180萬噸/年S Zorb催化汽油吸附脫硫裝置

宋瑜洲

【摘要】為積極應(yīng)對(duì)國(guó)家汽油質(zhì)量升級(jí)，滿足國(guó)家對(duì)清潔燃料的質(zhì)量要求，根據(jù)全廠加工總流程的安排，陜西延長(zhǎng)石油集團(tuán)煉化公司延安煉油廠需要新建一套180萬噸/年汽油精制裝置，使出廠汽油達(dá)到國(guó)家要求的標(biāo)準(zhǔn)。

【關(guān)鍵詞】180萬噸/年；S Zorb；催化汽油；吸附脫硫；裝置

1. 原料、產(chǎn)品規(guī)格與生產(chǎn)規(guī)模

1.1 原料來源及性質(zhì)

本裝置處理的催化汽油來自延安煉油廠，由于延煉平面布置原因，本裝置建設(shè)在延安石油化工廠（楊莊河）。設(shè)計(jì)原料中的平均硫含量按400PPM考慮。新氫采用重整氫，氫氣純度為92.85V%；進(jìn)裝置溫度20-40℃，壓力1.8-2.0MPaG。

1.2 吸附劑

本裝置采用的吸附劑為專利吸附劑。

1.3 產(chǎn)品方案

本裝置生產(chǎn)硫含量不大于10 ppm的低硫汽油產(chǎn)品；裝置產(chǎn)生的少量燃料氣除供本裝置加熱爐自燒外，其余送至燃料氣管網(wǎng)；含有SO2的再生尾氣送至氨法脫硫單元處理。

1.4 生產(chǎn)規(guī)模

根據(jù)規(guī)劃要求，本裝置生產(chǎn)規(guī)模按180萬噸/年考慮，年操作時(shí)間按8000小時(shí)計(jì)。原料的平均硫含量按400 ppm設(shè)計(jì)。

2.S Zorb與RSDS 技術(shù)概況及應(yīng)用

2.1S Zorb技術(shù)概況

S Zorb 是由ConocoPhillips（COP）公司開發(fā)的，主要用于催化汽油的脫硫。目前在全球采用該技術(shù)已經(jīng)建成投產(chǎn)了14套工業(yè)裝置，其中國(guó)外6套，國(guó)內(nèi)8套。這14套裝置運(yùn)行狀況良好，產(chǎn)品規(guī)格等各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。

2.2RSDS

RSDS-II是固定床反應(yīng)，相關(guān)流程較為傳統(tǒng)、操作簡(jiǎn)單，運(yùn)行周期較長(zhǎng)。S Zorb是流化床反應(yīng)，連續(xù)再生；一方面需要連續(xù)的氣固分離，另一方面反應(yīng)與再生間需設(shè)置閉鎖料斗進(jìn)行氫、氧環(huán)境的隔離和吸附劑的輸送，因此操作復(fù)雜?？傊?，這兩個(gè)技術(shù)在操作周期方面均達(dá)到了與催化同步檢修的要求，RSDS-II日常維護(hù)工作量較小

3.工藝流程說明

3. 1進(jìn)料與脫硫反應(yīng)部分

由催化裝置來的含硫汽油經(jīng)過濾后進(jìn)入原料緩沖罐（D-101），經(jīng)吸附反應(yīng)進(jìn)料泵（P-101）升壓并與循環(huán)氫混合后與脫硫反應(yīng)器（R-101）頂部產(chǎn)物進(jìn)行換熱，換熱后的混氫原料去進(jìn)料加熱爐（F-101）進(jìn)一步加熱，達(dá)到預(yù)定的溫度后進(jìn)入脫硫反應(yīng)器底部并在反應(yīng)器中進(jìn)行吸附脫硫反應(yīng)，脫硫反應(yīng)器內(nèi)裝有吸附劑，混氫原料在反應(yīng)器內(nèi)部自下而上流動(dòng)使反應(yīng)器內(nèi)成流化床狀態(tài)，原料經(jīng)吸附劑作用后將其中的有機(jī)硫化物脫除。

3.2吸附劑再生部分

為了維持吸附劑的活性，使裝置能夠連續(xù)操作，裝置設(shè)有吸附劑連續(xù)再生系統(tǒng)。再生過程是以空氣作為氧化劑的氧化反應(yīng)，壓縮空氣依次經(jīng)過空氣干燥器（PA-103）、再生空氣預(yù)熱器（E-111）和再生氣體電加熱器（EH-102）加熱后送入再生器底部，與再生進(jìn)料罐（D-107）來的待生吸附劑發(fā)生氧化再生反應(yīng)；再生器（R-102）內(nèi)的吸附劑為流化床，再生后的吸附劑用氮?dú)馓嵘皆偕邮掌鳎―-110）送至閉鎖料斗（D-106）。再生器（R-102）內(nèi)部裝有二級(jí)旋風(fēng)分離器（ME-115），再生生成的煙氣經(jīng)旋風(fēng)分離器（ME-115）與吸附劑分離后自再生器（R-102）頂部排出；再生煙氣主要成份為氮?dú)?、二氧化碳和二氧化硫，先?jīng)再生煙氣冷卻器（E-105）并與來自冷凝水罐（D-123）頂部的蒸汽換熱，再經(jīng)再生煙氣過濾器（ME-103）除去煙氣中挾帶的吸附劑粉塵后送到氨法脫硫單元進(jìn)行后處理。

3.3吸附劑循環(huán)部分

吸附劑循環(huán)部分目的是將已吸附了硫的吸附劑自反應(yīng)部分輸送到再生部分，同時(shí)將再生后的吸附劑自再生部分送回到反應(yīng)系統(tǒng)，并可以控制吸附劑的循環(huán)速率；以上過程通過閉鎖料斗（D-106）的步序自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)，失活的吸附劑自反應(yīng)器（R-101）上部的反應(yīng)器接收器（D-105）壓送到閉鎖料斗（D-106），然后降壓并通過氮?dú)庵脫Q其中的氫氣，置換合格后通過壓差和重力送到再生器進(jìn)料罐（D-107）；此時(shí)閉鎖料斗處于等待時(shí)間，然后，再生器進(jìn)料罐（D-107）的吸附劑則通過氮?dú)馓嵘皆偕鳎≧-102）內(nèi)進(jìn)行再生反應(yīng)；再生器進(jìn)料罐（D-107）的吸附劑輸送線上裝有滑閥，用于控制吸附劑循環(huán)速率；再生器（R-102）內(nèi)已完成再生的吸附劑通過滑閥和氮?dú)馓嵘皆偕鹘邮掌鳎―-110），通過壓差和重力送到閉鎖料斗（D-106），先用氮?dú)庵脫Q閉鎖料斗（D-106）中的氧氣，置換合格后用氫氣升壓，最后通過壓差和重力送到還原器（D-102），還原后返回到反應(yīng)系統(tǒng)中。

3.4產(chǎn)品穩(wěn)定部分

穩(wěn)定塔（C-201）用于處理脫硫后的汽油產(chǎn)品使其穩(wěn)定。穩(wěn)定塔頂部的氣體經(jīng)空冷器（A-201）、水冷器（E-202）冷卻后進(jìn)入穩(wěn)定塔頂回流罐（D-201）。罐頂燃料氣部分用于原料緩沖罐（D-101）氣封，其余的送至催化裝置分餾塔，罐底液體回流至穩(wěn)定塔（C-201）頂部。塔底穩(wěn)定的精制汽油產(chǎn)品先經(jīng)精制汽油與熱水換熱器（E-206）換熱，再經(jīng)空冷和水冷后送出裝置。

3.5 自動(dòng)控制

本裝置工藝技術(shù)先進(jìn)、過程復(fù)雜。自控設(shè)計(jì)范圍為180萬噸/年S Zorb催化汽油吸附脫硫裝置的反應(yīng)、吸附劑再生和還原及產(chǎn)品穩(wěn)定部分及相關(guān)部分的自控設(shè)計(jì)。本裝置選用分散控制系統(tǒng)（DCS），實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置的日常監(jiān)測(cè)及自動(dòng)控制功能。裝置采用獨(dú)立于DCS的安全儀表系統(tǒng)（SIS），實(shí)現(xiàn)對(duì)裝置等的緊急停車及安全聯(lián)鎖保護(hù)功能。儀表選用以國(guó)內(nèi)產(chǎn)品為主， 引進(jìn)部分主要為DCS、SIS、閉鎖料斗專用控制系統(tǒng)（LMS）、在線分析儀表、質(zhì)量流量計(jì)、特殊調(diào)節(jié)閥、程控球閥、放射性料位儀表等。

3.6 設(shè)備部分

3.6.1脫硫反應(yīng)器（R-101）、還原器（D-102）和反應(yīng)器接收器（D-105）

脫硫反應(yīng)器為軸向、熱壁反應(yīng)器。反應(yīng)器的操作溫度為441℃，操作壓力為3.1Mpa，操作介質(zhì)為催化汽油、H2和吸附劑，設(shè)計(jì)溫度為470℃，設(shè)計(jì)壓力為4.26Mpa。在反應(yīng)器底部設(shè)有泡帽分配盤等內(nèi)件。根據(jù)操作條件，反應(yīng)器的殼體材料選用12Cr2Mo1MoR（H），下部為12Cr2Mo1MoR（H）+堆焊。為了防止吸附劑帶入后續(xù)系統(tǒng)，在反應(yīng)器頂部設(shè)有精密過濾器，直接插入反應(yīng)器，用于脫除物流中攜帶的吸附劑。還原器（D-102）和反應(yīng)器接收器（D-105）通過吸附劑輸送線直接與反應(yīng)器連接在一起，懸掛在反應(yīng)器上。此兩臺(tái)設(shè)備的材質(zhì)同樣采用14Cr1MoR（H）。同時(shí)，為了避免反應(yīng)器和反吹氣體聚集器的不同熱膨脹造成反應(yīng)器過濾器反吹閥的損換，反吹氣體聚集器（D-114）亦同時(shí)懸掛在反應(yīng)器上。反應(yīng)器、還原器、反應(yīng)器接收器和反吹氣體聚集器均可以國(guó)內(nèi)制造。

3.6.2 再生器（R-102）

再生器是再生系統(tǒng)的核心設(shè)備，設(shè)備內(nèi)的吸附劑為流化態(tài)操作。再生器的操作溫度為524℃，操作壓力為0.11Mpa，操作介質(zhì)為O2、N2、CO2、SO2及吸附劑，設(shè)計(jì)溫度為550℃，設(shè)計(jì)壓力為0.35Mpa。根據(jù)操作條件，再生器的殼體材料選用14Cr1MoR（H）。再生器內(nèi)設(shè)置了冷卻盤管，上部設(shè)置了一組二級(jí)旋風(fēng)分離器，在再生器內(nèi)部同時(shí)設(shè)置有傾角擋板的支持盤，氣體進(jìn)口分配器，出口收集板等內(nèi)件。再生器本體可國(guó)內(nèi)制造。

3.6.3過濾器

關(guān)鍵的反應(yīng)器產(chǎn)物過濾器（ME-101）、閉鎖料斗過濾器（ME-102）在較高溫度下使用且工況苛刻，需從國(guó)內(nèi)通過鑒定的供貨商或國(guó)外引進(jìn)，其它過濾器國(guó)產(chǎn)。

3.6.4壓縮機(jī)

本裝置中設(shè)兩臺(tái)循環(huán)氫壓縮機(jī)K-101/A，B，兩臺(tái)反吹氫壓縮機(jī)K-102/A，B、兩臺(tái)補(bǔ)充氫壓縮機(jī)K-103 /A，B，其中K-102與K-103采用聯(lián)合機(jī)組。