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1、工业生产石化技术,2( X拓,13(4):17PETR OCH E MICA L I N DUST R YI,E CHNO LOG Y丙烷脱沥青装置优化运行措施刘春玉罗勇2 *( l.湖北荆 门职业技术学院,荆门,4 48( X X);2.中国石油化工股份有 限公司荆门分公司,荆门,4 45 039 )摘要:为保证重油催化装置的长周期运行,2峨X 岭年以来 中国石油化工股份有限公司荆门分公司在延迟焦化装置扩能多产焦化蜡油的同时,注重丙烷脱沥青装置的优化运行。具体措施为:(l )采用丙烷溶剂 中加人20 %一2 5%丁烷,使丙烷脱沥青蜡油(DA O)收率 由4 5%增至6 0%。(2 )通过合理
2、选材、提高材料质量,采用液相丙烷胺法脱硫、汽相丙烷碱洗脱硫工艺基本解决了丙烷溶剂循环系统湿H多腐蚀问题。丙烷装置优化运行后,装里 处理 量由30 0内提高到4( X )kd a ,DAO产量 由13 5k血增加 到24 0k山,保证了重油催化装置 的原料供应。关健词:丙烷减压渣油焦化蜡油丙烷脱沥青蜡油硫化氢腐蚀中 国石 油化 工股份有 限公司荆 门分公司(简称荆门分公司)拥有2套so ok内重 油催化装 置,近年来由于炼厂重 质 含硫原 油 加工 量 的增加,使减压渣 油四R )产量 上升 较快,而直馏蜡油件Go )收率和产量 下降。延 迟 焦 化和丙 烷脱沥青装置以VR为 主要 原料,生产
3、的焦化蜡油( CGO )和丙烷脱沥青蜡油( DAO )是 补充重油催化装置 原料 不 足 的主要手段。为了保证重 油催化装置 的长周期运 行,2 X抖年以来荆 门分公司在延 迟 焦化 装 置扩能多产CG O的同时,注重 丙烷脱沥青装置 的优化运行,使该装置 处理量由30 0k内增 至40 0k内,D A O收率由4 5%(质量分数,以下同)增至6 0%,产量 由1 35k血增加到2 40k内,D AO的 增产保障了重油催化装置 的原料供应。1D A O增产对 皿油催化装皿原料 的影响由 于加 工的原油 品种 变 重,20 02年至20 05年1一9月,荆 门分公 司VGO收率和产量 呈下降趋势
4、,虽然原 油加工量 逐年提高,但扣 除润滑油料以外,VGO供应量不足so ok i,不能满足2套重 油催化装置 的原料需求。补充重油催化装 置原料 不足的主要途 径是 提高装 置掺炼V R比率,但原油中的硫、氮、重金 属等有害物质大部分集中于VR中,随着原油重质和高硫化趋势加快,V R的性质变差,液体产品收率降低,而且催化加工过 程中的能耗、催化剂消耗及 加工成本很 高,已不适合催化加工。因此,CG O和D AO成为补充重 油催化装置原料不足的 主要 手段。丙烷脱沥青装置优化运行前,重 油催化 装置的原料结构特 点 为:CG O和D AO比率均 不超 过8%,而V R及VG O所占比率较高,这
5、 样的原料结构不能适 应重质高硫原油加工的流程。优化运行后,随着DAO的扩产为 重油催化装置设计了新 的原料结构:将CGO引入 新改造 的蜡油加氢装置,加氢后供给高产气体的催化裂解装置;重油催化装置 的原料主要为V R+DAO+VGO,DA O所占原料比率上升到29. 67%,VR比率下降了5 .56%,V G O比率下降了9.1 8%。丙烷脱沥青装置优化运行前后重 油催化装置 的原料结构变化见表l。随着D A O所占比率的上升,重油催化装 置原料的 密度、残炭、硫 含量、胶质和沥青质含 量以及相对分子质 量增加,而饱和烃含量 下降,因此需 要增加催化剂 的重油裂化 能力来 限制生焦率,保持液
6、体产 品收率。DA O对重油催化装置原 料的影 响见表2。收稿日期:2( X巧-以一2 1。修改稿收到日期:2( X拓一1 0一23。作者简介:刘春玉,女,讲师。1 997年毕业 于华中科技大学机电一体化专业,现从事教学工作。*通讯联 系人。E一m a il:j伴l打 vip.sina.e om;联系电话:0 724一22770 93。石化技术2 X拓年第1 3卷第4期裹1,油催化装t 原料结构变化项目丙烷脱沥青装置优化运行前(2( X抖年前)丙烷脱沥青装置优化运行后(2( 兀岭年后)绷6 04 02 4 03 0 04 5 5 51 3 5丙烷脱沥青装里处理量/( k卜a一今D AO收率,%
7、丙烷半沥青收率,%D A O产量l(kta一,)重油催化原料VR用 量l(kta一,)Cc o用最/(k ta -今DAO用童l(kt,)V G (】用最l(kta -,)诊炼V R比率,%CG O比率,%DAO比率,%V G O比率,%实际接炼重油比率,%30 7. 461.358.1373.238.437 .6 67.26礴 6.6545.5 12 62 . 90237.329哩).732.8602 9.6 737.4753.63衰2D AO对,油催化装一原料 的影晌项目D AOD AO+V G O917.19.峨抖8330.867.17412.70.694758.91.34VR+DAO+
8、V G O9 37.436.880373.166.93782.41.0821 127.03.451.620.141.8239.043.717.35.397 .6 9翻6.01.0 1250 0. 012.281.191.819.5936.32 6. 936.840傀jl -丹石 90 . 8 .L0 1-、凡、-密度(2 0)七cm勺猫度(10 0娥m m2.创)凝固点了残炭,%碳氢体积比相对分子质量硫质量分数,%碱性氮含量找mg.k扩)金属 N i含tl (m gk扩)金属V含量l (m g峪,)金属N。含量找mg.k创)金属ca含量l (m gkg一今饱和烃质t分数,%芳烃质t分数,%胶质
9、和沥青 质质量分数,%2丙烷脱沥青装t 优化运行措施2 .1丙烷 溶荆改成混合溶剂提商DAO收率丙烷脱沥青加工过程 中,V R进人萃取塔和丙烷溶剂进行逆 流接触抽提。丙烷 是非极性物 质,可溶解VR中较轻组分,溶解 混合物经过 临界分离丙 烷 后 得 到DAO。所以溶剂的溶解 性 能 越高,DA O的 收率越高。根据相似相吸 的原理,烃类相对分子 质量越接近,相互溶解率越高,故 溶解性 能CCSC;C3。丁烷溶剂溶解性能优异,易于回收,但存在以下问题:(1)使用纯丁烷 溶剂 时,D AO收率太高,v R重 组分(半沥青)收率太低,10 0时半沥青勃度高达数千,加 热到20 0也无法输送;(2)
10、压缩机为二段式,设计压缩介质为纯丙烷溶剂,若换 成丁烷含量较高的溶剂,由于丁烷比丙烷容易液化,在压缩机一段 出口工况下,部分丁烷组分会在 一段 出口分液罐中提前变成液体排 出;另外,同一 温度 下丁烷组分饱 和蒸汽压相 对较低,二段出口压力 达不到设计值,会 对丙烷脱沥青效果产生不利影响。因此,确定合适 的丁烷比例比较重要。通 过多次试验,确认丁烷比例为2 0%一2 5%比较合适。在该比例下,压缩机一段 出口丁烷冷凝损失较小,二段 出口压力基本不变。D A O产量及收率提高后,由于VR中的残 留物半沥青薪度和密度上升,造成管道输送困难。为了解决这一 问题,采用装置之 间的热进料方式,将半沥青出
11、装 置温度提高到170一180,在此温度下,半沥青猫度较 小,不进 中间罐区,直接送 到焦化装置作为原料。2 . 2解决H声腐蚀问题2 . 2 .IH多 的形成及对设备的腐蚀VR中的含硫物主要 为硫 醚、唾吩硫等非 活性硫化 物,它们一般 在24 0以上分解成活性硫,即H多。随着温 度 的升高,H多分解 速率增大,35040 0分解最 快,数量最大。丙烷脱沥青装置 的最高温度区域位于沥青加热炉,炉膛 温度为3 50一40 0,炉出口工况介质温度为250左 右。在该温度条件下,原料V R中的非活性硫化 物受热分解成H多。H多生成量主要由VR中的硫 含 量、硫 化物的种类和温度等因素决定,加工过程
12、中原料V R中的硫含量 会急剧 上升。高硫含 量下,H多 的生 成速度 加快,由于H多 属于沸点低易挥发 的组分,一般会进 人萃取塔 的溶剂相中,而且很难在压缩机一段 出口形成冷凝液排出。因此,随着V R中硫 含量的上升,H多 在丙烷溶剂循 环系统 中的累积速度加快。其中气相丙 烷脱油罐、汽提丙 烷脱水罐、压缩 机人口分液罐、丙 烷临界蒸发 塔 中H多含 量达到 1 0. 2 50,9 .2 50,9 .750,13250岁m3。在高浓度H多环境下,只要有微 量H刃存在,就会导 致设备管线的 电化 学腐蚀,H多与H刃共存时,形成H多一H刃型腐蚀。在丙烷脱沥青装置的低温含水 部位,如溶剂汽 提回
13、收 系统、压缩 机系统、蒸发丙烷冷 凝冷却器、丙烷 溶剂 储罐 等部 位,H多易与H必 形成湿H多腐蚀性环境。刘春玉等.丙烷脱沥青装置优化运行措施湿H多 对碳钢设备的腐蚀 破坏有两种 类型:(l )电化 学 反 应 过 程中阳极铁溶解 导致的全面腐蚀,表现为金属设施 的壁厚 均匀减薄和或点蚀穿孔等局部腐蚀。( 2)电化学 反应过 程中阴极析出的氢原子,由于H多的存在,阻止 了其结合成氢分子溢 出而进 入钢材中,导致钢材H多环境开裂,这 两种腐蚀在丙烷溶剂循环 系统都有表现。通过 对设备管线排 出水 中铁 离 子 含 量 的监测,验证了湿H多的腐蚀 程度。如:丙烷 溶剂储罐中水相铁离子含量大于s
14、 om叭,说明湿H多腐蚀程度已经非常严重。装置运行时间不足2年,丙 烷溶剂储罐即 出现 大面积鼓泡现象,且有 十余处鼓泡 出现 开裂,大的鼓泡直径 达2030。m;汽 提 丙烷水洗塔发生全 面均匀减薄腐蚀,内壁大面积减薄,最薄处 只剩4mm;蒸发丙烷冷凝冷却器 多次发生冷凝冷却器管程、管束腐蚀穿孔,导致报废;压缩 机 出人口管线 因点蚀穿孔 造 成装 置 多次停车;加热炉 炉管因腐蚀穿孔 而停工 检修。H多腐蚀对装置 长周期平稳 生产造 成较大影 响,由于经常抢修,装 置无法 达到额定 处理 量。因此,必须采取防腐措施消除H多腐蚀对设备管线 的影响,以提高装置处理量。2 .2 . 2设备防腐措
15、施丙烷溶剂储罐鼓泡、开 裂 与材 料中S、P、Mn等杂质的含量有很 大关系。采用 碳 钢+OC rl 3或o cr13A I复合钢板,焊后进行 热处理清除 残余应力,并控制焊缝硬 度是 防止硫化物应力开裂最 经济的方 法。汽提 丙烷水洗 塔 的塔体采用碳钢,由于塔顶接触H多较多,因此采用碳 钢+OCrl 3或OC r13A I复合钢板,塔盘采用o crl 3或渗铝碳钢;蒸发丙 烷冷凝冷却器 的壳体采用碳 钢+OCrl 3或OC r13A I复合钢板,管子采用OCrl g N il o或渗铝碳钢。压缩机出人口管 线、炉管选用C巧Mo ,C四Mo等材 质。改用上述材质的设备投 用后,杜 绝了非计划
16、停工,检修周期延 长到二年。22 3工艺 防腐措 施工艺 防腐措施 分为液相 丙烷 胺法脱 硫和气相丙烷碱洗 脱硫。(l )一段脱 硫液相丙烷 胺法脱硫燕发塔出来的气相丙烷经 空冷、水冷变成液相后,进丙烷溶剂储罐之 前进行 醇胺法脱硫。脱硫剂采用N -甲基二乙醇胺 (N D EA)。醇胺法脱硫 为吸收一再生反 应过 程,NDEA水 溶 液 在 吸收 塔 内吸收丙烷中的H多,升 温后 的H多水溶液(富液)在再 生塔内借助塔 底 的重沸器,经加热解吸将溶液再生。再生后 的贫液冷却后 送吸收塔循环使用,再生塔塔顶 的酸性气经冷凝分液后,进人硫回收装置回收处理。其反应过 程如下:2 RN H:+H多护(RNH3 )2 S(R N H办2 S+H多#2 R N H3HS式 中,R为醇基。上述反应 为可逆反应,在较低温度( 20一40)下,反应 向右进 行(吸收);在较高温度(大于10 5)下,反应 向左 进行(解吸)。液相丙烷 胺法脱硫 工艺 流程:贫液自溶剂再生装置经液位控制阀进 人贫液罐后,用泵 升压 从吸收塔上部
