连续液相柴油加氢装置长周期运行和效果分析

连续液相柴油加氢装置长周期运行和效果分析

李桂军;黄宝才

【摘要】介绍了中国石油化工股份有限公司安庆分公司新建2.2 Mt/a连续液相柴油加氢装置生产国Ⅳ车用柴油的运行情况.装置运行27个月能够稳定生产国Ⅳ车用柴油,降低装置负荷后可生产国Ⅴ车用柴油.运行结果表明:①反应比较缓和,由于循环油的作用,最快提温速率为6℃/h,不存在飞温的问题;②该技术液相物料是连续相,在高效反应器内构件的共同作用下,床层径向温差最大不超过1.5℃,催化剂的平均提温速率为0.5℃/月,按目前原料硫质量分数为0.31％预测,RS-2000催化剂第一周期可以累计运行55个月;③生产国Ⅳ车用柴油时装置能耗为195.86 MJ/t,低于传统的滴流床加氢的能耗.另外对循环比的选择和分馏塔单塔流程提出了一些改进建议,建议适当放宽进料泵的设计温度,增大反应加热炉的热负荷,并在现有分馏塔上游增设汽提塔确保产品柴油腐蚀合格.

【期刊名称】《炼油技术与工程》

【年(卷),期】2016(046)002

【总页数】5页(P31-35)

【关键词】连续液相柴油加氢装置;长周期;车用柴油;硫含量;能耗

【作者】李桂军;黄宝才

【作者单位】中国石油化工股份有限公司安庆分公司,安徽省安庆市246001;中国石油化工股份有限公司安庆分公司,安徽省安庆市246001

【正文语种】中文

为解决柴油质量升级至国Ⅳ的问题，中国石油化工股份有限公司安庆分公司(安庆

分公司)新建了1套2.2 Mt/a连续液相柴油加氢装置。该装置采用中国石化工程建设有限公司(SEI)和中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(RIPP)共同研究开发的连续液相加氢技术，设计原料为直馏柴油和焦化柴油(后者掺入比最大为20%，以质量分数计，下同)，生产满足国Ⅳ排放标准车用柴油。装置于2013年

9月15日一次开车成功并生产出合格产品，2014年2月18日—20日进行首次

标定，结果显示产品硫含量满足国Ⅳ车用柴油标准。至目前为止，在27个月的生产过程中虽然出现过波动，但是整体运行平稳。

该装置反应主要工艺流程如图1所示，原料与氢气混合之后加热，再与反应生成

的循环油一起进入反应器内，进行深度脱硫、脱氮。反应器内液相维持连续相，气相为分散相，高压分离器顶部外排少量气体，从而取消传统技术中的循环氢系统。由于该装置没有循环氢压缩机，气路循环采用新氢机。启动1台新氢机，用新氢

机建立气路循环，对反应系统进行热态考核，同时进行反应加热炉烘炉和高压部位氮气气密性检测。从试车情况看，该装置开工主要经历反应系统干燥、催化剂装填和干燥、气密、预硫化等操作步骤，步骤简单，易于操作。

催化剂采用柴油超深度加氢脱硫催化剂RS-2000和保护剂RG-1，RG-20［1-2］。催化剂共装填主剂187.02 t，各类保护剂14.33 t。原料性质、主要操作条件、主要产品性质分别见表1～3。

原料主要以加工直馏柴油为主，掺炼少量焦化柴油。实际加工的原料油的硫含量低于设计值，但氮含量超过设计值。

3.1 反应压力变化

装置操作压力以热高分顶部压力为监控点，正常控制在9.0 MPa(设计值为9.8 MPa)。随着供氢流量的波动，装置压力会出现小幅波动(见图2)。正常情况下压力在8.8 MPa以上时，产品都能合格。变压吸附(PSA)装置检修期间，装置新氢改用

纯度较低的重整氢气，在温度压力都不变的情况下，产品仍然合格。在PSA吸附

剂穿透期间，氢气提纯效果变差，氢气纯度下降至94%，甲烷体积分数上升至4%，氮气体积分数为2%，此时装置的脱硫效果变差，但通过将反应压力由9.0 MPa提高至9.2 MPa，产品脱硫效果又恢复至控制指标内。说明在超深度脱硫时，提高反应压力对加氢反应产生促进作用，惰性气体含量对加氢反应产生抑制作用［3］。

新氢短时间大幅波动，对装置的平稳运行影响较大。由于该工艺高压系统气相空间很小，短时间氢气供应不足将造成高分压力骤降，引起高分液位大幅上升，进而影响原料与反应产物换热以及带来反应器入口温度的波动，造成整个装置的联锁波动。因此稳定新氢流量是控制装置压力稳定的重要手段。

3.2 反应提温情况

由原料中硫含量数据和产品硫含量变化可以看出，反应温度提至一定程度后，原料硫含量变化对脱硫效果影响较小(见图3)。从目前生产情况看，原料中氮含量的变

化对深度脱硫影响较大［4］。提高反应温度有利于脱硫、脱氮，但是液相加氢反应温升低，反应比较缓和，依靠反应加热炉升、降温速率很慢，目前生产提温速率最快只能到6℃/h。

3.3 催化剂脱硫情况

图4为原料硫含量和产品硫含量变化。由图4可知，原料的脱硫率大于99%。从

装置生产国Ⅳ标准柴油至今，装置的平均提温速率为0.5℃/月，按目前原料硫质

量分数为0.31%进行预测，装置还能运行30个月，催化剂第一周期可以累计运行55个月。由于液相物料是连续相，能将催化剂充分浸泡，以及在高效反应器内构

件的作用下，使各床层径向最大温差不超过1.5℃。以上两点因素保证了催化剂具有较好的活性稳定性。

3.4 循环油的使用情况

装置开工初期，循环比按2.0控制，产品总硫质量分数在100 μg/g左右，在仅将循环比降至1.5的情况下，产品总硫质量分数降至50 μg/g以内。

循环比的变化与反应器入口温度变化基本一致，即循环比大，则反应器入口温度高，反之亦然。但若循环比过大，二次柴油中的硫将很难脱除。总结目前的生产经验，当加工放热量较小的直馏柴油时，建议提高循环比，以减轻加热炉的负荷;当加工

放热量较大的二次混合柴油时，则降低循环比。

装置循环油采用分床层注入方式，从目前使用效果看，分床层注入对提高脱硫效果不明显。当掺炼比最大不超过20%的焦化柴油时，建议新建装置循环比按1.9设计，按1.5操作，床层间不需要注入循环油，则高压部分循环油管径、管线长度、高压阀门的数量均会大幅减小，投资将会大幅下降。

3.5 低分气排放情况

图5为新氢纯度93%以及投用汽提氢气1.5 dam3/h时低分气的排放情况。

从图5可以看出，液相柴油加氢低分气排放量比传统的滴流床中的低分气量大。

在新氢气纯度控制99%以上时，低分气排放量比传统的滴流床中的低分气量大1

倍左右。

3.6 装置能耗

直供料未全部进装置时，装置标定总能耗为232.79 MJ/t，与设计值231.57 MJ/t 基本吻合。若进料全部采用设计的热供料，装置能耗能进一步降低到195.86 MJ/t。装置耗电量远低于设计的主要原因:新氢压缩机采取无级调量系统，新氢机负荷只

有设计负荷的55%，装置电耗大幅下降。优化调整换热网络，尽可能减少燃料气

消耗，可使总体能耗下降。

4.1 工艺技术的优越性

(1)连续液相柴油加氢装置取消了循环氢系统，增加了循环油系统。从循环油泵实

际运行情况看，循环油泵操作简单、运行平稳、故障率低，几乎为零维护，避免了