加强工艺管理降低S Zorb装置精制汽油辛烷值损失

2018-10-16于善宝孙同根

石油炼制与化工 2018年10期

于善宝，郭宏，孙同根，陈刚

(中国石化金陵分公司，南京 210033)

中国石化金陵分公司(简称金陵分公司)Ⅱ-S Zorb装置建设规模为1.5 Mt/a，操作弹性为60%～110%，精制汽油控制硫质量分数不大于8 μg/g。2015年金陵分公司Ⅱ-S Zorb装置原料汽油辛烷值平均值为93.51，硫质量分数为273.20 μg/g，精制汽油辛烷值平均值为92.77，硫质量分数为0.91 μg/g，辛烷值损失为0.74个单位。中国石化S Zorb装置辛烷值损失平均值为0.82(原料汽油为91.66，精制汽油为90.78)，精制汽油硫质量分数平均值为4.66 μg/g(原料汽油为272.83 μg/g)。金陵分公司Ⅱ-S Zorb装置精制汽油辛烷值损失和精制汽油硫含量的控制在中国石化同类装置中均处于领先水平，但2016年以来该装置精制汽油辛烷值损失明显增大，由0.74上升至1.5左右。针对Ⅱ-S Zorb装置精制汽油辛烷值损失增大的问题，以下从原料汽油性质，吸附剂载硫、载碳量和工艺操作3个方面进行原因分析并提出相应的解决措施。

1 精制汽油辛烷值损失概况

自2016年4月以来金陵分公司Ⅱ-S Zorb装置辛烷值损失呈明显增大的趋势，具体见表1。原料汽油辛烷值平均值为93.73，精制汽油辛烷值平均值为92.24，辛烷值损失平均值为1.49，远高于2015年的平均值。

2 精制汽油辛烷值损失大的原因分析

2.1 原料汽油性质波动分析

为提高经济效益，金陵分公司Ⅱ-S Zorb装置间断掺炼部分从扬州外购的汽油(扬州汽油)，掺炼量约为8～15 t/h。表2为外购扬州汽油与上游催化裂化汽油性质对比。

表1 2016年4—6月Ⅱ-S Zorb装置汽油硫含量和辛烷值损失

2.1.1原料汽油硫含量波动大由表2可见，扬州汽油硫质量分数为614 μg/g，明显高于上游催化裂化汽油(硫质量分数为224 μg/g)。Ⅱ-S Zorb装置处理量为170 t/h，则原料硫处理量为38.1 kg/h，若扬州汽油的掺炼量为12 t/h，则原料硫处理量增加614 μg/g×12 t/h=7.37 kg/h，掺炼扬州汽油前后脱硫负荷增加约20%。

表2 扬州汽油与催化裂化汽油性质对比

图1为掺炼扬州汽油前后原料硫含量分析数据。由图1可见，间断式掺炼扬州汽油时，原料硫含量短时间内会快速升高，最高时相邻两个原料硫含量分析数据波动152 μg/g。为了保证掺炼时产品汽油硫含量合格，操作时会提高脱硫深度，此时会相应加大辛烷值损失[1]。

图1 掺炼扬州汽油前后原料硫含量分析数据

2.1.2原料汽油烯烃含量波动大扬州汽油烯烃体积分数为47.0%，明显高于上游催化裂化汽油(烯烃体积分数为23.5%)。Ⅱ-S Zorb装置处理量为170 t/h，若掺炼12 t/h外购汽油，则原料烯烃体积分数约增加1.7百分点。

图2为2016年1—6月原料烯烃含量变化趋势，表3为掺炼扬州汽油前后原料烯烃含量分析数据。由图2和表3可以看出：掺炼扬州汽油后原料烯烃含量大幅升高，停掺扬州汽油后原料烯烃含量大幅降低；原料烯烃含量的增加有利于促进烯烃加氢反应，会加大辛烷值损失[2]；同时，原料汽油烯烃含量频繁波动不利于装置脱硫深度的平稳控制，易造成脱硫深度过剩，进一步加大辛烷值损失。

图2 2016年1—6月原料烯烃含量变化趋势

φ，%

2.2 吸附剂载硫和载碳能力分析

图3～图6分别为待生剂载硫趋势、待生剂载碳趋势、再生剂载硫趋势、再生剂载碳趋势。由图3～图6可见，Ⅱ-S Zorb装置待生吸附剂和再生吸附剂的载硫量和载碳量均呈逐步降低的趋势。吸附剂上的硫和碳越少，吸附剂活性越高，烯烃饱和程度也越高，汽油辛烷值损失会越大。

图3 待生剂载硫趋势

图4 待生剂载碳趋势

图5 再生剂载硫趋势

图6 再生剂载碳趋势

2.3 工艺参数分析

2015年12月时装置精制汽油辛烷值损失为0.7，表4为2016年4—6月与2015年12月装置运行数据。由表4可见，相比于2015年12月，2016年4—6月金陵分公司Ⅱ-S Zorb装置循环氢量大，反应系统压力高，反应温度低。

表4 优化前Ⅱ-S Zorb装置运行数据

3 降低精制汽油辛烷值损失的措施

为降低Ⅱ-S Zorb装置精制汽油辛烷值损失，从2016年7月1日开始，从改变扬州汽油掺炼方式、提高吸附剂的载硫和载碳能力、优化操作参数3个方面采取措施。

3.1 改变扬州汽油掺炼方式

将扬州汽油掺炼方式由间断掺炼改为连续掺炼，现上游催化裂化装置掺炼扬州汽油量为10 t/h。改变掺炼方式后原料汽油硫含量和烯烃含量平稳，无大幅波动情况。

图7为改变扬州汽油掺炼方式后Ⅱ-S Zorb原料硫含量分析数据。对比图1和图7可以看出，改变掺炼方式后，Ⅱ-S Zorb装置原料硫含量平稳，相邻分析数据最大波动值仅为57.3 μg/g，较改变掺炼方式前原料硫含量变化范围大幅减小。

图7 改变扬州汽油掺炼方式后Ⅱ-S Zorb原料硫含量分析数据

图8为稳定掺炼扬州汽油后2016年7月Ⅱ-S Zorb装置原料烯烃含量分析数据。由图2和图8对比可见，7月Ⅱ-S Zorb原料烯烃质量分数最高为32.1%，最低为29.4%，波动幅度为2.7百分点，而1—6月 Ⅱ-S Zorb原料烯烃质量分数最高为32.0%，最低为20.4%，波动幅度为11.6百分点，改变掺炼方式后，原料烯烃含量变化幅度明显减小。

图8 稳定掺炼扬州汽油后Ⅱ-S Zorb装置原料烯烃含量分析数据

Ⅱ-S Zorb装置掺炼扬州汽油的方式由间断掺炼改为连续掺炼后，有利于装置的平稳操作，可以避免由于间断掺炼造成操作短时间内大幅波动的情况，有利于吸附剂活性的控制并降低辛烷值损失。

3.2 提高吸附剂的载硫和载碳能力

通过增加新鲜吸附剂的补充量可以提高吸附剂的载硫和载碳能力[3]。2016年7月1日至8月5日金陵分公司Ⅱ-S Zorb装置新鲜吸附剂的补充量由3 t/月(按1月为30天计)增加至5 t/月，共添加新鲜吸附剂10 t。图9～图12分别为补充吸附剂后待生剂载硫趋势、载碳趋势，再生剂载硫趋势、载碳趋势。由图9～图12可见，Ⅱ-S Zorb装置待生吸附剂和再生吸附剂的载硫量和载碳量均呈逐步升高的趋势。吸附剂上的硫和碳含量升高，则吸附剂活性降低[4]，烯烃饱和反应程度降低，汽油辛烷值损失会减少[2]。