FCC装置酸性水总量与油含量的优化

2016-07-15李江辉

长江大学学报(自科版) 2016年16期

关键词：催化裂化优化

李江辉

(长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州 434023；中石化洛阳分公司,河南洛阳 471012 )

尹先清

(长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州 434023)

FCC装置酸性水总量与油含量的优化

李江辉

(长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州 434023；中石化洛阳分公司,河南洛阳 471012 )

尹先清

(长江大学化学与环境工程学院,湖北荆州 434023)

[摘要]对某催化裂化装置产生酸性水的总量与油含量开展了优化，旨在减轻下游环保处理装置的负荷。在降低酸性水量方面，分析了反应和分馏系统工艺用蒸汽上的16项工艺用汽，结合实际生产情况及各项工艺用汽点设计值与实际值的对比，找到并优化了一段汽提蒸汽、预提升蒸汽、雾化蒸汽等用量，减少工艺用汽量0.85t/h，相应减少酸性水量0.85t/h；优化反应和分馏系统加工及回收物料的种类，分析其带水的可能性，提出了应重点监控的物料及减少携带水分的措施；设备泄露而使酸性水量加大亦是关注的重点。在降低酸性水油含量方面，提出了“提高三相分离罐界位”、“平稳控制返回粗汽油罐物料”等措施，重点在“平稳控制返回粗汽油罐物料”方面进行了细致的优化，采取这些措施后，酸性水油含量由105～122mg/L下降至10mg/L以内, 效果显著。

[关键词]催化裂化；酸性水；油含量；优化

提高原油加工利用率是清洁油品的生产中的重要工艺技术，需要对高碳链的原油进行改质处理，催化裂化技术(FCC)是油品轻质化的关键工艺装置，其工艺流程示意图如图1所示。FCC装置生产运行中产生的酸性水主要来源于以下3部分：一部是分反应和分馏系统所用的工艺用的蒸汽，经分馏塔顶冷却系统冷凝产生酸性水；另一部分是反应系统加工物料携带的水份及其他工艺系统压液线返回至分馏塔顶三相分离罐所携带的水分，这部分水统称为反应和分馏系统加工及回收物料携带水分；还有一部分是油水换热器发生内漏异常产生的酸性水。正常生产期间，FCC装置工艺用蒸汽产生的酸性水可占酸性水总量的99%左右。由于原油的含硫，导致这部分酸性水中整个炼油加工中占有重要的比例，直接影响到污水外排处理，因此要降低酸性水的总量和含油量，减轻后续环保处理装置的负荷，使污水处理后达标排放具有作用。

1降低酸性水量的优化

1.1反应和分馏系统工艺用蒸汽优化

系统蒸汽情况见表1。装置中工艺用汽产生酸性水实际值为21.81t/h，而当前FCC装置产酸性水总量为22.5t/h，工艺用汽产酸性水所占总百分比为99.1%。从表1中可以看出，在全部16项工艺用蒸汽中，只有喷嘴保护蒸汽和柴油汽提塔蒸汽这2项未投用，其他14项中有8项是没有调节阀控制量的，这8项均由装置内部设计的孔板来限制流量，手阀全开即为原始设计值，没有调节优化的空间；在可以调节的6项中，除提升管底部流化蒸汽按设计值控制，第6、7、10、11、14项等5项设计值与实际值存在偏差，需要进行优化。

1.1.1沉降器一段汽提蒸汽优化

目前该FCC装置催化剂的循环量约为1400～1900t/h，结合原始设计参数，一段汽提为1kg/1000kg，二段汽提为1.85kg/1000kg；这样应有以下数据结论：一段汽提量为(1400～1900)×1÷1000=(1.4～1.9)t/h。二段汽提量为(1400～1900)×1.85÷1000=(2.59～3.52)t/h。目前装置运行时一段汽提实际控制2.0t/h，二段汽提为2.8t/h，结合设计参数，沉降器一段汽提蒸汽可适当降低0.5t/h进行摸索调整。参考催化裂化工艺指导建议[1]，汽提蒸汽总量应在(2～3)kg/1000kg催化剂，但不应小于1kg/1000kg，在催化剂循环量较大时，沉降器中一段汽提蒸汽、二段汽提蒸汽的用量可以优化的范围较小。

图1　FCC装置工艺流程示意图

序号工艺用蒸汽装置结构-有无孔板调节方式-有无调节阀阀门开度设计流量/(t·h-1)实际总流量/(t·h-1)1沉降器顶遥控放空反吹蒸汽有无现场手阀全开0.050.052沉降器顶大油气线放空反吹蒸汽有无现场手阀全开0.050.053沉降器顶防焦蒸汽有无现场手阀全开0.30.34沉降器顶粗旋溢流斗流化蒸汽有无现场手阀全开(共两组)1.41.45终止剂喷嘴保护蒸汽有无现场手阀仅开一组(共两组)0.125(每组)0.125(只投了一组)6沉降器一段汽提蒸汽有有(FC1107-2)调节阀开度41%1.372.07沉降器二段汽提蒸汽有有(FC1107-1)调节阀开度57%2.752.88沉降器汽提段椎体松动蒸汽有无现场手阀全开(共六组)0.390.399大油气线盲板前放空反吹蒸汽有无现场手阀全开0.0250.02510提升管提升蒸汽有有(FC1116)调节阀开度80%3.54.611原料油喷嘴雾化蒸汽有有(FC1105)调节阀开度55%1.53(每个喷嘴1.53,六路喷嘴应不小于9.2)8.512原料喷嘴保护蒸汽有无未投用0.025(每个喷嘴,共6组)013提升管底部流化蒸汽有有(FC6101)调节阀开度56%1.0451.0514分馏塔底搅拌蒸汽有有(FC1202)调节阀开度40%1.20.515分馏塔轻柴油汽提蒸汽有有(FC1213)未投用2.2016分馏塔底排凝反吹蒸汽有无现场手阀全开0.030.03

1.1.2提升管的提升蒸汽优化

装置设计时提升管提升蒸汽用量按照进料量的2%来设计，该FCC装置催化进料175t/h符合原始设计要求，这样提升蒸汽量为175×2%=3.5t/h。目前实际用量为4.6t/h，现场可以适当的投用提升干气，来降低提升蒸汽的使用。另外，由于提升蒸汽必须确保预提升段的线速不低于3m/s[2]，计算提升蒸汽量2.66t/h，即提升蒸汽的最小安全用量为2.66t/h，鉴于FCC装置原料性质及流量可能存在的波动，提升管提升蒸汽涉及到反应温度的低限自保，为了保障现场装置的安全运行，可将提升蒸汽从4.6t/h降至4t/h，减少0.6t/h用量。

1.1.3原料喷嘴雾化蒸汽优化

参考中国石油化工股份有限公司制定的催化裂化装置防焦导则和文献[2～5]，确定原料油雾化蒸汽应为进料量的5%以上，装置的回炼量应不大于1%。目前装置一次原料新鲜进料175t/h，回炼油不回炼情况下，雾化蒸汽用量至少应为175×5%=8.75t/h。目前装置雾化蒸汽用量8.5t/h，雾化蒸汽用量不足。为了避免沉降器结焦，应该严格防止工艺中出现焦化的现象的发生，提高雾化蒸汽量，控制雾化蒸汽量应不低于8.75t/h，需要适当上调0.25t/h。

1.1.4分馏塔底搅拌蒸汽优化

分馏塔底搅拌蒸汽的作用是增大塔底流速防止分馏塔底出现结焦现象的发生，但是从降低能耗的思路考虑，对分馏塔底结工艺构进行了改进，在原有的基础上又增加了分馏塔底搅拌油浆[ 6]，亦可以降低搅拌蒸汽用量，原始设计控制参数值为1.2t/h，装置运行时的实际值是0.5t/h，搅拌油浆阀门全开，既节约了蒸汽用量又起到防止结焦的作用，但为防止搅拌蒸汽环管不发生结焦，搅拌蒸汽不能全部关闭，优化空间有限。

1.2反应和分馏系统加工及回收物料携带水分的优化

从某催化裂化装置的工艺流程角度考虑，若反应提升管加工的物料及分馏系统回收其他装置的物料异常携带水分，这些水分最终都会形成酸性水，进而增大酸性水的产量。所以，有必要梳理反应和分馏系统加工及回收物料的种类，分析其带水的可能性，提出重点监控的物料及提出减少携带水分的措施，具体见表2。

表2　反应和分馏系统加工及回收物料携带水份情况表

1.3油水换热器发生内漏异常产生的酸性水

对于FCC装置工艺系统，油水换热器发生内漏会导致酸性水大量增加的主要点位于分馏塔顶低温热水与油气换热器(E1201E1202)及气压机中间冷却器(E1314)。为防止发生内漏产生酸性水，在日常的工艺运行中，应强化E1201与E1202出入口的油气温度、低温热水总流量及气压机中间分液罐液位的监控，防止因设备发生故障导致酸性水的增加。

2降低酸性水油含量的优化

一般情况下，装置产生酸性水含油量为105～122mg/L，这不仅影响后续污水处理装置运行且浪费宝贵的原油资源。分析工艺操作条件造成酸性水含油量高的可能原因是：一是产生酸性水的三相分离罐界位太低，油、水分离时间短，造成酸性水中夹带油量大；二是产生酸性水的三相分离罐的液位不平稳，影响了油、水分离效果，造成酸性水中夹带油量大。实行“提高三相分离罐界位”、“平稳控制返回粗汽油罐物料”等措施可以降低酸性水携带的油含量。

2.1提高三相分离罐液相界位

从沉降充分角度考虑有以下措施：依据各罐产生酸性水量的大小，结合实际生产情况，尽力提高粗汽油罐、凝缩油罐、稳定塔顶冷回流罐界位至40%、30%、20%，确保充分的沉降，减少酸性水中的带油量。

2.2平稳控制返回粗汽油罐物料

通过平稳控制返回粗汽油罐物料，可确保液面稳定，利于水、油的沉降分离，可减少酸性水的带油量。通过对催化裂化装置工艺运行的细致研究，实施以下完善改进方案：

1)干气分液罐的压液量及液化气脱硫醇后的提油返回量均通过调节阀自动控制，保持持续、平稳进入粗汽油罐，同时粗汽油罐液位工艺控制应保持自动、平稳控制外送，确保粗汽油罐液面稳定。

2)日常生产中，对于气压机入口分液罐内的积液，操作人员主要通过开泵手动压液至粗汽油罐，对粗汽油罐液位影响较大。在工艺控制上，建议增加气压机入口分液罐液位指示及远传控制的调节阀，实现自动控制以持续平稳压液，改变以往现场手动控制压液的方式，消除物料对粗汽油罐液位的冲击。

3)分馏塔顶富气空冷的风机(E1203)增加变频控制[7]，使分馏塔顶冷后温度平稳控制45℃，确保油、水稳定分离。

4)因气压机中间分液罐凝液常开压液至粗汽油罐，操作上，建议稳定控制中间冷却器循环水冷后温度在40℃，适时进行调整，避免因其温度波动大，导致中间分液罐凝液量忽大忽小，影响粗汽油沉降罐的平稳运行。

实施上述工艺措施后，FCC装置的酸性水油含量下降到不超过10mg/L, 效果显著。

3结论

1)沉降器一段汽提蒸汽降低0.5t/h，提升管预提升蒸汽降低0.6t/h，雾化蒸汽适当上调0.25t/h，反应工艺用汽总量降低0.85t/h，相应减少酸性水总量0.85t/h。

2)在反应和分馏系统加工及回收物料工段，应强化该工段各设备物料的带水量的日常监控，减少上工段的带水量，确保油水换热器不发生内漏而异常产生酸性水量。