蜡油加氢裂化装置分馏流程的优化设计

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表!
项 目 气相 B- = C" A CC3 A C! C$ A C5 液相 B- = C" A CC3 A C! C$ A C5
镇海 " # $% &’ ( ) 单段单剂加氢裂化装置是中 国石化集团公司 “十条龙” 攻关项目, 要求在流程 设置上既可按一次通过操作, 生产一定数量的尾 油 (作润滑油料、 乙烯原料或催化裂化原料) ; 又可 按全循环操作, 生产芳烃含量高的重石脑油及最 大量生产中间馏分油; 同时也可根据市场需要, 不 出喷气燃料, 最大量生产柴油。 !#" 设计基础 ! # " # " 原料油性质 原料油为直馏 *+,, 性质见表 "。
! # " # - 产品方案 一次通过和全循环时的产品方案见表 -。
表项 目
产品方案
一次通过 全循环 初期 3 # 4" 5 # $8 "3 # 83 3- # %!3 # 54 末期 3 # -$ $ # 34 4 # -! -% # 9! 3% # 95 3%
6
末期 $ # "% 5 # 4" "! # 33% # 98 !- # 5$
表" 原料油性质
23
密度 (-%. ) ・ (/ 01 硫质量分数, 6 氮质量分数, 6 馏程 ( 7""5%) (. 初馏点 ( "%6 3%6 ( $%6 9%6 ( 4%6 4$6 ( 终馏点
% # 4"% 5 - # "! % # 4% -48 ( 3$8 !%3 ( !-4 !$3 ( !8$ $%- ( $-4 (&:;$$%)
#
国内加氢裂化装置加工含硫蜡油出现的问题 目前国内引进的加氢裂化装置及自行设计并
已建成的加氢裂化装置分馏流程多采用先稳定, 后分馏的设计方案, 即来自反应部分的低分油先 经脱丁烷塔分离出 .! 以下组分, 再经过脱乙烷塔 脱除 .# 及 ., , 经脱硫后回收液化石油气, 而 .! 以 分馏塔中分馏成各产品。 上馏分到 (常压 / 减压) 这种方案流程简单, 操作方便, 适合国内低硫蜡油
,$$% 年 # 月
炼 油 技 术 与 工 程 ;<=>6?<@( ><ABC<>D <C5BC<<>BC5
第 %% 卷第 # 期
设计方法
含硫蜡油加氢裂化装置分馏流程的优化设计
李立权 师敬伟 曾 茜
中国石化集团洛阳石油化工工程公司 (河南省洛阳市 !"#$$%)
摘要: 介绍了国内含硫蜡油加氢裂化装置生产中遇到的问题, 分析了国外加工含硫蜡油的加氢裂化装置分馏 “十条龙” 攻关项目要求, 提出了低分 流程的设计思想, 针对镇海炼油化工股份有限公司 # & ’$ () * + 加氢裂化装置的 油先分馏后稳定的新型分馏流程设计方案。从工艺设计的角度解决了由于分馏引起的裂化反应器床层压力降上 升过快、 液化石油气回收率低、 产品腐蚀时常不合格、 设备腐蚀加重、 脱硫系统操作不正常等问题。 关键词: 含硫油 加氢裂化 装置 设计 分馏 优化
图"
分馏流程"示意
图!
基本分馏流程示意
在基本分馏流程中, 设置了主汽提塔、 脱丁烷 塔和脱乙烷塔顶气体、 主汽提塔顶液相产品的脱
硫设施, 根据生产要求或用户需要可以增设轻烃 吸收塔及相应的石脑油分馏塔。该方案液化石油
第"期
李立权等 # 含硫蜡油加氢裂化装置分馏流程的优化设计
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气产品的质量和收率都有保证, 但稍嫌复杂, 要达 到流程结构的完善, 还需要进一步的优化。 ! 新型分馏流程的设置
!#-
生成油稳定部分流程方案选择 生成油稳定部分流程的方案应根据生成油的
性质和目的产品进行选择。 (") 脱丁烷塔方案
— ": —







&//$ 年第 $$ 卷
流程时, 可选择常压塔流程。 (常压塔 ’ 减压塔) 流程尾油中水含量低, 柴油收率高, 故既要一次通 过又要兼顾全循环操作时, 应选择此流程。 "#" 液化石油气脱硫流程选择 与先脱硫相比, 液化石油气后脱硫存在硫化 氢从脱丁烷塔底进入产品的可能性, 相应的液化
第!期
李立权等 # 含硫蜡油加氢裂化装置分馏流程的优化设计
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塔底油经减压塔得到柴油, 减压塔底油为循环油
(或尾油) 。
图!
分馏流程!示意
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分馏流程" 图 " 所示的分馏流程 " 的设计思路为: 低分
底 $% 组分作为轻石脑油汇入产品; 脱戊烷塔塔底 油经常压塔得到轻石脑油、 重石脑油、 喷气燃料, 常压塔底油经减压塔得到柴油, 减压塔底油为循 环油 (或尾油) 。
善的设计。分馏流程 " 与分馏流程 ! 类似, 其不 足是液化石油气后脱硫有可能使硫化氢从脱丁烷 塔进入石脑油产品。三种流程的共同点是: 常压 塔和减压塔的流程是一致的, 这种设计更适用于 尾油循环的加氢裂化装置, 而常压塔流程则更适 用于一次通过的加氢裂化装置。 在对三种方案进行综合比较的基础上, 结合 实际生产的需要, 可得到如图 ! 所示的基本分馏 流程。
馏塔切割出部分轻石脑油, 其塔顶液相经脱丁烷 塔回收液化石油气, 两塔顶气体进气体脱硫塔、 液 化石油气进液化石油气脱硫塔脱除硫化氢, 预分 馏塔底油经常压塔得到轻石脑油、 重石脑油、 喷气 燃料, 常压塔底油经减压塔得到柴油, 减压塔底油 为循环油 (或尾油) 。 从以上三种流程的对比可看出, 其设计思路
随着国民经济的持续快速发展, 对石油产品 的需求在数量和质量上都发生了重大变化, ,# 世 纪的炼油技术既要适应加工高硫、 高金属、 重质原 油的需要, 还要适应灵活多产符合严格环保法规 要求的清洁油品和石油化工原料的需要。加氢裂 化技术将是 ,# 世纪生产超清洁燃料的核心技术 [# - ,] 之一 。 目前, 我国大多数加氢裂化装置加工含硫蜡 油时, 普遍暴露出了一些问题, 影响了产品质量的 稳定。本文提出了一种加工含硫蜡油的加氢裂化 装置分馏流程的优化设计方案。
液化石油气 轻石脑油 重石脑油 喷气燃料 柴油 尾油
初期 " # 98 ! # "% 9 # !4 "4 # 5! 3" # !8 3$
!#"#3
装置的主要操作条件 (见表 3)
表3 装置的主要操作条件
初期 ( 末期 一次通过 <&:=>" "$ # 9 !%- ( !-% # 4初期 ( 末期 全循环 <&:=>" "$ # 9 !%- ( !-% # 5!
图! 己烷脱除率与液化石油气回收率的关系
石油气收率也低。按主汽提塔脱除己烷 !/5 进 行计算, 结果对比见表 .。 从表 . 可看出, 当液化石油气未脱硫而直接 进入脱丁烷塔时, 由于硫化氢的存在而降低了烃 类的气相分压, 使塔顶气体中 ;$ , ;" 的含量大大 增加, 在不设置轻烃吸收塔的情况下, 造成这部分 先脱硫流程较后 ;$ , ;" 的损失。通过计算可知: 脱硫流程液化石油气收率约高 %! 个百分点。
油经脱戊烷塔脱除 $% 以下组分, 塔顶气相及液相 分别进行脱硫处理; 脱丁烷塔回收液化石油气, 塔
图"
ຫໍສະໝຸດ Baidu
分馏流程"示意
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分馏流程# 图 & 所示的分馏流程 # 的设计思路为: 预分
的实质基本相同: 为避免石脑油产品的硫腐蚀, 分 馏部分进料所经由的第一个塔必须完成至少 $% 以上组分的切割; 为获得高的液态烃收率, 必须加 设轻烃吸收塔; 为保证气体和轻烃产品腐蚀合格, 必须有相应的脱硫设施。 & 基本分馏流程的设置 从以上三种流程的设计思路可看出: 分馏流 程!主汽提塔切割出部分轻石脑油, 避免了重石
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$%%" 年第 "" 卷
脑油腐蚀; 塔顶气体先脱硫后经轻烃吸收使分馏 部分液态烃得到最大限度地回收; 先脱乙烷, 再脱 丁烷的设计使脱乙烷塔的压力等级大为降低, 但 该方案存在的缺陷是, 由于没有设液化石油气脱 硫塔, 仅用石脑油汽提塔来保证下游产品腐蚀合 格, 在操作中不十分可靠。分馏流程!流程简单, 粗产品集中处理, 脱戊烷塔后紧接气体及液化石 油气脱硫设施, 可避免硫化氢进入下游物流, 如果 在此方案基础上加设脱乙烷塔和轻烃吸收塔, 在 国内目前装置单独考核的情况下也不失为一个完
收稿日期: ,$$, 9 $3 9 $:。 作者简介: 李立权, 教授级高级工程师, #:3! 年毕业于西北大 学化工系, 现任该公司设计副总工程师。
随着含硫蜡油加工比例的增加, 虽增设了循 环氢脱硫, 但分馏部分存在的问题仍不能得到解 决, 主要表现在: !裂化反应器床层压力降上升过 快, 循环油中铁含量高, 如在中国石化金陵分公司 (金陵) 达 0" 在中国石化镇海炼油化工股份 1 * 1; 有限公司 (镇海) 达 %$ " 1 * 1; # 液化石油气回收率 低, 如: 相同处理量下, 镇海处理胜利油时液化石 油气产量为 ,%" ) * 2, 处理沙特 油 时 只 有 #30 ) * 2
[%] 的加工 。
切割出部分轻石脑油, 石脑油汽提塔脱除 ., 以下 组分, 两股塔顶富硫化氢气体脱除硫化氢后进入 轻烃吸收塔, 吸收油进入脱乙烷塔分离出 .# , ., ; 石脑油汽提塔和脱乙烷塔两个塔的塔底液经脱丁 烷塔回收液化石油气, 塔底石脑油组分分别到轻、 重石脑油分馏塔进行分割, 部分重石脑油作为轻 烃吸收塔的吸收油循环利用; 主汽提塔底油经常 压塔 得 到 轻 石 脑 油、 重 石 脑 油、 喷 气 燃 料, 常压
项 目 流程设置 催化剂 氢分压 ( &?) 平均反应温度 ( . 体积空速 ( @ 2 "
塔顶轻组分的分布 (摩尔分数) 6
脱戊烷塔 -4 # !4 -$ # 539 # 5" 9 # -8 4 # 8" 3 # "3 !9 # "34 # 4! 脱己烷塔 -4 # 3" 33 # 43 3% # !5 # 3! 4 # 38 3#3 3- # 58 $! # 5! 脱轻石脑油塔 -4 # %$ 3$ # "! -4 # 54 5 # "4 # -3#3 3" # "9 $5 # 3"
(且开低分油吸收) ; 如: $ 产品腐蚀时常不合格, 镇海加工沙特轻减压馏分油 ( 456) 时, 液化石油 气腐蚀达二级; 中国石化茂名分公司 (茂名) 加工 布伦特 * 伊 朗 油 时, 喷气燃料银片腐蚀有时不合 格; 如: 镇海加工沙特轻 %脱硫系统操作不正常, 脱硫后干气中硫化氢含量多达 ! $$$ 456 时, 如: 镇海已采取了多 ’ $$$ " 1 * 1; &设备腐蚀加重, 种措施: 脱丁烷塔顶管道、 空冷器、 水冷器换为不 锈钢, 塔体渗铝, 塔盘更换, 炉管材料升级为 .7’(8 等。但要解决这些问题, 必需改进分馏流程设计。 , 国外典型的分馏流程 国外一 些 公 司 在 加 工 含 硫 蜡 油 方 面 起 步 较 早, 加氢裂化装置较多, 有比 较 成 熟 的 经 验 和 思 路, 将这些经验和思路与国内的实际相结合, 才能 使我们的设计臻于完善。 ,&# 分馏流程’ 分馏流程 ’ 见图 #, 其设计思路为: 主汽提塔
脱丁烷塔将生成油分离为塔顶气体、 液化石 油气和塔底稳定化油, 可完成丁烷与戊烷的清晰 分割。塔顶液化石油气经脱乙烷塔脱除乙烷及更 轻组分后, 得到稳定液化石油气, 塔底稳定化油进 常压塔。 (-) 脱戊烷塔方案 脱戊烷塔将生成油分离为塔顶气体, 包含丙 烷、 丁烷和戊烷组分的塔顶烃液及由己烷以上组 分组成的塔底稳定化油。 (3) 脱己烷塔方案 脱己烷塔将生成油分离为塔顶气体, 包含丙 烷、 丁烷、 戊烷和己烷组分的塔顶烃液及由部分己 烷或己烷以上组分组成的塔底稳定化油。对塔顶 烃液, 需增设液化石油气组分与轻石脑油组分的 分馏塔。 表 ! 列出了脱戊烷塔、 脱己烷塔、 脱轻石脑油 塔塔顶轻组分的分布数据。 从表 ! 可看出: 塔顶分割出的组分越重, 硫化 氢和液化石油气在塔顶气相、 液相中所占的比例 越小, 在不设轻烃吸收设施的情况下, 塔顶液相抽 出的液化石油气数量越大意味着液态烃的回收率 越高, 同时硫化氢在塔底物流中存在的可能性越 小, 这两方面都是所希望的。但脱除组分越重, 塔 底温度越高, 重沸炉负荷越大, 油品结焦和高温硫 腐蚀的可能性越大, 因此, 选择适宜的切割点无论 对塔的操作还是装置的分馏效果都非常重要。鉴 于已有同类装置的脱戊烷塔存在塔底硫腐蚀的情 况, 新装置的设计至少应考虑从脱除己烷开始, 即 通常所称的先分馏后稳定流程。图 $ 给出了己烷 脱除率与液化石油气回收率的关系曲线。可以看 出: 随着己烷脱除率的增加, 液化石油气回收率增 液化石油气回收率达 加。当脱 除 己 烷 3%6 时, 曲线开始趋向平缓, 即按己烷脱除率 3%6 9"6 , 液化石油气收率是比较理想的。 A $%6 操作时,
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