王佳兵　羅文聆　周　虹

中建安裝工程有限公司　南京　210049

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技術(shù)

Prime G+技術(shù)改造25萬噸/年OCT-MD催化汽油加氫裝置工程設(shè)計(jì)實(shí)踐

王佳兵*羅文聆周虹

中建安裝工程有限公司南京210049

摘要以某公司25萬噸/年催化汽油加氫裝置升級改造為例，介紹Prime G+工藝技術(shù)和OCT-MD工藝技術(shù)，并進(jìn)行比較。分析Prime G+工藝的優(yōu)越性、改造的必要性及可行性；指出改造的要點(diǎn)、難點(diǎn)、設(shè)備的新增利舊及管道布置的注意點(diǎn)。最大程度的利舊，力求在原裝置的基礎(chǔ)上，完成升級改造工作，改造后已生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)汽油。

關(guān)鍵詞催化汽油改造工藝技術(shù)

山東某公司25萬噸/年催化汽油加氫裝置采用OCT-MD工藝技術(shù)，裝置于2013年8月投產(chǎn)，生產(chǎn)符合國III標(biāo)準(zhǔn)的汽油，硫含量穩(wěn)定在150μg/g以下。為了配合油品升級的需要，生產(chǎn)硫含量低于10μg/g的汽油，擬對該裝置進(jìn)行升級改造。經(jīng)過調(diào)研，業(yè)主方?jīng)Q定采用Axens的Prime G+工藝技術(shù)改造現(xiàn)有裝置，改造后，已生產(chǎn)出硫含量低于10μg/g的優(yōu)質(zhì)汽油。

1工藝技術(shù)

1.1OCT-MD工藝技術(shù)

OCT-MD工藝技術(shù)是撫順石油化工研究院開發(fā)的FCC汽油加氫選擇性加氫脫硫技術(shù)。OCT-MD裝置工藝流程見圖1。

圖1　OCT-MD裝置工藝原則流程

根據(jù)催化(FCC)汽油的硫化物集中在重餾分(HCN)中、烯烴集中在輕餾分(LCN)中分布特點(diǎn)，首先將FCC汽油分餾為LCN和HCN，HCN加氫脫硫，然后再與LCN 混合，以達(dá)到脫硫而又減少因烯烴飽和造成辛烷損失的效果。

OCT-MD裝置包括：① 原料FCC汽油無堿脫臭(包含堿液聚結(jié)沉降分離)；② 預(yù)分餾；③ 重餾分加氫脫硫；④ 加氫重汽油與脫臭輕汽油調(diào)合等4個單元。

1.2Prime G+工藝技術(shù)

Prime G+是Axens公司開發(fā)的用于FCC汽油選擇性脫硫工藝技術(shù)。FCC全餾分汽油首先進(jìn)入第一反應(yīng)器(即選擇性加氫反應(yīng)器SHU)，在緩和的工藝條件下，二烯烴被選擇性地加氫，變?yōu)閱蜗N、硫醇和較輕的硫化物被轉(zhuǎn)化為較重的硫化物。第一反應(yīng)器流出物隨后在分餾塔中被分成LCN和HCN。HCN被送入第二個反應(yīng)器(即主反應(yīng)器)，在雙催化劑的作用下，實(shí)現(xiàn)深度HDS。二反流出物經(jīng)穩(wěn)定后，得到超低硫汽油[1]。

1.3技術(shù)對比

(1)預(yù)處理方式不同。OCT-MD采用汽油無堿脫臭技術(shù)，用于將低沸點(diǎn)硫醇硫(LCN 中)轉(zhuǎn)化成高沸點(diǎn)的二硫化物并轉(zhuǎn)移到HCN 中；Prime G+則采用全餾分選擇性加氫將硫醇和較輕的硫化物轉(zhuǎn)化為較重的硫化物，且二烯烴轉(zhuǎn)化為單烯烴。

(2)加氫脫硫工段前均設(shè)置分餾塔，塔底重汽油HCN進(jìn)入HDS工段。

(3)兩種工藝均采用固定床加氫脫硫方案，反應(yīng)溫度及壓力較為接近。這也為設(shè)備、管道及儀表等利舊創(chuàng)造了條件。兩種工藝具體操作條件見表1。

(4)OCT-MD技術(shù)采用的是反應(yīng)進(jìn)料加熱爐直接加熱重汽油組分，而Prime G+技術(shù)是把加熱

表1　兩種工藝下操作條件對比(以本裝置為例)

爐置于加氫脫硫反應(yīng)器之后，先加熱脫硫后反應(yīng)產(chǎn)物，然后反應(yīng)產(chǎn)物再與反應(yīng)器進(jìn)料換熱。采用這

種手段來調(diào)控反應(yīng)器入口溫度， 避免直接加熱重汽油組分，延緩爐管結(jié)焦的趨勢，有利于裝置的長周期運(yùn)行[2]。

2工藝流程改造

本裝置為升級改造裝置，立足點(diǎn)在于充分利用現(xiàn)有裝置流程，適當(dāng)新增工藝設(shè)備及管道等，完成改造目標(biāo)。項(xiàng)目前期階段，業(yè)主方、技術(shù)方及設(shè)計(jì)單位就裝置流程改造事宜進(jìn)行了深入的溝通與探討，確定改造方案：

(1)新增選擇性加氫SHU工段。

(2)原加氫脫硫工段改造為Prime G+2段式流程。

改造后工藝流程見圖2。

圖2　改造后裝置工藝原則流程

2.1工藝改造要點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)

(1)原裝置未設(shè)置OCT-MD標(biāo)準(zhǔn)配置中的無堿脫臭工段，因此按照Prime G+工藝技術(shù)要求，在分餾塔前新增SHU工段即可。石腦油進(jìn)入此工段后，硫醇和較輕的硫化物被轉(zhuǎn)化為較重的硫化物，在分餾工段中則留在了重汽油中，為后續(xù)加氫脫硫創(chuàng)造了條件且二烯烴轉(zhuǎn)化為單烯烴，避免后續(xù)工段結(jié)焦的可能。此工段工藝設(shè)備及附屬管道基本為新增，相對較為獨(dú)立。

(2)由于分餾塔切割點(diǎn)的調(diào)整，HCN流量增加，超過原加氫脫硫段的處理能力(見表1)。超出部分旁路第一段HDS，與第一段加氫脫硫后的流出物混合后直接進(jìn)第二段HDS。Prime G+兩段式流程是保持辛烷值的最佳方案，特別在高脫硫率情況下具備非常好的選擇性。

選擇性HDS第一級工藝設(shè)備基本利舊原有裝置HDS工藝設(shè)備，選擇性HDS第二級工藝設(shè)備基本為新增設(shè)備(加氫反應(yīng)器、個別換熱器等利舊)。

(3)經(jīng)過技術(shù)方工藝核算及設(shè)備專業(yè)機(jī)械校核，原裝置內(nèi)預(yù)加氫反應(yīng)器和加氫精制主反應(yīng)器可分別作為第一級HDS反應(yīng)器和第二級HDS反應(yīng)器使用。

(4)經(jīng)工藝核算，胺液吸收系統(tǒng)能夠滿足新工況工藝要求，予以利舊。第一級HDS及第二級HDS循環(huán)氫均進(jìn)該系統(tǒng)脫除硫化氫。

(5)經(jīng)壓縮機(jī)供應(yīng)商核算，循環(huán)氫壓縮機(jī)及新氫壓縮機(jī)負(fù)荷能力及壓縮比足夠，予以利舊。壓縮機(jī)出口管線進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母脑?，以滿足最新的工藝要求。

2.2工藝改造設(shè)計(jì)內(nèi)容

(1)設(shè)計(jì)時根據(jù)工藝包資料中的PFD及物料平衡數(shù)據(jù)，借助工藝模擬軟件Aspen HYSYS,完成了裝置全流程模擬工作，獲得了后續(xù)工作的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；同時完成了塔器、加熱爐、換熱器、機(jī)泵等利舊核算工作，以及對相關(guān)PID的修訂工作。

(2)采用HTRI等計(jì)算軟件，完成新增換熱器選型工作及利舊換熱器、空冷器的校核工作，并提出了利舊換熱器局部改造措施，如管口口徑調(diào)整，增做焊后熱處理等。

(3)工藝包中提交的PID是基于新建裝置，未考慮現(xiàn)有裝置實(shí)際情況。工藝設(shè)計(jì)人員在消化工藝包PID的基礎(chǔ)上，立足于現(xiàn)有裝置實(shí)際流程，將現(xiàn)有工藝設(shè)備、管道、儀表等逐一融合到新流程中，完成PID的修訂工作。利舊設(shè)備、管道、儀表等均在PID中通過標(biāo)識與新增部分加以區(qū)分。

3設(shè)備及管道的改造

原裝置布置采用按工藝流程順序和同類設(shè)備相對集中的原則。按三條線布置，北側(cè)布置分餾區(qū)、換熱區(qū)、爐反區(qū)；南側(cè)布置壓縮機(jī)區(qū)；中間為主管橋區(qū)。

改造后設(shè)備平面布置見圖3(圖中陰影部分為新增或改造區(qū)域)。

圖3　改造后裝置設(shè)備平面布置

3.1設(shè)備改造要點(diǎn)

(1)新增SHU區(qū)位于壓縮機(jī)區(qū)右側(cè)。該區(qū)域有SHU反應(yīng)器兩臺，穩(wěn)定塔兩臺，及附屬容器、換熱器等設(shè)備。該區(qū)域新增一框架，且為本裝置新增的唯一框架。

(2)爐反區(qū)，在原加熱爐右側(cè)新增第二級HDS反應(yīng)器加熱爐一臺及附屬換熱器4臺。

(3)裝置中間為主管橋區(qū)，右側(cè)新增一段管架，用于敷設(shè)進(jìn)出SHU反應(yīng)區(qū)及新增加熱爐等管道。

(4)新增機(jī)泵數(shù)目較多，統(tǒng)一布置于主管橋下，不能利舊的機(jī)泵需移除。

(5)第二級HDS熱分離罐及第二級HDS冷分離罐布置于換熱區(qū)換熱框架上側(cè)，便于附屬管道的進(jìn)出。

(6)HDS第二級新增的部分換熱器設(shè)備部布置于換熱區(qū)框架上。

3.2管道改造要點(diǎn)

(1)原裝置開工時間較短，在保證安全的前提下，為節(jié)約投資，加快項(xiàng)目建設(shè)進(jìn)度，管道設(shè)計(jì)時充分考慮了現(xiàn)有裝置內(nèi)管道(含管件、閥門等)的利舊(整體利舊或部分利舊)。

(2)管道設(shè)計(jì)工作難度較大，需兼顧利舊管道與新增管道，尤其是主管橋區(qū)域，利舊與新增管道數(shù)目大，進(jìn)出管線多，須認(rèn)真加以規(guī)劃。

(3)利舊管道與新增管道在工藝管道布置圖均通過標(biāo)識予以區(qū)別，便于現(xiàn)場施工。

(4)對于流程中可以整體利舊或部分利舊的管道、管件和閥門等，建設(shè)單位委托相關(guān)專業(yè)公司進(jìn)行管道壁厚、焊口、腐蝕情況、密封情況等一系列指標(biāo)進(jìn)行測定及檢查，符合相關(guān)要求方可利舊，否則應(yīng)予以更換。

4設(shè)備改造新增利舊情況

本裝置設(shè)備改造新增利舊情況見表2。

從表2中可見，設(shè)備利舊52臺，新增44臺(配套設(shè)備未做統(tǒng)計(jì))。裝置內(nèi)工藝設(shè)備得到了最大程度的利舊，大幅降低項(xiàng)目改造投資。

5結(jié)語

(1)油品升級是大勢所趨,預(yù)計(jì)以硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于10μg/g為主要雜質(zhì)限制的國V汽油標(biāo)準(zhǔn)將會在未來幾年在國內(nèi)逐步全面實(shí)施[3]。建設(shè)單位應(yīng)根據(jù)裝置實(shí)際情況，選擇合適的工藝技術(shù)，在充分利用現(xiàn)有裝置的基礎(chǔ)上，完成改造目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)利益最大化。

表2　設(shè)備改造新增與利舊情況　(臺)

(2)改造項(xiàng)目較新建項(xiàng)目工程設(shè)計(jì)工作更為繁瑣，限制多，校核工作多。應(yīng)在裝置全流程統(tǒng)籌考慮的基礎(chǔ)上，考慮每臺設(shè)備、每根管道、每個儀表等，注重細(xì)節(jié)，多為業(yè)主考慮，在符合規(guī)范，保證安全的前提下，最大程度利用現(xiàn)有裝置的設(shè)施。

本次改造也可為類似裝置改造提供參考。

參考文獻(xiàn)

1李大東.加氫處理工藝與工程[M]. 中國石化出版,2004：926.

2張光明.汽油選擇性加氫脫硫裝置的工藝選擇[J].浙江化工，2014,42(5):27-29.

3接瑜等.新建汽油加氫裝置適應(yīng)油品升級工程實(shí)踐[J].煉油技術(shù)與工程,2014，44(2)：22-25.

(收稿日期2016-01-05)

改造

*王佳兵：工程師。2009年畢業(yè)于南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院應(yīng)用化學(xué)專業(yè)。從事石化、化工設(shè)計(jì)及管理工作。聯(lián)系電話：(025)56663715，E-mail:wang_jiabing@aliyun.com。