原料油性质对柴油加氢装置长周期稳定运行的影响

原料油性质对柴油加氢装置长周期稳定

运行的影响张宇夏雨

摘要：柴油一种被广泛应用在机械领域的原料。对于柴油加氢装置来说，原料性质决定了加氢精制的反应方向和放热量大小，也是决定氢油比和反应温度的主要依据。重点分析了原料性质发生改变对反应器床层温度、装置耗氢量和产品质量的影响。分析结果表明:原料中轻组分增加、S和N含量增加、加氢精制反应器放热量增加，反应器床层温度上升，装置耗氢量增加，精制柴油中S，N含量增加。采取一些措施不仅保证产品质量合格，对催化剂长周期运行也有重大意义。

关键词：原料油；性质；柴油加氢装置；稳定运行；影响

引言

延长柴油加氢装置运行周期，除了选择高活性、高稳定性催化剂体系外，还需加强原料油管理和装置优化操作。研究表明，原料油干点、多环芳烃及氮含量等对柴油超深度脱硫有显著影响。干点增加，总硫及难脱除硫化物的含量增加，脱硫难度显著加大;而氮化物和多环芳烃与硫化物竞争吸附，是超深度脱硫的强抑制剂。通过分析原料的干点、氮含量及杂质硅等对柴油超深度脱硫的影响，提出保证柴油加氢装置长周期稳定运行的原料油控制优化建议。

1装置加工工艺流程

柴油加氢装置反应部分采用热高分工艺流程，在热高压分离器和热低压分离器之间设置液力透平，用于驱动加氢进料泵；反应器为热壁板焊结构，内设两个催化剂床层，床层间设置冷氢注入点；设有循环氢脱硫系统、注水系统、原料自动反冲洗过滤器；两台加热炉均设有烟气余热回收系统；六台高压换热器均采用螺纹锁紧环式结构。

分馏系统采用双塔汽提流程：脱硫化氢汽提塔采用管网１．０ＭＰａ蒸气汽提，产品分馏塔采用重沸炉汽提；塔顶油气加热低温热水，充分回收分馏塔顶油气的热量；同时把富裕热量集中在温位较高的精制柴油产品，加热冷低分油，由于柴油质量升级后，精制柴油出装置冷却负荷不足，原１．０ＭＰａ汽包降压至０．４ＭＰａ操作。

2原料油性质对柴油加氢装置长周期稳定运行的影响

2.1反应温度的变化

造成温度快速上升的原因:一方面可能是原料油中轻组分增加，S，N含量大幅增加，油品中脂肪族含硫化合物、不饱和烃增多，反应活性高，反应放热量大;另一方面一小部分反应热被反应流出物带到Ｒ101出口与原料换热提高了原料进入加热炉的温度，使反应器入口温度有小幅升高。

为保护催化剂，需降低反应器床层温度，而由于原料中S，N含量增加，要保证产品质量，必须增加反应深度，降低反应温度势必会影响产品质量。因此适当降低反应空速，将处理量从180t/h降至170t/h，Ｒ102第一床层下部温度1h 后开始缓慢下降，最高温度降至395℃，反应器情况稳定。反应器入口温度降低使整个床层温度下降，反应流出物温度下降，导致换热后的原料油温度下降，进而引起反应器温度进一步降低，最高温度降至393℃。由于Ｒ102第二床层入口设有冷氢线，大量的冷氢使Ｒ102从第二床层开始温度得到了较好控制，Ｒ102中、下部以及Ｒ101床层温度增幅不大。

2.2腐蚀危害

柴油加氢装置在临氢的状态下开展各项化学反应，而整个环境都处于高温高压的状况，富氢介质在运行过程中会对设备机材造成破坏，导致钢材受到氢气影响发生侵蚀，如果设备在运行过程中出现腐蚀状况，设备上就会出现不明显的漏洞，而物料则会在反应过程中经由漏洞或缝隙泄漏出来而导致设备密封性降低。而一旦出现爆炸，又会导致柴油加氢装置中的毒气发生泄漏，很容易导致相关工作人员出现中毒的状况，对工作人员的生命安全造成危害。所以在进行反应设备

的选择和保养时，需要注重化学腐蚀和电化学腐蚀等多种腐蚀类型，做好相应的防护措施，这样才能保证设备的安全运行。

3对柴油加氢装置的安全保护措施

3.1及时清洗滤芯、适时更换滤芯及球阀等组件

滤芯是过滤器的关键部件，只有保持滤芯的清洁，才能提供最佳的过滤器去除效率，故必须加强在线清洗。特别在原料性质变重、水含量较高等不良工况下，更须加强清洗。一般在系统大修后，或反洗周期太短时，可用低压蒸汽对过滤器进行反吹，以恢复滤芯的清洁，延长整套设备的使用寿命;当过滤器反洗周期太短，反冲洗也无法解决时，可停运检修进行清洗，如表面油污难以清洗，可更换滤芯。实际生产中通过隔离处理及检修，组织更换了一批滤芯，同时对部分易泄漏球阀也进行了更换，联系仪表等单位对过滤器控制系统进行了消除，消除了运行隐患。

3.2调整前后注水点及注水方式

注水流量过低易形成强酸腐蚀环境，过高则会引起换热器温变过大导致泄漏，在高换管程前设注水点，用大水量高流速地溶解冲洗掉可能结晶的氯化铵盐，是减缓该类换热器腐蚀泄漏的重要措施，所以间断注水时遵循大量、短时间的原则，每周注水量为注水泵设计流量的80%以上，注水时间定为0．5h。

3.3优化在线控制

为确保装置长周期运行，在线控制是关键。在线控制应把握三个方面:①保持原料罐液位稳定，控制在40%～60%;②保持反冲洗差压的稳定;③加强原料过滤器的维护，确保各组件运行良好。同时加强对突发反冲洗频繁现象的优化处理:①当原料罐液位由于反冲洗过于频繁下降较多时，改部分精柴循环保持液位稳定;②通过过滤器后压控阀适当提高反冲洗油差压，提高过滤效果;③通过蒸汽反冲洗线接口，及时隔离被堵塞过滤单元，手动进行蒸汽反吹。

3.4事故紧急处理以及救援方式

柴油加氢装置在工作时对于环境的要求较高，所有的设备运行期间都需要具有严格的管理条例，尤其是在对各项工作的质量进行验收时，需要明确其中存在的问题并积极总结，做好设备的防静电和壁垒方案的设计。而在设备的实际使用时，需要密切观察设备的状况，而一旦出现安全重大事故，则应当立即明确危险发生的部位，按照应急预案对火灾和爆炸的事故进行处理。相关工作人员需要做好相应的演习，强化提高不同人员的安全意识，尤其是在设备的使用现场需要准备好各种在应急事件下需要配置和使用的防护用品，一旦发生紧急事故，这些物品能够保护员工的生命安全，并能为相关工作人员提供良好的处理设备。

3.5加强原料性质控制，特别是水含量

直柴进料中焦化柴油含有焦粉颗粒，容易堵塞过滤器滤芯，建议加强控制，特别是控制含焦粉最多的焦化汽油的掺炼量;罐区冷料是经过油气回收后二催化柴油，建议在罐区加强脱水，同时控制好掺炼量。在此基础上，操作人员须加强原料质量及工艺参数的监控，及时进行现场脱水等优化作业。

结语

根据柴油原料硫化物、氮化物的分布规律，建议控制直馏柴油干点不高于370℃，焦化柴油干点不高于350℃，催化裂化柴油干点不高于360℃;焦化柴油和催化裂化柴油总的比例最好控制不大于35%，以满足柴油加氢装置长周期稳定运行，生产国Ⅵ柴油的要求。

催化剂选择方面，要结合装置实际工况条件及原料油构成，选择适宜催化剂体系。加工直馏柴油为主的柴油原料，可以选择氢耗低的Mo-Co类催化剂;加工催化裂化柴油/焦化柴油等劣质柴油为主的柴油原料，可以选择脱氮及芳烃饱和活性好的Mo-Ni类催化剂;加工直馏柴油与催化裂化柴油和/或焦化柴油混合原料油更适合采用不同催化剂级配技术，既要保证产品质量达标，也要避免加氢过度增加氢气成本。

参考文献

［1］李大东．加氢处理工艺与工程［M］．北京:中国石化出版社，2004:95．