高效脱水技术在柴油加氢精制装置的应用

高效脱水技术在柴油加氢精制装置的应用
肖强;王达;卜晓玲;徐洪君
【摘要】介绍了某石化企业0.6 Mt/a柴油加氢精制装置先后新增两套不同的柴油脱水设施的改造情况,从柴油产品脱水效果、油品性质和能耗等角度对两种新型脱水技术进行对比.结果表明,两套设施对柴油均有良好的脱水作用;经过真空干燥脱水后,柴油水质量分数在200 ～300 μg/g,而经过新型液-液聚结器脱水后,柴油产品水质量分数降到200 μg/g以下;真空干燥脱水新增单位能耗为22.52 MJ/t,而液-液聚结器脱水新增单位能耗为3.19 MJ/t;液-液聚结器脱水后柴油产品相对于真空干燥脱水后柴油产品更加清澈,乳化明显减少.为使出厂柴油产品含水率合格,选择新型液-液聚结器脱水效果更优.
【期刊名称】《炼油技术与工程》
【年(卷),期】2016(046)006
【总页数】5页(P9-13)
【关键词】柴油加氢精制;脱水;聚结器;真空干燥
【作者】肖强;王达;卜晓玲;徐洪君
【作者单位】海工英派尔工程有限公司,山东省青岛市266101;海工英派尔工程有限公司,山东省青岛市266101;海工英派尔工程有限公司,山东省青岛市266101;中国石化青岛石油化工有限责任公司,山东省青岛市266043
【正文语种】中文
随着国家环保要求的提高，车用柴油标准即将全面从国Ⅳ阶段进入国Ⅴ阶段，柴油的硫质量分数上限从50 μg/g下降到10 μg/g。

面对降低柴油硫含量的要求，国
内某些炼油厂柴油加氢精制装置采用对加氢后产品进行蒸汽汽提处理的工艺，以脱除柴油中含有的少量轻烃和硫化氢，但是又造成柴油水含量的上升。

炼化企业通常将柴油在罐区静置较长时间，然后使用油罐切水的方式脱除柴油中的水。

然而随着需求量的增加，柴油需要及时出厂，因而柴油在罐区的停留时间大幅减少，柴油和水静置分离不完全，导致出厂柴油产品往往夹带明水，影响柴油质量。

因此，国内炼油厂开始寻求在柴油加氢精制装置中增设柴油脱水装置，以提高柴油产品质量，提升企业产品竞争力和经济效益。

某石化企业0．6 Mt/a柴油加氢精制装置目前也存在加氢后柴油产品水含量高的
问题，因此，原装置在产品送至罐区前先后新增两套不同的柴油脱水设施，以降低柴油产品的水含量。

目前该装置加工直馏柴油和焦化柴油的混合油，采用加氢精制工艺路线。

反应部分为炉前混氢、冷高分流程，分馏部分为单塔蒸汽汽提流程，汽提塔底柴油产品性质见表1。

2．1 真空干燥脱水
真空干燥脱水技术的核心是真空干燥塔。

来自汽提塔底的柴油进入真空干燥塔和塔顶油气处理系统后，从真空干燥塔底产出水含量合格的柴油产品，送入柴油罐区。

具体工艺流程见图1。

自汽提塔底来的脱水前柴油进入真空干燥塔(C-202)塔顶第一块塔板。

塔顶设减压抽空系统，由水环式真空泵(P-201)、分离罐(D-201)、工作液水冷器(E-201)、工
作液泵(P-202)、循环油泵(P-203)和柴油增压泵(P-204)组成。

水蒸气、油气和空
气自塔顶由水环式真空泵抽出，泵出口气液混合物进入分离罐进行气、水、油分离。

空气高点安全处放空，水经工作液泵升压和工作液水冷器冷却后供液环真空泵循环
使用，油经循环油泵升压后返回减压干燥塔入口。

2．2 液-液聚结器脱水
液-液两相的分离过程实际上是分散相中液滴在连续相中聚结和分离的过程。

两相
的聚结分离过程因其所应用的单元操作以及所处理的物料特性的不同而存在差异，另一方面，聚结材料的多样性也决定了其聚结分离过程操作的不同［1］。

在石油化工烃类分离过程中常用到的是滤芯式聚结分离器。

该种聚结器内部装有两种专门针对烃类介质脱水的滤芯——聚结滤芯和分离滤芯，柴油流经其内部需经过过滤、聚结、沉降、分离四个过程，从而脱掉介质中水分。

如图2所示，柴油首先从内到外流经聚结滤芯，该滤芯最内层有高精度过滤层，
具有特殊的过滤、聚结水分双重功效，能够有效拦截柴油中的颗粒杂质，有利于后续破乳及聚结功能。

经过滤后的柴油随后进入聚结滤芯的破乳聚结层。

破乳聚结层中的特殊材料对柴油进行破乳，将柴油中微小的、游离的水聚结出来，并在其表面凝结为水珠。

大水珠依靠自身重力沉降到集水槽，尺寸较小的水珠会随柴油一起流向分离滤芯。

分离滤芯是由专利技术材料制成，具有良好的憎水性能。

柴油从外向内流经分离滤芯，小水珠被完全有效地拦截在滤芯外面，而聚结成大水珠沉降，从而进一步分离掉水分。

为了使过滤过程连续进行，延长聚结分离器中聚结滤芯的使用寿命和提高脱水效率，采用两台聚结分离器(一开一备)。

基于该套0．6 Mt/a柴油加氢精制装置原料含有焦化柴油，在聚结分离器前加装管道过滤器(一开一备)和电磁聚结器。

增设预过滤器的目的主要是用来滤除柴油中较大的固体颗粒和有害杂质;增设电磁聚结器的目
的是将柴油中的小水珠聚结成大水珠，便于后续过滤分离。

具体工艺流程如图3
所示。

3．1 真空干燥塔脱水操作及运行状况
2013年2月，真空干燥设施安装完成，现场即将汽提塔底柴油引入，并进行实际
投用操作。

首先将90℃汽提塔底柴油引向C-202并控制C-202温度83℃。

C-202液位到达50%，将分离器内建立液位50%的新鲜水后开启工作液水冷器，开启罐顶抽真空泵控制减压干燥塔的压力为－0．009 MPa。

在进行抽真空过程中，塔底泵打回流至C-202入口，直到罐内水含量合格后将回流阀关掉改到正常流程。

从2013年2月至2015年7月，真空干燥设施连续运行29个月，生产平稳，中间无非计划停工情况。

2015年5月至6月，对真空干燥后柴油进行取样分析，总取样时间持续1个月，每次取样间隔1周，共取样5次，脱水后柴油产品性质见
表2。

3．2 液-液聚结器脱水操作及运行状况
2015年10月，液-液聚结器设计安装完成，将柴油自汽提塔底直接导入液-液聚
结器。

管道过滤器和聚结器均做到一开一备，以便过滤器清洗维修或者聚结器更换滤芯时能够保证连续运行。

聚结器配备玻璃板液位计、内浮筒液位计和差压变送器。

当检测聚结器内液位达到1 m时，即打开底部排水阀，排出聚结器内污水。

当差
压变送器显示聚结器内压差达到0．025 MPa时，进行滤芯更换作业。

自2015年10月至12月，液-液聚结器脱水连续稳定运行2个月，中间无非计划停工状况。

2015年10月至11月，对脱水后柴油进行取样分析，总取样时间持续1个月，每次取样间隔1周，共取样5次，脱水后柴油产品性质见表3。

4．1 脱水效果对比
通过表2和表3的数据可以看出，真空干燥后的柴油水质量分数在200～300
μg/g，液-液聚结器脱水后的柴油水质量分数在200 μg/g以下，两种脱水方案的脱水率分别达到85%和90%以上，对柴油均达到了良好的脱水效果。

但是，液-液聚结器脱水效果要明显优于真空干燥脱水。

这是由于真空干燥过程中，抽真空时难以将柴油中的全部游离水抽出，使部分水分进入真空干燥塔底随柴油进入柴油罐区。

另外，塔顶分离罐油水分离的过程中部分微小的游离水难以破乳，因
而部分乳化的水随分离出的柴油一起被打回真空干燥塔，造成柴油水含量偏高。

而液-液聚结器脱水使用了高精度滤芯，具备对微小游离水的聚结、破乳和过滤功能，达到对柴油中水分的高效脱除。

两种脱水方案柴油产品的初馏点均较未脱水的柴油有明显提升，并且液-液聚结器
脱水后的柴油初馏点要高于真空干燥后的柴油。

这也说明两种方案均有较好的脱水效果，并且液-液聚结器脱水效果要优于真空干燥脱水。

4．2 油品性质对比
为对比脱水后柴油性质，分别对脱水前柴油(图4中A)、真空干燥脱水后柴油(图4中B)和液-液聚结器脱水后柴油(图4中C)进行取样。

由图4可知，两种脱水方案
对柴油均具有良好的脱水作用，脱水后柴油更加清澈，乳化现象明显降低。

液-液
聚结器脱水后柴油的乳化要比真空干燥脱水后柴油少，说明液-液聚结器脱水柴油
水含量较低，脱水效果更优。

4．3 消耗指标及能耗对比
根据两套装置投用过程中的水、电的消耗量和污水的排放量数据，对两套装置的新增公用工程数据和能耗数据进行统计计算，具体见表4。

通过表4可以看出，在真空干燥脱水过程中，由于真空泵初次灌充时需消耗一定
量新鲜水，且正常运转过程中需使用大量循环水，而液-液聚结器脱水过程无需新
鲜水和循环水，因而液-液聚结器脱水相较于真空干燥脱水能够减少大量公用工程
消耗。

由表4可以看出，单独新增真空干燥脱水设施后，由于增加了4台工作泵，并且耗水量增加，致使柴油加氢精制装置新增能耗22．52 MJ/t，而单独新增液-
液聚结器脱水后，仅由电磁聚结器部分产生电耗和部分滤芯消耗，整套装置新增能耗仅为3．19 MJ/t，因此，从节能降耗角度分析，宜采用液-液聚结器脱水工艺。

真空干燥和液-液聚结器均能对柴油起到良好的脱水效果，使柴油的水含量大大降低，满足出厂要求，且具有连续操作运行的能力。

液-液聚结器脱水后柴油的水质
量分数降到200 μg/g以下，脱水效果优于真空干燥。

并且，相比于真空干燥，液-液聚结器脱水工艺能耗较低，柴油产品性质较好，考虑到脱水后柴油水含量已远低于出厂要求，柴油储罐又有一定切水功能，且液-液聚结器的开启和关闭操作更为简单，因此，实际生产中宜选择液-液聚结器脱水工艺。

【相关文献】
［1］侯海瑞．液-液两相聚结分离原理及实际应用［J］．过滤与分离，2007，17(4):22-25．。