TMP装置FP-DSN硫转移脱氮助剂使用分析

一、装置概况

催化裂解装置采用石科院专利技术, 是国内自行研究的第三套催化裂解 (DCC) 装置。该装置包括反再、分馏、吸收稳定系统、余热回收系统、LPG脱硫系统, 采用电Ⅲ仪表, 装置占地138×82m2, 设计处理量12×104t/a, 该装置于1993年5月破土动工, 1995年6月投产, 于1999年11月停车待命。2000年根据石油化工科学研究院、北京设计院“关于催化热裂解工业化成套技术联合开发的合作协议”, 该装置改造为8万吨/年CPP工业化试验装置, 并于2000年10月至2001年1月进行了CPP工业化试验。2005年9月份开始进行TMP试验装置改造, 2006年10月24日一次开车成功, 于2008年9月份完成增产丙烯工业化实验任务, 2009年11月开始进行FP-DSN硫转移脱氮助剂试验工作。

二、装置工艺特点

两段提升管催化裂解制乙烯和丙烯技术, 由于具有催化剂接力、短反应时间和大剂油比的特点, 非常适合于生产丙烯, 在与DCC-I相近的较为温和的温度条件下, 乙烯+丙烯的收率就与在较苛刻的条件下反应的CPP的乙烯+丙烯收率相近。反应条件温和, 可以显著减缓反应的水热失活, 延长催化剂寿命。如果重油两段催化裂解考虑汽油和碳四的回炼的话, 可使乙烯+丙烯收率达到40%以上。

1. 反应部分工艺特点

混合原料油自罐区进入原料油缓冲罐, 经泵P201加压后, 经蒸汽加热器E207B、中段循环油E205AB换热加热到200℃后, 经过高效进料雾化蒸汽喷嘴进入第一段提升管反应器下部, 混合碳四原料在原料油的下部进料, 与来自预提升段的高温再生催化剂均匀接触迅速升温、汽化并发生裂化反应, 反应时间控制在1.2秒钟左右 (混合碳四原料的反应时间控制在1.6秒钟左右) 。在生成各种气相产物的同时, 催化剂表面上吸附了大量的焦炭, 使其活性和选择性迅速降低。510℃左右的反应油气在第一段提升管反应器出口处, 经过粗旋风分离器分出待生催化剂后, 进入沉降器。

2. 分馏部分工艺特点

从分馏塔顶部出来的油气, 经循环水冷凝冷却器E201AB, 温度降至60℃后, 进入重汽油分离器V-201A。重汽油分离器分离出来的重汽油一路通过重汽油泵P202加压后, 作为分馏塔顶回流, 控制粗汽油干点, 另一路经过泵P203加压、重汽油冷却器E2401冷却至40℃后直接去吸收稳定部分。重汽油分离器分离出来的油气进入分馏塔顶空气冷却器E202冷却到40℃进入V-201B平衡闪蒸后, 富气进气压机, 油气分离器分离出来的轻汽油经泵P2401加压后, 一部分经V300脱水后送至二段提升管回炼, 其余部分和重汽油混合后进入吸收塔。V-201A和V-201B分离出来的污水, 进入酸性水缓冲罐V200, 再经泵P207加压后送至酸性水汽提装置或气压机出口富气管线上洗涤其中的硫化氢, 以防止管线及设备腐蚀。V-201B分离出来的污水, 也可以直接进入泵P207送出。

三、装置使用FP-DSN硫转移脱氮助剂的目的, 所采用的生产方案;

1. 采用的生产方案

从2009年11月23日~11月24日, 进行了空白标定, 12月4日—6日进行了快速加剂, 每天加剂FP-DSN硫转移脱氮助剂每天加入量350Kg, 合计加入总量为1.05吨;剩余的1.95吨FP-DSN硫转移脱氮助剂从2009年12月7日开始进入平衡加剂阶段, 每天的加入量为25Kg, 直至加完为止。

试验原料:为确保试验顺利进行, 试验阶段甲方确保TMP装置进料性质稳定, 即一段提升管进料为常压渣油和稳定汽油, 二段汽油提升管进料为油浆和轻汽油。

操作条件:试验操作条件与空白标定时保持一致, 空白标定条件由甲方确定。主要参数如下: (1) 一段提升管重油进料量19±1t/h, 汽油进料量为0.25±0.01t/h, 反应温度控制在495±3℃之间。 (2) 二段提升管汽油进料0.8~0.9t/h, 回炼油浆为6±1t/h, 反应温度控制在500±2℃, 再生器内催化剂再生为富氧 (大于3%) 再生, 以上操作条件标定前后保持不变。

四、技术分析

1. 原料、油浆产品性质分析

原料、油浆性质的各项数据看, FP-DSN硫转移脱氮助剂加入前的原料总氮较加入后的原料总氮有所下降, 下降了300~700mg/Kg, 这说明原料性质有了一定的变化;相应地, 油浆中的总氮含量变化趋势也与之吻合, 而原料的总硫含量在FP-DSN硫转移脱氮助剂加入前后变化不大, 比较稳定。

原料中的重金属中, Ni、Na含量基本持平, 只有Fe含量上升了~1.4mg/Kg, ;相应地, 油浆中的重金属含量变化趋势也与之吻合。原料、油浆的密度、馏程、残碳或固含量性质在FP-DSN硫转移脱氮助剂的加入前后比较稳定。

综上所述, FP-DSN硫转移脱氮助剂加入前后, 原料中的总氮含量有所下降, 含Fe量有所上升, FP-DSN硫转移脱氮助剂对原料、油浆的产品性质无影响。

2. 平衡催化剂性质分析

平衡催化剂的各项数据看, 待生催化剂的炭含量有所下降, 下降了0.1~0.18 (wt%) , 而再生剂、待生剂的其它性质在FP-DSN硫转移脱氮助剂加入前后变化不大, 非常稳定。说明FP-DSN硫转移脱氮助剂对催化剂没有较大的影响。

3. 稳定汽油性质分析

稳定汽油性质的各项数据看, 稳定汽油的密度、馏程、辛烷值、蒸汽压、烯烃及芳烃和苯含量、实际胶质、诱导期在FP-DSN硫转移脱氮助剂加入前后较稳定, 汽油中的硫、氮含量变化也不大, 这说明FP-DSN硫转移脱氮助剂并没有将硫、氮转移至稳定汽油中, 对汽油的产品性质无影响。

4. 轻柴油性质分析

轻柴油性质的各项数据看, 轻柴油的密度、馏程、凝固点、冷滤点、闪点、十六烷值指数、色度、氧化安定性等各类性质在FP-DSN硫转移脱氮助剂加入前后较稳定, 轻柴油中的硫、氮含量变化也不大, 这说明FP-DSN硫转移脱氮助剂并没有将硫、氮转移至轻柴油中, 对轻柴油的产品性质无影响。

五、装置改进建议

如果装置长期使用此剂, 应对加剂系统进行适当的改造, 使加剂过程能够可控均匀加入, 以减少对生产的影响。

烟气中的硫转移至裂解气中, 会对气压机系统和稳定系统的腐蚀加重, 做好H2S对设备防腐是使用此剂过程中必须考虑的。

对于有分馏塔顶注氨系统的装置, 在使用FP-DSN硫转移脱氮助剂期间, 可适当加大注氨流量, 减少H2S对气压机系统 (级间脱液罐、级间冷却器) 等设备的腐蚀。

干气、酸性水中硫化物增加, 后续环保装置的负荷也相对增加。因此需要考虑后续环保装置的加工能力。

摘要：在与DCC-I相近的较为温和的温度条件下, 乙烯+丙烯的收率就与在较苛刻的条件下反应的CPP的乙烯+丙烯收率相近。反应条件温和, 可以显著减缓反应的水热失活, 延长催化剂寿命。如果重油两段催化裂解考虑汽油和碳四的回炼的话, 可使乙烯+丙烯收率达到40%以上。

关键词：硫化物,氮化物,酸性水