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超级石化推荐:固定床渣油加氢装置生产低硫船用燃料油调合组分的工业实践!

原标题:超级石化推荐:固定床渣油加氢装置生产低硫船用燃料油调合组分的工业实践!

1.中国石油和石化工程研究会定于2022年3月23~25号在四川成都举办“2022(第 二届)中国石油化工仓储及储运罐区产业技术大会”。超级石化(ID:superpc91 )2.中国化工学会定于2022年5月18-20日在宁波举办“2022年(第三届)中国石油化工设备检维修技术大会”。超级石化(ID:superpc91 )

超级石化主要内容:为把握IMO2020船用燃料油低硫化政策的机遇,加快推进低硫船用燃料油生产规划,中国 石化上海石油化工股份有限公司积极布局低硫船用燃料油的生产,利用渣油加氢装置的加氢渣油生产 低硫重质船用燃料油,从2018年9月开始进行船用燃料油调合试验油的生产,不断总结和优化低硫重 质船用燃料油的生产方案,截止到2020年7月底已累计生产和销售235. 7 kt低硫重质船用燃料油。对 该固定床渣油加氢装置试生产和正式生产低硫船用燃料油的过程进行了总结,讨论影响低硫船用燃料 油质量的各项因素,分析生产低硫船用燃料油对装置运行的影响,并对今后低硫船用燃料油的生产提出 相应的建议

随着全球环境污染的不断加剧,国内外都对 船用燃料油的硫含量进行严格的限制。国际海事 组织(IMO)要求自2020年1月1日起全球船舶使 用的燃料油硫质量分数将从之前的不大于3. 5% 降低至不大于0.5%1。新规定实行后,船用燃料 油硫含量将下降86%。中国作为IMO的缔约国 及理事会A类成员国,有责任执行IMO的各项决议。我国交通运输部也印发了相应的排放控制政 策及实施方案进一步加强了对沿海排放控制 区和内河排放控制区船用油的硫含量限制。

目前,世界咨询机构对2020年全球低硫船用燃料油 需求量的预测大体在230〜290 Mt,另据IHS Markit预测2020年全球船用燃料市场需求量在 260 Mt左右,高、低硫燃料油需求量必将出现此消 彼长的过程。 为把握IMO针对2020年船用燃料油低硫化 政策的机遇,进一步优化企业产品结构和提升经 济效益,中国石化上海石油化工股份有限公司(简 称上海石化)积极布局低硫船用燃料油的生产研究,利用固定床渣油加氢装置的加氢渣油生产低 硫重质船用燃料油。

装置于2018年9月开始生产船用燃料油调合试验油,并于2019年1月生产出 国内首批12 kt低硫船用燃料油。该船用燃料油 用于行船试验取得了良好的效果,使上海石化成为国内首家生产该油品的企业。经过一系列的试生产后,装置从2019年第4季度开始正式生产 低硫船用 燃 料 油 。 从开始行船试验至2020 年 7 月,装置已累计生产235.7 kt低硫船用燃料油。

以下对该固定床渣油加氢装置试生产和正式生产 低硫船用燃料油的过程进行总结,讨论影响低硫 船用燃料油质量的各项因素,分析生产低硫船用 燃料油对装置运行的影响,并对今后低硫船用燃 料油的生产提出相应的建议。

生产调合试验油时,对装置进行了两次调整试验。第一次调整试验的目的是将加氢渣油黏度 (50 C)调整至160 mm2/s以上,具体调整内容是:将分馏塔进料加热炉出口温度从362.0 C提高至 363.0 C,催化裂化重柴油(简称催化重柴油)掺炼 量从20 t/h降低至15 t/h,渣油加氢精制柴油(简 称精制柴油)侧线 C,精制柴油抽出量从45. 5 t/h提高至49. 5 t/h,所得精制柴油的终馏点大于380 C ;继续将分 馏塔进料加热炉出口温度逐步提高,从363.0 C提高至36& 5 C,精制柴油侧线 t/h, 所得加氢渣油黏度(50C)达到165. 6 mm2/s。第 一次调整试验期间,根据装置操作进程,先后采集 了 4组样品,每组加氢渣油和精制柴油的主要性质 见表1。由表1可以看出,第四组样品中加氢渣油 的黏度(50C )为165. 6 mm2/s,达到了调整目标, 但其硫质量分数大于0.5% ,必须与其他油品进行 调合才能生产低硫船用燃料油。

渣油加氢装置试生产低硫船 用燃料油,需要对目前的物料流程进行改造,改造 时分别对精制柴油和加氢渣油新增了相应的管 线。对精制柴油新增管线,对加 氢渣油新增管线。

从试生产调整过程来看,当原油为巴士拉原油 时,加氢渣油硫含量较高且难以脱除,切换为沙中原 油后硫含量大幅下降,表明原料性质对生产低硫船 用燃料油影响最大,在今后的生产过程中为保护催 化剂,应尽量通过调整原油来控制加氢渣油硫含量。当装置处理负荷较高或掺渣比较高时,加氢 渣油硫质量分数同样难以降至0. 48%以下,生产 备料时同时需控制处理量及掺渣比。此外,本次生产行船试验油过程中黏度指标 要求降低,未进行精制柴油深拔,低硫船用燃料油 黏度较低。

渣油加氢装置从2019 年9 月开始正式生产低 硫船用燃料油,并于当月生产了第一批次的低硫船 用燃料油,此后又分十几个批次共生产了 223. 7 kt。从实际的生产结果来看,影响低硫船用燃料油主要 指标(硫含量和50 C黏度)的因素有原油配比、装置 负荷、原料掺渣比、反应温度、精制柴油95%馏出温 度等,以下通过控制变量的研究方法分析各种因素 对于低硫船用燃料油性质的影响,以期得到不同条 件下低硫船用燃料油生产的最优方案。

由于低硫重质船用燃料油较正常的加氢渣油 硫含量更低、黏度更高,因此必须提高催化剂床层 温度以提高脱硫率,同时提高分馏塔进料加热炉 出口温度以提高柴油拔出率,装置操作条件较正 常运行发生了较大的变化,以下从反应部分和分 馏部分两个方面分析生产低硫重质船用燃料油对 固定床渣油加氢装置的影响。3.1生产低硫船用燃料油对反应部分的影响 生产低硫船用燃料油通常要提高反应温度以 提高脱硫率,根据中国石化石油化工科学研究院 预测,预计每次生产低硫船用燃料油期间两个系 列的反应器CAT均提升2 C,因此推算生产低硫 船用燃料油会将两个系列的催化剂寿命各缩短1 个月左右。在实际生产过程中,受新冠肺炎疫情 影响,2020年3月装置B系列第五周期运行473 天后提前停工换剂检修,在停工过程中保护反应 器R1801出现大面积热点,装置被迫延长了柴油 循环和氢气循环降温时间。为了分析热点产生的 原因,对B系列第四周期和第五周期处理量、掺渣 比等数据进行了对比分析,结果见表13。

从表13可见,B系列第五周期较第四周期运 行时间短,渣油处理量少,但金属镍和钒总沉积量 增加6. 7 t,铁和钙的沉积量同比增大152. 63%和 87.5%,同时掺渣比从第四周期的56.81%大幅上 升至第五周期的61.07%。因此可初步推断:由于 装置在B系列第五周期运行至330天左右开始生 产低硫船用燃料油,原料掺渣比的大幅提升,残炭 和金属的增加导致催化剂结焦加速,催化剂床层积炭56 ,催化剂活性降低,反应器床层压降不断升 高,最终形成大面积热点。A系列第五周期于2019 年6月4日切换渣油,运行至2020年4月在保护反应器R1101下部出现了两个热点,随着运行时间延 长,保护反应器R1101中部及脱金属反应器R1103 下部逐步出现热点,系统总压降同步出现快速上升。两个系列的运行情况表明装置开始生产低硫船用燃 料油后,为了同时满足下游催化裂化装置负荷和低 硫船用燃料油生产,装置长时间在高负荷、高苛刻度 条件下运行, 催化剂结焦加速, 最终导致热点产生以及床层压降升高等问题。

生产低硫船用燃料油对于分馏系统的影响主要 在于精制柴油深拔和分馏塔进料加热炉出口提温后 对于整个装置换热网络的影响,同时分馏塔进料加 热炉负荷较高,导致装置排放烟气中NO’浓度上升。由于掺炼了大量焦化蜡油和催化重柴油,导致 装置精制柴油收率较7%的设计值高3%左右,开始 生产低硫船用燃料油后,分馏塔进料加热炉出口温 度从正常运行的355 C升至365 C以上,精制柴油收率从10%提升至12%左右,产量高达60 t/h以 上,较35 t/h的设计值高出71.4%,导致精制柴油空 气冷却器超负荷。

在空气冷却器满负荷的情况下,精 制柴油外送温度经常超出工艺控制上限,达60 C。分馏塔进料加热炉出口升温幅度高达10 C以 上,对整个装置换热网络也有较大的影响,在A、B 系列反应器进料温度不变的情况下,加氢渣油温度 显著上升,为了减少热量损失,一方面将加氢渣油口 对口送催化裂化装置的温度从175 C提升至182 C,另一方面为了降低加氢渣油空气冷却器负荷,将 4台空气冷却器由正常的并联方式改为串联方式。加氢渣油空气冷却器由并联改为串联后不仅解决了 平时不投用空气冷却器的腐蚀和泄漏问题,还节省 了空气冷却器的电能消耗,特别是在高负荷生产低 硫船用燃料油时, 可有效控制加氢渣油外送温度在80〜90 C,取得了良好的改造效果。

分馏塔进料加热炉火嘴未进行低氮火嘴改造, 导致整个烟气中NO’排放浓度增大,分馏塔进料加 热炉提温前后CEMS在线监控数据显示,烟气中NO. 排放浓度从提温前的62 mg/m3升至69 mg/m3,接近 80 mg/m3的预警值,因此分馏塔进料加热炉提温后 要密切关注烟气中NO’排放浓度变化,防止超标。此外,在出现渣油加氢下游催化裂化装置长 时间停工抢修的状态下,加氢渣油可以作为低硫 船用燃料油产品外送,无疑成为了整个炼油装置 的一条新的“生命线”,保证了在下游催化裂化装 置长时间停车的情况下,上游常减压蒸馏等装置 可以正常运行,避免因全线被迫停工而造成更大 损失,具有重要的意义。

上海石化作为国内最早布局低硫船用燃料油生产的企业之一,从2018年9月开始进行台架试 验油生产,2019年1月国内首批低硫船用燃料油 出厂,到2019年第4季度开始正式生产,至今已累 计生产和销售低硫船用燃料油235. 7 kt。影响低 硫船用燃料油产品质量的因素众多,主要包括原 油配比、装置负荷、掺渣比、反应温度以及柴油 95%馏出温度,其中合适的原油配比和掺渣比是 影响低硫船用燃料油质量的关键因素。固定床渣 油加氢装置生产低硫船用燃料油调合组分的难点 主要在硫含量和黏度需要同时满足要求,提高反 应温度,可以降低硫含量,但黏度会降低,此为两 个矛盾点,在生产时应加以平衡。此外,渣油加氢 生产低硫船用燃料油对整个装置的运行产生了较 大的影响,特别是催化剂长时间在高负荷高苛刻度 的条件下运行,催化剂积炭加速,最终导致热点产生 以及床层压降升高等问题,影响固定床渣油加氢装置运行周期。

降低低硫船用燃料油生产成本。目前低硫船用燃料油生产组分单一、成本较高,建议开展相关 课题研究:一是考虑采用沸腾床渣油加氢等新工 艺降低低硫船用燃料油生产成本的可行性;二是 研究常减压蒸馏装置完善减压流程方案,加工低 硫原油,兼顾增产低硫船用燃料油调合组分的可 行性;三是优化低硫船用燃料油配方和生产方案, 除加氢渣油外,增加脱沥青油、催化裂化油浆、重 芳烃等调合组分,降低生产成本。抓住机遇做大做强船用燃料油的业务。IMO2020 新规提高了船用燃料油的生产门槛,打破原有的 市场格局,给全球炼油产业带来深远的影响,对炼 油企业来说是重要的机遇,应发挥炼销一体化优 势,研究申请低硫船用燃料油监管保税仓,直接供 燃料油公司开展船加油业务,以降低转库成本,实 现效益最大化。返回搜狐,查看更多

天津石化专家分享膜分离技术在渣油加氢装置中的应用!

超级石化:介绍了膜法氢气回收技术在中国石化天津分公司渣油加氢装置中的应用情况。为了对2.60Mt/a的渣油加氢装置的尾气进行回收处理,中国石化天津分公司设计了一套系统规模为40000m3/h的膜法氢气回收装置对高压富氢气体中的氢气进行回收。对不同工况、不同运行阶段的运行数据进行了分析,当进气量达到该装置设计值时,氢气的回收率超过75%,回收氢气的纯度大于98%(x)。该装置的实际运行结果与设计值相近,可满足实际生产需要,为膜法氢气回收技术在渣油加氢装置中的应用提供了参考。

渣油加氢技术可以有效降低渣油原料中氮、硫和金属等杂质的含量,提高氢碳比,降低残炭含量,改善裂解性能,是一种有效实现渣油轻质化的技术。渣油加氢过程中需要消耗大量的氢气(每立方米渣油消耗100~170m3氢气),氢气的费用占整个工艺费用的70%以上。渣油加氢排放气中含有大量的氢气,对排放气中的氢气进行分离纯化并实现回用,是一种有效提高资源利用率的方法。膜法氢气回收技术具有流程简单、传动设备少、环保节能、效益高等优点,受到广泛关注。

中国石化天津分公司采用膜法氢气回收技术对2.60Mt/a渣油加氢装置的排放气进行分离纯化,实现了能源与资源的有效利用,使用的膜组件为商业化的Prism®膜组件。该组件采用管壳式外壳,内部填充中空纤维膜,比表面积大,分离性能和抗压性能好。另外,Prism®膜组件的膜丝在膜壳内部是开放式排布,没有缠绕结构,具有良好的抗粉尘能力。所用膜丝采用湿法抽丝工艺制备,具有很强的耐气态烃和耐水性能。该套膜分离氢气回收装置的设计规模为40000m3/h,年开工时数8000h,

1)中国石化天津分公司采用膜分离氢气回收装置对2.60Mt/a的渣油加氢装置的尾气进行处理,可将含氢气体进行浓缩,回收氢气的纯度大于98%(x),平均回收率大于75%,运行数据与设计值相近,满足实际生产的需要。

2)膜法氢气回收装置可通过调整工况,实现降低氢气产品的纯度来提高回收率,也可以降低回收率来提高氢气产品的纯度。返回搜狐,查看更多