柴油加氢装置质量升级运行分析

岳建华 ,李建兵,顾小伟

(1.山东润泽化工有限公司，山东 东明 274500；2.山东易阳石化节能装备有限公司，山东 济南 250101)

随着国民经济的快速发展,人民的生活水平得到了很大的提高,在国内形成了一个庞大的燃料油消费市场。尤其是近几年快速发展的农业、汽车工业和航空运输业,对各种燃料油的消费量增加很快。与此同时,环保问题也越来越受到国家的重视,近几年,我国的汽油和柴油质量标准也在不断升级。250万t/a柴油加氢精制装置在利用现有催化剂的基础上，利用三天时间，通过调整操作参数的方法进行尝试，以判断柴油成品硫含量能否达到国V标准。

1 装置简介

装置规模：250万t/a，加工下限：60%；加工上限：100%。

装置建设性质：2010年动工，2012年一次开车成功。

装置组成：反应、分馏、脱硫、压缩机、加热炉等部分。

装置原料：直馏柴油、焦化柴油、焦化汽油和氢气，自系统管道送入装置。

主要产品：石脑油、精制柴油，自装置管道送至系统。

生产制度：年开工时数按8400 h设计，连续生产。

2 装置工艺技术特点

(1)装置采用再生后的HR648和HR608催化剂及补充一部分新催化剂HR648。

(2)反应部分采用炉前混氢技术。

(3)为了减少设备及管线的腐蚀，提高循环氢的氢纯度，设置了循环氢脱硫系统。

(4)反应器为热壁结构，内设三个催化剂床层，床层间设冷氢盘；采用新型反应器分布器及急冷箱，使混合更加均匀。

(5)原料油经自动反冲洗过滤器进入反应系统，避免了催化剂床层过早出现较大的压降，延长了装置的操作周期，自动反冲洗过滤器采用氮气辅助反冲洗技术。

(6)装置反应部分采用热高分工艺流程，减少反应流出物冷却负荷，优化换热流程，降低了装置能耗。

(7)高压换热器采用螺纹锁紧环双壳程结构，一是螺纹锁紧环换热器结构紧凑、占地少；二是换热效率高、节约换热面积、密封性能好、不易泄露、运行周期长。

(8)分馏部分采用双塔汽提流程。热低分油和冷低分油混合后进入硫化氢汽提塔脱除硫化氢，然后再进入分馏塔切割石脑油、柴油、加氢蜡油产品。

(9)在热高压分离器和热低压分离器之间设置液力透平，用于驱动反应进料泵，充分回收能量，降低装置能耗。

(10)热高分气空冷器的管箱采用丝堵式结构。

(11)反应进料加热炉采用双室单排双面辐射卧管立式炉。辐射盘管采用单排水平管双面辐射布置，其目的在于保证管内两相流动能达到理想的流型，并且使得管外热强度和管壁温度较为均匀，提高管材利用率。分馏塔进料加热炉采用对流-辐射型圆筒炉，工艺介质先经对流室再进入辐射室加热至工艺所需温度。为提高加热炉的效率，两台加热炉共用采用空气预热器回收余热。

(12)在反应流出物空冷器入口处设注水设施，以降低循环氢中硫化氢和氨的浓度，并避免铵盐在低温部位的沉积。

(13)汽提塔顶设注缓蚀剂设施，减轻塔顶流出物中硫化氢对塔顶系统的腐 蚀，塔底设蒸汽汽提。

(14)催化剂预硫化采用液相硫化方法，催化剂按器外再生考虑。

(15)新氢压缩机采用往复式压缩机，一开一备。

(16)循环氢压缩机采用离心式压缩机，通过中压蒸汽透平驱动，背压蒸汽送入1.0 MPa蒸汽管网。

3 运行分析

装置经2016年3月升级改造更换催化剂及2018年7月份催化剂进行再生后，年处理能力为238万t，以直馏柴油、焦化汽油、焦化柴油为原料，主要产品为国Ⅴ排放标准的加氢精制柴油产品和部分加氢石脑油，同时副产少量气体及轻烃，加氢石脑油作为连续重整装置的原料。

柴油加氢精制装置采用单段固定床一次通过式加氢工艺，热高分流程，装置现设计体积空速为1.63 h-1，反应器入口压力8.10 MPa，氢油体积比400∶1，按国V柴油方案生产。

3.1 原料性质及操作条件

(1)混合原料油性质分析，见表1。

表1 混合原料油性质分析数据

根据表1混合原料油性质实测值与设计值对比数据，可以看出，加氢精制装置催化剂HR648和HR608再生及补充一部分新催化剂HR648后，生产国V柴油所用的混合原料油性质总体比设计值要好，混合原料油实测值符合设计要求。

(2)主要操作条件，见表2。

表2 反应系统主要操作条件数据

根据表2实际工艺操作参数与设计值对比数据，可以看出，加氢精制装置催化剂HR648和HR608再生及补充一部分新催化剂HR648后，生产国V柴油期间，反应压力已达到设计值，接近设计反应压力上限值，反应器入口实际操作温度高于设计末期值1.8℃，床层实际操作平均温度，高于床层设计初期平均温度值29.2℃，低于床层设计末期平均温度值6.8℃，底部床层出口温度实际操作温度高于设计初期值34.8℃，低于设计末期出口温度值1.2℃。

3.2 产品质量情况

主要产品型值分析数据见表3。

根据表3统计数据，可以看出：

精柴设计密度为847 kg/m3，化验分析结果平均值为835.5 kg/m3，低于设计值11.50 kg/m3；石脑油设计密度为719 kg/m3，化验分析结果平均值为713.6平均值，低于设计值5.4 kg/m3。

精柴设计硫含量<10×10-6，化验分析结果平均值5×10-6，低于设计值5×10-6，达到国V标准。[2]

石脑油设计硫含量<5×10-6，化验分析结果平均值为5×10-6。

石脑油设计氮含量<1×10-6，化验分析结果平均值为<0.2×10-6，达到设计值。

精柴设计十六烷指数50.0，化验分析结果平均值为53.1，高于设计值3.1。

精柴馏程95%点设计温度为362℃，实测温度平均值为360.3℃，低于设计值1.7℃，低于国V标准要求的≯365℃，达到标准要求。

表3 主要产品性质分析数据

3.3 能耗情况

加氢精制装置设计综合能耗为12.54 kgEO/t，加氢精制装置催化剂HR648和HR608再生及补充一部分新催化剂HR648后，生产国V柴油期间装置综合能耗为13.71 kgEO/t，高于设计值1.17 kgEO/t。

此次，加氢精制装置催化剂HR648和HR608再生及补充一部分新催化剂HR648后，生产国V柴油期间装置实际综合能耗高于设计值。

4 结论

依据250万t/a加氢精制装置国V柴油生产结果数据来看，加氢精制装置在加工量为满负荷283 t/h，混合原料油硫含量平均值为0.7%，低于设计值0.735%，反应压力平均值为7.52 MPa，反应器入口实际操作温度高于设计末期值1.8℃，床层实际操作平均温度高于床层设计初期平均温度值29.2℃，低于床层设计末期平均温度值6.8℃，底部床层出口温度实际操作温度高于设计初期值34.8℃，低于设计末期出口温度值1.2℃，氢油比为412∶1的情况下，生产的精制柴油可符合国V标准。

加氢精制装置国V柴油生产结果数据显示，催化剂HR648和HR608再生及补充一部分新催化剂HR648后，反应器R-101催化剂床层实际操作温度已达到催化剂末期设计温度，再生后催化剂HR648和HR608及补充一部分新催化剂HR648的活性没有达到预期效果，催化剂活性低。