催化汽油加氫脫硫裝置裝置概況

催化汽油加氫脫硫裝置裝置概況1.1裝置簡(jiǎn)介大港石化公司75萬(wàn)噸/年催化汽油加脫硫裝置2007年5月開工建設(shè)，2008年2月工程中交，由中油第七建筑公司、中鐵十八局承建。該裝置為我公司引進(jìn)的法國(guó)Axens公司的汽油選擇性加氫專利技術(shù)，詳細(xì)設(shè)計(jì)部分由中國(guó)石油華東設(shè)計(jì)勘察研究院完成。本裝置由選擇性加氫和加氫脫硫兩部分組成。主要功能就是在盡量減少辛烷值損失的條件下，使催化汽油中的硫含量達(dá)到25ppm（wt），烯烴含量33%（vol）。聯(lián)合裝置位置處于石化公司原老重整裝置，裝置東西長(zhǎng)120m，南北長(zhǎng)81m，占地面積為9720m21.2裝置原料該裝置主要原料為石化公司三聯(lián)合車間催化裂化裝置的催化裂化汽油和重整氫氣，采用先進(jìn)的選擇性加氫、加氫脫硫工藝，主要產(chǎn)品為輕汽油、重汽油、少量的凈化燃料氣（至燃料氣管網(wǎng)）及含硫氣體（至含硫氣體管網(wǎng)）。汽油加氫裝置的設(shè)計(jì)能力為75萬(wàn)噸/年，裝置設(shè)計(jì)操作彈性為60%110%，年開工時(shí)間為8400小時(shí)。1.3工藝特點(diǎn)與技術(shù)方案（1）該工藝的特點(diǎn)在于1）生產(chǎn)低硫、無(wú)硫醇的LCN餾分，這部分餾分可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)和或進(jìn)一步加工，如醚化或烷基化；保護(hù)HCN加氫脫硫部分催化劑，防止HCN餾分中二烯烴參加反應(yīng)引起的反應(yīng)器壓降上升，縮短催化劑運(yùn)轉(zhuǎn)周期。（2）主要技術(shù)方案：原料油設(shè)預(yù)處理設(shè)施：原料油（催化汽油）進(jìn)裝置后，經(jīng)過(guò)SR-101/A，原料油過(guò)濾器過(guò)濾掉催化汽油中固體顆粒或膠質(zhì)，使直徑10微米、6微米、4微米的固體顆?；蚰z質(zhì)脫除率分別達(dá)到100%、99%、90%，以防止其沉積在催化劑表面，減緩反應(yīng)器壓力降的增加。原料油緩沖罐設(shè)氣體保護(hù)：裝置內(nèi)進(jìn)料緩沖罐采用氫氣保護(hù)，避免原料油與空氣接觸，以減輕原料油在換熱器、加熱爐管及反應(yīng)器中的結(jié)焦程度。反應(yīng)產(chǎn)物加熱爐設(shè)置在反應(yīng)產(chǎn)物的出口：反應(yīng)產(chǎn)物加熱爐設(shè)置在反應(yīng)產(chǎn)物的出口，該加熱爐用來(lái)給穩(wěn)定塔重沸器提供熱源，同時(shí)間接控制進(jìn)入加氫脫硫反應(yīng)器入口的混氫油溫度。這樣可以避免在反應(yīng)器入口設(shè)置加熱爐時(shí)爐管易出現(xiàn)結(jié)焦的問(wèn)題。反應(yīng)部分采用注水措施：在反應(yīng)產(chǎn)物空冷器上游設(shè)置注水點(diǎn)，以防止低溫部位銨鹽結(jié)晶堵塞換熱器、空冷器和相關(guān)管道。1.4工藝原理加氫原料為催化汽油，含有（二烯烴、硫、氮、芳烴等）雜質(zhì)，在一定的溫度、壓力和氫氣存在的條件下，在選擇性加氫催化劑（HR-845）的作用下，主要發(fā)生雙烯烴選擇加氫轉(zhuǎn)化為單烯烴，全部硫醇和部分輕硫化物轉(zhuǎn)化為重硫化物，烯烴異構(gòu)化等反應(yīng)；選擇加氫后產(chǎn)物又在加氫脫硫催化劑（HR-806）的作用下，發(fā)生加氫脫硫、脫氮等反應(yīng)。（1）選擇性加氫部分的主要反應(yīng):1）二烯烴加氫反應(yīng)：二烯烴選擇加氫為單烯烴。發(fā)生如下反應(yīng)：A：CH3-CH=CH-CH=CH-CH2-CH3+H2→CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH2-CH3B：CH3–CH=CH–CH=CH–CH2–CH3+H2→CH3–CH2–CH2–CH=CH-CH2-CH3二烯烴很不穩(wěn)定，極易聚合為膠質(zhì)，因此將二烯烴轉(zhuǎn)化為單烯烴可以提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性。2）烯烴異構(gòu)化反應(yīng)CH2=CH-CH2-CH2-CH2-CH3→CH3-CH=CH-CH2-CH2-CH3 當(dāng)二烯烴大部分被完全反應(yīng)掉之后，根據(jù)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)，低溫有利于該反應(yīng)的發(fā)生，有利于將烯烴由鏈端結(jié)構(gòu)異構(gòu)為更加穩(wěn)定的鏈中結(jié)構(gòu)，而且，鏈中結(jié)構(gòu)的烯烴有很高辛烷值3）烯烴加氫飽和直餾石油餾分中，不飽和烴含量很少，二次加工油中含有大量不飽和烴，這些不飽和烴在加氫精制條件下很容易飽和，代表性反應(yīng)為：

因?yàn)橄N加氫飽和會(huì)降低辛烷值，因此該反應(yīng)是不希望發(fā)生。在反應(yīng)的過(guò)程中，二烯烴加氫比烯烴加氫快，但是烯烴加氫又是很難避免的。不飽和烴加氫飽和是一個(gè)放熱的體積減小的反應(yīng)。因此，從動(dòng)力學(xué)的角度看，低溫、高壓有利于該類型反應(yīng)的進(jìn)行。下面將列出該裝置中典型的放熱反應(yīng)，并將其放熱量進(jìn)行比較：二烯烴烯烴26kcal/mole二烯烴烷烴30kcal/mole從熱力學(xué)的角度看，在合適的催化劑作用下，溫度為150℃(裝置運(yùn)轉(zhuǎn)初期)至200℃(裝置運(yùn)轉(zhuǎn)末期)，已經(jīng)可以完全除去二烯烴。4）硫醇和輕的硫化物轉(zhuǎn)化為重的硫化物催化汽油中的含硫物主要是硫醇、硫醚、二硫化物和噻吩。在選擇性加氫催化劑的作用下，將輕的硫醇和硫化物轉(zhuǎn)化為重的硫化物，同時(shí)H2S也轉(zhuǎn)化為硫化物。硫轉(zhuǎn)移反應(yīng)比二烯烴加氫反應(yīng)易于進(jìn)行。a）輕的硫醇轉(zhuǎn)化為重的硫化物：RSH+ R'(C5~C7烯烴) RSR'b）輕的硫醇轉(zhuǎn)化為重的硫醇：第一步:RSH+H2RH + H2S第二步:H2S+R'(C5至C7烯烴)R'SHc）硫化物轉(zhuǎn)化為重的硫醇：第一步: CH3–S–CH3+H2CH4+H2S C2H5–S–CH3+H2C2H6+ H2S第二步: H2S+R'(C5至C7烯烴)R'SHd）H2S轉(zhuǎn)化為重的硫醇：H2S+R'(C5至C7烯烴)R'SH盡管從本質(zhì)上來(lái)講，會(huì)有H2S產(chǎn)生，但是H2S轉(zhuǎn)化的反應(yīng)很快。因此在選擇性加氫反應(yīng)器中沒(méi)有H2S存在，大約9599.5%的輕的硫化物都被轉(zhuǎn)化為重的硫化物，二甲基硫化物和甲基硫化物的轉(zhuǎn)化率只能達(dá)到4070%。（2）加氫脫硫部分的主要反應(yīng):1）加氫脫硫反應(yīng)裂化汽油中硫主要以噻吩和苯并噻吩的形式存在。硫化物脫硫中要通過(guò)以下幾個(gè)步驟完成的：噻吩 四氫噻吩 硫醇 H2S這些反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，但由于在反應(yīng)進(jìn)料中發(fā)生這類反應(yīng)的物質(zhì)含量較低，因此這不會(huì)引起反應(yīng)器飛溫。本質(zhì)上苯并噻吩是可以轉(zhuǎn)化的，因此殘留的硫主要是噻吩和硫醇的形式2）加氫脫氮反應(yīng)：氮化物在氫作用下轉(zhuǎn)化為NH3及相應(yīng)的烴，從而被除去。由于C-N鍵的斷開很困難，而C-S鍵較容易斷開，加氫脫氮反應(yīng)比加氫脫硫反應(yīng)困難得多，因此，相同條件下發(fā)生脫氮反應(yīng)的機(jī)率要比脫硫反應(yīng)小的多。通常在裂解汽油中的氮化合物是甲基吡咯和吡啶。CHCHCHC-CH+4H2C5H12+NH3甲基吡咯n-戊烷氨由于原料中氮含量很少，因此加氫脫氮反應(yīng)放出的熱量可以忽略不計(jì)。3）H2S影響H2S是加氫脫硫反應(yīng)的強(qiáng)抑制劑，有利于形成硫醇的重組體。然而，卻對(duì)烯烴加氫反應(yīng)沒(méi)有抑制作用。因此，H2S對(duì)加氫脫硫催化劑的活性和選擇性都產(chǎn)生不利的影響。為此，本套裝置設(shè)計(jì)了以600-C-201為主體的胺吸收脫除硫化氫系統(tǒng)，使循環(huán)氫中的硫化氫含量始終保持最低，從而提高催化劑的脫硫活性和選擇性。在一定的操作條件，合適的催化劑作用下，該反應(yīng)器中各反應(yīng)進(jìn)行的難易程度：加氫脫硫>烯烴加氫>>芳烴加氫1.5工藝流程說(shuō)明（1）選擇性加氫部分1）原料油流程原料油自催化裝置或罐區(qū)進(jìn)入原料油過(guò)濾器（SR-101），濾后原料油進(jìn)入原料油緩沖罐D(zhuǎn)-101，經(jīng)原料油升壓泵P-101抽出，與來(lái)自重整裝置的氫氣混合?；鞖浜蟮脑嫌鸵来瓮ㄟ^(guò)進(jìn)料與反應(yīng)產(chǎn)物換熱器E-101，進(jìn)料與重汽油換熱器E-102及蒸汽預(yù)熱器E-103換熱至150℃（運(yùn)行末期200℃）后，進(jìn)入選擇性加氫反應(yīng)器R-101。在選擇性加氫反應(yīng)器R-101（在該反應(yīng)器中，原料油主要以液相形式存在）中，混氫進(jìn)料在催化劑HR-845作用下，主要進(jìn)行二烯烴轉(zhuǎn)化為單烯烴（防止HDS部分結(jié)焦，影響HDS長(zhǎng)周期運(yùn)轉(zhuǎn)），烯烴異構(gòu)化（增加辛烷值），全部硫醇和部分其它輕硫化物轉(zhuǎn)化為重硫化物（進(jìn)入HCN組分，使LCN中的硫含量很低，不需進(jìn)一步凈化處理）等反應(yīng)。選擇性加氫反應(yīng)產(chǎn)物通過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物與進(jìn)料換熱器E-101換熱后，進(jìn)入產(chǎn)品分餾塔C-101第22層塔盤，在產(chǎn)品分餾塔中分離出輕汽油，中汽油和重汽油。選擇合適的割點(diǎn)可以使進(jìn)入LCN中的噻吩最少。產(chǎn)品分餾塔設(shè)有塔頂回流系統(tǒng)和塔底重沸系統(tǒng)，塔底依靠分餾塔重沸器中壓蒸汽提供熱量。產(chǎn)品分餾塔頂油氣經(jīng)空冷A-101后進(jìn)入分餾塔頂回流罐D(zhuǎn)-102?；亓鞴揄敋怏w屬于低硫氣體（主要是氫氣和少量的輕組分），可以送至燃料氣系統(tǒng)，液相則全部經(jīng)回流泵送回分餾塔塔頂作為回流。從分餾塔第5層塔盤抽出的輕汽油經(jīng)空冷A-102和LCN后冷器E-106后送出裝置至汽油中間儲(chǔ)罐，做汽油調(diào)和組分。該塔盤以上抽出的主要是輕汽油產(chǎn)品、氫氣和一些極輕的組分，然后通過(guò)回流罐分離輕汽油產(chǎn)品中的氫氣和極輕組分。輕汽油的抽出量與第10層塔盤的溫度形成串級(jí)控制，這是因?yàn)樵搶铀P的溫度可以確定合適LCN和HCN的切割點(diǎn)，從而保證LCN中的硫化物含量最低。從分餾塔的第15層塔盤抽出的中汽油至加氫脫硫部分。塔底的重汽油送至烴重組裝置。分餾塔頂?shù)膲毫χ饕峭ㄟ^(guò)排往界區(qū)的排放氣的流量來(lái)控制。分餾塔頂回流罐D(zhuǎn)-102的液位與回流泵P-102出口流量形成回路控制，以控制D-102的液位。2）氫氣流程：由重整裝置來(lái)的氫氣首先進(jìn)入新氫切液罐D(zhuǎn)-103,然后經(jīng)新氫壓縮機(jī)K-101升壓,自壓縮機(jī)出來(lái)的氫氣分成兩路，一路與升壓后的原料油混合進(jìn)行換熱，一路送至加氫脫硫部分R-201。（2）加氫脫硫部分1）反應(yīng)部分烴重組裝置來(lái)的富含芳烴的進(jìn)料與選擇性加氫部分的中汽油混合后，經(jīng)過(guò)加氫脫硫進(jìn)料泵P-201升壓后，和來(lái)自新氫壓縮機(jī)K-101、循環(huán)氫壓縮機(jī)K-201的氫氣混合，然后通過(guò)加氫脫硫進(jìn)料與加氫脫硫反應(yīng)產(chǎn)物換熱器E-201換熱至129℃后進(jìn)入加氫脫硫反應(yīng)器R-201。在加氫脫硫反應(yīng)器（主要在氣相）中，混氫原料在催化劑HR-806作用下，主要進(jìn)行加氫脫硫、烯烴飽和（最小化）等精制反應(yīng)。加氫脫硫反應(yīng)器設(shè)置兩個(gè)催化劑床層，兩個(gè)床層之間設(shè)有液體急冷區(qū)，以控制反應(yīng)器的最大溫升為20℃。加氫脫硫后的反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)過(guò)反應(yīng)產(chǎn)物加熱爐F-201加熱后去穩(wěn)定塔重沸器E-202（為穩(wěn)定塔提供熱源），再經(jīng)反應(yīng)產(chǎn)物與混氫原料換熱器E-201、反應(yīng)產(chǎn)物空冷器A-201降溫至55℃后，進(jìn)入產(chǎn)品分離罐D(zhuǎn)-201。D-201頂?shù)臍庀嗳グ肺账糠?。D-201底的液相產(chǎn)品一部分通過(guò)急冷油泵P-202送至加氫脫硫反應(yīng)器R-201以控制催化劑第二床層的入口溫度，一部分通過(guò)穩(wěn)定塔進(jìn)料與塔底產(chǎn)物換熱器E-205換熱至166℃后進(jìn)入穩(wěn)定塔部分。設(shè)置反應(yīng)產(chǎn)物加熱爐，用來(lái)給穩(wěn)定塔重沸器提供熱源，同時(shí)間接控制進(jìn)入加氫脫硫反應(yīng)器入口的混氫油溫度。這樣設(shè)置加熱爐的目的可以避免在反應(yīng)器入口設(shè)置加熱爐，爐管容易出現(xiàn)結(jié)焦的問(wèn)題。在反應(yīng)產(chǎn)物空冷器入口注入脫鹽水，以溶解掉銨鹽，防止堵塞管道和空冷器。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)空冷器冷卻至55℃后進(jìn)入分離罐，進(jìn)行氣、油、水三相分離。分離出來(lái)的氣體作為循環(huán)氫進(jìn)入循環(huán)氫脫硫塔脫除掉循環(huán)氫中的H2S，然后進(jìn)入循環(huán)氫壓縮機(jī)入口分液罐，再由循環(huán)氫壓縮機(jī)壓縮升壓返回反應(yīng)系統(tǒng)；2）穩(wěn)定塔部分穩(wěn)定塔共包括22層塔盤，穩(wěn)定塔的目的是將反應(yīng)后的重汽油產(chǎn)品中的輕烴和溶解的H2S汽提出去，以保證重汽油產(chǎn)品的閃點(diǎn)和銀片腐蝕合格。自加氫脫硫產(chǎn)品分離罐出來(lái)的一部分液相產(chǎn)品經(jīng)過(guò)穩(wěn)定塔進(jìn)料與塔底產(chǎn)物換熱器E-205換熱至166℃后進(jìn)入穩(wěn)定塔C-202第5層塔盤。穩(wěn)定塔頂油氣通過(guò)穩(wěn)定塔頂空冷器A-202冷卻至55℃進(jìn)入穩(wěn)定塔頂回流罐D(zhuǎn)-204。D-204的氣相屬于含硫氣體，送出裝置至氣體脫硫部分。D-204的液相通過(guò)穩(wěn)定塔回流泵P-204返回至穩(wěn)定塔，回流罐的液位與回流量掛串級(jí)。回流罐分離出來(lái)的含硫污水降壓后送至裝置外污水汽提裝置處理。穩(wěn)定塔設(shè)有塔頂回流系統(tǒng)和塔底重沸系統(tǒng)，塔底依靠重沸器E-202間接汽提。塔底重沸器的取熱量是通過(guò)穩(wěn)定塔第21層塔盤的溫度來(lái)決定。穩(wěn)定塔塔底油通過(guò)穩(wěn)定塔進(jìn)料與塔底油換熱器E-205，重汽油空冷器A-203，重汽油后冷器E-206冷卻至42℃后，作為合格產(chǎn)品送出裝置。為了減輕硫化氫對(duì)管線和設(shè)備的腐蝕，在穩(wěn)定塔頂設(shè)計(jì)了緩蝕劑注系統(tǒng)3）胺吸收塔部分胺吸收塔的目的是充分脫除循環(huán)氫中的H2S，保證胺吸收塔出口循環(huán)氫中H2S含量在50ppm以下(體積)。自加氫脫硫產(chǎn)品分離罐來(lái)的氣相經(jīng)過(guò)循環(huán)氫后冷器E-103冷卻分離之后的氣相進(jìn)入胺切液罐D(zhuǎn)-202，通過(guò)D-202的分離，將循環(huán)氫中的烴組分冷凝下來(lái)，再將分離烴之后的循環(huán)氫送至胺吸收塔C-201。自裝置外來(lái)的貧胺液通過(guò)貧胺液泵P-203升壓，再經(jīng)過(guò)貧胺液預(yù)熱器E-204預(yù)熱升溫后進(jìn)入胺吸收塔C-201（貧胺液的溫度至少要高出循環(huán)氫10℃，以避免烴冷凝為液體而起泡）。胺吸收塔處理后的循環(huán)氫分為兩部分，一部分至循環(huán)氫壓縮機(jī)切液罐D(zhuǎn)-203，然后經(jīng)循環(huán)氫壓縮機(jī)K-201升壓后，與加氫脫硫的進(jìn)料混合，通過(guò)E-201換熱至260℃進(jìn)入加氫脫硫反應(yīng)器。另一部分去燃料氣分液罐D(zhuǎn)-405。新氫去加氫脫硫部分是在新氫機(jī)的出口與循環(huán)氫壓縮機(jī)出口的混合后，一起去加氫脫硫部分。（3）公用工程部分1）風(fēng)系統(tǒng):風(fēng)系統(tǒng)包括凈化風(fēng)與非凈化風(fēng)，兩者都自系統(tǒng)管網(wǎng)來(lái)。凈化風(fēng)自系統(tǒng)管網(wǎng)來(lái)，進(jìn)入凈化風(fēng)緩沖罐D(zhuǎn)-403，然后進(jìn)入儀表用風(fēng)部位。非凈化