S-Zorb操作规程9.30

1第一章装置概况第一节装置简介本装置采用S-Zorb催化汽油吸附脱硫技术，由进料与脱硫反应、吸附剂再生、吸附剂循环和产品稳定四个部分组成。本装置处理来自延安炼油厂的催化裂化装置汽油，原料的设计硫含量70-150ppm，采用重整装置的氢气作为氢源(H2含量为92.85V%)，生产硫含量低于50ppm的低硫清洁汽油产品。根据全厂加工总流程的安排，本装置公称规模为180万吨/年，年操作时间8000小时，操作弹性60-110%；本装置采用中国石油化工研究院的S-Zorb专利技术。该技术基于吸附作用原理对汽油进行脱硫，通过吸附剂选择性地吸附含硫化合物中的硫原子而达到脱硫目的，与加氢脱硫技术相比，该技术具有脱硫率高（可将硫脱至50ppm之下）、辛烷值损失小、操作费用低的优点。第二节工艺流程说明装置主要包括进料与脱硫反应、吸附剂再生、吸附剂循环和产品稳定四个部分。工艺流程说明如下：一、进料与脱硫反应部分流程由催化装置来的含硫汽油经过滤器（ME-104)过滤后进入原料缓冲罐（D-101），经吸附反应进料泵(P-101)升压后，经原料-精制油换热器（E-102）换热至70℃，然后与循环氢混合后与脱硫反应器(R-101)顶部产物经吸附产物换热器（E-101）进行换热，换热后的混氢原料去进料加热炉(F-101)进一步加热，达到预定的温度后进入脱硫反应器底部并在反应器中进行吸附脱硫反应，脱硫反应器内装有吸附剂，混氢原料在反应器内部自下而上流动使反应器内成流化床状态，原料经吸附剂作用后将其中的有机硫化物脱除。为了防止吸附剂带入到后续系统，在反应器(R-101)顶部设有2反应器过滤器(ME-101)和自动脉冲反吹设施，用于分离产物中携带的吸附剂粉尘和在线清洗过滤器。自脱硫反应器(R-101)顶部出来的热反应产物，小部分经反吹氢/反应产物换热器（E-103)用于加热反吹氢压缩机(K-102)来的反吹气体，大部分与混氢原料换热后去热产物气液分离罐(D-104)，热产物气液分离罐(D-104)底部的液体直接进入稳定塔(C-201)，罐顶气相部分则经反应产物空冷器（A-101)、吸附产物冷却器（E-104)水冷后直接去冷产物气液分离罐(D-121)。冷产物气液分离罐(D-121)底部液体经稳定塔进料/凝结水换热器(E-205)换热后去稳定塔上部，其顶部气体经循环氢压缩机(K-101)升压后与外来的经补充氢压缩机(K-103)加压后的新氢混合。混合后的氢气绝大部分返回到反应系统中与汽油原料混合后循环使用，少部分气体经进料加热炉（F-101）对流室和电加热器(EH-101)加热后用于闭锁料斗升压、吸附剂还原等操作（开工时用电加热器EH-101），冷产物气液分离罐顶部少部分气体经反吹氢压缩机(K-102)升压，与反应产物经反吹氢/反应产物换热器（E-103）换热后去反吹气体聚集器(D-114)，用于反应器过滤器（ME-101)的反吹。二、吸附剂再生流程为了维持吸附剂的活性，使装置能够连续操作，装置设有吸附剂连续再生系统。再生过程是以空气作为氧化剂的氧化反应，压缩空气依次经过空气干燥器（PA-103）、再生空气预热器(E-111)和再生气体电加热器(EH-102)加热后送入再生器底部，与再生进料罐(D-107)来的待生吸附剂发生氧化再生反应；再生器(R-102)内的吸附剂为流化床，再生后的吸附剂用氮气提升到再生接收器(D-110)送至闭锁料斗(D-106)。再生器(R-102)内部装有二级旋风分离器(ME-116)，再生生成的烟气经旋风分离器(ME-115)与吸附剂分离后自再生器(R-102)顶部排出；再生烟气主要成份为氮气、二氧化碳和二氧化硫，先经再生烟气冷却器(E-105)并与来自冷凝水罐(D-123)顶部的蒸汽换热，再经再生烟气过滤器(ME-103)除去烟气中挟带的吸附剂3粉尘后送到全厂锅炉的烟气脱硫部分进行处理。再生器(R-102)和再生器接收器(D-110)内设有冷凝盘管，为了控制再生器内床层的温度，本装置设有一套热水循环系统，用于取出再生过程中释放的热量，并预热再生空气。吸附剂循环和输送过程中磨损生成的细粉最终被收集到再生粉尘罐(D-109)定期排出装置；装置中设有吸附剂进料罐(D-113)，用于装置开工和正常操作中的吸附剂的补充。三、吸附剂循环流程吸附剂循环部分目的是将已吸附了硫的吸附剂自反应部分输送到再生部分，同时将再生后的吸附剂自再生部分送回到反应系统，并可以控制吸附剂的循环速率；以上过程通过闭锁料斗(D-106)的步序自动控制实现，吸附了硫后活性下降的吸附剂自脱硫反应器(R-101)上部的反应器接收器(D-105)压送到闭锁料斗(D-106)，然后降压并通过氮气置换其中的氢气，置换合格后通过压差和重力送到再生器进料罐(D-107)，实现吸附剂从反应系统向再生系统的输送；此时闭锁料斗处于等待时间，然后，再生器进料罐(D-107)的吸附剂则通过氮气提升到再生器(R-102)内进行再生反应；再生器进料罐(D-107)的吸附剂输送线上装有滑阀，用于控制吸附剂循环速率；再生器(R-102)内已完成再生的吸附剂通过滑阀和氮气提升到再生器接收器(D-110)，通过压差和重力送到闭锁料斗(D-106)，先用氮气置换闭锁料斗(D-106)中的氧气，置换合格后用氢气升压，最后通过压差和重力送到还原器(D-102)，还原后返回到反应系统中。再生与待生的吸附剂通过闭锁料斗(D-106)实现反应系统和再生系统的相互输送和氢氧环境的隔离，步序和操作由闭锁料斗控制系统(LMS)完成，按设计的再生规模，每小时完成三次循环。四、产品稳定流程稳定塔(C-201)用于处理脱硫后的汽油产品使其稳定。稳定塔的进料分别从热产物气液分离罐（D-104)和冷产物气液分离罐（D-121)的罐底来。稳定塔顶部的气体经空冷器(A-201)、水冷器(E-202)冷却后进入稳定塔顶4回流罐(D-201)，罐底油经过稳定塔回流泵（P-201）打回稳定塔作为冷回流。罐顶燃料气部分用于原料缓冲罐(D-101)气封（无氧气），其余的送至燃料气系统。塔底稳定的精制低硫汽油产品先经原料-精制油换热器（E-102）换热，再经汽油产品空冷器（A-202)和产品冷却器（E-204)冷却后，经P-203送出装置。第三节工艺参数和设计指标一、工艺参数表1.1工艺参数项目名称指标反应氢油比(v)0.2～0.5反应器（R101）入口温度℃380～440反应器压力MPa2.0～3.2原料油进装置温度℃≯85产品汽油出装置温度℃≯40干气出装置温度℃≯45热分(D-104)温度℃100～150热分(D-104)压力MPa1.9～2.9热分(D-104)液面%30～60冷分(D-121)压力MPa1.9～2.8冷分(D-121)温度℃≯45冷分(D-121)液面%30～60稳定塔顶压力MPa0.7～0.76烟气氧含量≯2%再生温度℃≯545再生压力MPa0.08～0.15二、设计指标1.辅助原料表1.2辅助材料规格名称项目指标来源吸附剂含碳量实测中石化催化剂南京分公司52.原料表1.3原材料规格（设计值）名称控制项指标来源催化汽油烯烃含量≤38%延炼一.二.三号催化汽油辛烷值(研究法)89辛烷值(马达法)79.4硫含量70~150雷德蒸汽压注60比重实测有机氯含量实测未洗胶质1.0补充氢组成≥91%重整氢3.产品表1.4产品规格名称控制项指标精制汽油硫≤10ppm雷德蒸汽压60.0温度≤40压力1.1MPa三、装置主要经济指标1.物料平衡表1.5全装置物料平衡表物料名称wt%(对进料)kg/h104t/a进料催化汽油100225000180含氢气体0.30676.10.5合计100.3225676.1180.5出料燃料气1.172624.12.1精制汽油99.13223052178.4合计100.3225676.1180.5注:设计最大硫含量为200ppm，正常操作硫含量分别为70-100ppm。62.能耗、物耗表表1.6能耗表(进料量225t/h)序号项目消耗量能耗指标设计能耗单位数量单位数量MJ/h1电力KW1387.2MJ/（KW.H）10.8915106.612新鲜水t/h3MJ/t7.1221.363循环水t/h300.1MJ/t4.191257.424除氧水t/h0.5MJ/t385.2192.605加热设备凝结水t/h-3.9MJ/t320.3-1249.176燃料气kg/h1067MJ/kg41.86844673.1670.35MPa级蒸汽t/h-0.6MJ/t2763-1657.8081.0MPa级蒸汽t/h4MJ/t318212728.009净化风nm3700MJ/m3n1.591113.0010氮气m3n/nm3h431MJ/m3n6.282706.6810原料汽油70℃热进料011精制汽油低温热利用0合计74891.85表1.7物耗表序号项目单位数量物耗指标单位数量1吸附剂吨/年60-90千克/吨0.033-0.052磷酸三钠kg/年120千克/吨0.000073硫化剂（DMDS）吨4首次开工用四、公用工程表1.8氢气耗量序号项目单位用量备注1氢气1.8MPaNm3/h3636最大55007第二章工艺原理及影响因素第一节工艺原理装置采用S-Zorb吸附脱硫专利技术，基于吸附作用原理对汽油进行脱硫，通过吸附剂选择性地吸附反应油气中的硫原子而达到脱硫目的。装置的原料为全馏份催化汽油，来自延安炼油厂催化裂化装置，设计进料硫含量最大为200ppm，正常操作时平均进料硫含量为70-150ppm，并采用重整氢气作为氢源，生产硫含量低于50ppm的低硫清洁汽油产品。催化汽油在一定的温度与压力条件下，与吸附剂接触，在吸附剂表面进行吸附脱硫反应，转化为反应油气、硫化物及少量焦炭，其中硫化物和少量焦炭在吸附剂再生过程中被烧掉，反应油气经分馏与稳定系统，最终产出低硫含量的稳定汽油。装置主要包括进料与脱硫反应、吸附剂再生、吸附剂循环和产品稳定四个部分。一、进料与脱硫反应进料与脱硫反应系统的主要任务是将原料汽油和氢气加热后汽化后送入反应器进行吸附脱硫反应。在反应器中主要发生吸附脱硫反应、烯烃加氢反应、烯烃加氢异构化反应。1.吸附脱硫反应通过对硫的吸附可以将汽油中的硫降低到所希望的范围内。硫原子基本可以从汽油中“拽”出来暂时存在吸附剂上。吸附剂有镍及氧化锌两种成分在脱硫过程中先后发挥作用，氧化锌与硫原子的结合能力大于镍。因此，镍将汽油中的硫原子“拽”出来后，硫原子即与氧化锌发生反应，生成硫化锌。自由的镍原子再从汽油中吸附出其它硫原子。其反应过程如下：R-S+Ni+H2→R-2H+NiS(s)NiS(s)+ZnO(s)+H2→Ni(s)+ZnS(s)+H2O注：该反应需在气态氢存在的条件下进行。82.烯烃加氢反应烯烃加氢反应是我们不希望在反应器内发生的反应，这一反应也可在还原剂上发生。烯烃加氢反应会降低汽油产品的辛烷值。烯烃来自原料汽油中，它们是含有双键的碳氢化合物，化学式如下表示：C－C－C－C＝C，烯烃通常在汽油馏分的开始部分（轻组分），主要是C5.C6和C7。典型的烯烃加氢反应可表示如下：C－C－C－C＝C＋H2→C－C－C－C－C。烯烃加氢反应之所以使产品的辛烷值降低是由于烷烃的辛烷值通常低于烯烃的辛烷值，如上例：戊烷的辛烷值是61.8(RON)而1－戊烯的辛烷值是90.9(RON)。烯烃加氢反应是强放热反应，若反应器内发生大量的加氢反应，将会使反应器内温度升高且氢气损耗加大，而反应温度的升高又反过来会抑制烯烃加氢反应的进行，因此这是一个自我调节的过程。3.烯烃加氢异构化反应烯烃的异构化反应是我们希望在反应器内发生的反应，它将使汽油产品的辛烷值提高，烯烃是汽油进料中带来的含有双键的碳氢化合物，可写为C＝C－C－C－C－C。烯烃通常在汽油馏分的开始部分，主要是C5、C6和C7。典型的异构化反应如下：C＝C－C－C－C－C＋H2→C－C＝C－C－C－C＋H2C＝C－C－C－C－C＋H2→C－C－C＝C－C－C＋H2烯烃加氢