新型分散型抗垢剂在S Zorb装置的工业应用

中国石化广州分公司S Zorb装置为有效抑制原料侧换热器E-7101A-G因高温结垢而导致的换热器传热效率下降、换热器总压差上涨过快等影响装置长周期运行问题,决定使用浙江杭化科技股份有限公司生产的新型分散型抗垢剂HK-17DC。工业应用结果表明,HK-17DC在线除垢及阻垢作用良好,且使用HK-17DC对装置运行和产品质量无不良影响。

国内S Zorb装置运行情况分析

介绍了国内S Zorb装置的分布情况以及其中28套工业装置在2023年的运行情况,通过对比不同S Zorb装置的2023年运行数据发现,不同S Zorb装置原料硫含量和烯烃含量、主要操作参数、辛烷值损失、吸附剂活性虽然存在较大的差别,但所有装置均可稳定生产满足国Ⅵ标准的汽油,说明S Zorb装置具有较好的适应性。汇总了2011年以来中国石化S Zorb装置的运行数据,结果发现,中国石化S Zorb装置的原料硫含量波动较大,烯烃含量呈逐年下降趋势,而装置脱硫率基本不变,烯烃饱和反应及辛烷值损失变化较大。

S Zorb装置产品汽油降烯烃的技术探索

根据国ⅥB汽油标准和洛阳石化公司汽油调和组分情况,要求S Zorb产品汽油烯烃含量按≤18%(体积分数)控制。通过分析S Zorb装置原料性质和操作条件对产品汽油中烯烃含量的影响,得出:一是可通过优化上游装置操作条件,降低原料汽油烯烃含量来降低产品汽油的烯烃含量;二是可通过适当降低反应温度,提高反应压力及氢油比,提高吸附剂活性及反应器吸附剂的藏量来降低产品汽油烯烃含量。通过调整,虽汽油降烯烃取得了一定的效果,但仅通过依靠两套催化装置和S Zorb装置进行汽油降烯烃操作调整,不论从装置能耗及成本,还是装置安全运行方面来说,既不经济,同时也存在很大的安全风险。因此,若想大幅降低出厂汽油的烯烃含量,还需从全厂考虑,多维度寻找突破口,一方面可以通过对2号催化装置进行汽油降烯烃技术改造,另一方面增加各种调和组分的生产能力及储存能力,以最经济的方式满足新标汽油的要求,为企业创造更大的经济效益。

催化裂化原料变化对S Zorb装置结焦影响分析

催化裂化装置与其上下游装置关系密切,特别是对于单系列的炼油厂,上游装置工况的变化会对下游装置的生产运行产生重大影响。在渣油加氢装置换剂期间,催化裂化装置掺炼减压渣油,造成催化裂化原料性质严重恶化,原料中钒含量升高造成平衡剂活性下降,催化裂化汽油烯烃含量升高,导致S Zorb装置换热器E101快速结焦,影响S Zorb装置运行。因此,在渣油加氢装置换剂期间,建议提前采购低硫、低金属的轻质石蜡基原油,以减少催化裂化装置催化剂钒中毒情况的发生;尽量将催化裂化装置剂耗提至2.0 kg/t以上,以防平衡剂的钒含量过高;如果E101快速结焦且已经导致压力降过高,可通过化学清洗来清理E101管程中的焦。

S Zorb装置反应器接收器脱气线和再生器取热盘管改造

某公司对S Zorb装置首个运行周期内出现的反应器接收器脱气线泄漏、再生器取热盘管泄漏等运行问题开展了技术攻关,提出了工艺优化调整、工程技术改造建议。2019年大检修时对反应器脱气线进行扩径,由DN100扩径为DN150,控制气提量小于670 m^(3)/h,对再生系统取热蒸汽和再生风流控阀等进行了工程技术改造。第二运行周期未出现脱气线减薄泄漏和再生器取热盘管泄漏问题。2023年6月大检修时对上次大检修改造部位进行检查以验证工程改造的有效性,经全面检查,确认脱气线内部未发现冲刷痕迹,再生器取热盘管打压合格,外观正常,证明改造措施有效,可以满足“四年一修”目标要求。

S Zorb废吸附剂磁分离回用技术分析

国内某炼油厂S Zorb装置产生大量极具回收价值的废吸附剂,部分未来得及参与反应,部分参与反应的流程较短。本文结合具体案例,开展试验,分析S Zorb废吸附剂磁分离回用技术的可行性。其间根据S Zorb吸附剂颗粒的物理化学性质和磁分离选矿理论,讨论新鲜剂和再生剂的磁选原理,提出磁分离工艺,开展小型试验,确定磁分离回用的技术效果,然后进行工业试验。研究表明,S Zorb废吸附剂的磁分离回用技术可实现工业化应用,从而显著降低S Zorb装置运行费用,减少危废排放量。

S Zorb装置再生器进料罐排气线调节球阀国产化改造研究

S Zorb装置再生器进料罐排气线调节球阀通过调节进料罐压力来控制装置吸附剂的循环速率,直接影响装置的催化剂再生,对装置的正常生产至关重要。由于介质流速快、吸附剂硬度高、阀门正常开度小等原因,冲刷很严重,使用寿命短,给装置安稳生产带来了很大的困扰。通过CFD(Computational Fluid Dynamics,即计算流体动力学分析)分析,对该阀进行国产化改造,提升了调节性能和使用寿命,大幅降低了购置成本,在控制阀国产化方面,具有较高的推广应用价值。

S Zorb装置转剂线腐蚀风险评估与磨损特性分析

催化裂化汽油吸附脱硫技术(S Zorb)是一种清洁汽油生产的核心技术,近年来,S Zorb装置中出现的转剂线磨损和泄漏等问题已成为石油化工行业内的共性难点问题。某公司2号S Zorb装置自2013年投用以来,转剂线频繁出现磨损和泄漏问题,以该案例为研究对象,对转剂线开展腐蚀风险评估以及气固两相流流态和磨损机理等综合特性分析,同时对弯管弯径比和气速对磨损的影响进行了讨论,为转剂线的设计优化以及运行可靠性的提升提供了参考。

FCC汽油烷基化处理对S Zorb装置进料换热器结焦的影响

针对S Zorb进料换热器的结焦问题,分析了结焦形成的原因,研究了烷基化脱硫降烯烃反应对催化裂化(FCC)汽油结焦性质的影响,并优化了FCC汽油烷基化反应的催化剂、反应温度、反应空速。结果表明:在备选的4种催化剂中,Amberlyst 35树脂对FCC汽油烷基化反应的催化性能最佳,优化的FCC汽油烷基化反应温度为90℃、质量空速为1.0 h^(-1)、压力为0.5 MPa;在优化条件下进行烷基化处理后,汽油的结焦量显著降低,但辛烷值、饱和蒸气压也有所下降。在烷基化反应后的汽油中添加C 4混合烃,可以提高汽油辛烷值和饱和蒸气压,使烷基化汽油满足质量标准要求。

端烯烃在S Zorb吸附脱硫过程中的反应转化

在小型固定床反应器上,以添加1-己烯(质量分数为10%)的催化裂化汽油为原料,研究了S Zorb吸附脱硫过程中直链端烯烃的反应情况。结果表明:直链端烯烃在吸附脱硫过程中可以发生饱和、双键异构等反应,反应温度、氢油比、反应压力及空速等参数对1-己烯的转化、饱和以及双键异构化反应有着明显影响。高的反应温度、低的反应压力和氢油比促进端烯烃向内烯烃的双键异构化反应,如1-己烯发生双键异构化反应生成2-己烯和3-己烯。内烯烃具有更高的辛烷值以及更低的加氢饱和活性,因此端烯烃反应生成内烯烃的双键异构化反应使得S Zorb吸附脱硫过程中的辛烷值损失减小。

催化裂化汽油烯烃含量对S Zorb装置长周期运行影响分析

介绍了某公司催化裂化汽油中烯烃含量的上升对S Zorb装置进料换热器(E101)、反应器过滤器(ME101)等设备以及装置工艺参数调整的影响。该公司S Zorb装置中原料烯烃的质量分数在短时间内从21.5%上升到28.0%,不仅造成装置中反应进料换热器(E101)管程结焦严重,换热能力大幅下降,换热器偏流现象加剧,而且使得反应器过滤器(ME101)压差短时间内明显上涨,严重影响了装置的安全运行,同时还造成装置的辛烷值损失加剧。为保证装置长周期安全运行,针对烯烃结焦现象,提出了加强原料和关键设备监控、及时调整反吹系统和反应器温升以及严格控制醚后碳四回炼流程等优化建议。

S Zorb装置生产国Ⅵ(B)汽油措施及建议

为应对汽油产品质量升级挑战,中石化某公司在2022年8月组织开展国Ⅵ(B)汽油试生产,通过对影响S Zorb装置产品汽油烯烃含量的各个因素进行分析,分别讨论了原料汽油烯烃含量、反应氢分压、反应温度、质量空速、吸附剂活性等关键参数调整对S Zorb装置产品汽油烯烃含量的具体影响,提出了具体生产优化建议,以实现对产品汽油烯烃含量的灵活调控,满足国Ⅵ(B)汽油标准对烯烃含量的要求。

S Zorb装置反应器过滤器压力降与滤芯性能分析

中国石油化工股份有限公司镇海炼化分公司有1.5 Mt/a(1号S Zorb)及1.2 Mt/a(2号S Zorb)两套S Zorb装置,运行末期两套装置反应器过滤器压力降分别为33 kPa与100 kPa。除了滤芯数量外,两者在运行参数、滤芯本体成分及吸附剂成分上均无明显差别。为探究两者压力降差别较大的本质原因,通过解剖两套反应器过滤器滤芯分别对其进行了各类分析。外观分析表明滤芯结构完整,未发生生锈现象,发现不同压力降下滤芯的孔隙及渗透性有较大差别。压溃强度实验发现滤芯强度均满足要求。孔径及渗透性分析表明低压力降时吸附剂主要分布在滤芯外表面,但高压力降时吸附剂渗入滤芯内部,导致渗透性大幅下降且难以通过反吹恢复。滤芯外表面能谱分析表明滤芯外表面物质为吸附剂,滤芯本身未发生硫化腐蚀。

S Zorb装置加工C5抽余油总结

为将C5抽余油作为汽油调合组分,在某公司1.5 Mt/a的催化裂化汽油脱硫装置上新增了C5抽余油加氢反应系统。投入运行后,该系统出现了精制汽油硫质量分数超20μg/g、新增固定床加氢反应器入口温度波动大和精制汽油蒸气压超标的问题。分析原因后,采取了调整C_(5)^(+)抽余油加氢系统投用方案,调整吸附进料换热器E101壳程跨线、原料汽油温度和原料汽油蒸气压、稳定塔塔底温度等措施,有效地将精制汽油硫质量分数控制在12μg/g以内,蒸气压控制在72 kPa以下,新增的C5抽余油系统运行平稳。

S Zorb装置运行问题分析及优化

针对某石化企业炼油厂催化汽油吸附脱硫(S Zorb)装置运行过程中出现的反应器过滤器压差上升、再生器取热盘管内漏及下料不畅、闭锁料斗故障等问题,进行原因分析,并提出相应的改进措施,以保障S Zorb装置的长周期稳定运行。

S Zorb脱硫过程中硅酸锌的生成规律研究

针对S Zorb装置运行过程中出现不同程度的催化剂失活、破碎等问题,进行了S Zorb催化剂中硅酸锌生成规律的研究。制备锌源固定、硅源不同的系列催化剂以及硅源固定、锌源不同的系列催化剂,并在井式老化炉中采用不同温度、气氛条件对催化剂进行老化试验,结合X射线衍射物相全谱拟合(Rietveld)方法定量分析,模拟考察硅源形态及其SiO_(2)含量和ZnO粒径大小对S Zorb催化剂中硅酸锌生成的影响。结果表明:无定形SiO_(2)比有晶体结构的SiO_(2)更容易与ZnO反应生成硅酸锌,并且当硅源中的SiO_(2)为无定形状态时,硅酸锌的生成量与硅源中的SiO_(2)含量呈正相关关系;在温度800℃下,以无定形SiO_(2)作为硅源时硅酸锌收率(w)高达68.7%,而有晶体结构的纯SiO_(2)与ZnO反应时硅酸锌收率(w)为10.3%;小粒径的ZnO更容易与硅源发生反应生成硅酸锌,ZnO的粒径越大,越不容易生成硅酸锌。通过对比不同气氛环境中硅酸锌的生成情况,发现水蒸气和SO_(2)的存在均会促进硅酸锌的生成,且当SO_(2)和水蒸气共同存在时,会进一步加快硅酸锌生成。

S Zorb装置原料换热器结焦原因分析及对策

某炼化公司催化裂化汽油吸附脱硫S Zorb装置原料换热器结焦堵塞,影响装置长周期运行及全厂安全平稳生产。通过分析判断,原料汽油胶质含量高、换热器在线清洗不干净、原料携带杂质等因素是原料换热器结焦堵塞的主要原因。通过采取加强原料管理、改进换热器清洗方式、加注阻垢剂等针对性措施,该装置原料换热器结焦堵塞情况有明显好转,换热器运行周期由2个月提高到14个月以上。

S Zorb装置低负荷运行出现的问题及对策

S Zorb装置在长期低负荷运行中出现进料换热器偏流、反应器底部分配盘泡罩磨损严重、精制汽油产品带水、吸附剂循环故障等问题,不能满足装置在特殊情况下需要长期维持低负荷运行的需求。对S Zorb装置在长期低负荷运行中出现的问题进行了分析,并通过控制氢油比,控制吸附剂硫、碳含量,控制稳定塔汽提效果等措施,使装置能够在65%的低负荷下控制辛烷值损失小于0.5单位,烯烃损失小于1.0%,并维持长期稳定运行。

S Zorb装置反应进料换热器E101单列投用探究

S Zorb装置反应进料换热器(E101)在切换投用操作过程中存在封头及相关法兰泄漏甚至着火的安全风险。为此,某S Zorb装置在反应开工初期仅投用E101A/B/C/G单列进行喷油操作,待进料提量至60%负荷后将另一列并入系统。投用过程先将冷介质(反应进料,71.5℃)充满E101D/E管程,后打开E101H壳程入口阀使用热介质(反应产物,400℃)对管程冷介质进行加热汽化的方法缓慢并入系统。使用该方法后E101管、壳程出口温度未出现大幅波动,反应进料加热炉(F101)入口温度较稳定,投用耗时2 h,过程平稳,E101相关法兰未出现泄漏现象。

硅酸锌生成对S Zorb吸附剂活性的影响

在小型固定床反应器上,以噻吩模型化合物和催化裂化汽油为S Zorb吸附精制对象,研究了硅酸锌生成对S Zorb吸附剂活性的影响。结果表明:当吸附剂中无硅酸锌生成时,吸附剂脱硫活性较高,穿透硫容(w)达12%以上;当生成硅酸锌的含量较低时,对吸附剂脱硫活性和脱硫选择性影响不大,模型化合物和汽油保持高脱硫率,可以避免过多的烯烃加氢饱和,减少汽油辛烷值损失;硅酸锌含量的大幅增长对吸附剂的载硫能力影响显著,当吸附剂中硅酸锌质量分数为39.4%时,吸附剂的穿透硫容(w)降至2.18%,吸附剂脱硫活性大幅降低。因此,在工业装置的运行中应控制操作条件,尽可能降低硅酸锌的生成。