1 装置简介
某炼化企业建有一套加氢裂化装置,公称规模150万t/a,实际设计进料140万t/a。因企业对加氢尾油无有效加工手段,故加氢裂化装置采用尾油全循环工艺技术[1]。本装置为连续重整装置的配套装置,主要加工海洋原油蒸馏出的蜡油、焦化蜡油和催化柴油,以生产重石脑油为主要目的,同时副产部分液化气、轻石脑油和柴油等产品。自开工运行以来,装置历经两次大检修,运行质态良好。
1.1 主要工艺流程
本装置由反应部分、分馏部分、吸收稳定部分、低分气脱硫部分与公用工程共五部分组成。
反应部分采用炉前混氢方案,热高分流程。设置精制、裂化两个反应器,两反应器串联操作,中间不设置分离系统,塔底油全循环回到原料缓冲罐;分馏部分采用双塔流程,为避免稠环芳烃累积,装置运行过程中,塔底油需间断适量外甩;吸收稳定部分用混合石脑油做吸收剂,回收干气中的液化气,稳定塔、石脑油分馏塔先后分离出液化气、轻石脑油和重石脑油。催化剂的硫化采用湿法硫化与液氨钝化的方式。
1.2 主要技术改造
项目名称:中海油气(泰州)石化有限公司150万t/a加氢裂化装置增产23万t/a航煤改造。
改造内容:保持原有分馏流程不变,产品分馏塔塔体利旧,在第34层塔盘处增加航煤抽出口,第36层塔盘处增加航煤汽提塔气相返回口。柴油汽提塔汽提方式由间接汽提改为蒸汽直接汽提,并在柴油出装置前增设柴油聚结器。
新增航煤汽提塔1台、重沸器1台(塔底油为热源),自产品分馏塔C202第33层抽出来的航煤至航煤汽提塔C203,航煤经汽提后,气相自航煤汽提塔顶返回至产品分馏塔第36层塔盘处。航煤汽提塔底液经航煤汽提塔底泵P-205AB升压后,送至稳定塔进料与航煤换热器换热,经航煤空冷器A206ABC、航煤水冷器E225冷却,注入抗氧剂后送出装置。
2 试生产变压器油基础油
因柴油产品价格持续低迷,本装置柴油产量大,公司效益下滑,经过讨论,决定调整产品生产方案,试生产变压器油基础油。调整前,航煤侧线流程投用,并柴油出装置线。方案调整后,决定航煤单出送柴油产品罐,柴油调整闪点由≥60℃调整至≥135℃,试生产变压器油基础油。接到试生产任务后,本部门组织可行性讨论,决定通过提高柴油抽出温度、提高柴油汽提塔塔底温度、投用柴油汽提塔汽提蒸汽等方式,将柴油闪点逐渐靠近目标值。具体调整过程如下:
2.1 阶段一:提高航煤抽出量,提高柴油闪点
众所周知,油品的闪点是由混合组分中的轻质油品含量的多少决定的,轻油含量越低闪点越高,轻油含量越高闪点越低[2]。因此,装置初期通过提高航煤的抽出量来提高柴油的初馏点,探索此方式调整的极限。具体调整过程如表1所示:
通过以上调整,航煤抽出量由最初的15 t/h大幅提升至40 t/h,柴油的抽出量由80 t/h大幅降至50 t/h,而柴油初馏点由178℃上升至192.2℃,闪点也仅上升13℃左右,效果不理想。
2.2 阶段二:投汽提蒸汽,提高柴油闪点
通过增加航煤抽出量的方式提高柴油闪点已受限制,6月12日,柴油汽提塔汽提蒸汽管线疏水,引至柴油汽提塔前,做投用汽提蒸汽准备,6月13日起开始继续调整柴油闪点,调整过程如下表2所示:
汽提蒸汽投用后,柴油闪点上涨明显,当汽提蒸汽流量提至1.0 t/h后,柴油初馏点由193.8℃上升至270℃,闪点由90℃上升至135℃,柴油闪点逐步接近调整目标,满足闪点≥135℃的控制要求。
2.3 阶段三:异常处理阶段
上述工况稳定后,加氢裂化装置开始试生产变压器油基础油。但自6月23日起,航煤塔底泵P205陆续出现抽空现象。经排查,航煤侧线为新投用技改项目,初期航煤抽出流量小且稳定,随着航煤抽出量的大幅提高,部分铁锈杂质进入航煤汽提塔,机械杂质堵塞航煤泵入口过滤器,造成泵多次抽空。维保人员对P205A/B两台泵进行了多次清理,在确认入口过滤器无硬质杂物后,将过滤器细网拆除,此工作一直持续至6月28日结束。
在此期间,航煤泵维持单泵运行,柴油闪点开始下降,稳定在110℃左右。6月29日起,逐步恢复航煤抽出量至60 t/h,柴油闪点稳步上升。
2.4 阶段四:质量稳定调整阶段
通过提高航煤抽出量和投用柴油汽提塔汽提蒸汽,柴油闪点已逐步靠近目标值(≥135℃),后续不宜再大幅调整。在以上两方面调整的基础上,通过微调航煤柴油的抽出量、调控柴油抽出温度、稳定反应深度和微调汽提蒸汽流量的方式,探索柴油闪点持续稳定≥135℃的规律。
经过摸索,为了进一步提高柴油闪点,柴油抽出量需继续下调,航煤抽出量需进一步提高。航煤抽出量稳定在≥65 t/h,柴油流量稳定在25~30 t/h,汽提蒸汽流量1.0 t/h,柴油闪点可保持稳定[3]。
3 调整过程中出现的问题及对策
本次柴油闪点调整幅度很大,温度、流量变化较大,出现了以往不常见的困难,对工艺操作和设备运行都提出了更高要求。
3.1 柴油抽出温度高
调整前期,随着航煤抽出量不断提高,航煤、柴油抽出温度逐渐上升,6月12日柴油抽出温度高达305℃,柴油汽提塔底温度更是飙升至311℃,已严重超出以往正常运行范围,接近柴油塔底泵P206允许最高运行温度,因此当日起不再提高航煤抽出量。
6月13日,柴油汽提塔汽提蒸汽投用后,虽然侧线抽出温度较高,但汽提塔底温度开始缓慢下降,温度持续稳定在300℃以下,基本满足机泵机封长期运行要求,但仍需加强监控。
柴油抽出温度高,也直接导致柴油95%点超标(指标:95%点≤365℃),一度高达370℃,但通过提高反应深度,可有效降低柴油95%点。
95%点高对策:此问题可通过适当提高反应深度解决。
3.2 航煤泵外送量超出设计值
航煤泵P205额定流量38 t/h,但柴油闪点调整需大幅提高航煤抽出量,航煤抽出量最高已达57 t/h,航煤泵单台运行时振动、抽空现象加剧,难以满足试生产需要。因此,加氢裂化装置于6月20日夜间启双泵运行,两台泵同时运行状态良好,流量稳定可靠,可以满足航煤外送量需求,但是无备用泵,给设备正常运行和产品质量稳定带来较大风险。
试生产期间双泵运行,如泵故障导致航煤外送量不足,将会导致柴油闪点不合格,此时应将柴油改走柴油出装置线。试生产稳定后,考虑新增1台大流量航煤塔底泵。
3.3 柴油带水
试生产前,柴油汽提塔、航煤汽提塔均采用重沸器进行汽提,热源均为塔底油。试生产后,为了保证航煤产品的闪点满足柴油标准,大部分塔底油热量供给航煤重沸器,造成柴油汽提塔汽提效果差。
自投用柴油汽提塔汽提蒸汽以来,柴油透光度下降,排查柴油聚结器未发现问题,对柴油进行水含量分析的结果为痕迹[4]。透光度下降的原因主要是含有微量水,聚结器分离精度低,微量水难以脱除,经罐区沉降脱水后可恢复透明状态。柴油产品外观如图1、图2所示。
3.4分馏塔液位控制困难
加氢裂化装置分馏塔C-202除塔底油外,共有3个侧线抽出,从塔顶至塔底依次是:混合石脑油、航煤、柴油。因为本套加氢裂化装置为塔底油全循环加工方案,且混合石脑油终馏点要求稳定,不能做大幅调整。所以,分馏塔液位正常是通过稳定反应深度,调整柴油抽出量来控制的。
但本次试生产变压器油基础油,从工艺上就要求了航煤和柴油的抽出温度、抽出量、混合石脑油量要相对稳定,而塔底油无法实时调整,导致了分馏塔C-202液位除调整反应深度外,基本上无其他调整手段。
经与生产指挥部沟通,试生产变压器油基础油期间,塔底油可部分外送罐区,通过调整塔底油外送量稳定C-202液位。
4 总结
经过上述调整,柴油闪点可持续稳定≥135℃,满足变压器油基础油试生产方案要求的控制指标。
从试生产期间柴油闪点结果分析,柴油闪点≥135℃时,其初馏点需达到270℃以上。除了保证分馏塔的参数适合、稳定以外,反应深度不宜过大(热低分油与冷低分油比值≥2.6)。因此,装置对生产变压器油基础油期间的关键参数做了固化,形成指导意见:
1)反应进料量调整后,特别是装置负荷降低后,反应深度要及时调整,深度不可过大,热低分油与冷低分油比值≥2.6;
2)一中、二中流量除非生产负荷大幅变动,否则不做调整;
3)塔顶温度根据混合石脑油终馏点控制要求进行调整;
4)航煤抽出温度≥232℃,柴油抽出温度≥305℃,航煤抽出量与柴油抽出量的比值≥2.4。
5)在采取以上调整方案后,如果分馏塔C-202液位高时,航煤、柴油抽出量不做大幅调整,可通过加大塔底油外送量维持液位;分馏塔C-202液位低时,说明反应深度过大,应及时降低二反温度。
此次试生产,证明了加氢裂化装置通过改变思路和精细调整,可以连续稳定生产出符合要求的高附加值产品,为炼油企业效益提升做出更大的贡献,同时也为其他类似装置转型发展提供了借鉴。