焦化汽油加氢装置长周期运行的优化

周兴

摘要：焦化汽油加氢装置由于反应器压降问题，频繁进行装置停工撇头操作，造成大量人力、物力的损耗。本文根据焦化汽油加氢装置现状，探讨焦化汽油加氢装置长周期运行的优化，对于目前汽油的加氢工艺也需要进行优化，才能保证产品质量符合相关技术要求。

关键词：汽油加氢装置；长周期运行；优化改造

一、焦化汽油加氢装置现状

500kt/a焦化汽油加氢装置单独加工延迟焦化装置出产的焦化汽油，由于焦化汽油原料性质恶劣，稳定性差，轻重馏分切割对结焦影响也较大，自2015年大检修后，装置陆续因反应器压降过高问题进行了4次停工撇头操作，装置开工周期受到极大影响。表1为各周期运行情况。

表1各周期运行状况统计表

时间	催化剂型号	运行周期/d	床层压降/MPa	加工量/t
2012.6～2012.10	FH－98	122	0.15	83030
2013.12～2015.5	FH－98	500	0.12	308988
(大检修停工)
2015.7～2017.3	FH－40C	613	0.45	509474
2017.4～2018.3	FH－40C	165	0.50	246158
2018.3～2018.8	FH－40C	153	0.40	117412
2018.9～2019.3	FH－40C	166	0.73	140017

周期运行对比如图1所示

1—运行周期;2—加工量

图1焦化汽油加氢装置各个运行周期对比

由上述图表可以看出，焦化汽油加氢装置自2017年后运行周期明显降低，加工周期及负荷大幅降低。

装置于2018年3月停工过程中对卸下的催化剂及垢样样品进行元素分析，如表2所示。

表2催化剂和垢样金属元素组成分析μg/g

样品名称	Fe	Ca	Si	Na
保护剂上垢样	14400	360	268	1090
蜂窝保护剂中垢样	67400	842	365	4080
保护剂3－1	910	848	4400	1010
保护剂6垢样	9550	316	1640	1220
脱硅剂	440	288	2610	878
脱硅剂(90cm处)	532	1230	6200	1290
FH－40C	424	800	2320	890

注:分析方法为ＲIPP124—1990。

表2金属元素分析结果表明，垢样中铁元素含量为9550～67400μg/g，蜂窝保护剂中垢样含铁较高;催化剂中铁含量较低，为424～910μg/g。钙元素含量较低，为288～1230μg/g。硅元素在脱硅剂和催化剂上含量较高，为2320～6200μg/g。钠元素含量为878～4080μg/g，其中蜂窝保护剂中垢样含钠较高。整体来看，催化剂中各种金属含量除了铁含量较高，其他金属含量在相对正常范围内，判断垢样中的铁元素主要来源于管线腐蚀和金属设备杂质带入。

表3非金属元素分析结果表明，垢样中碳含量为60.8%～81.3%，H/C(摩尔比)为0.71～1.21，说明垢样主要为生焦物，来源有可能是原料中烯烃等不饱和化合物在进反应器前受热缩合形成的生焦物，逐渐在反应器顶部沉积形成压降。催化剂中碳含量为6.79%～11.0%，H/C(摩尔比)为1.9～2.47，说明催化剂有一定程度的积碳，此次开工仅半年时间，催化剂积碳含量相对偏高。其他元素:氧含量为5.15%～7.2%、硫含量为0.36%～3.64%、氮含量为0.41%～0.60%，均在比较正常的范围内。

表3催化剂和垢样非金属元素分析%

样品名称	C	H	H/C(摩尔比)	O	N	S
保护剂上垢样	81.30	6.35	0.94	6.95	0.55	0.36
蜂窝保护剂中垢样	70.90	7.15	1.21	6.95	0.55	3.64
保护剂3－1	11.00	2.20	2.40	6.10	0.42	1.08
保护剂6垢样	60.80	3.60	0.71	7.20	0.60	1.10
脱硅剂	7.89	1.25	1.90	7.15	0.41	2.22
脱硅剂(90cm处)	6.79	1.25	2.21	5.2	0.51	1.41
FH－40C	7.52	1.55	2.47	5.15	0.44	2.89

因焦化汽油中烯烃、二烯烃等不饱和化合物极不稳定，尤其是二烯烃，受热发生Diels－Alder环化反应和聚合反应而形成大分子化合物，因此认为，由于原料中焦粉、二烯烃结焦堆积至反应器顶部形成高压降。故在装置现有的基础上(未增加烯烃饱和反应器)，需对反应器内构件进行改造，增加反应器容垢能力，改善物料流态，延长装置生产周期。

二、现有工艺改造的必要性

现阶段，许多企业使用的汽油原料是加氢汽油和脱苯汽油，通过适当调和后生产。加氢汽油和脱苯汽油分别由加氢装置和重整加氢装置加工而成。重整汽油几乎不含烯烃，而加氢汽油则含有不同比例的烯烃。然而，原油质量的变化会导致加氢汽油中烯烃含量的不同程度变化。据我国国Ⅳ汽油的相关标准规定，烯烃含量不得超过28％，该标准为强制性规定。为了满足相关质量要求，降低汽油加氢装置处理量可以控制汽油烯烃含量。但控制上游催化裂化装置汽油产品收率是实现该措施的基础。因此，同时实现汽油烯烃含量控制和提升企业效益的目的难以达成，从而导致企业整体

经济效益难以保证。因此，企业应改善生产工艺，提高生产能力和经济效益，同时保证汽油质量。

根据多个工艺改造事例总结得出，若企业采购多个汽提塔进行改造，可将部分加氢重汽油作为汽油改质的原料，从而提高重整加氢粗汽油的生产量。一方面，这种改造方式可以有效地降低加氢汽油中烯烃含量的生产量，同时也可以提高重整汽油产量的辛烷值和产量。因此，这种改造方式既可以实现控制汽油产品质量的目的，还可以提高企业的生产效益。

三、工艺改造内容

本文所提出的工艺改造方案适用于汽油加氢装置分馏塔底部分重汽油至柴油改制装置做原料，并能够完成重汽油饱和烯烃、脱硫后，完成以粗汽油做重整加氢装置原料的生产。可以通过变更流程和增设阀门的方法，实现汽油加氢装置分馏塔底重汽油到柴油改质装置作为柴油改质装置原料。

加氢脱硫进料泵是分馏塔底重汽油的加入点，并随着系统进入加氢脱硫反应器，随后以最小流量沿着系统管路返回C-1101.FI-0903为氢脱硫进料泵出口总流量，F1-0904则作为流量显示在进加氢脱硫反应器上，调节阀的流量可以通过计算其差值获得。需要将柴油改制装置设计安装在调节阀流程上，这样能够让汽油加氢装置分流底重汽油改进柴油改制装置处理的工艺改制目标。改制过程中需要将双阀设置在汽油加氢污油线至西面界区位置，并将盲板设置在双阀前后，这样能够有效隔离污油线界区部分。汽油加氢装置污油界线区流程的联通，可以以加设氢脱硫进料泵最小流量现成的方式实现，这样也能将工艺进行进一步的优化。

本技术改造功力能够让技术人员通过调节阀对汽油加氢装置进柴油改制装置的分馏塔底重汽油流量进行控制，并且也能计算出进入柴油改制装置的重汽油的流量。

四、实施效果

总体来说，通过技术改造，能够有效降低产品汽油中烯烃的含量，通过增加重整装置原料的方法，优化平衡汽油辛烷值损失。具体来说，改造后的效果有如下几点。

（一）汽油产品的烯烃含量得到有效控制

在炼油厂生产过程中，困扰技术人员的问题主要集中在烯烃含量的控制上，如果相关参数没有达到国家标准要求，那么就会导致汽车尾气中氮氧化物含量超出国家标准，进而引起环境污染问题。通过本文所提出的工艺优化方案，可以发现，对加工流程进行不断的优化，才能从根本上解决产品烯烃含量过高的问题。通过总结实际工程我们发现，加氢原理中烯烃含量较高的问题得到了有效的解决，可以说是从根源上完成了烯烃含量的控制与降低，并且企业在产品自检过程中发现，工艺改造后产品中烯烃的含量发生了明显且持续的下降，企业本身产品的质量得到了有效的提升。可见，企业通过本文所采取的方法，能够为后续生产满足国Ⅴ要求的产品提供了技术参考以及良好条件。

（二）增加焦化装置直供料，减少罐区来料

经过比较，改造后的设备明显提高了粗汽油产量，并且这些含硫和烯烃较低的原料对于汽油加氢装置非常重要。由此可知，优化工艺可以使企业获得更多种类的粗汽油，也有助于解决原料配置的问题。此外，企业可以通过重整反应生产高辛烷值的优质汽油，从而更加方便地进行汽油辛烷值的调整。

（三）有效平衡汽油产品的辛烷值损失

导致辛烷值损失的主要原因与烯烃饱和度相关，而烯烃也是高辛烷值的重要成分。目前，我国在FCC汽油质量优化工作中需着重解决烯烃体积分数过高的问题。在这一过程中，防止辛烷值的损失同样重要，值得进行攻关。然而，在生产过程中，FCC汽油的全硫分脱氢加硫会导致汽油中大部分烯烃被饱和，从而降低辛烷值，增加生产成本和投资费用。本文提出的技术改造方案可解决这一问题，平衡汽油的辛烷值损失。

结束语

综上所述，我国石化行业极为关注汽油加氢装置的长周期运行优化改造，许多企业在这方面已有了丰富的技术经验，可提高其汽油产品的质量，确保其符合相关技术标准，从而生产更高质量、更环保的汽油产品，造福人民群众。

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