1 装置现状
1.1 操作参数及产品质量
50万吨/年柴油改质异构降凝装置按照生产国Ⅳ车柴标准设计, 其精制柴油硫含量能够降低到50ppm以下。在实际生产中, 车间根据厂部需求调整切换生产法案, 可执行国Ⅱ方案、国Ⅲ方案、国Ⅳ方案及降凝方案。随着精制柴油产品质量要求越高, 具体为硫含量要求越低, 装置反应条件越为苛刻, 主要体现在:反应温度和压力越来越高, 空速越低, 氢油比越高。在装置现有条件下, 基本能够满足我厂柴油生产需要。
1.2 柴油产品质量升级所面临的困难
柴油改质装置在目前条件下, 装置生产国Ⅳ车柴时, 精制柴油硫含量能够满足国标要求;在生产低凝柴油时, 脱硫反应器温度高达390℃, 很接近催化剂的使用极限温度。目前装置处于生产周期的前三分之一, 预留的提温空间较小, 不利用装置长周期运行;反应系统长时间处于较高温度, 存在催化剂床层飞温风险, 也不利用保障设备安全。在面临柴油质量升级国Ⅴ标准时, 装置现有催化剂及相应设备无法满足生产需求, 所以必须要对柴油改质装置进行相应技术改造。
2 解决方案
由于国Ⅳ柴油标准只是一个过渡标准, 国家将在2018年全面实行国Ⅴ柴油标准。柴油产品将面临再一次质量升级的任务, 为了提前做好准备, 应针对50万吨/年柴油改质装置做以下工作:
(1) 优选具备生产国Ⅴ柴油的催化剂, 对装置现有催化剂进行更换;
(2) 对改质反应器进行内构件改造, 对催化剂实行密相装填;
(3) 增设循环氢脱硫系统, 稳定循环氢中硫化氢浓度在较低水平;
(4) 对装置DCS及工艺连锁系统升级改造, 提高装置安全保障水平。
3 方案实施
3.1 优选具有生产超低硫、芳烃饱和功能的柴油加氢催化剂, 对装置现有催化剂进行更换
将柴油改质装置目前精制柴油与国Ⅴ车柴标准对比, 共有三项指标达不到标准:硫含量、水分和机械杂质。国Ⅴ柴油标准要求硫含量降低到10ppm以下, 同时要求更低的芳烃含量。目前柴油改质装置使用的加氢脱硫催化剂不具备生产超低硫及芳烃饱和能力, 所以需要在实施国Ⅴ柴油标准前为柴油改质装置更换新的催化剂, 该催化剂将具有能够生产超低硫及芳烃饱和能力。通过国内近年来柴油超深度脱硫催化剂的应用对比分析, 建议玉门炼油厂50万吨/年柴油加氢改质装置升级国V方案使用催化剂型号为石科院研发的RS-1000型加氢催化剂。
3.2对柴油改质装置反应器实施内部结构改造, 实行催化剂密相装填
生产超低硫柴油时, 需要在反应器中装填更多的催化剂, 以便降低反应空速, 提高反应深度;同时又有防止催化剂床层发生沟流和偏流, 避免精制油质量发生波动。由于以上原因, 柴油加氢装置在生产超低硫柴油产品时, 通常采用催化剂密相装填, 催化剂装填量将较普通装填增加25%左右, 降低了反应空速, 同时还能有效防止物料在反应器中产生沟流或偏流而影响产品质量。目前柴油改质反应器不适合密相装填, 必须对内部结构进行改造, 这将需要专业机构对其进行评估、设计和改造。
3.3 增设循环氢脱硫系统, 将循环氢中硫化氢含量稳定在较低水平
循环氢中硫化氢浓度高低直接影响加氢脱硫反应深度, 循环氢浓度越高, 在相同反应温度和空速下精制柴油硫含量也越高。目前柴油改质装置主要通过排放尾氢的方式来维持循环氢中的硫化氢水平, 硫化氢浓度在2000ppm左右, 如此高的硫化氢浓度, 会抑制脱硫反应, 无法生产出硫含量低于10ppm的国Ⅴ柴油。
鉴于柴油改质装置的现状和柴油产品质量升级的需要, 有必要对柴油改质装置进行增设循环氢脱硫系统改造。自装置外来的贫胺液进入胺液罐, 再经注胺泵升压后进入循环氢脱硫塔, 富胺液自循环氢脱硫塔底流出, 罐底富胺液送出装置。
3.4 对装置DCS及工艺安全联锁系统改造升级
对柴油改质装置现有DCS系统升级改造。由于新增了循环氢脱硫系统, 需在DCS系统中增加该部分仪表控制系统;同时, 由于在生产国Ⅴ柴油时, 反应温度、压力及空速等操作参数都将发生较大变化, DCS系统中的参数报警值也需按照国Ⅴ方案修订。
用SIS系统更换现有ESD控制系统。装置现有安全保重主要由DSC工艺连锁及大机组ESD控制系统, 改造后将统一整合为SIS系统。SIS系统主要负责两大部分:装置的联锁保护、4台压缩机组的联锁保护。系统具有完善的硬件、软件故障诊断及自诊断功能, 自动记录故障报警并能提示维护人员进行维护。
4 结语
由于玉门炼油厂柴油产量较大, 即使70万吨/年柴油加氢精制装置投产后, 仍不能全部处理, 50万吨/年柴油改质装置仍将担负清洁柴油生产任务, 在生产国Ⅴ柴油前必须要对其进行改造。玉门炼油厂应组织进行可行性评价, 委托相关机构核算设计, 争取早日完成50万吨/年柴油改质装置柴油产品质量升级国Ⅴ标准技术改造, 为柴油产品质量全面升级创造条件。
摘要：玉门炼油厂为了柴油产品能够满足新的国家标准, 2017年将执行国Ⅴ柴油标准。柴油改质装置是负责玉门炼油厂清洁柴油生产的主要装置, 其柴油产品质量直接影响出厂柴油质量。装置按照生产国Ⅳ柴油标准设计, 生产条件离生产国Ⅴ柴油标准有很大差距, 为了确保玉门炼厂柴油产品质量能适应新的国家标准, 提前做好柴油产品质量升级换代部署工作, 必须确定升级国Ⅴ的实施步骤和具体方案, 对柴油改质装置进行技术改造。
关键词：柴油,国Ⅴ质量升级,解决方案
参考文献
[1] 王金兰, 赵建炜.国Ⅴ汽柴油质量升级解决方案的探讨[J].炼油技术与工程, 2011, 41 (9) :55-59.
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