輕汽油抽提脫硫裝置再生系統(tǒng)影響因素的分析與對策

張華 蘭勇 張鶴峰

摘要：為降低環(huán)境污染，提高空氣質(zhì)量，全面實行油品國Ⅴ、國ⅥA排放標(biāo)準(zhǔn)，某廠新建了一套國Ⅴ過渡方案輕汽油脫硫裝置。該裝置溶劑再生系統(tǒng)投運(yùn)后溫度和液位波動較大，嚴(yán)重影響溶劑質(zhì)量。本文通過對溶劑再生系統(tǒng)操作方式和工藝操作參數(shù)再優(yōu)化后，實現(xiàn)平穩(wěn)控制再生系統(tǒng)操作，提高了再生后溶劑質(zhì)量，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的輕汽油。

關(guān)鍵詞：輕汽油 液液萃取抽提 貧溶劑 貧溶劑 富硫油

一、前言

目前，全球環(huán)境污染不斷加重，為提高空氣質(zhì)量，政府要求2017年將在全國實行油品國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)，2020年1月1日，開始執(zhí)行ⅥA，硫含量要求降至10ppm以下，而我國催化裂化汽油份額占汽油池的70～80%，加之催化汽油烯烴是構(gòu)成辛烷值的重要成分，所以汽油降硫的主要任務(wù)和難點(diǎn)其實就是催化裂化汽油的降硫。

煉化企業(yè)生產(chǎn)調(diào)和國Ⅴ、國ⅥA排放標(biāo)準(zhǔn)汽油勢在必行，針對目前催化輕汽油硫含量高，加氫處理難度大、辛烷值損失多的短板，某廠采用了河北精致科技有限公司與石油大學(xué)（北京）聯(lián)合推出的催化汽油抽提加氫組合脫硫技術(shù)。利用硫化物在烴類和選擇性溶劑中的溶解度的不同，采用液液萃取抽提的方法，將硫化物富集到溶劑中，經(jīng)過減壓汽提蒸餾，將富硫油與溶劑分開，將全餾分汽油硫含量降到10ppm以下，將辛烷值損失降低到1.5個以內(nèi)。新建的國Ⅴ過渡方案輕汽油抽提脫硫裝置于2016年10月建成投產(chǎn)，設(shè)計規(guī)模為15萬噸/年。以醚化高含硫輕汽油為原料，經(jīng)GL-萃取脫硫劑液液萃取抽提后，生產(chǎn)出低含硫輕汽油。但溶劑再生系統(tǒng)投用后溫度、液位波動大，嚴(yán)重影響再生溶劑的質(zhì)量，為確保裝置平穩(wěn)運(yùn)行，通過對操作方式和工藝操作參數(shù)再優(yōu)化后，在總加工流程不變的前提下確保溶劑質(zhì)量，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的國Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)的輕汽油。

二、輕汽油抽提脫硫裝置原料、產(chǎn)品、萃取劑現(xiàn)狀及裝置特點(diǎn)

（1）原料

輕汽油抽提脫硫裝置原料為醚化裝置加氫后側(cè)抽輕汽油：流量21430kg/h，溫度40℃，壓力1.2 MPa（g）；密度為：670kg.m-3，硫含量≤150ppm。

（2）產(chǎn)品

輕汽油抽提脫硫裝置產(chǎn)品的密度為：650kg.m-3，硫含量≤10ppm，富硫油與穩(wěn)定汽油（富反抽提油）混合經(jīng)高效聚結(jié)器進(jìn)一步脫水后送至醚化裝置或去加氫裂化裝置。

（3）萃取劑

本裝置的GL-萃取脫硫劑外觀為無色至淡黃色液體，密度（30℃）為1150～1250kg/m3，凝點(diǎn)≤5.0℃，粘度50℃≤4.0mm2/s

（4）輕汽油抽提脫硫裝置的特點(diǎn)和優(yōu)勢：

a、抽提脫硫為物理過程，沒有分子變化，辛烷值損失小。

b、脫硫溶劑對原料中的硫形態(tài)沒有嚴(yán)格要求，硫醇、硫醚、噻吩硫均能有效脫除。

c、溶劑具有旁路凈化及過濾措施，確保了溶劑質(zhì)量的穩(wěn)定，脫硫效果好，溶劑損耗低。

d、脫硫后輕汽油產(chǎn)品硫含量≤10μg/g，產(chǎn)品收率達(dá)到95%以上，可滿足國Ⅴ、國ⅥA清潔汽油的調(diào)合的要求。

三、輕汽油抽提脫硫裝置再生系統(tǒng)影響因素的分析和對策

溶劑再生塔主要就是為了除去溶劑中的機(jī)械雜質(zhì)和降解聚合物，再生后的溶劑質(zhì)量的優(yōu)劣將直接決定裝置的脫硫效果和操作費(fèi)用，為防止溶劑過熱分解，含有溶劑系統(tǒng)的再沸器熱源均采用2.2MPag、220℃飽和蒸汽作加熱載體。溶劑再生系統(tǒng)溫度、液位波動較大，將嚴(yán)重影響溶劑運(yùn)行質(zhì)量和脫硫效果，裝置的能耗明顯增加，通過分析主要有以下幾個方面原因：

（1） 溶劑再生塔溫度

溫度是溶劑再生塔的關(guān)鍵指標(biāo)，設(shè)計操作溫度155～178℃，溶劑再生塔的溫度過高則溶劑降解、聚合；溶劑再生塔的溫度過低則溶劑不易形成霧化顆粒，造成淹塔。平穩(wěn)控制溶劑再生塔底的溫度，不僅僅要控制塔底再沸器蒸汽流量的大小，還要平穩(wěn)控制溶劑再生塔汽提汽流量和壓力、水汽化器液位和溫度、溶劑再生塔進(jìn)料流量。

（2） 水汽化器液位和溫度

水汽化器殼程物料是抽余油水洗塔來的含溶劑水，管程換熱介質(zhì)是貧溶劑。如果殼程液位過高，則殼程內(nèi)汽液相分離效果差，殼程頂部氣相負(fù)荷過大，則進(jìn)入溶劑再生塔的汽提汽流量增加，影響溶劑再生塔塔底溫度，反之也同樣影響溶劑再生塔塔底溫度；如果管程溫度過高，則殼程含溶劑水氣化量大，頂部氣相負(fù)荷過大，則進(jìn)入溶劑再生塔的汽提汽流量增加，影響溶劑再生塔塔底溫度，反之也同樣影響溶劑再生塔塔底溫度。

研究后發(fā)現(xiàn)將水汽化器液位調(diào)節(jié)閥改手動控制后，則殼程液位能夠嚴(yán)格控制50±10%，汽提蒸汽流量穩(wěn)定，管程溫度能控制在120～130℃，溶劑再生塔塔底溫度平穩(wěn)。

（3） 溶劑再生塔汽提汽流量和壓力

水汽化器殼程汽提蒸汽流量和壓力是影響溶劑再生塔塔底溫度關(guān)鍵因素，水汽化器殼程操作壓力0.16 MPa，汽提蒸汽溫度≤130℃。汽提蒸汽流量設(shè)計2360 Kg/h。研究后發(fā)現(xiàn)水氣化器壓力調(diào)節(jié)閥投自動運(yùn)行后，汽提蒸汽流量波動較大且溫度最高只有130℃，嚴(yán)重影響溶劑再生塔塔底溫度。將水汽化器壓力調(diào)節(jié)閥改手動控制，穩(wěn)定汽提蒸汽流量在1600～2300 Kg/h，則溶劑再生塔塔底溫度平穩(wěn)。

（4）溶劑再生塔進(jìn)料流量

溶劑再生塔進(jìn)料流量同樣影響溶劑再生塔塔底溫度，進(jìn)料流量設(shè)計700kg/h，從儀表控制回路來看，進(jìn)料流量控制溶劑再生塔塔底液位，進(jìn)料流量大，塔底液位高；反之則塔底液位低。研究后發(fā)現(xiàn)溶劑再生塔進(jìn)料調(diào)節(jié)閥投自動運(yùn)行后，溶劑再生塔塔底液位受汽提汽流量和溫度影響，嚴(yán)重影響溶劑再生塔塔底溫度。嚴(yán)格穩(wěn)定進(jìn)料流量在600～800Kg/h，則溶劑再生塔塔底溫度平穩(wěn)，且與常規(guī)操作相悖，進(jìn)料流量偏大則溶劑再生塔塔底溫度偏高，進(jìn)料流量偏小則溶劑再生塔塔底溫度偏低。

目前溶劑再生塔塔底溫度操作曲線見下圖：

四、 結(jié)論

1、嚴(yán)格控制水汽化器殼程液位在50±10%，管程溫度120～130℃；穩(wěn)定溶劑再生塔汽提汽流量2100～2400kg/h，平穩(wěn)溶劑再生塔進(jìn)料流量600～800kg/h，溶劑再生塔塔底溫度平穩(wěn)，溶劑再生質(zhì)量和脫硫效果良好。

2、物料平衡、公用工程消耗與操作穩(wěn)定性息息相關(guān)，溶劑再生塔和水汽化器操作平穩(wěn)，中壓蒸汽耗量明顯下降。

3、水汽化器管程液位波動大、外排水量波動大，影響脫油塔塔底溫度，從而造成水汽化器管程溫度波動，間接影響溶劑再生塔塔底溫度。