如何提高固定床催化重整装置液体收率

技术论文答辩2010年11月如何提高固定床催化重整装置液体收率作者：汪本林指导老师：李玉平二OO八年四月二十日11目录一、装置概述---------------------------------------------------（1）二、原料分析及选择------------------------------------------（1）三、预处理单元优化操作------------------------------------（2）四、重整反应单元优化操作---------------------------------（5）五、装置原料油物料核算------------------------------------（8）22一、装置概述本装置为15万吨/年固定床半再生式催化重整装置，是为满足生产90#以上高辛烷值清洁汽油而建设投产的。本装置由原料预处理和催化重整两部分组成，设计重整加工能力为15万吨/年。标定能力：预处理为17.9万吨/年，催化重整为15.1万吨/年，副产0.7万吨/年液化气用于民用，副产燃料气1.1万吨/年供本装置及系统使用，副产含氢气体1.3万吨/年，目前掺入燃料气系统做燃料，今后可用于加氢装置或对外供给。本装置是以常压蒸馏提供的低辛烷值的初馏~180℃直馏汽油组分为原料，重整部分采用了我国自行研制的新一代重整催化剂，同时还采用了两段混氢、重整催化剂两段混装、两段注氯等技术，以较低的反应压力来达到提高汽油辛烷值和保证一定的液体产率的。装置自投产以来，液体收率一直不理想，未达到设计值85%的要求。目前，装置更换了重整催化剂，为了更好的发挥新催化剂的最大能效，有效的提高装置的液体收率，提升装置经济效率。我通过对装置原料、单元操作优化，装置平稳运行，装置物料核算等几个方面来阐述分析有效的提高装置液体收率个人见解。二、原料分析及选择一、原料组分分析1.装置原料设计选择为常压直馏汽油组分，即初馏~180℃组分。具体数据如下：项目恩氏蒸馏℃族组成初馏点10%50%90%干点烷烃环烷烃烯烃芳烃数值407812316318855.5639.603.842.由于常压装置根据生产需求，直馏汽油干点≯170℃，原料组分发生变化。具体数据如下：项目恩氏蒸馏℃族组成初馏点10%50%90%干点烷烃环烷烃烯烃芳烃数值285910113215847.1746.7706.063.装置原料组分发生了变化。根据以生产高锌烷值汽油为目的的重整原料适宜馏程为：90-180℃。而≤C6的环烷烃本身已具有较高的辛烷值，33C6环烷烃转化为苯后其辛烷值是下降的，而且有部分被裂解成C3、C4或更小的分子烃，即降低重整液体产品收率，也使装置经济效益降低。因此，我认为重整原料应尽量切除≤C6的轻组分，即初馏点应控制在90℃左右比较适宜。同时，也可有效降低重整汽油的苯含量。二、原料组分的选择综合上述和为了满足原料预处理塔的平衡操作，我认为重整原料应选择切割后的馏程为85-170℃的馏分，即预处理塔塔底油初馏点应控制为﹥85℃。三、预处理单元优化操作一、原料预处理塔的优化操作1.预处理塔的物料平衡（以140吨/班计算）：项目流速（㎏/h）对进料（m%）合计（㎏）进料量17500140000塔底循环量3500080%（最大量）280000塔顶回流量5000-55003.5-3.041600拔头油外甩量≯3500≯20%28000塔底抽出量1380079%1100002.操作参数：项目原指标现指标塔底温度（℃）150-170152±3炉出口温度（℃）160-180160±5塔顶温度（℃）55-8555±5塔顶压力（Mpa）0.35±0.020.3±0.02回流比2.5-3.0（相对拔头油）＜2.5塔底循环量（㎏/h）4235进料温度（℃）13350±5塔底液面50±1045±5回流罐压力（Mpa）0.25±0.020.23±0.02回流罐温度（℃）50≯30回流罐液面50±1045±53.说明：（1）由于原料组分变轻，C-101操作参数根据实际最佳运行效果可调整为现指标。（2）以安全运行最低液面控制塔底、回流罐液位，减少油品在系统过程中的停留时间。（3）以塔的物料平衡、热平衡为主要控制手段，即控制好塔底液面、塔顶温度参数平稳，减少因操作波动对系统的影响。（4）减少或停止塔顶不凝气的外排，即尽量控制低压瓦斯系统排放量，减少塔顶气体中C5的损失，控制好塔顶后冷器冷后温度≯30℃，使44塔顶气中C5组分充分回收，拔头油外甩量控制在定量，可以保证塔顶压力平稳。（5）由于塔顶气不外排，易造成塔顶空冷器管束介质流速降低，塔顶注有缓蚀剂，长时间低速流动易使管束保护膜增后或堵塞，使塔顶压力升高，造成塔操作波动。因此，当塔顶压力与回流罐压差＞0.07Mpa时，必须采用缓蚀剂泵出口接除氧水反冲洗处理（缓蚀剂用除氧水稀释后注入的），保证空冷器管束畅通，平稳塔顶压力。注意操作时，回流罐现场必须加强脱水，保证塔顶回流不带水。（6）由于地处北方，气候对塔的操作温度影响较大，尤其是塔顶冷后温度。夏、秋季节气温较高，冷后温度易升高，塔顶气冷却回收损失增大，应及时调整空冷风机供风量或冷却器冷却水量，使冷后温度控制在指标范围内。冬、春季节气温较低，易使冷后温度过低，增加了冷却能耗，应及时关停空冷风机或降低冷却水量，在保证冷后温度达标的情况下减少能耗损失。（7）装置循环水质量的好坏对冷却效果影响很大。在质量变差时，冷却器应经常采取系统增压反冲洗或装置内增设冷却器增压冲洗设备进行冲洗，保证冷却效果，使系统油气很好的分离和回收，降低C5组分的损失。4.产品质量的控制（1）塔底油：初馏点85±2℃（在生产方案以降低重整汽油苯含量为方案时可提高至90℃以上）。（2）塔底油C5、C6环烷烃含量可控至在20-25%。二、原料预精制的优化操作1.预加氢反应器的作用（1）除去重整原料中的非烃化合物（S、N、O等化合物）和金属有机化合物（As、Pb、Cu等化合物），使之符合重整催化剂对原料的要求。（2）使原料的烯烃等不饱和烃通过加氢生成饱和烃。2.预加氢操作参数：项目原指标现指标反应温度（℃）280-330285反应压力（Mpa）2.452.45氢油比（Nm3/m3）267≮200空速（hr-1）44进料量（T/h）11.5-2313.8高分罐压力（Mpa）2.02.0高分罐液面40±1040±5高分罐冷后温度（℃）40≯353.说明：55（1）反应温度通常是用反应器入口温度控制的，用以调整必须的脱硫、脱氮率。通常控制在所需的最低值，过高的入口反应温度是无益的，它将导致过高的生焦量，而且有裂化反应发生，缩短装置安全运转周期和增加液体收率损失。现指标反应温度为285±1℃，可以满足重整原料对S、N含量的要求。调整反应温度可根据预加氢精制后原料油S、N含量的高低进行。（2）反应压力的提高可以增加预加氢反应的深度，有利于脱除杂质，并可以减缓催化剂积碳速率。但是，反应压力是根据装置安全、操作费用设计的，设计好的操作压力是一个定值。操作过程中反应压力通常不做调节，由高分罐控制压力决定的。现指标2.3Mpa是因为通过技术改造在反应器后增设了脱氯罐，减少了由于原料含氯反应产物生成氯化铵结晶堵塞预加氢换热器管束的几率，消除了系统安全运行的隐患。（3）氢油比的提高，也就是提高氢分压，有利于加氢反应，减缓催化剂积碳速率，利于反应热的导出，避免或减少反应床层温升。但是，氢油比过大，将会影响装置处理量，增加能耗，不利于装置经济运行。预加氢氢气由重整反应单元提供的，保证预加氢脱S、N效率的氢纯度最小允许值为70-80%（摩尔），目前重整循环氢氢纯度在85%以上、H2S含量＜5%（摩尔），不会影响预加氢脱S、N效率，而且在加工直馏石脑油新氢补充量保持在200Nm3/m3油也不会影响预加氢脱S效率，因此将氢油比调整为200Nm3/m3即满足生产需要，同时降低了能耗。（4）降低高分罐冷后温度有利于反应产物气液分离，利于气体提纯、液体回收。三、蒸发脱水塔的优化操作1.蒸发脱水塔的作用：进一步脱除原料油中的微量S和微量H2O，保证重整原料油S、H2O含量在控制指标内，生产合格的精制油。2.操作参数：项目原指标现指标塔底温度（℃）268210±3炉出口温度（℃）278215±5塔顶温度（℃）9850-70塔顶压力（Mpa）1.470.9-1.2回流比0.3-0.5（对进料）0.3-0.5（对进料）塔底循环量（㎏/h）4242进料温度（℃）20250±10塔底液面50±545±5回流罐压力（Mpa）1.421.066回流罐温度（℃）50≯35回流罐液面50±545±53.说明：（1）现指标在实际运行中能满足重整原料油各项质量控制指标的需要。（2）在搞好塔的平稳操作和质量指标控制外，主要是控制好塔顶温度在下限和塔顶油气的冷后温度达标，加强塔顶油气冷却回收工作，减少C5组分的损失。（3）当装置满负荷运行时，塔底油拔头油组分含量＞15%时，塔顶负荷增大时，可考虑蒸发脱水塔塔顶外甩部分拔头油掺入稳定汽油中的技术改造，增加装置处理能力，降低负荷增大后的液体损失。项目数值密度（kg/m3）730恩式蒸馏HK（℃）85恩式蒸馏10%（℃）95恩式蒸馏50%（℃）110恩式蒸馏90%（℃）135恩式蒸馏KK（℃）170砷（As）ppb＜1铅（Pb）ppb—硫（S）ppm≯0.5氮（N）ppm≯0.5铜（Cu）ppb＜10水（H2O）ppm＜5族组成烷烃环烷烃烯烃芳烃48.446.2205.3877四、重整反应的优化操作一、重整反应原料的要求：二、操作参数：项目数值入口（℃）出口（℃）温降（℃）反应温度（℃）R-20148039090R-20248543550R-20348946920R-20449348310反应压力（Mpa）反应器入口入口（Mpa）压差（Mpa）R-2011.60.04R-2021.50.05R-2031.40.01R-2041.30.03空速（h-1v）2氢油比（v：v）一段1200二段600循环氢纯度（m%）＞85高分罐D-201压力（Mpa）1.2高分罐D-201液位（m%）40±5高分罐D-201冷后温度（℃）≯30技术论文答辩2010年11月重整反应操作参数及原料性质对产品收率的影响：操作参数变化状态产品收率反应压力升高下降反应温度升高下降空速增大上升氢油比增大无变化原料性质芳烃潜含量升高升高初馏点升高升高终馏点升高升高三、.重整反应过程控制1.反应温度：是用来控制产品质量和产品收率的主要参数。选定适宜的反应温度通常要催化剂的活性和稳定性考虑，催化剂活性、稳定性好的一般选用较低的反应温度。由于本装置是新更换的催化剂，其活性和稳定性都在高水平，因此反应温度选用较低温度控制比较适宜，分别为480、485、489、493℃，反应生成油辛烷值可达到95以上，满足生产需要。选定适宜的反应温度还应考虑保证有一定的液体产物的收率。提高反应温度不仅能使各主要的化学反应速度加快，而且对强吸热的环烷烃脱氢反应的化学平衡有利；但是，提高反应温度会使加氢裂化反应加剧，使液体产物收率降低。特别是当反应温度超过适宜温度后，不希望发生的副反应加剧，所以操作温度不能过高。根据重整反应所发生的各主要反应来看，环烷烃脱氢反应反应速度最快，在一反、二反基本上是定量完成的，并且产生大量的氢气，其在480-485℃时就可达到平衡，为重整提供了所需的氢气，因此一反、二反22反应温度保持480-485℃基本不变，只有随运转周期延长和催化剂活性下降产氢量低时在作调整，操作中注意保持温度平稳。三反、四反反应温度的调整是根据生产指标、加工量的变化而调整的，一般调整范围在1-3℃/次，不能过频，以满足生产指标的最低温度为最佳，严格遵循“降量先降温，提量后提温”原则。各反应器反应温度是通过入口温度来控制的，也就是控制好各反应炉出口温度，因此反应炉出口温度平稳、达标是关键。2.反应压力：装置催化剂和原料选定后，操作压力也就选定了，通常保持不变，不作为调节手段。因为，提高反应