吾拉尔·金恩思别克
乌鲁木齐石化分公司炼油厂加氢车间 新疆乌鲁木齐 830019
摘要：随着经济的发展，对柴油的需求越来越大，而原油蒸馏装置生产的柴油远远不能满足需求。二次处理装置的柴油产量比例不断提高。随着劣质和重质原油的发展，二次加工柴油特别是催化柴油中的硫、氮和芳烃的含量和密度越来越高。随着国内汽车柴油标准的快速升级，柴油中的密度、硫、氮和十六烷值是二次柴油升级和升级的重点和难点。脱硫、脱氮、十六烷值的提高和密度的降低一般都是通过加氢来实现的。柴油加氢改性路线,一般有两种,一是通过高压加氢饱和的深度石油产品的多环和部分单环芳烃加氢饱和反应直接生成烷烃十六烷数量和低密度高,有通过选择性加氢裂化温和使开环芳烃饱和后成烷烃的一部分。
关键词：柴油加氢；环保；优化流程；
几种常见的柴油加氢分馏过程进行了分析,阐述了每个流程的技术特点和选择原则,气体排放的酸、碱性治疗,如环境保护角度来看,提出了柴油加氢装置的优化设计过程,并选择自动控制的优化方案,以降低单位能源消耗和充分回收资源,提高装置轻油收率和清洁生产水平。
一、几种典型的柴油加氢装置分馏工艺
1.单塔汽提工艺。单塔汽提工艺的特点是工艺简单，分馏部分没有加热炉，汽提塔进料需要与反应进料交换热量到塔进料温度，设备投资相对较小，但该工艺存在以下问题:(1)由于塔料温度较高，需要高温势热源，因此装置需要提供更多的反应热。对于直馏柴油反应热较小或二馏柴油比例较低的柴油加氢装置，势必会增加进料加热炉的运行负荷。(2)由于塔的工作压力较低，从分馏部排出的酸气压力较低。不能进入气体脱硫装置，只能排到火炬上，造成环境污染和资源浪费。(3)塔顶回流罐粗汽油中存在硫化氢，需要进一步处理。可采用普通碱洗或纤维膜脱硫技术。前者设备投资少，生产出的废碱渣多;后者设备生产出的废碱渣少，投资多，生产出的废碱渣难处理。
2.双塔流程。与单塔汽提工艺相比，通过工艺的合理设计和操作条件的优化，添加硫化氢汽提塔可以解决单塔汽提工艺酸气压力低、粗汽油腐蚀不合格等问题。但是工艺比较复杂，设备投资也增加了。与单塔工艺相比，双塔工艺有以下优点:①汽提塔可将硫化氢完全脱除，解决了酸性气体压力低的问题，有利于硫磺回收和减少环境污染。②汽油中不含硫化氢，可以提高氢化汽油的产率。（1）直馏柴油加氢处理装置的分馏过程。处理直馏柴油为主要原料的柴油加氢装置,由于反应不太热,提供热量和温度反应产物不能满足供暖需求的小数部分,加热炉的小数部分,可以使用分馏塔进料或分馏塔底加热炉煮炉工艺方案,但分馏塔底喂养炉方案使用低压蒸汽脱附,精制柴油在水里, 需要设置柴油聚结器干燥机与自由水和盐,并使用分馏塔底重沸炉,虽然炉负荷相对较大,但水精制柴油,不需要设置后续脱水设施,因此,建议采用重沸器流方案分馏器的底部。（2）催化(焦化)柴油加氢精制装置分馏工艺研究。对柴油加氢装置等二次加工柴油催化裂化、焦化柴油为主要原料,提供的热量和温度水平反应进料温度的产品可以符合要求的分离塔的一部分,因此,分馏部分是不配备了加热炉,并使用汽提塔的底部。
二、设计注意事项
1.硫化氢汽提塔采用蒸汽汽提。硫化氢汽提塔的运行压力应根据脱硫燃气管网的压力来确定。硫化氢汽提塔塔顶回流槽排放的含硫气体需进行脱硫后送入燃气管网。因此，汽提塔顶运行压力应满足下游气体脱硫装置的压力要求。塔的工作压力一般保持在0.7mpa (g)左右。根据介绍，汽提塔的工作压力应在056 ~ 0.63 MPa(g)范围内。虽然高于压力范围的上限可以减小塔的尺寸，但增加了汽提蒸汽的量，综合称量后认为不经济。如果使用再沸汽提塔，硫化氢汽提塔的工作压力取决于汽提塔的低油温。以硫化氢汽提塔的进料催化裂化柴油加氢精制装置为例,塔的入口温度,蒸汽吹卷,塔的回流,炉出口的蒸发率是相同的,和石油泡沫塔的底部点温度和出口温度的重沸器在不同压力如表1所示。
表1不同压力下塔底油泡点温度和重沸炉出口温度
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可见,如果脱硫化氢汽提塔塔顶回流罐含硫气体的脱硫设备操作(约0.7 MPa)的压力下,油的颜色和稳定性通过热分解可能变坏,如果降低塔的操作压力,添加含硫气体压缩机、脱硫装置,以满足含硫气体压力需求,并将在操作,设备腐蚀、投资等方面带来了一系列新的问题。当然，蒸汽汽提的使用不可避免地会产生含硫和含油的污水。为降低能耗和污水排放，应尽量回收余热，提高汽提塔进料温度，降低塔底吹汽能力。因此，根据国内大多数炼油厂的实际情况，选择硫化氢汽提塔运行于仪表压力0.7mpa左右，塔料温度在200℃以上，在技术上和经济上都是合理的。
2.硫化氢汽提塔无精馏段。以FCC柴油加氢精制装置硫化氢汽提塔为例，在进料温度200℃、操作压力0.7mpa (g)相同条件下，塔不同汽吹量、不同进料位置的计算结果如表2所示。
表2脱硫化氢汽提塔设置精馏段计算结果
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由表2可以看出，设置蒸馏段后，塔底温度略高，可回收热增加。但塔底油中C5含量的降低会影响分馏塔中粗汽油的产率。同时要特别注意检查塔顶出口温度，确保露点高于水，防止冷凝水聚集在塔板上。无精馏段(即塔顶第一塔盘进料)时，塔顶回流罐气体C5含量较低。虽然塔顶温度较高，气相负荷较大，但塔顶冷凝冷却负荷增加不大。另外，硫化氢汽提效果较好。硫化氢汽提塔精馏段的设置应根据具体要求和炼油厂的实际情况确定。推荐了不设置精馏段塔的全回流方案。
3.自动控制方案的选择。塔底控制方案的分馏部分采用常规塔底控制，控制方案的区别在于塔顶控制方案。对于硫化氢汽提塔，塔顶控制方案差异不大，而分馏塔顶控制方案差异较大。除了传统的控制方案外，还有物料平衡控制方案。物料平衡控制方案采用塔顶温度(成分)控制塔顶产品量，采用回流罐液位控制回流流量。该控制方案具有良好的抗干扰能力，能很好地响应热平衡和饲料成分的变化。塔顶产品的数量取决于进料组成，并能自动补偿回流温度的变化。物料平衡控制方案如图1所示。
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图1物料平衡控制方案
当塔体处于物料平衡状态，输入热量增加时，向上的气体流量增大，含有大量复合组分，影响产品纯度。当采用物料平衡控制方案时，回流罐液位上升，回流量立即增加。如果波动相当严重,塔顶上的液相将完全回流,成分梯度的托盘将重新建立,这样产品的纯度塔顶会回到正常的值,这将有助于使塔顶的产品符合规格。 分馏塔控制方案选择的饲料成分、热输入应考虑环境温度、回流比、产品规格,和许多其他因素,产品流的变化有很大的影响在塔的物料平衡或小场合(回流比R < 1 或 R > 10),宜选用传统的控制方案,为产品流变化对塔的物料平衡的影响介质的场合,适当选择物料平衡控制方案进行改进。
总之，柴油加氢分馏过程应根据原料的性质,产品需求,如称重设备加热和资源回收利用,环境影响,设备投资和运行成本,合理的设计过程,优化操作条件,并选择合适的控制方案,提高轻油收率,减少设备投资和运行费用是有帮助的。
参考文献：
[1]张晨．加氢处理工艺与工程.2018．