FDFCC-Ⅲ装置加工不同性质原料油的技术分析

刘静翔,赵 华,侯玉宝

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司,洛阳471012)

FDFCC-Ⅲ装置加工不同性质原料油的技术分析

刘静翔,赵 华,侯玉宝

(中国石油化工股份有限公司洛阳分公司,洛阳471012)

分析了中国石化洛阳分公司FDFCC-Ⅲ装置加工加氢精制蜡油前后的生产运行和生产调整情况.结果表明,重油提升管进料经过加氢精制处理后,性质得到明显改善,硫、氮、重金属等杂质含量大幅度降低;装置产品分布得到改善,干气、焦炭、油浆产率分别降低0.11,2.08,3.65个百分点,轻质油收率、总液体收率分别增加6.34和5.87个百分点;产品质量得到提升,汽油硫质量分数降到0.015%;装置能耗降低657 MJ/t;催化剂单耗降低0.4 kg/t.同时,充分利用汽油提升管改质降硫、降烯烃的作用,生产中通过优化汽油提升管混合进料品种、性质,在停开汽油选择性加氢装置的情况下,改质后汽油质量达到国Ⅲ标准要求,提高了装置整体运行水平.

FDFCC-Ⅲ 原料油 汽油 烯烃 硫含量 总轻质液体收率 能耗

1 前 言

中国石油化工股份有限公司洛阳分公司2号FCCU装置由中国石油化工集团公司洛阳石化工程公司设计,加工能力为1.4 Mt/a,采用单器单段完全再生方式,反应器和再生器按同轴式布置,1997年10月建成投产.为了实现催化裂化汽油烯烃含量和硫含量满足国Ⅲ标准、多产丙烯的目标,2号FCCU装置于2008年5月采用FDFCC-Ⅲ工艺技术进行改造.该工艺采用双提升管流程,在重油提升管进行重油催化裂化,在汽油提升管进行汽油改质并多产丙烯,根据不同时期生产方案和汽油质量的要求,汽油提升管原料可以进行自产粗汽油、1号FCCU粗汽油、焦化汽油和重整拔头油等不同比例的灵活调整,进料量、反应温度等操作条件也可相应进行调整.重油提升管、汽油提升管设计处理量分别为1.40 Mt/a和0.85 Mt/a,于2008年6月25日开工一次成功.本课题主要对FDFCC-Ⅲ装置加工不同性质原料油进行技术分析,通过对重油提升管原料品种、比例和汽油提升管原料品种、比例进行优化调整,以提高产品质量,并提高装置整体运行水平.

2 原料油品种、比例的调整

装置改造后重油提升管和汽油提升管原料油品种、比例的调整主要分两个阶段.第一阶段在2008年6月25日至2009年5月22日蜡油加氢装置开工前,重油提升管的原料为减压蜡油、溶剂脱沥青油和焦化蜡油的混合油(质量比为74.0 : 12.8 : 13.2,以下简称混合原料1),进料量为160 t/h左右;汽油提升管的原料为装置自产粗汽油和焦化汽油的混合油(质量比为60 : 40,以下简称混合原料A),进料量为60 t/h左右,装置自产粗汽油中,约60%进汽油提升管进行改质,约40%直接去吸收塔.第二阶段是2009年5月23日蜡油加氢装置开工后,重油提升管的原料变为减压蜡油、溶剂脱沥青油和焦化蜡油的加氢精制蜡油(质量比为80.8 : 14.7 : 4.5,以下简称混合原料2);由于中国石化洛阳分公司制氢装置停运,蜡油加氢装置氢气量减少,导致精制蜡油硫含量增加,为保证汽油硫含量合格,将部分焦化汽油改进柴油加氢装置,生产乙烯装置专用石脑油,同时,为增产汽油,将原用于生产石脑油的重整拔头油全部改进汽油提升管进行改质,因此汽油提升管的原料变为装置自产粗汽油、焦化汽油和重整拔头油的混合油(质量比为50 : 25 : 25,以下简称混合原料B),进料量为70 t/h左右,装置自产粗汽油中,约50%进汽油提升管改质,约50%直接去吸收塔.重油提升管、汽油提升管原料油改变前后的性质对比分别见表1和表2.

表1 重油提升管原料油改变前后的性质对比

表2 汽油提升管原料油改变前后的性质对比

从表1可以看出,FDFCC-Ⅲ装置重油提升管的原料经过加氢处理后,密度下降22.4 kg/m3,重金属Ni、V含量分别下降2.44 μg/g和4.62 μg/g,氮含量下降2 251.65 μg/g,残炭下降0.31个百分点,硫质量分数下降0.444个百分点,混合原料的性质得到改善.

从表2可以看出,汽油提升管的进料由装置自产粗汽油和焦化汽油的混合油调整为装置自产粗汽油、焦化汽油和重整拔头油的混合油后,进料中硫质量分数由0.335%降低到0.143%,烯烃体积分数由37.86%降低到19.04%,对汽油生产是有利的;而辛烷值(RON)由82.6降低到79.6,对汽油生产不利.

3 生产运行及分析

3.1 主要操作调整

蜡油加氢装置开工前后,FDFCC-Ⅲ装置生产方案均为多产汽油方案.蜡油加氢装置开工后,主要的生产操作调整为:①再生器密相温度降低,停用了外取热器;②对催化剂配方进行调整,采用新型蜡油催化裂化催化剂CDOS-P;③烧焦用主风量减少,停用了系统管网补充FDFCC-Ⅲ装置的工业风.

3.2 主要操作条件

蜡油加氢装置开工前后,FDFCC-Ⅲ装置的主要操作条件见表3.从表3可以看出,FDFCC-Ⅲ装置采用全加氢精制蜡油进料后,操作条件的主要变化有:①回炼油流量由9 t/h降低到3 t/h;②主风流量(标准状态)由3 236 m3/min降低到2 822 m3/min;③在外取热器停运的情况,再生器密相温度由638 ℃降低到612 ℃.

表3 主要操作参数

3.3 技术分析

3.3.1 产品分布重油提升管原料改为加氢精制蜡油前后,装置的物料平衡和产品分布见表4.从表4可以看出,FDFCC-Ⅲ装置重油提升管采用加氢精制蜡油进料前后,原料的品种没有变化,只是蜡油加氢装置原料的焦化蜡油比例由12.8%下降到4.5%,减压蜡油比例由74.0%上升到80.8%,溶剂脱沥青油的比例变化不大;而产品分布大幅度改善,干气产率和液化气产率分别下降0.11和0.46个百分点,汽油收率增加9.91个百分点,柴油产率下降3.58个百分点,油浆和焦炭产率分别下降3.65和2.08个百分点,轻质油收率、总轻质液体收率分别增加6.34和5.87个百分点.说明采用加氢精制的原料可以改善催化裂化装置的产品分布,从而提高FDFCC-Ⅲ装置运行的经济性.

3.3.2 油品性质重油提升管原料改为加氢精制蜡油前后,汽油、轻柴油性质分别见表5、表6.从表5和表2可以看出,重油提升管进料为未加氢的混合蜡油时,粗汽油的硫质量分数、烯烃体积分数、辛烷值(RON)分别为0.075%、29.97%和91.9;汽油提升管进料为焦化汽油和装置自产粗汽油的混合油(混合原料A),经改质后汽油的硫质量分数由0.335%下降到0.143%(降硫率达到57.3%)、烯烃体积分数由37.86%下降到12.92% (烯烃降幅达到65.9%)、辛烷值(RON)由82.6提高到86.7;FDFCC-Ⅲ装置稳定汽油的硫质量分数为0.118%、RON辛烷值为89.3,需要再经过汽油选择性加氢装置进行脱硫,才能达到国Ⅱ汽油硫含量小于500 μg/g的出厂要求.

表4 装置物料平衡及产品分布 w,%

该装置的稳定汽油去汽油加氢装置脱硫后,汽油辛烷值又将损失3个单位,汽油的RON辛烷值由原来的89.3降到86左右,为全厂调合高标号汽油增加了成本,降低了经济效益.

表5 汽油性质

从表5和表2还可以看出,重油提升管进料采用加氢精制混合蜡油后,粗汽油的硫质量分数为0.015%(达到国Ⅲ汽油标准)、辛烷值(RON)为92.1;汽油提升管进料采用焦化汽油、重整拔头油和粗汽油的混合油(混合原料B),经改质后汽油的硫质量分数由0.143 %下降到0.055%(降硫率达到61.5%)、烯烃体积分数由19.04 %下降到9.59%(烯烃降幅达到49.6%)、辛烷值(RON)由79.6提高到86.0;FDFCC-Ⅲ装置的稳定汽油硫质量分数为0.034%、RON为89.1,硫含量达到了汽油出厂的要求,停运了汽油选择性加氢装置,既降低了能耗,又避免了汽油辛烷值的损失.同时,可进一步优化汽油提升管混合进料品种、性质,也完全可以使改质后汽油的质量达到国Ⅲ标准要求.因此,FDFCC-Ⅲ装置重油提升管进料采用加氢精制混合蜡油,同时优化汽油提升管进料性质,能够达到FDFCC-Ⅲ技术降低汽油硫和烯烃含量、提高汽油辛烷值预期的效果,催化裂化汽油性质得到大幅度改善.

从表6可以看出,重油提升管进料采用加氢精制混合蜡油后,柴油的硫质量分数由原来的0.951%下降到0.307%,效果明显,但十六烷值仍较低,需进一步加氢改质.

表6 轻柴油性质

3.3.3 气体性质重油提升管原料改为加氢精制蜡油前后的气体性质见表7.从表7可以看出,重油提升管进料采用加氢精制混合蜡油后,干气和液化气中的H2S含量下降,减轻了下游气体脱硫装置的负荷,产品质量容易控制.液化气中丙烯含量下降了5.1个百分点,这主要与汽油提升管掺炼重整拔头油和减少了焦化汽油有关系;同时,干气中的V(H2)/V(CH4)由原来的0.78下降到0.58,表明催化剂重金属污染减轻,这主要是由于重油提升管进料采用加氢混合蜡油,重金属Fe、Ni含量下降的缘故.

表7 气体性质 φ,%

3.3.4 平衡催化剂的性质和催化剂单耗重油提升管原料改为加氢精制蜡油前后的平衡催化剂性质对比见表8.从表8可以看出,重油提升管进料采用加氢混合蜡油后,平衡催化剂的金属含量总和由18 824 μg/g降低到10 057 μg/g,减少了8 767 μg/g,这主要是因为原料油改善后重金属含量降低.

表8 平衡催化剂的主要性质

在催化剂活性相同的情况下,重油提升管进料采用加氢混合蜡油后,催化剂单耗由0.9 kg/t 下降到0.5 kg/t,降低了0.4 kg/t,经济效益显著.

3.3.5 油浆性质重油提升管进料改为加氢精制蜡油前后的油浆性质对比见表9.从表9可以看出,两个阶段油浆密度都较高,说明两种原料配比下反应深度高,单程转化率高,回炼比低.

表9 油浆性质

3.3.6 装置能耗分析蜡油加氢装置开工前,重油提升管采用减压蜡油、焦化蜡油和溶剂脱沥青油的混合进料,装置的能耗为2 847MJ/t.蜡油加氢装置开工后,重油提升管采用全加氢精制蜡油进料,能耗的主要变化有:①生焦率由8.40%降低到6.32%,能耗降低了827 MJ/t;②停用系统管网来的工业风(标准状态)200 m3/min,能耗降低了147 MJ/t;③少用除氧水33 t/h,能耗降低了81 MJ/t;④主风用量减少,进一步优化主风机组运行,主风机组耗电量由4 200 kWh/h 降低到3 800 kWh/h,能耗降低了27 MJ/t;⑤停用外取热器,少产3.5 MPa蒸汽33 t/h,能耗增加760 MJ/t.因此,装置总能耗下降了322 MJ/t,降低到2 525 MJ/t左右.同时由于FDFCC-Ⅲ工艺降低汽油硫含量效果明显,催化裂化汽油的硫含量已经满足汽油质量指标的要求,停开了汽油选择性加氢装置,可降低全厂能耗84 MJ/t以上,折合成FDFCC-Ⅲ装置能耗,可以降低能耗335 MJ/t以上,实际装置能耗只有2 190 MJ/t左右,因此重油提升管采用加氢精制蜡油进料,装置能耗下降657 MJ/t.

3.3.7 环保效果重油提升管采用加氢精制蜡油作为原料后,再生烟气中的SOx含量和NOx含量大幅度减少,从再生烟气的分析结果来看,烟气中的SOx含量大幅度下降,标定和常规分析结果均在400 mg/m3以下,较好地解决了FCC装置加工含硫原料时烟气SOx含量高的问题.从长远发展考虑,对于环保要求日益严格的经济社会而言,烟气SOx含量的大幅度下降,将使烟气脱硫的成本大幅度下降.

4 建 议

根据中国石化洛阳分公司炼油加工流程和生产方案,建议重整拔头油不进汽油提升管,改进分馏塔顶油气分离器,以减少流量波动对汽油提升管和副分馏塔操作的影响,并减轻吸收稳定系统的压力;同时将作为蜡油加氢装置原料的减一线油改进汽油提升管进行改质,达到多产汽油的目的.

5 结 论

(1)重油提升管进料采用加氢精制处理后,其性质得到明显改善,硫、氮、重金属等杂质含量大幅度降低,装置产品分布改善,干气产率、焦炭产率、油浆产率分别下降了0.11,2.08,3.65个百分点,轻质油收率增加了6.34个百分点,总轻质液体收率提高了5.87个百分点;产品质量提升,汽油硫含量下降,可直接满足清洁燃料指标要求;装置能耗下降了657 MJ/t左右;催化剂单耗下降了0.4 kg/t,经济效益提高.

(2)充分利用汽油提升管改质降硫、降烯烃的作用,生产中通过不断优化汽油提升管混合进料品种、性质,在停开汽油选择性加氢装置的情况下,也完全可以使改质后汽油的质量达到国Ⅲ标准要求.

(3)重油提升管采用加氢精制蜡油作为原料后,再生烟气中的SOx含量在400 mg/m3以下,实现了清洁排放,环保效果好.

AbstractThis paper analyzes the operations of FDFCC-Ⅲ unit in Luoyang Company prior and post to revamping for processing hydrotreated gas oil. Results indicate that the product distributions are significantly improved when heavy oil riser processing hydrotreated gas oil due to the improved feedstock properties, the yields of dry gas, coke and slurry oil are reduced by 0.11, 2.08 and 3.65 percentage points, respectively; the light oils yield and total liquids yield is increased by 6.34 and 5.87 percentage points, respectively. The qualities of products are also improved, such as the sulfur content of gasoline is reduced to 0.015%. Furthermore, reductions of energy consumption and catalyst consumption are obtained, it is 657 MJ/t and 0.4 kg/t, respectively. The role of gasoline riser in reducing the sulfur and olefin contents of gasoline is obvious, without using gasoline selective hydrogenation process the gasoline qualities could meet the requirements of National Standard III for motor gasoline.

Key Words:FDFCC-Ⅲ; feedstock; gasoline; olefin; sulfur content; total light ends yield; energy consumption

TECHNOLOGY ANALYSIS OF PROCESSING VARIOUS PROPERTIES FEEDSTOCKS IN FDFCC-Ⅲ UNIT

Liu Jingxiang,Zhao Hua,Hou Yubao
(China Petroleum & Chemical Corporation,Luoyang Branch,Luoyang 471012)

2009-09-29;修改稿收到日期:2009-12-08.

刘静翔,高级工程师,1991年毕业于江苏化工学院石油加工专业,现从事炼油生产调度管理工作.