FITS技术在重整生成油加氢中的工业应用

来源:班主任总结 发布时间:2020-08-06 21:43:14 点击:
FITS加氢技术在重整生成油脱烯烃中的工业应用 摘要在中型试验装置上采用FITS加氢技术对长岭分公司重整生成油脱烯烃,结果表明可以高效脱除原料油中的大部分烯烃,且对芳烃饱和选择性较好,可以替代“抽提原料加氢白土吸附”工艺。FITS加氢技术于2012年7月在中石化长岭分公司70万吨/年重整生成油加氢脱烯烃装置上实现了首次工业应用,产品质量全部符合馏出口质量控制指标,能保证下游各类产品满足质量指标要求。该技术的使用降低了装置能耗、氢气消耗和减少白土消耗,经济效益显著。

关键词重整生成油 液相加氢 溴指数 白土吸附 1 前言 催化重整是生产苯、甲苯和二甲苯等化工原料及重整氢气主要的加工手段之一。在重整转化过程中会产生少量烯烃,这部分烯烃难以与芳烃通过抽提进行分离,且会对溶剂油及BTX产品质量造成影响[1]。近年来,随着连续重整技术的发展及反应苛刻度提高,重整生成油中烯烃含量也相应增加,因此,脱除烯烃的问题更加突出[2-3]。

中石化长岭分公司原采用“低温选择性加氢精制白土精制”技术,即C3~C5组分中的烯烃未做处理,生产液化气和发泡剂;
C6~C8组分通过抽提原料加氢工序采用低温选择性加氢精制技术处理(HDO-18)其中烯烃,以生产合格的苯、甲苯、二甲苯和6、120溶剂油产品;
C8以上的重组分采用白土精制工艺处理,生产满足质量要求的二甲苯和重芳烃产品[4]。根据该工艺,抽提原料加氢工段体积空速为4.0h-1,氢油比250-3001,循环氢量超过10000Nm3/h,固定投资和操作成本均较昂贵,处理重芳烃中烯烃含量的白土吸附塔白土装量20t,寿命仅一个月,装卸剂的劳动强度大,效率低,同时由于废剂无法再生产生填埋的环保问题。因此,开发高效低成本、环保的重整生成油加氢脱烯烃工艺意义重大。

2 FITS加氢技术的特点 FITS加氢技术的特点在于利用微孔分散技术,使氢气以微米或纳米级的气泡形式混入原料油中,在反应器入口进行高效油气混合,强化气液传质效果,过剩氢被分散成微气泡悬浮于原料油中,及时补充液相在反应过程中消耗的溶解氢,维持“反应氢推动力”;
采用液相反应模式,反应物料自下向上流经催化剂床层,催化剂完全浸泡在反应物料中,催化剂有效利用率提高;
使用管式反应器,以平推流反应模式减小返混,无反应死区,提高了反应效率,以压力管道替代压力容器,降低反应器造价。

FITS加氢技术取消了常规加氢工艺中复杂的循环氢或循环油系统,与现有加氢工艺相比具有氢油比低、空速高、加氢选择性高等优点,且流程简单、反应器制造安装简便、投资费用和运行费用均较低。

FITS加氢技术应用于重整生成油脱烯烃,可以在不改变原有主要生产流程的前提下,通过加氢精制脱除其中大部分的烯烃,以达到取代抽提原料加氢及重芳烃白土吸附的目的。

3 中型试验 3.1 试验原料 试验所用全馏分重整生成油原料来自长岭分公司重整装置,原料油性质见表1。全馏分重整生成油芳烃含量达到67,烯烃杂质含量为0.83,溴指数为2275 mgBr/100g油。试验要求全馏分生成油溴指数小于100mgBr/100g,最好小于40 mgBr/100g。

表1 典型重整生成油原料性质 项目 数值 密度,Kg/m3 799 烯烃,m 0.85 芳烃,m 67 溴指数,mgBr/100g油 2275 3.2 试验装置及催化剂 所有试验均在5L中型试验装置上进行,试验所用催化剂是成熟的商业剂HDO-18,催化剂的物化性质见表2。

表2 催化剂的物化性质 项 目 指标 活性金属含量, 0.28 堆密度,Kg/m3 760 比表面,m2/g 184 孔容,ml/g 0.50 强度,N/mm 110 3.3 试验结果 试验结果见表3。反应空速均不低于12h-1,加氢产品溴指数低于100 mgBr/100g,烯烃脱除率均较高,芳烃损失小于0.5。说明FITS加氢工艺可以高效脱除重整生成油原料中的大部分烯烃,且对芳烃饱和选择性较好,可以替代“抽提原料加氢白土吸附”工艺。

表3 中型试验结果 项 目 产品1 产品2 产品3 空速h-1 12 15 15 氢油体积比V/V 4 4 4 温度℃ 160 170 170 压力MPa 1.5 1.5 1.9 溴指数 mgBr/100g 90 91 86 烯烃饱和率 96 96 96.2 芳烃 芳烃饱和率 0.15 0.19 0.25 4 工业应用 FITS加氢技术于2012年7月在中石化长岭分公司70万吨/年重整生成油液相选择性加氢脱烯烃装置上实现了首次工业应用,并一次开车成功。

其原则工艺流程如图1 所示,重整生成油自再接触系统气液分离罐V1901经E1902、E1205、E1203换热后,进脱戊烷塔T1201。四台相同型号的并列反应管设置在E1203与T1201之间,反应器底部设有高效气液混合装置。单台反应器装填HDO-18催化剂2.3m3。设计空速12h-1,氢油比(体积)21~41。

图1 重整生成油FITS加氢工艺原则流程图 4.1 装置运行情况 重整生成油FITS加氢工艺技术投用后,反应管出口物料烯烃饱和情况见图2,重整生成油经液相加氢反应后,生成油中的溴指数降至40 mgBr/100g以下, 烯烃饱和率达到99以上。

图2 反应管出口烯烃饱和情况 主要产品溴指数变化情况见图3-4,苯、甲苯抽提馏分的溴指数为10~40mgBr/100g油;
6溶剂油的溴指数由原工艺的15~30 mgBr/100g降低至10mgBr/100g以下;
二甲苯的溴指数由50~190 mgBr/100g降低10mgBr/100g以下,由于取消了二甲苯白土吸附精制,二甲苯产量提高。

图3 6溶剂油溴指数变化情况 图4 二甲苯溴指数的变化情况 4.2 装置标定 重整生成油FITS加氢工业装置在运转两个多月后对进行标定,为考察重整生成油FITS加氢工艺的实际生产能力,标定分为正常负荷(工况一)和高负荷(工况二)两种工况,标定时的操作条件如表4,标定结果见表5、6、7。结果表明,重整生成油FITS加氢装置投用后,产品质量全部符合馏出口质量控制指标,能保证下游各类产品满足质量指标要求。二种工况下,重整生成油的溴指数从3100 mgBr/100g油降至小40mgBr/100g油,烯烃饱和率达到98.5以上。R1210A/B/C/D支管出口油品指数溴均小于40mgBr/100g油。重整主要产品6溶剂油溴指数小于10 mgBr/100g油,120溶剂油溴值小于70mgBr/100g油,苯、甲苯、二甲苯产品的溴指数小于10mgBr/100g油,均满足产品质量要求。二种工况下,反应管出口芳烃损失均小于0.5。

重整生成油FITS加氢装置在正常负荷和高负荷下均能正常运行,烯烃饱和率相差不到0.2,芳烃损失相差不到0.1,装置生产能力调整空间非常大。

表4 标定时的操作条件 项目 工况一 工况二 R1210ABCD进料形式 四列 三列R1210B停运 R1210总进料量, t/h 67.62 67.65 R1210总进料温度,℃ 138.72 138.47 R1210总出料温度,℃ 142.52 143.12 R1210压力,MPa 1.69 1.62 床层温升△T 3.8 4.65 总氢油比(v) 2.55 2.39 总空速v,h-1 10.50 14.01 表5 反应管出入口溴指数对比 项目 工况一 工况二 R1210入口指数溴,mgBr/100g油 3140 3240 R1210总出口溴指数,mgBr/100g油 28 34 烯烃饱和率, 99.11 98.95 R1210A出口溴指数,mgBr/100g油 30 36 R1210B出口溴指数,mgBr/100g油 34 / R1210C出口溴指数,mgBr/100g油 31 39 R1210D出口溴指数,mgBr/100g油 28 35 表6 主要产品溴指数情况 项目 控制指标 工况一 工况二 6溶剂油溴指数,mgBr/100g油 ≤20 6 6 120溶剂油溴值,mgBr/100g油 ≤140 40 50 苯溴指数,mgBr/100g油 ≤20 5 5 甲苯溴指数,mgBr/100g油 ≤20 6 7 二甲苯溴指数,mgBr/100g油. ≤70 8 9 表7 反应管出入口芳烃含量变化情况 项目 工况一 工况二 R1210入口芳烃, 69.87 69.77 R1210出口芳烃, 69.53 69.40 芳烃损失, 0.34 0.37 R1210A出口芳烃, 69.53 69.40 R1210B出口芳烃, 69.62 / R1210C出口芳烃, 69.35 69.39 R1210D出口芳烃, 69.63 69.43 4.3 经济效益估算 重整生成油采用FITS加氢技术后,抽提原料的溴值满足产品质量要求,取消原抽提原料加氢脱烯烃装置。停开一台循环氢压缩机和一台回流泵,每小时节电303.3KW,年节电量达255万KW.h,折合人民币167.5万元;
停开E1310、E1305/1.2三台热载体换热器,节省热载体用量60t/h,折合燃料气量292.2Nm3/h。年节约燃料气量245.5万Nm3,约1650吨,折合人民币462.5万元;
停开E1302/1.2和E1304,节约循环水用量300t/h,年节省循环水用量252万吨,折合人民币50万元;
抽提原料加氢停开后,可节约净化风200 Nm3/h,年节约净化风168万Nm3。折合人民币16.8万元;
以上合计共节约运行费用696.8万元。重芳烃的溴指数小于50 mgBr/100g,停用重芳烃白土精制工艺,节省白土费用86.4万元;
年增产二甲苯2万吨,与S1000混合甲乙苯相比,每吨多450元,年增效900万元;
重整生成油FITS加氢技术利用了重整生产油在再接触过程的溶解氢,与常规工艺相比,减少溶解氢的排放,年少消耗纯氢30吨,创效45万元。

FITS加氢技术应用于中石化长岭分公司重整生成油脱烯烃后,降低了重整生成油后处理能耗,提高了主要产品质量品级稳定性,增加了二甲苯产品产量,每年节能增效约1728.2万元,且减少环境污染,降低了更换白土劳动强度。

5 结论 (1)中型试验及工业应用结果表明,FITS加氢工艺可以高效脱除重整生成油原料中的大部分烯烃,且对芳烃饱和选择性较好,可以替代“抽提原料加氢白土吸附”工艺。

(2)长岭分公司重整生成油采用FITS加氢技术脱烯烃后,产品质量全部符合馏出口质量控制指标,能保证下游各类产品满足质量指标要求。重整生成油的溴指数从3100 mgBr/100g油降至小40mgBr/100g油,烯烃饱和率达到98.5以上。重整主要产品6溶剂油溴指数小于10 mgBr/100g油,120溶剂油溴值小于70mgBr/100g油,苯、甲苯、二甲苯产品的溴指数小于10mgBr/100g油,均满足产品质量要求。装置生产能力调整空间非常大。

(3)重整生成油FITS加氢工艺技术安全、可控,在保证各产品溴指数满足产品质量要求的前提下,大幅度降低了装置能耗和氢气消耗,减少了白土消耗,经济效益显著,同时具有良好的环保效果和社会效益。

参考文献 [1]徐承恩.催化重整工艺与工程[M].北京中国石化出版社,2009 [2] 叶小舟.HDO-18选择性加氢催化剂的工业应用[J].石油炼制与化工,2004,3582628 [3]

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