优化操作，灵敏板温度及轻汽油抽出量对产品混合汽油硫含量的影响

李天明 杜星 王洋洋 韩梅

摘 要：催化裂化汽油，其硫含量占成品汽油硫含量的90%-95%，同时催化裂化汽油在我国成品汽油中占比例约为75%，因此罐区汽油中的硫主要来自与催化裂化汽油组分，为使催化裂化汽油脱硫率提高，通过控制分馏塔灵敏板（第13块塔盘）温度及轻汽油抽出量来控制轻汽油硫含量，并进行了分析和总结，为进一步优化操作处理提供了有利的条件。

关键词：催化裂化汽油；汽油加氢；脱硫；轻汽油

1.引言

庆阳石化汽油加氢装置是与中国石油石油化工研究院自主研发的清洁汽油生产技术。可将催化裂化汽油进行深度脱硫，实现国五清洁汽油调和组分的生产。庆阳石化公司汽油加氢是DSO技术首套成型应用的装置。2012年8月由石化设计院设计的1.5MPa级FCC汽油加氢脱硫装置，设计能力70万吨/年。主要设备有压缩机、反应器、塔器、加热炉、机泵等，

70万汽油加氢装置试车完毕之后，开始优化装置操作，对提高脱硫率、降低辛烷值损失、提高产品收率、降低烯烃含量，做了重点工作，本文对优化装置操作进行分析总结，以便为后续优化操作得出指导依据，并对工艺技术改进提出一些建议。

2.工艺过程

2.1 工艺原理

FCC汽油的加氢过程主要反应包括：含硫、氮、氧化合物等非烃类的加氢分解反应，烯烃的加氢饱和反应，此外进行烯烃的异构化；正构烷烃的异构化；部分低辛烷值的长链烃分子裂解为高辛烷值的碳五、碳六短链烃分子；部分烃类分子的加成反应。在选择催化剂上重点以加氢脱硫功能为主。

2.2 工艺流程

FCC汽油自重催来经过进入原料缓冲罐（D-102），通过进料泵（P-101）升压至3.5MPa，同氢气混合后与经换热至135℃，进入预加氢反应器（R-101）进行轻质硫化物转化为重质硫化物，轻的硫醇转化为重的硫醇，二烯烃选择加氢生成单烯烃，产物进入分馏塔进行轻重汽油分割，塔顶出不凝气及凝缩油，轻汽油从侧线采出直接去汽油产品罐区，重汽油进入加氢脱硫反应器（R-201）脱除硫醇，硫醚，噻吩及苯并噻吩和加氢后处理反应器（R-202）进行深度脱硫。反应产物经换热冷却后进入高压分离罐（D-201）。在高压分离罐（D-201）中进行气、油、水三相分离，分离出的油相经换热进入稳定塔，稳定塔塔顶出酸性气，塔底为产品重汽油，气相经脱硫后循环使用。流程如下图：

3.轻汽油硫含量的分配对混合汽油硫含量影响的因素

5月份对汽油加氢装置进行轻汽油探拔，装置加工量为92t/h，负荷为108%，加氢脱硫反应器（R-201）入口温度为252℃，在其他操作参数不变的情况下对原料及产品硫含量进行大量统计得出下表：

原料及产品质量，抽出比例列表如下：

由图可以看出随着灵敏板温度上升，轻汽油与混合汽油硫含量均呈上升趋势。当轻汽油硫含量比混合汽油硫含量小时，混合汽油硫含量较高。当轻汽油比混合汽油硫含量大4ppm时，轻汽油与混合汽油硫含量都较高。这两者都不可取，只有在轻汽油比混合汽油大2-3ppm时，此时混合汽油硫含量最低，轻汽油切割比例为0.294-0.298，呈最佳分配比例。下面就轻汽油的硫含量取值作详细分析。

稳定汽油的硫含量质检不做分析，可根据轻汽油与混合汽油硫含量来求得。由表可以看出：轻汽油的抽出量26t-28t，抽出比例为29.5-31%，灵敏板温度控制温度为132-138，在灵敏板温度变化不大的情况下，轻汽油抽出量无明显变化。随着灵敏板温度的提高，轻汽油抽出比例增大，与此同时轻汽油硫含量变化显著，对混合汽油硫含量影响较大。

汽油分馏塔的作用是将预加氢反应的流出物分割为轻汽油和重汽油，在控制轻汽油硫含量的同时，优化分配轻汽油和重汽油的馏分点，最大限度的获得高辛烷值的轻汽油，是工艺生产过程的控制目标。因选择性加氢反应器出来的反应物中有机硫集中在重馏分部分，如果只考虑轻汽油中硫含量越少越好，那么轻汽油与重汽油馏分点越低越好，可如果温度太低，轻汽油抽出就会减少，而影响汽油辛烷值的烯烃集中在轻馏分重汽油中，当重汽油抽出减少时，烯烃组分也相应减少，剩下的烯烃组分会随重组分一起去加氢脱硫反应器，烯烃组分加氢就会饱和生成低辛烷值的烷烃，汽油辛烷值损失增大，并消耗更多的氢气，造成炼油厂能源浪费，经济效益，环保指标降低。

在原料总硫一定的情况下，稳定汽油的含硫量与轻汽油的含硫量成幂函数关系，即 ，但又需满足分馏的条件，因此a的取值显得

特别重要。

当a=1时，轻汽油硫含量等于混合汽油硫含量，此时可通过轻汽油硫含量×轻汽油抽出比例+稳定汽油×（1-轻汽油抽出比例）=混合汽油硫含量求得稳定汽油硫含量等于轻汽油硫含量。

当a<1时，轻汽油硫含量小于混合汽油硫含量，此时轻汽油抽出较少，本属于轻汽油抽出部分的轻质硫化物随分馏塔底重油一起进入加氢脱硫反应器，从而影响加氢脱硫反应器的脱硫效果。又因催化汽油的辛烷值由含量较高的烯烃决定，进入加氢脱硫反应器的轻汽油中含有较多的烯烃，在较高氢油比和反应温度下烯烃大量饱和，汽油辛烷值损失较大，经济效益下降。过少的抽出轻汽油，轻汽油硫含量会减小，加氢脱硫反应器R-201及加氢后处理反应器R-202脱硫深度一定，重汽油脱硫率一定，造成部分重汽油未起到脫硫效果，导致混合汽油硫含量增大。此外轻汽油抽出过少会使塔内轻组分变多，塔内集聚过多会造成分馏塔操作不稳：塔底温度降低，塔顶温度上升，回流罐液位上升，回流增大，重沸炉炉膛温度增大，严重时会造成冲塔。所以在轻汽油硫含量比混合汽油硫含量低时，不但加氢脱硫反应器没有得到充分利用，还使产品辛烷值降低，得不偿失。因此在生产过程中出现上述情况应及时调整，避免辛烷值损失。

当 a>1时，即大幅提高灵敏板温度，轻汽油抽出比例增大，此时轻汽油硫含量大幅增大（轻汽油硫含量大于稳定汽油硫含量），进入加氢脱硫反应器R-201及加氢后处理反应器R-202的重汽油量会有所减少，则经过反应器的空速会增大，反应加深，有利于加氢脱硫反应的进行，稳定汽油硫含量会相对减少。但对加氢脱硫反应器R-201及加氢后处理反应器R-202而言，脱硫深度是一定的，当a的取值过大，大量抽出轻汽油减少加氢脱硫反应器的进料后，仍然有一部分硫（噻吩，苯并噻吩）难以脱除，那么过多的抽出轻汽油，轻汽油硫含量会增大，加氢脱硫反应器R-201及加氢后处理反应器R-202脱硫深度一定，重汽油脱硫必然是最大脱硫限度，而导致一部分催化剂未能起到脱硫效果而造成效率的浪费，导致混合汽油硫含量增大。此外轻汽油抽出减少，加氢脱硫反应器R-201及加氢后处理反应器R-202未起到降低烯烃作用，造成产品烯烃含量上升。因此合理控制轻汽油的抽出量及硫含量会对混合汽油的最终硫含量起到决定性作用。

4.汽油分馏塔轻汽油（LCN）抽出量的控制原理

根据Axens工艺包给出的硫含量与温度之间的关系（既温度调节器给定值与硫含量变化的修订率应该是每百万分之一重量的硫含量变化相对于温度调节器给定值0.25℃的改变），设置了总硫含量（AC）和分馏塔抽出温度（TC）串级，然后再与轻汽油抽出量（FC）进行串级控制回路，来实现工艺控制目标。

轻汽油抽出拾个复杂回路，开工阶段操作参数（他的进料量，进料组成，重沸器和冷凝器热负荷，塔板通量等）稳定的情况下，仅使用流量（FC）控制回路就可以实现控制轻汽油产品抽出量及产品硫含量的目的。而当正常操作时，操作参数不稳定，FC回路可以从其他控制器获得定值，即流量（FC）与分馏塔塔板（第十三块塔板）温度（TC）串级调节，TC作为FC调节器给定。这一串级控制可以减少由于操作参数变化引起的LCN含硫量波动，而设定TC自身调节器的给定值是保证LCN硫含量一个关键草书，本装置这个参数通过一台在线分析测量值AC与操作人员设定值进行一系列计算得出（前提是分析测量结果可靠），但由于分析频率较低（15分钟跟新一次），工艺响应时间较长且要求苛刻，传统PID的调节器已不能满足要求，一系列计算将在DCS系统中使用顺序控制来实现。

STEP2：从步骤1中得到的差值除以4（比率为？）来计算温度调节器给定所需的温度变化（℃）。即温度调节器给定值与硫含量变化的修订率应该是每百万分之一重量的硫含量变化相对于温度调节器给定值0.25℃的变化；

STEP3：考虑到温度的敏感性，要求温度调节器给定值得变化每次不大于0.5℃（即使STEP1計算所需温度调节器给定值变化远大于0.5℃，每次温度调节器给定值变化幅度不超过0.5℃），来控制方案的稳定性。

5.总结

从a的取值分析可以看出，要维持轻汽油硫含量比混合汽油硫含量大且满足轻汽油硫含量比混合汽油硫含量大2-3个ppm为产品硫含量最小范围。因此在调整操作过程中，通过调整灵敏板温度来保持轻汽油的硫含量比混合汽油硫含量大2-3个ppm，在此硫含量范围内轻汽油的切割比例为0.294-0.298，降低抽出比可增大轻组分进入加氢脱硫反应器及加氢后处理反应器，可以起到降低烯烃的作用。每次灵敏板的温度调节应该取0.25为最小调节值，0.5为最大调节值。每次灵敏板温度升高0.25℃，则轻汽油硫含量应相应升高1ppm。

参考文献：

[1]李扶山.选择性催化汽油加氢中分馏塔轻汽油抽出控制.中国科技期刊（文摘版）自然科学.2015年6月.