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加氢裂化装置轻石脑油硫化氢含量超标问题分析及处理

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  摘 要:文章简要介绍了210万t/a蜡油加氢裂化装置在开工初期轻石脑油硫化氢含量超标的原因分析,通过分析研究,优化操作条件,提出保证加氢裂化轻石脑油博士试验、铜片腐蚀合格的脱硫改造措施。
  关键词:加氢裂化;轻石脑油;硫化氢
  中石油云南石化有限责任公司生产二部210万t/a蜡油加氢裂化装置是云南炼油项目中的主要装置之一,是目前国内规模较大的高压加氢裂化装置。
  1 装置概况
  210×104t/a蜡油加氢裂化装置采用美国UOP公司的Unicracking加氢裂化工艺技术,并由美国UOP公司提供工艺包,其基础设计部分、详细设计部分由中石化洛阳工程有限公司完成。
  装置以减压蜡油、催化柴油为原料,主要产品为石脑油、航空煤油、柴油及未轉化油。轻石脑油去罐区作为汽油调和组分,重石脑油去重整作原料;航煤、柴油作为产品去产品罐区;少量的加氢裂化未转化油去重油催化裂化作为原料;冷低分气脱硫后去PSA装置进行H2提浓;含硫干气(塔顶气)、粗液化气至轻烃回收装置。
  装置催化剂及保护剂分别选用UOP公司推荐的脱金属催化剂KF-648-3Q/KFR-22-1.3Q、加氢精制催化剂KF-848、加氢裂化催化剂HC-120LT、后精制催化剂KF-851和保护剂CATTRAP-30/50。文章就轻石脑油硫化氢含量超标原因进行分析和初步探讨如何解决。
  2 装置运行情况及存在问题
  2.1 运行情况
  装置于2017年8月9日19:55,开始切入新鲜减压蜡油,8月9日23:30以后,装置进入生产调整阶段,2017年8月10日15时除轻石脑油铜片腐蚀不合格、博士试验不合格外,其他所有产品合格,装置一次开车成功。
  2.2 存在问题
  装置存在主要问题:轻石脑油铜片腐蚀、博士试验不合格,说明轻石脑油中硫含量超标,化验分析得知轻石脑油中硫主要是硫化氢。加氢裂化轻石脑油直接进入压力罐区作为汽油调和组分,经常导致压力罐区汽油产品腐蚀不合格,造成大量资源浪费和设备安全隐患。表1为轻石脑油中硫分布情况。
  加氢裂化轻石脑油硫化氢含量高原因分析:轻石脑油是石脑油分馏塔C0206塔顶回流罐D0205的产品,石脑油分馏塔进料由两部分物料组成,一路为主分馏塔C0202塔顶粗石脑油,另一路为脱丁烷塔底油。轻石脑油中带入硫化氢有几种可能:一是石脑油塔顶回流罐补压燃料气中硫化氢在回流罐中积累,致使轻石脑油硫化氢含量超标;二是汽提塔顶回流罐中溶入过多硫化氢,汽提塔顶回流罐液体作为脱丁烷塔进料,将所溶解的硫化氢带入脱丁烷塔,然后进一步进入到石脑油脱硫塔,造成石脑油塔顶的轻石脑油硫化氢不合格;三是汽提塔底液中硫化氢未充分汽提脱除,汽提塔底液作为分馏塔进料,将未汽提走的硫化氢带入分馏塔,然后进一步进入到石脑油塔,造成石脑油塔顶的轻石脑油硫化氢不合格。分别对脱丁烷塔底液和分馏塔顶回流液采样分析,2018年8月31日数据,脱丁烷塔底液总硫含量为23.4mg/kg,分馏塔顶回流液总硫含量为1.3mg/kg,说明轻石脑油硫含量高主要是脱丁烷塔底液中硫含量高所造成。
  3 问题处理及采取措施
  3.1 石脑油塔顶补压燃料气线盲板隔断
  石脑油塔顶回流罐设计有开工燃料气补压线,防止补压燃料气阀门内漏,燃料气介质中硫化氢在石脑油塔顶回流罐,对石脑油塔顶回流罐D0205出装置轻石脑油进行硫化氢含量分析,轻石脑油中硫化氢含量仍然较高,可断定 轻石脑油硫化氢含量高并非石脑油塔顶回流罐D0205补压燃料气中含硫化氢积累所致。
  3.2 工艺调整及改造
  3.2.1 投用高压贫胺液系统
  装置2017年8月9日开工初期加工原料为低硫减压蜡油,未投用高压贫胺液系统,循环气系统中H2S未能及时脱除,逐渐累积后达到4000ppm以上,随着加工原料硫含量逐渐提高,装置投用高压贫胺液系统,脱硫后循环气中H2S含量降低至300ppm以下,对轻石脑油采样分析。投用高压贫胺液系统前,循环气中硫化氢含量较高,轻石脑油中总硫液相对较高,基本在10ppm以上。投用高压贫胺液系统后,循环气中硫化氢含量明显降低,轻石脑油中总硫含量也相对减少,但是铜片腐蚀和博士试验仍然不合格。说明循环气中硫化氢含量对轻石脑油中硫含量影响较大,但不是轻石脑油铜片腐蚀及博士试验不合格的决定因素。
  3.2.2 调整脱硫化氢主汽提塔操作压力
  硫化氢气体脱除最主要的场所是脱硫化氢主汽提塔C0201,而高温低压有利于硫化氢气体脱除。因此,采取降低脱硫化氢塔压力,将脱硫化氢塔压力从设计压力1.03MPa降低到0.9MPa,由于脱硫化氢塔顶干气要进轻烃回收装置,当干气出装置压力低于0.8MPa后,很难送出装置,通过工艺调整后,对轻石脑油采样分析,结果仍然是硫化氢含量超标,腐蚀不合格,此方法效果不明显。
  3.2.3 调整脱硫化氢主汽提塔操作温度
  脱硫化氢塔塔顶温度设计值128℃,因塔顶温度较低也不利于硫化氢气体脱除,因此采用提高脱硫化氢主汽提塔塔顶温度的方法,将脱硫化氢主汽提塔塔顶温度逐渐提高。同时也将脱硫化氢塔塔底温度也逐步提高,尽量让塔内硫化氢气体等轻组分从塔底蒸出去。最后通过化验采样分析轻石脑油产品硫化氢含量,仍然超标,铜片腐蚀、博士试验不合格。此方法也无法解决上述问题。
  3.2.4 塔底汽提蒸汽由中压蒸汽改为低压蒸汽
  脱硫化氢汽提塔C0201塔底设计有开工中压汽提蒸汽线和正常生产时的装置自产低压汽提蒸汽。开工后一直采用3.8MPa汽提蒸汽向C0201塔底吹汽,为了与设计对标,提高汽提蒸汽量,将脱硫化氢主汽提塔的汽提蒸汽由中压蒸汽蒸汽改为低压蒸汽,同时加大汽提蒸汽量。轻石脑油中硫化氢含量仍不能得到很好的改善,此方法无明显效果。   4 技术改造
  针对轻石脑油铜片腐蚀及博士试验不合格问题,经过多次与洛阳设计院、UOP公司和相关催化剂厂家沟通、交流,为了能彻底解决轻石脑油铜片腐蚀和博士试验不合格问题,需要增设轻石脑油脱硫设施。通过华东院对轻石脑油进重石脑油脱硫罐流程做了具体设计,改造将轻石脑油接到重石脑油脱硫罐,利用重石脑油脱硫剂脱除轻石脑油中的硫,以達到轻石脑油博士试验、铜片腐蚀合格的目的。
  重石脑油脱硫剂ADS-120主要成分为氧化铝、氧化铜等成分。经与UOP沟通脱硫剂在低温情况下具有脱除硫化氢的作用。
  2019年1月10日正式开始改造施工,1月22日完成改造施工。1月25日系统投用正常。
  4.1 轻石脑油脱硫罐投用效果
  轻石脑油脱硫罐投用后,轻石脑油博士试验、铜片腐蚀合格,硫含量由3ppm左右降低至<1.0ppm,达到了投用效果(见表2)。
  4.2 投用结果分析
  ①由分析可知影响轻石脑油不合格的因素为硫化氢,当轻石脑油中硫含量超过1ppm后,博士试验及铜片腐蚀很难合格;
  ②轻石脑油进重石脑油脱硫罐达到脱硫的目的,轻石脑油中硫含量基本降低到小于1ppm,博士试验、铜片腐蚀合格,满足了油品调和的要求。
  4.3 存在问题和建议
  目前轻石脑油脱硫改造,轻石脑油使用的是重石脑油脱硫罐及重石脑油脱硫剂,即使目前经过脱硫后轻石脑油产品合格,但重石脑油脱硫剂设计为150℃条件下脱硫使用,而轻石脑油进重石脑油脱硫罐温度仅有25~30℃左右,后期无法保证重石脑油脱硫剂能够长期针对低温下的轻石脑油有很好的脱硫效果,建议重新启动轻石脑油脱硫项目,选择适应轻石脑油脱硫的吸附剂。
  5 结论
  通过对蜡油加氢裂化装置轻石脑油硫化氢含量高的原因分析及采取措施,总结出如下几点:
  ①影响轻石硫化氢含量高的原因主要有两点:第一是脱硫后循环气中硫化氢含量要低,尽量控制低于500ppm。第二是控制合适的反应深度,反保证脱硫化氢汽提塔塔顶回流量,从而充分脱除硫化氢,保证轻石脑油中硫化氢含量较低;
  ②汽提蒸汽气量控制合适,可以让硫化氢随着氢气进入干气组份中,减少硫化氢进入主分馏塔的量,保证轻石脑油中硫化氢含量较低;
  ③重石脑油脱硫罐改造给轻石脑油脱硫后,轻石脑油博士试验、铜片腐蚀合格,重石脑油脱硫剂对脱除轻石脑油中硫化氢效果明显。
  参考文献:
  [1]徐秋鹏.加氢裂化轻石脑油腐蚀不合格问题分析[J].广州化工,2009,37(7):189-190.
  [2]范伟.加氢裂化装置轻石脑油硫化氢含量超标问题分析及处理[J].广东化工,2010,37(8):289-290.
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