1 4Ｍｔ/ａ加氢裂化装置反应系统的标定
牟银钢 李晓静
(齐鲁石化公司胜利炼油厂,山东淄博,255434)
摘 要 通过对加氢裂化装置的标定分析,找出与设计上存在的差距,提出了解决方案,进一步完善装置和优化操作。
关键词 催化剂 标定 加氢裂化 转化率
1 4Ｍｔ/ａ加氢裂化装置是齐鲁石化公司改扩建工程的重要项目之一。该工艺由北京设计院设计,选用抚顺石油化工研究院开发的3936和ＺＨＣ-01催化剂单段双剂串联一次通过的工艺。该装置加工劣质的二常减压蜡油、三常减压蜡油、焦化蜡油,生产液化气、石脑油、航煤和柴油,未转化的加氢尾油可作为优质的催化原料并可替代轻油作为乙烯裂解料。该装置的投产,增强了胜利炼油厂对原油的重质化、劣质化、多变性的适应性,增加了加工的灵活性,并在提高产品质量、增加品种、解决乙烯供料不足和提高轻油收率等方面发挥了重要的作用。为考核该装置的运行状况和催化剂及主要设备的性能,于2001年4月6—8日对装置进行了标定。
1 工艺概述
原料自罐区和三常来的蜡油混合后进入ＰＡＬＬ过滤器进行过滤,滤后原料经反应进料泵升压后与混氢混合,与高压换热器换热后进入反应加热炉,加热到所需温度后先进入精制反应器,然后进入裂化反应器,进行加氢精制和加氢裂化反应,利用冷氢来控制反应床层温度,反应产物经高低压分离器分成气相和液相两部分,其中气相部分进行脱硫后作为循环氢经循环机升压后循环利用,液相进入分馏系统进行产品分离。
2 催化剂的功能及装填情况
2 1 催化剂的功能
(1)ＣＥＮ-2保护催化剂:惰性,中颗粒,大孔容,大孔径,适用于脱钙、铁及垢物,防止催化剂结焦和压降过早产生。
(2)ＦＺＣ-16保护催化剂:弱酸性,中颗粒,主要脱除原料油中的镍、钒。
(3)3936精制催化剂:主要脱除原料油中的硫、氮、氧。
(4)ＺＨＣ-01主催化剂:主要具有加氢、裂化双功能。
(5)ＺＴＳ-3后精制催化剂:使烯烃进一步饱和,防止硫醇的生成。
(6)ＫＫ惰性瓷球:防止压降产生、均匀物流和支撑催化剂的作用。
2 2 催化剂的装填
催化剂的装填见表1、表2。
3 装置标定
3 1 原料来源及产品的性质
标定期间共需原料油13ｋｔ,其中焦化蜡油为10ｔ/ｈ,其余为常减压蜡油。标定中所使用的原料及产品的性质见表3(2001年4月6日的标定分析数据)。
从表3标定分析数据可以看出:(1)精制油:碱氮含量为3 2μｇ•ｇ-1,小于设计值(10-5)。精制油中金属含量较高,特别是铁的含量,超过混合原料油,这是由于精制油采样器首次使用,管线内的金属杂质溶于精制油中,是造成金属含量超高的直接原因。随着采样次数的增多,这种现象会逐渐消失。另外,镍和钒的脱除率低,说明催化剂ＦＺＣ-16的脱镍、钒能力较差,在下一周期应考虑更换催化剂,以便保护主催化剂。(2)石脑油产品:饱和烃88 8%、烯烃1 4%、芳烃9 8%,是优质的催化重整原料。(3)航煤产品:闪点39℃;密度(20℃)803 0ｋｇ/ｍ3;冰点小于-52℃;烟点24 5ｃｍ。航煤的闪点较低,这是分馏操作造成的,可通过调整操作提高航煤的闪点。其他均在航煤的控制指标之内,可生产优质的航煤。(4)柴油产品:闪点79℃;密度(20℃)803 0ｋｇ/ｍ3;凝点小于-20℃;十六烷值46。十六烷值较设计值低,这是由于转化率低造成的,但在我厂的质量指标范围之内,仍可作为优质的柴油。(5)尾油产品:未转化的尾油中金属、硫氮等杂质含量大大减少,ＢＭＣＩ值18 2,均高于设计值,是优质的催化原料,也是优质的乙烯裂解原料。
3 2 标定结果
(1)反应系统运转情况反应系统操作参数见表4～5。
从标定中的参数可看出,在标定条件与设计条件基本一致的情况下操作,催化剂的活性稳定,整个反应系统的操作较为平稳,没有发现存在热点问题,基本达到了设计要求。
(2)物料平衡(见表6)
由表6看出,在反应条件与设计条件基本一致的情况下,ＮＨ3+Ｈ2Ｓ的产率为3 38%,气体的产率为0 35%,石脑油的产率为6 86%,均高于设计值,这是由于原料中硫、氮含量偏高造成了副产品的产率上升;气体与石脑油较高的产率是由于主催化剂在较低的空速下产生过度裂化造成的;航煤产率为12 01%,柴油的产率为15 45%,远低于设计值(设计值分别为22 19%、18 29%),尾油产率为58 89%,远高于设计值(设计值为41 00%),这是由于在开工初期进行钝化时,由于循环机停机,造成碱氮附着在催化剂上,致使催化剂酸性中心减弱,裂化程度降低,转化率下降。这种情况会随着运转时间的增长而逐渐消失,也可通过提高裂化反应器的反应温度来弥补裂化功能的不足;损失为1 74%,损失较高。罐区报量与实际操作记录不同步,是造成误差较大的主要原因。同时,排放气计量表量程较小,计量表一直处于超量程工作中,造成记录与实际偏差较大。
(3)催化剂性能此操作条件下,催化剂的活性较为平稳,径向温度分布均匀,轴向温升在精制反应器随床层向下逐渐降低,在裂化反应器中,径向温度分布均匀,轴向温升在裂化反应器中不大,但转化率较低。总体来说,此次选用的催化剂,基本上能达到设计要求。
4 标定过程中发现的问题及解决方法
4 1 发现的问题
(1)柴油的质量参数较设计值低。
(2)副产气及气体收率较高,造成液体收率下降。
(3)产品转化率低。
(4)精制反应器脱镍、钒能力差。
(5)损失较高。
4 2 解决方法
(1)根据生成油密度的分析和转化率的计算,逐步提高裂化反应器的平均反应温度,以达到设计的转化率。
(2)控制好上游装置的操作,减少由于上游装置操作波动造成杂质含量的增多,从而控制好精制油的碱氮含量,减少裂化反应器进料中的碱氮物质,使催化剂上过多的碱氮物质慢慢置换出来,恢复裂化催化剂的活性,逐步提高转化率达到设计值。
(3)在催化剂活性恢复后,加大循环氢量,减少原料油在反应器中的停留时间,防止过渡裂化,从而减少气体产率,增加效益高的液体产品。
(4)在下一周期前,更换高效的脱镍、脱钒的保护型催化剂。
5 结 语
(1)1 4Ｍｔ/ａ加氢裂化装置自投产以来,虽然由于循环机多次停车造成生产波动,但由于在标定前反应系统采用较为缓和的操作条件(即较低的反应温度),装置运行状况较好。标定中,在操作条件与设计条件基本一致的情况下,催化剂的活性稳定,整个反应系统的操作较为平稳,没有发现热点问题,基本达到了设计要求,但转化率较设计值低。
(2)通过此次标定可以看出,该装置的运行数据与理论设计值存在一定的差距,但总体来说,该装置的工艺选型成功,设备选型切实可靠,催化剂选型与装填合理。此装置的开汽成功将成为胜利炼油厂新的效益增长点。
