裂解爐加氫尾油優(yōu)化運(yùn)行模式探索

徐滬姿 宋友國(guó) 周 春 勞嫣萍

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司烯烴部，上海 200540)

隨著生產(chǎn)規(guī)模的持續(xù)擴(kuò)大，加氫尾油也更廣泛地用作乙烯裂解原料。加氫尾油是乙烯裝置較好的裂解原料，飽和烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)96.8%以上，芳烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于1%，硫、氮、金屬等雜質(zhì)含量低。加氫尾油的質(zhì)量對(duì)乙烯裂解裝置的高附收率和裝置穩(wěn)定運(yùn)行具有重要影響。目前中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱上海石化)乙烯裝置所使用的加氫尾油分為中壓加氫尾油和高壓加氫尾油，其質(zhì)量不同，造成裂解深度不能同時(shí)顧及。針對(duì)這一情況，提出將中壓加氫尾油和高壓加氫尾油分儲(chǔ)分煉，確保兩種尾油得到不同的裂解深度。

1 加氫尾油的來源及存在的問題

1.1 加氫尾油的來源

上海石化加氫尾油原料主要來源是該公司芳烴部高壓加氫裂化裝置的高壓加氫尾油和煉油部中壓加氫裂化裝置的中壓加氫尾油，經(jīng)混合后送到乙烯裝置作裂解原料。

1.1.1 中壓加氫尾油的來源

常減壓裝置的減壓蠟油(原料)進(jìn)入中壓加氫裝置，原料油與循環(huán)氫混合，再與反應(yīng)產(chǎn)物換熱，后進(jìn)入到加氫精制反應(yīng)器，精制反應(yīng)產(chǎn)物再進(jìn)入加氫裂化反應(yīng)器。在加氫精制和裂化反應(yīng)器中，混氫原料油在催化劑作用下，進(jìn)行脫硫、脫氮、脫氧、烯烴飽和、芳烴飽和及裂化等反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)與混氫原料和脫丁烷塔進(jìn)料換熱，進(jìn)入到冷高壓分離器。反應(yīng)產(chǎn)物在冷高壓分離器中進(jìn)行氣、油、水三相分離，后進(jìn)入脫丁烷塔，脫丁烷塔底油經(jīng)分餾進(jìn)料加熱爐升溫后進(jìn)入產(chǎn)品分餾塔。分餾塔頂分出輕石腦油、重石腦油和柴油產(chǎn)品送出裝置，加氫尾油自分餾塔底分出。

中壓加氫尾油的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)見表1。

表1 中壓加氫尾油分析數(shù)據(jù)

1.1.2 高壓加氫尾油的來源

高壓加氫裂化裝置中的尾油來自于減壓分餾塔塔底，分餾塔塔底用分餾塔底重沸爐供熱。分餾塔塔底分二路，一路由重沸爐循環(huán)泵升壓后，須加熱后返回分餾塔塔底；另一路塔底油在液體控制下，由該增壓泵增壓后送出裝置。

高壓加氫尾油的質(zhì)量分析數(shù)據(jù)見表2。

表2 高壓加氫尾油分析數(shù)據(jù)

1.1.3 中壓和高壓加氫尾油混合投用

中壓加氫尾油的鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值為49.75%，BMCI均值為11.1；高壓加氫尾油的鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值為61.97%，BMCI均值為10.4，二者之間的品質(zhì)存在一定的差異?；旌虾蟮逆溚闊N質(zhì)量分?jǐn)?shù)均值為59.36%，BMCI均值為10.7(見表3)。

1.2 加氫尾油目前存在的問題

1.2.1 爐管腐蝕

剛使用就發(fā)現(xiàn)爐管焊縫有腐蝕，且腐蝕速度非?？欤行t子投用加氫尾油2～3 d就發(fā)生腐蝕穿孔。

1.2.2 裂解深度不夠

目前，裝置所用的加氫尾油是中壓加氫和高壓加氫混合后的加氫尾油，裂解深度不能同時(shí)顧及，不但影響了裝置的高負(fù)荷運(yùn)行和高附收率，還影響了裂解爐的運(yùn)行周期。

1.2.3 儲(chǔ)罐液面不易控制

FB-1301/1322液面無法控制。FB-1301的液面采用自動(dòng)控制，當(dāng)液面上升時(shí)，調(diào)節(jié)閥自動(dòng)關(guān)??；煉油部中壓加氫裝置汽提塔C-6202的液面也采用自動(dòng)控制，當(dāng)液面上升時(shí)調(diào)節(jié)閥自動(dòng)全開，造成中壓加氫尾油輸送管道內(nèi)壓力波動(dòng)，導(dǎo)致液面無法控制；FB-1322的液面控制采用的是手動(dòng)控制閥，沒有自動(dòng)控制調(diào)節(jié)閥，液面無法控制。

針對(duì)以上問題，對(duì)裂解爐加氫尾油運(yùn)行模式的優(yōu)化進(jìn)行探索。

2 優(yōu)化模式探索

在乙烯裂解原料的選擇過程中，要求原料餾程短、切割過程單一，而中壓加氫尾油和高壓加氫尾油來自不同裝置的不同工藝，其餾程等參數(shù)相差較大。裂解原料鏈烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以表征乙烯和重質(zhì)原料的收率，一般越低越好，由于高壓加氫尾油的鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于中壓加氫尾油，并且BMCI也較低，說明高壓加氫尾油的收率偏高。但是兩者混合后鏈烷烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯低于單一的高壓加氫尾油，說明混合后的原料收率有所降低。因此將兩種加氫尾油混合在一起，無法體現(xiàn)各種原料性質(zhì)的最佳化，影響了原料的最佳收率點(diǎn)。同時(shí)，由于加氫尾油作為一種二次加工油，具有氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)高、不飽和烯烴質(zhì)量分?jǐn)?shù)低等特點(diǎn)，乙烯、丙烯和丁二烯等目的產(chǎn)品的收率較高，因而是較好的裂解原料。但是近年來隨著減壓深拔技術(shù)的應(yīng)用以及市場(chǎng)的原因，加氫尾油的性質(zhì)逐漸變差，表現(xiàn)為餾程變寬、初餾點(diǎn)降低、終餾點(diǎn)提高、BMCI變大、氫質(zhì)量分?jǐn)?shù)降低、裂解性能變差。主要體現(xiàn)在中壓加氫尾油由于加工工藝的原因，終餾點(diǎn)較高、組分較重、容易結(jié)焦，影響爐管的運(yùn)行壽命。

通過數(shù)據(jù)收集和比對(duì)，提出將中壓加氫尾油和高壓加氫尾油進(jìn)行分儲(chǔ)分煉的優(yōu)化模式，以確保兩種尾油得到不同程度的裂解深度，既保證了裝置的高負(fù)荷運(yùn)行，又延長(zhǎng)了投用高壓加氫尾油的裂解爐的運(yùn)行周期，同時(shí)還提高了裝置的高附收率。

2017年10月，對(duì)FB-1301和FB-1322兩個(gè)尾油罐的進(jìn)料流程進(jìn)行修改，將煉油部中壓加氫尾油直送FB-1301罐，芳烴部高壓加氫尾油經(jīng)儲(chǔ)運(yùn)部送FB-1322罐，進(jìn)行分儲(chǔ)分煉投用。加氫尾油分儲(chǔ)分煉流程見圖1(圖中實(shí)線為中壓加氫尾油，虛線為高壓加氫尾油)。

由于裂解爐深度控制的離線模型尚未建立，一般依靠SPYRO分析軟件進(jìn)行離線的最佳深度點(diǎn)的找尋。

圖1 加氫尾油分儲(chǔ)分煉流程

3 實(shí)施效果及效益分析

3.1 實(shí)施效果

分儲(chǔ)分煉模式實(shí)施后，3臺(tái)裂解爐(BA-101，106，110)實(shí)現(xiàn)了高壓加氫尾油的直投，解決了原先所有加氫尾油必須在進(jìn)行投用石腦油達(dá)到3天以上后再投用的缺陷。截止到2018年6月，裂解爐的爐管運(yùn)行正常。

(1)原本由于裂解爐頻繁改料，爐出口溫度波動(dòng)以及爐管內(nèi)物料不均衡，極易導(dǎo)致爐管結(jié)焦和裂解爐的運(yùn)行不穩(wěn)定，大大縮短裂解爐的運(yùn)行周期。加氫尾油分儲(chǔ)分煉后減少了裂解爐的原料切換次數(shù)，即高壓加氫尾油不需要石腦油鍍膜，對(duì)GK-VI裂解爐的穩(wěn)定操作有較大意義。

(2)常壓中油可以作為補(bǔ)充原料直接補(bǔ)充進(jìn)入FB-1322，與高壓加氫尾油混合，可以進(jìn)一步優(yōu)化整體爐群的原料平衡，為即將實(shí)施的乙烯流程優(yōu)化做了基礎(chǔ)性的工作。

3.2 原料優(yōu)化的效益分析

兩種加氫尾油和混合加氫尾油通過SPYRO分析的裂解深度情況如表4所示。

由于裂解爐的深度控制的離線模型未建立，一般依靠SPYRO分析軟件進(jìn)行離線的最佳深度點(diǎn)的找尋。目前裂解爐加氫尾油裂解深度為793～803 ℃，分儲(chǔ)分煉后，高壓加氫尾油裂解深度調(diào)整為805～815 ℃，中壓加氫尾油裂解深度維持790～800 ℃，根據(jù)裂解氣在線儀分析數(shù)據(jù)再行調(diào)整至最佳裂解深度。

4 結(jié)語

綜上所述，采用加氫尾油的分儲(chǔ)分煉模式，進(jìn)一步提高了乙烯裝置的高附收率，延長(zhǎng)了裂解爐的運(yùn)行周期，達(dá)到了預(yù)期的效果，同時(shí)仍存在一些問題，如加氫尾油儲(chǔ)存罐無法自動(dòng)控制液面，投用中壓加氫尾油后裂解爐廢鍋溫度上升過快等，還需進(jìn)一步推進(jìn)兩種加氫尾油的裂解性能評(píng)價(jià)工作，獲取物料的最佳裂解深度。