汽油加氫裝置運(yùn)行優(yōu)化及節(jié)能改造

郭林超（烏魯木齊石化分公司）

烏魯木齊石化公司煉油廠汽油加氫裝置由中國(guó)寰球新疆設(shè)計(jì)分公司（原烏石化設(shè)計(jì)院）設(shè)計(jì)，中國(guó)化學(xué)工程第十一建設(shè)有限公司施工建設(shè)，2017年進(jìn)行擴(kuò)能改造，新增了20×104t/a 富芳烴加氫單元。在國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)汽油生產(chǎn)階段，辛烷值損失降低至0.3 個(gè)單位，液收保持在99%以上，體現(xiàn)出工藝水平的先進(jìn)性。但是，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，存在加熱爐負(fù)荷高、綜合能耗高等亟待解決的問(wèn)題。

1 工藝流程

汽油加氫裝置分為兩個(gè)單元，分別為富烯烴汽油加氫改質(zhì)單元[1]、富芳烴汽油加氫精制單元。

1.1 富烯烴汽油加氫改質(zhì)單元工藝流程

汽油加氫改質(zhì)單元采用“M-DSO 催化汽油加氫脫硫降烯烴組合工藝技術(shù)”[2]，選擇性加氫脫硫催化劑型號(hào)為GHC-11，加氫改質(zhì)催化劑型號(hào)為Fo-35M。

烴重組的中汽油、脫尾油混合組分進(jìn)入汽油改質(zhì)單元原料罐D(zhuǎn)1102，經(jīng)過(guò)P1101 升壓后進(jìn)入改質(zhì)反應(yīng)器R1102、再經(jīng)過(guò)換熱后進(jìn)入加氫反應(yīng)器R1101。反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入高分罐D(zhuǎn)1103，高分油進(jìn)入穩(wěn)定塔，脫除凝縮油及干氣后，塔底為產(chǎn)品汽油，汽油加氫改質(zhì)單元加工流程見(jiàn)圖1。

1.2 富芳烴加氫精制單元工藝流程

富芳烴汽油加氫單元采用選擇性加氫脫硫技術(shù)，催化劑型號(hào)為PDH-111。

圖1 汽油加氫改質(zhì)單元加工流程

圖2 富芳烴加氫單元加工流程

烴重組的富芳烴進(jìn)入富芳烴加氫單元原料罐D(zhuǎn)1101，經(jīng)過(guò)原料泵P1102 升壓后，進(jìn)入加氫反應(yīng)器R1103，反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)入高分罐D(zhuǎn)1107，高分油進(jìn)入穩(wěn)定塔，脫除凝縮油及干氣后，塔底為產(chǎn)品汽油，富芳烴加氫單元加工流程見(jiàn)圖2。

1.3 主要工藝特點(diǎn)

1）重汽油富芳抽提單元+富烯烴加氫和富芳烴加氫技術(shù)結(jié)合。烴重組裝置的中汽油、化工輕油的烯烴含量高，屬于富烯烴組分，此混合組分進(jìn)入汽油加氫改質(zhì)單元，M-DSO 反應(yīng)單元產(chǎn)品汽油辛烷值相對(duì)原料汽油出現(xiàn)明顯增長(zhǎng)[3]。烴重組裝置的富芳烴、脫尾油的烯烴含量低、芳烴含量高，此混合組分進(jìn)入富芳烴加氫單元，在GHT反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行深度加氫脫硫，脫硫率可達(dá)到99%以上。

2）單循環(huán)氫系統(tǒng)帶兩套反應(yīng)單元。單循環(huán)氫系統(tǒng)可減少投資，減少了循環(huán)脫硫單元、氫氣壓縮機(jī)及配套設(shè)施方面的投資。循環(huán)氫可統(tǒng)一進(jìn)行脫硫，可以保證其脫硫深度。進(jìn)入汽油加氫改質(zhì)單元、富芳烴加氫單元的循環(huán)氫量可以精確控制。

3）運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、生產(chǎn)周期長(zhǎng)。采用固定床反應(yīng)器技術(shù)，裝置運(yùn)行穩(wěn)定，催化劑活性衰減速率慢[4]。

2 運(yùn)行問(wèn)題

煉油廠汽油加氫裝置在生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)多項(xiàng)生產(chǎn)運(yùn)行問(wèn)題。

2.1 反應(yīng)產(chǎn)物空冷入口溫度高

先M-DSO 運(yùn)行工藝下，國(guó)V 標(biāo)準(zhǔn)汽油生產(chǎn)階段，D 反溫度提溫受限，入口溫度控制閥TV9704全開(kāi)，D 反溫度無(wú)法提高至260 ℃以上，直接影響汽油的脫硫效果，汽油加氫改質(zhì)單元反應(yīng)系統(tǒng)熱量平衡圖見(jiàn)圖3。同時(shí)，熱量不平衡問(wèn)題隨著催化劑活性的衰減開(kāi)始凸顯，由于脫硫反應(yīng)器反應(yīng)溫度依靠改質(zhì)反應(yīng)物料換熱來(lái)控制，因此在催化劑使用末期或者國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)汽油生產(chǎn)階段，必須不斷提高脫硫反應(yīng)溫度，其反應(yīng)出口溫度也將大幅提高，從而導(dǎo)致反應(yīng)產(chǎn)物空冷入口溫度及出口溫度上升，出現(xiàn)“原料取熱不夠，反應(yīng)熱利用不全，空冷負(fù)荷較大”的問(wèn)題[5]。

圖3 汽油加氫改質(zhì)單元反應(yīng)系統(tǒng)熱量平衡圖

2.2 穩(wěn)定塔C-1401入口溫度低

20×104t/a 富芳烴加氫單元試車結(jié)束后，穩(wěn)定塔C-1401入口溫度低（僅為117 ℃），塔頂溫度無(wú)法提高至100 ℃以上，影響產(chǎn)品汽油的飽和蒸汽壓。檢查發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計(jì)E1401為兩管程，換熱效果差[6]。

2.3 D1303液面波動(dòng)較大

循環(huán)氫脫硫單元貧液從控制閥LV-9807后引入貧液緩沖罐D(zhuǎn)-1303，操作人員現(xiàn)場(chǎng)操作手閥控制貧液進(jìn)裝置量，因此貧液進(jìn)裝置量無(wú)法精準(zhǔn)控制，D-1303液面波動(dòng)較大。

2.4 循環(huán)氫帶液

循環(huán)氫脫硫單元循環(huán)氫脫前緩沖罐D(zhuǎn)-1301 無(wú)DCS 液位顯示，僅有現(xiàn)場(chǎng)液面計(jì)LG-9806，當(dāng)出現(xiàn)循環(huán)氫帶液時(shí)，循環(huán)氫脫硫塔會(huì)出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象，進(jìn)而影響下游溶劑再生單元和循環(huán)氫壓縮機(jī)的運(yùn)行[7]。

2.5 原料緩沖罐D(zhuǎn)1101液面波動(dòng)較大

20×104t/a富芳烴加氫單元，原料泵P-1102出口設(shè)計(jì)最小流量為22 t/h，富芳烴進(jìn)裝置量長(zhǎng)期小于18 t/h，生產(chǎn)過(guò)程中長(zhǎng)期補(bǔ)充循環(huán)量以滿足機(jī)泵最小流量。然而，循環(huán)線上無(wú)流量控制閥，需操作人員現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整手閥控制循環(huán)量，原料緩沖罐D(zhuǎn)1101液面波動(dòng)較大[8]。

3 改進(jìn)措施

3.1 新增換熱器E-1101D

通過(guò)改造[9]，在汽油加氫裝置A-1101入口線新增換熱器E-1101D，反應(yīng)原料與反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行換熱，其中反應(yīng)原料走換熱器E-1101D 殼程進(jìn)入E-1101C，反應(yīng)產(chǎn)物走換熱器E-1101D 管程至A-1101，具體改造流程示意圖見(jiàn)圖4。

3.2 新增穩(wěn)定塔進(jìn)料/產(chǎn)品換熱器E-1401/2

大檢修期間在220×104t/a 富芳烴加氫單元，新增一臺(tái)穩(wěn)定塔進(jìn)料/產(chǎn)品換熱器E-1401/2，同時(shí)將現(xiàn)有E1401進(jìn)出口流程進(jìn)行重新配管。

3.3 其它改造

循環(huán)氫脫硫單元貧液進(jìn)裝置位置改至控制閥LV9807 前。循環(huán)氫脫硫單元循環(huán)氫脫前緩沖罐D(zhuǎn)1301 增加DCS 液位指示LT9806。20×104t/a 富芳烴加氫單元循環(huán)線增加控制閥[10]。

圖4 改造流程示意圖

4 改造效果

2019年大檢修，汽油加氫裝置新增反應(yīng)原料與反應(yīng)產(chǎn)物換熱器E-1101D 后，F(xiàn)1101 入口溫度提高了近70℃，從而降低了F1101 負(fù)荷，同時(shí)降低了A1101 入口溫度，裝置加工能力由47.6 t/h 提高至63 t/h，裝置綜合能耗由726.45 MJ/t降低至413.92 MJ/t，汽油加氫裝置綜合能耗改造前后對(duì)比見(jiàn)表1。

表1 汽油加氫裝置綜合能耗改造前后對(duì)比

在經(jīng)濟(jì)效益方面，對(duì)燃動(dòng)成本進(jìn)行計(jì)算，汽油加氫裝置總?cè)紕?dòng)成本從1 267.3 元/h降低至887.14 元/h，汽油加氫裝置總?cè)紕?dòng)成本預(yù)算見(jiàn)表2。

表2 汽油加氫裝置總?cè)紕?dòng)成本預(yù)算

2019 年大檢修，20×104t/a 富芳烴加氫單元增加穩(wěn)定塔進(jìn)料與產(chǎn)品換熱器E1401/2，提高C1401入口溫度，降低了F1102 負(fù)荷（F1102 爐膛平均溫度由630 ℃降低至450 ℃）。循環(huán)氫脫硫單元貧液進(jìn)裝置位置改至控制閥LV9807 前；循環(huán)氫脫硫單元D1301增加DCS液位LT9811；富芳烴加氫單元增加小循環(huán)控制閥。汽油加氫裝置自控率由94.87%上漲至100%。

5 總結(jié)

為提高汽油加氫裝置操作穩(wěn)定性，解決加熱爐負(fù)荷高、綜合能耗高等問(wèn)題，2019年大檢修期間進(jìn)行節(jié)能改造。在汽油加氫裝置內(nèi)新增反應(yīng)產(chǎn)物/原料換熱器E-1101D，新增穩(wěn)定塔進(jìn)料/產(chǎn)品換熱器E-1401/2，循環(huán)氫脫硫單元貧液進(jìn)裝置位置改至控制閥LV-9807 前；循環(huán)氫脫硫單元D-1301 增加DCS 液位LT-9811；富芳烴加氫單元增加小循環(huán)控制閥。

通過(guò)節(jié)能改造，汽油加氫裝置綜合能耗從726.45 MJ/t 降低至413.92 MJ/t，增加經(jīng)濟(jì)效益380.16 元/h，自控率由94.87%上漲至100%。