張 樹(shù) 廣

(中海油惠州石化有限公司，廣東 惠州 516086)

為減少汽車(chē)尾氣排放對(duì)大氣的污染，車(chē)用燃料清潔化的步伐日益加快，對(duì)車(chē)用汽油中硫含量的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。我國(guó)于2018年1月全部實(shí)施硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于10 μg/g的國(guó)Ⅴ階段汽油標(biāo)準(zhǔn)，并將于2019年開(kāi)始實(shí)施國(guó)ⅥA階段汽油標(biāo)準(zhǔn)，2023年開(kāi)始實(shí)施國(guó)ⅥB汽油標(biāo)準(zhǔn)。在汽油質(zhì)量升級(jí)的過(guò)程中，中國(guó)石化用于催化裂化汽油深度脫硫的S Zorb技術(shù)[1-6]發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用，該技術(shù)具有脫硫率高、氫耗低、辛烷值損失小、液體收率高等優(yōu)點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)已有33套S Zorb工業(yè)裝置可以長(zhǎng)期穩(wěn)定地生產(chǎn)超低硫清潔汽油，總處理能力達(dá)40 Mt/a以上。

S Zorb技術(shù)工業(yè)化過(guò)程中充分體現(xiàn)了系列化及標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，常規(guī)工業(yè)裝置的規(guī)模主要有0.9，1.2，1.5 Mt/a，而大型化裝置規(guī)模有1.8 Mt/a及2.4 Mt/a。目前已建成投產(chǎn)的最大規(guī)模的工業(yè)化裝置為2.4 Mt/a，建于中海油惠州石化有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)惠州石化)，2017年9月27日一次開(kāi)車(chē)成功，開(kāi)工后始終按照國(guó)Ⅴ汽油方案進(jìn)行生產(chǎn)，穩(wěn)定運(yùn)行生產(chǎn)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10 μg/g的精制汽油。以下介紹大型化S Zorb 工業(yè)裝置特點(diǎn)及運(yùn)行情況。

1 大型化S Zorb裝置特點(diǎn)

大型化S Zorb 裝置同樣包括進(jìn)料與脫硫反應(yīng)、吸附劑再生、吸附劑循環(huán)及產(chǎn)品穩(wěn)定4個(gè)部分，與其他系列S Zorb裝置不同的是對(duì)反應(yīng)過(guò)濾器進(jìn)行了改進(jìn)，將反應(yīng)過(guò)濾器由反應(yīng)器頂部移到反應(yīng)器外部[7-8]。具體設(shè)置如圖1所示。

圖1 反應(yīng)過(guò)濾器設(shè)置

反應(yīng)過(guò)濾器是S Zorb裝置的關(guān)鍵設(shè)備之一，其運(yùn)行狀況直接影響裝置的運(yùn)行周期。其他系列S Zorb裝置的反應(yīng)過(guò)濾器均設(shè)置在反應(yīng)器的頂部，原料烴油在反應(yīng)器中進(jìn)行吸附脫硫反應(yīng)，脫硫反應(yīng)后的油氣通過(guò)反應(yīng)過(guò)濾器進(jìn)入下一步工序，而烴油中攜帶的催化劑顆粒被過(guò)濾器截留下來(lái)，實(shí)現(xiàn)油氣與催化劑分離。過(guò)濾器的操作條件較苛刻，過(guò)濾精度為1.3 μm，裝置中循環(huán)使用的催化劑平均粒徑為60～80 μm，催化劑頻繁地在反應(yīng)系統(tǒng)與再生系統(tǒng)之間循環(huán)運(yùn)行，易磨損產(chǎn)生粉塵，粉塵在反應(yīng)器內(nèi)部累積，不斷循環(huán)，易造成反應(yīng)過(guò)濾器壓差升高，壓差升高到一定程度后需停工更換過(guò)濾器，嚴(yán)重影響裝置平穩(wěn)運(yùn)行。此外，在裝置大型化后，反應(yīng)過(guò)濾器需要更大的過(guò)濾面積，因此需要有一個(gè)較大直徑的法蘭安裝該過(guò)濾器，而裝置運(yùn)行期間，反應(yīng)器操作溫度可達(dá)430 ℃以上，操作壓力高達(dá)3.1 MPa，且存在反吹振動(dòng)，因此將反應(yīng)過(guò)濾器裝在反應(yīng)器頂部，會(huì)存在法蘭密封效果不易控制、反應(yīng)器設(shè)計(jì)及制造難度較大等問(wèn)題。

大型化裝置將反應(yīng)過(guò)濾器從吸附脫硫反應(yīng)器中獨(dú)立出來(lái)，進(jìn)行外置，并且通過(guò)管道連接，將裝置運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的催化劑粉塵不斷從系統(tǒng)中分離出來(lái)，有效避免了粉塵在反應(yīng)器內(nèi)部循環(huán)累積，解決了反應(yīng)過(guò)濾器易堵塞、差壓上升快、裝置運(yùn)行周期短、法蘭密封效果不易控制等問(wèn)題，延長(zhǎng)了過(guò)濾器的使用周期和裝置運(yùn)行周期。

2 大型化S Zorb裝置運(yùn)行效果

2.1 反應(yīng)過(guò)濾器運(yùn)行情況

開(kāi)工以來(lái)裝置進(jìn)料量與反應(yīng)過(guò)濾器的差壓變化見(jiàn)圖2。由圖2可知，裝置自開(kāi)工運(yùn)行穩(wěn)定后，過(guò)濾器差壓穩(wěn)定在17 kPa，遠(yuǎn)小于設(shè)計(jì)值。可見(jiàn)將反應(yīng)過(guò)濾器外置后達(dá)到了預(yù)期的效果，為S Zorb裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行創(chuàng)造了有利條件。

圖2 原料進(jìn)料量與反應(yīng)過(guò)濾器差壓變化情況

2.2 裝置標(biāo)定結(jié)果

裝置自開(kāi)工后一直運(yùn)行狀況良好，穩(wěn)定生產(chǎn)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10 μg/g的汽油，開(kāi)工10個(gè)月后進(jìn)行了總結(jié)標(biāo)定，結(jié)果列于表1。由表1可以看出，在原料硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為180 μg/g時(shí)，得到的產(chǎn)品硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4 μg/g，辛烷值RON損失為0.4個(gè)單位，能耗為250.8 MJ/t。得到了良好的運(yùn)行結(jié)果。

表1 S Zorb裝置標(biāo)定結(jié)果

將標(biāo)定時(shí)的汽油原料及產(chǎn)品的性質(zhì)列于表2中。由表2可知，與原料相比，產(chǎn)品的密度、蒸氣壓及餾程性質(zhì)相當(dāng)，膠質(zhì)含量稍低。

表2 標(biāo)定過(guò)程中汽油原料及產(chǎn)品性質(zhì)

標(biāo)定過(guò)程中裝置的物料平衡數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 標(biāo)定過(guò)程中的物料平衡數(shù)據(jù)

表4中列出了標(biāo)定過(guò)程中得到的汽油的詳細(xì)組成。由表4可知，經(jīng)過(guò)S Zorb反應(yīng)得到的汽油產(chǎn)品組成發(fā)生了變化，其中正構(gòu)烷烴及異構(gòu)烷烴的含量增加，烯烴含量降低，環(huán)烷烴含量略有增加，芳烴含量略有降低。

表4 標(biāo)定過(guò)程中汽油原料及產(chǎn)品組成 w，%

3 結(jié) 論

惠州石化2.4 Mt/a S Zorb裝置是目前已工業(yè)化的最大規(guī)模裝置，裝置采用了反應(yīng)過(guò)濾器外置新技術(shù)，自開(kāi)工以來(lái)裝置運(yùn)行平穩(wěn)，一直穩(wěn)定生產(chǎn)硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于10 μg/g的清潔汽油。開(kāi)工10個(gè)月后進(jìn)行了總結(jié)標(biāo)定，標(biāo)定結(jié)果為：原料硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為180 μg/g，烯烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為22.69%時(shí)，得到的產(chǎn)品硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0 μg/g，RON損失0.4個(gè)單位，能耗為250.8 MJ/t。這些結(jié)果對(duì)未來(lái)同類(lèi)型裝置的開(kāi)工和優(yōu)化，具有參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。