的考慮，該裝置低凝柴油方案確定為分餾塔切割方案。

2.2 反應(yīng)部分方案選擇

2.2.1 熱高分流程

反應(yīng)產(chǎn)物從加氫反應(yīng)器出來后，首先換熱至200～260℃，然后進(jìn)入熱高壓分離器，熱高分氣冷卻至50℃后送至冷高壓分離器，熱高分油經(jīng)過降壓送至熱低壓分離器；冷高壓分離器頂部氣體經(jīng)過循環(huán)氫壓縮機(jī)升壓，返回到反應(yīng)器入口循環(huán)使用，冷高分油經(jīng)過降壓后送至冷低壓分離器；熱低分氣經(jīng)過空氣冷卻器降溫后送至冷低壓分離器；冷低分油與熱低分油共同送至分餾部分進(jìn)行產(chǎn)品精餾。熱高分流程見圖3。

圖3 熱高分流程簡圖Fig.3 Hot-high pressure separation flow diagram

2.2.2 冷高分流程

反應(yīng)產(chǎn)物從加氫反應(yīng)器出來后，經(jīng)過換熱器和空冷器冷卻至50℃，然后送至冷高壓分離器，冷高壓分離器頂部氣體送至循環(huán)氫壓縮機(jī)升壓后返回到反應(yīng)器入口循環(huán)使用，冷高分油降壓送至冷低壓分離器；冷低壓分離器頂部分離出冷低分氣送出裝置，下部冷低分油送至分餾部分進(jìn)行產(chǎn)品精餾分離。

冷高分流程見圖4。

圖4 冷高分流程簡圖Fig.4 Cold-high pressure separation flow diagram

2.2.3 熱高分流程與冷高分流程的對比分析

以該裝置為例，對采用冷高分與熱高分流程分別進(jìn)行了計算，根據(jù)計算結(jié)果，對比如下。

表2 熱高分流程與冷高分流程對比表Table2 Comparison between hot-high and cold-high pressure separation flow

從上表可以看出，裝置在采用熱高分流程時，雖然增加了熱高壓分離器和熱低壓分離器，但是高壓非標(biāo)換熱器及高壓空冷器的數(shù)量有所減少；另一方面，熱高分流程新氫消耗量增加，循環(huán)氫純度降低，導(dǎo)致壓縮機(jī)負(fù)荷增加，但是增加幅度不大，對壓縮機(jī)機(jī)型的選擇影響很小。

同時，考慮到熱高分流程在能耗角度具有較大的優(yōu)勢，并且熱高分流程的循環(huán)氫純度滿足催化劑要求，溶解在熱高分油中的氫氣經(jīng)過閃蒸、脫硫后作為PSA裝置的進(jìn)料，可以回收利用。

由于該裝置較為關(guān)注運行過程中的能耗水平，采用熱高分流程可達(dá)到較低的能耗，同時增加的投資較少，在可接受范圍內(nèi)，因此最終確定采用熱高分流程。

2.3 分餾部分方案選擇

2.3.1 石腦油產(chǎn)品方案

根據(jù)對石腦油產(chǎn)品質(zhì)量要求的不同，一般加氫裝置可以采用兩種方案。方案一設(shè)單塔，塔頂產(chǎn)酸性氣及石腦油，塔底產(chǎn)精制柴油，該方案流程簡單，便于操作，但石腦油H2S腐蝕不合格；方案二設(shè)雙塔，在第一臺塔頂脫除H2S酸性氣，第二臺塔頂產(chǎn)出石腦油，塔底產(chǎn)精制柴油，該方案石腦油腐蝕合格，但是較單塔流程的投資和能耗均有所提高[5]。方案一、方案二簡圖如圖5-6。

本裝置石腦油產(chǎn)量僅為0.73 t/h，占裝置進(jìn)料的0.4%；同時，根據(jù)全廠流程安排，裝置石腦油作為重整原料，質(zhì)量無嚴(yán)格要求。因此，從投資的經(jīng)濟(jì)性和節(jié)約能量的角度出發(fā)，裝置不設(shè)專門的石腦油分餾塔，少量的酸性石腦油送至重整預(yù)加氫裝置脫硫后，作為重整裝置原料。即石腦油方案選用方案一。

圖5 方案一簡圖Fig.5 1thPlan diagram

圖6 方案二簡圖Fig.6 2thPlan diagram

2.3.2 低凝柴油產(chǎn)品方案

為滿足裝置夏季生產(chǎn)0號柴油、冬季抽出-35號低凝柴油的要求，可采用單塔側(cè)線流程或雙塔流程。

（1）單塔側(cè)線流程

單塔側(cè)線流程設(shè)單臺分餾塔和側(cè)線汽提塔，分餾塔入口設(shè)進(jìn)料加熱爐，塔底用水蒸汽汽提。冬季工況下，來自反應(yīng)部分的低分油通過進(jìn)料加熱爐升溫，然后進(jìn)入到分餾塔，分餾塔底通入汽提蒸汽，分餾塔塔頂產(chǎn)酸性氣和石腦油。側(cè)線抽出低凝柴油，剩余柴油從塔底流出；夏季工況下，來自反應(yīng)部分的高分油無需加熱爐升溫，直接進(jìn)入到分餾塔中，分餾塔底通入汽提蒸汽，塔頂產(chǎn)酸性氣和石腦油，塔底產(chǎn)精制柴油。流程簡圖見圖7。

圖7 單塔側(cè)線流程簡圖Fig.7 Single tower side-draw flow diagram

單塔側(cè)線流程設(shè)備相對較少，但由于冬季工況下需要側(cè)線抽出40%以上的低凝柴油，而夏季工況柴油全部從塔底流出，冬、夏季工況操作條件變化很大。分餾塔的設(shè)計以冬季工況為基礎(chǔ)，經(jīng)過計算，夏季工況下大部分塔板負(fù)荷變化在10倍以上，無法操作，為使分餾塔能夠同時滿足冬、夏季工況生產(chǎn)的要求，則需要在夏季工況下增加塔板的氣液負(fù)荷，第一種方法是增加塔底汽提蒸汽量，第二種是開啟分餾塔進(jìn)料加熱爐，兩種方案均使裝置能耗有所增加。

（2）雙塔流程

雙塔流程設(shè)置脫硫化氫汽提塔和產(chǎn)品分餾塔，來自反應(yīng)部分的低分油直接進(jìn)入脫硫化氫汽提塔，塔頂產(chǎn)酸性氣和石腦油，塔底產(chǎn)精制柴油；產(chǎn)品分餾塔設(shè)進(jìn)料加熱爐，塔底用水蒸汽汽提，來自汽提塔的精制柴油經(jīng)過加熱爐升溫后進(jìn)入產(chǎn)品分餾塔，低凝柴油從分餾塔頂產(chǎn)出，精制柴油從塔底流出。夏季工況下，裝置只開汽提塔，分餾塔無進(jìn)料，汽提塔底精制柴油作為0號柴油產(chǎn)品送出裝置；冬季工況下，兩塔同時操作，分餾塔塔頂生產(chǎn)低凝柴油，塔底產(chǎn)精制柴油。流程簡圖見圖8。

雙塔流程設(shè)備相對較多，脫硫化氫汽提塔冬夏季操作負(fù)荷沒有變化，產(chǎn)品分餾塔僅在冬季工況投用，兩塔不存在操作彈性方面的問題，也無需調(diào)整操作。在冬季工況下，分餾塔頂氣帶出較多熱量，可發(fā)生1.0 MPa蒸汽回收較多能量，但同時，塔頂蒸汽在發(fā)生蒸汽后還需要進(jìn)入低溫?zé)崴畵Q熱器回收低溫?zé)崃?，再進(jìn)入塔頂空冷器冷卻，為換熱器構(gòu)架的設(shè)置和配管設(shè)計增加了一定的難度。

圖8 雙塔流程簡圖Fig.8 Twin Towers flow diagram

（3）兩套方案的對比與選擇

單塔側(cè)線流程與雙塔流程對比如表3。

表3 單塔側(cè)線流程與雙塔流程對比表Table3 Comparison between single tower side-draw and Twin Towers flow

從表3可以看出，雙塔流程雖然設(shè)備數(shù)量略多于單塔側(cè)線流程，導(dǎo)致設(shè)備投資稍高，但是能耗比單塔側(cè)線流程低得多，可以節(jié)約較多的運行成本，增加的設(shè)備投資可以在短期內(nèi)回收；同時，雙塔流程冬、夏季工況切換無需調(diào)整關(guān)鍵設(shè)備操作參數(shù)，裝置能夠平穩(wěn)過渡。

綜上所述，裝置低凝柴油產(chǎn)品方案采用雙塔流程。

3 結(jié)論

經(jīng)過一系列工藝方案的對比與選擇，針對本該裝置得到結(jié)論如下：（1）冬夏季低凝柴油生產(chǎn)方案選定分餾塔切割方案，節(jié)約裝置投資，保證柴油生產(chǎn)的靈活性。

（2）反應(yīng)部分采用熱高分流程，確保裝置更低的能耗；

（3）分餾部分設(shè)置脫硫化氫汽提塔及產(chǎn)品分餾塔，冬季投用產(chǎn)品分餾塔，生產(chǎn)-35號低凝柴油和0號柴油組分。

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［5］王宏奎.柴油加氫改質(zhì)技術(shù)研究進(jìn)展[J].工業(yè)催化,2013,(10).

中國農(nóng)藥制劑發(fā)展方向高含量制劑將會受限

農(nóng)藥是與時代發(fā)展關(guān)聯(lián)度最密切的產(chǎn)業(yè)之一。初始的制劑技術(shù)成形于20世紀(jì)50年代，為便于使用有機(jī)氯、有機(jī)磷等原料藥而開發(fā)了粉劑、可濕粉劑、乳油和水劑等基本劑型，此后又開發(fā)了一系列衍生劑型如粒劑、油劑、可溶液劑等，形成了傳統(tǒng)的農(nóng)藥劑型體系或稱第一代制劑技術(shù)。農(nóng)藥制劑技術(shù)隨著時代的前進(jìn)而持續(xù)發(fā)展，20世紀(jì)70年代初開始了第2代制劑即環(huán)境友好劑型的系統(tǒng)研發(fā)。到目前為止，這兩代制劑技術(shù)支撐了所有成品農(nóng)藥的產(chǎn)業(yè)化。21世紀(jì)初，綠色、生態(tài)農(nóng)藥制劑技術(shù)即第3代制劑技術(shù)的研發(fā)起步。分析近10年來農(nóng)藥制劑技術(shù)的研究動態(tài)，其發(fā)展走向初見端倪。

(1)目標(biāo)：開發(fā)綠色、生態(tài)、安全的農(nóng)藥制劑技術(shù)。

(2)思路：將過去以分散、潤濕、穩(wěn)定為主線的研宄思路，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)橐运幬锏膫鬟f為主線開展研究，需要研發(fā)新的藥物傳導(dǎo)技術(shù)(New delivery technology)

(3)重點：由偏重新劑型的研發(fā)轉(zhuǎn)為對制劑組分的選優(yōu)。

(4)組合創(chuàng)新：與高新技術(shù)相結(jié)合，引入新材料、新成果，開展多專業(yè)合作，如膜技術(shù)、納米材料技術(shù)、數(shù)字化控制技術(shù)等。

(5)評價體系：將風(fēng)險評價列入常規(guī)的安全評價體系。

(6)項目設(shè)置：以提高制劑某種性能的條形項目為主開展研究，例如：提高藥效、低VOC、按需控制釋放、防飄移、防淋溶等。

Comparison and Selection of Diesel Hydrotreating Processes in the North Area of China

MENG Qing-wei,WANG Tie-gang,CHU Yu
（China Huanqiu Contracting&Engineering Corp.Liaoning Subcompany,Liaoning Fushun 113006,China）

The selection of diesel hydrotreating process in the north area of China was studied.According to the comparative analysis of the unit characteristics,the diesel production schemes in winter and summer were determined. After using the determined schemes,the product quality and energy consumption were in the advanced level in China. The paper can provide certain guidance and reference for the design of the diesel hydrogenation unit,especially in the cold regions.

Diesel hydrogenation;Low freezing diesel;Scheme selection

TE 624

A

1671-0460（2017）03-0467-04

2016-12-27

孟慶?。?982-），男，遼寧省撫順市人，高級工程師，2005年畢業(yè)于大連理工大學(xué)化學(xué)工程與工藝專業(yè)，研究方向：石油化工工程設(shè)計。E-mail：mengqingwei@hqcec.com。