煉油裝置中原油硫流動及分布的研究

煉油裝置中原油硫流動及分布的研究

1瞳氣和燃料燃燒放空氣的轉(zhuǎn)化原油中含有各種硫酸鈉，硫質(zhì)量比一般為0.05%4.00%，部分品種的硫含量可達(dá)到14%。原油及汽油、柴油等石油產(chǎn)品中硫含量的差異決定了煉油生產(chǎn)過程中,原油中的硫必須通過石油煉制工藝進(jìn)行反應(yīng)、分離及轉(zhuǎn)化,隨生產(chǎn)物料進(jìn)行流動及分布。同時,石油加工過程一般是在高溫下進(jìn)行,需要消耗大量燃料,而煉油廠的燃料往往來自煉油生產(chǎn)中自產(chǎn)的燃料氣、燃料油及石油焦。燃料的脫硫處理及燃燒也是硫的流動轉(zhuǎn)化的一個方面。以某一規(guī)劃中的煉油項目為例,煉油廠原油硫的流動及分布情況見圖1。該項目原油加工規(guī)模為8.0Mt/a,原油硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.38%。原油經(jīng)常減壓蒸餾后,氣體、液化石油氣送脫硫裝置處理;石腦油進(jìn)重整裝置加工,煤油餾分和直餾柴油混合,進(jìn)煤柴油加氫精制裝置脫硫;減壓餾分油做催化裂化裝置原料;減壓渣油到延遲焦化裝置處理。該項目全廠燃料主要用于發(fā)電產(chǎn)汽以及裝置加熱爐的消耗。發(fā)電產(chǎn)汽燃料主要采用延遲焦化裝置產(chǎn)生的石油焦。由于石油焦硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)7.27%,高于循環(huán)流化床(CFB)鍋爐采用燃料的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)的設(shè)計值(6.7%),因此需要摻部分煤,所用煤的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.17%。裝置加熱爐燃料均為煉油廠自產(chǎn)的脫硫干氣。由圖1可以看出:(1)煉油廠中硫主要來自原油,外購含硫輔料、燃料也會帶入少量的硫;(2)進(jìn)入煉油廠的硫通過煉油工藝轉(zhuǎn)化及燃料燃燒,最終以如下幾種方式離開煉油廠:轉(zhuǎn)化為硫磺產(chǎn)品;隨油品、石油焦帶出;隨工藝廢氣和燃燒廢氣形式進(jìn)入大氣環(huán)境;進(jìn)入鍋爐及脫硫設(shè)施灰渣及進(jìn)入廢水和堿渣中等。(3)原油中的硫經(jīng)加氫等工藝,大部分轉(zhuǎn)化為H(4)煉油廠工藝廢氣主要有硫磺回收尾氣、催化裂化再生煙氣,燃燒廢氣主要有鍋爐煙氣、加熱爐煙氣、火炬燃燒廢氣。這些廢氣中的硫最終以SO(5)進(jìn)入鍋爐及脫硫設(shè)施灰渣、廢水、堿渣等物料的硫,隨灰渣綜合利用,污水排放等利用或進(jìn)入水環(huán)境。2油廠生產(chǎn)通過煉油廠硫流向及分布分析可知:煉油廠SO2.1工業(yè)廢物2.1.1再生器中催化劑的處理催化裂化再生煙氣產(chǎn)生于催化劑的燒焦再生過程。在催化裂化工藝過程中,原料油中的重質(zhì)部分在反應(yīng)中生成焦炭,并積結(jié)在催化劑的表面使催化劑活性降低。為使催化劑恢復(fù)活性,需要將催化劑在再生器中進(jìn)行燒焦處理。在燒焦過程中,焦炭中的硫會轉(zhuǎn)化為SO催化裂化焦炭中的硫含量與催化裂化原料來源及硫含量有關(guān)。直餾非加氫的催化裂化原料在催化裂化反應(yīng)中約10%～20%的原料硫進(jìn)入焦炭中。而經(jīng)過加氫處理的原料油,由于原料中的非噻吩硫在原料加氫預(yù)處理中大部分被脫除,因而原料硫轉(zhuǎn)化生成H2.1.2磺回收和耗耗硫磺回收利用克勞斯反應(yīng)將H2.2燃料燃燒和燃燒2.2.1產(chǎn)燃料的確定煉油廠各裝置內(nèi)的加熱爐一般均采用自產(chǎn)的燃料油或燃料氣為燃料,必要時外購部分燃料作為補充。燃料氣燃料油中的硫基本在燃燒過程中全部轉(zhuǎn)化為SO2.2.2燃料氣燃料氣法煉油廠蒸汽鍋爐一般同裝置加熱爐一樣,也采用自產(chǎn)的燃料油或燃料氣為燃料。有時,蒸汽鍋爐利用外購煤做燃料,此時煤中的硫約80%在燃燒過程中轉(zhuǎn)化為SO2.2.3稱重傳感器污染在采用石油焦作燃料的情況下,電站鍋爐通常采用CFB鍋爐。CFB鍋爐是將焦炭破碎后與石灰石粉在爐膛中以流態(tài)化的形式燃燒,石灰石與SO2.2.4燃料氣管網(wǎng)氣柜、壓爐正常生產(chǎn)時各裝置的設(shè)備閥門泄漏、安全閥放空等排放的氣體首先進(jìn)低壓燃料氣管網(wǎng)和氣柜等回收設(shè)施,通過壓縮機將燃料氣加壓后送入燃料氣管網(wǎng)。裝置開停工和事故狀態(tài),部分含硫油氣需要通過火炬燃燒高空排放,其中所含的硫會轉(zhuǎn)化成SO3SO為控制SO3.1標(biāo)準(zhǔn)取消所謂達(dá)標(biāo)排放是指廢氣污染源的SO3.2污染源處理的要求高,影響環(huán)境質(zhì)量發(fā)展在工業(yè)不發(fā)達(dá)情況下,污染物排放量遠(yuǎn)小于環(huán)境容量,僅要求達(dá)標(biāo)排放,可以簡化環(huán)境管理的工作,保證標(biāo)準(zhǔn)的可操作性,且滿足當(dāng)時的環(huán)境管理需要。但隨著工業(yè)經(jīng)濟的發(fā)展,污染物排放也隨之猛增。一旦污染物的排放量超過環(huán)境的承載力,即使所有污染源能夠達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求,也不能保證區(qū)域環(huán)境質(zhì)量達(dá)標(biāo)。這時,必須實施區(qū)域總量控制,才能保證區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量。SO3.3滿足環(huán)境質(zhì)量要求SO建設(shè)項目環(huán)境影響評價,需要依據(jù)SO4油壓設(shè)計中的so4.1采用生產(chǎn)工藝，提高全廠硫回收率通過煉油工藝硫遷移及全廠的硫平衡分析可知,減少煉油廠的SO4.1.1采用全加氫的渣油加氫裂化方案采用加氫工藝可以將原油中的大部分有機硫轉(zhuǎn)化為H以某規(guī)劃中的煉化一體化項目的煉油部分為例,如果項目總流程采用全加氫的渣油加氫裂化方案(RHC),將常減壓蒸餾裝置的輕、重蠟油及減壓渣油均采用加氫裂化工藝處理,煤油、柴油等餾分均采用加氫精制工藝處理,則煉油部分全廠硫回收率可高達(dá)99%,SO4.1.2能源氣調(diào)與利用技術(shù)IGCC工藝是一種新型清潔生產(chǎn)工藝,隨著含硫、重質(zhì)原油日益增多,重質(zhì)燃料需求減少及環(huán)境保護(hù)日趨嚴(yán)格,該工藝在國外的應(yīng)用日益普遍。IGCC可將重油、焦炭甚至煉油廠的油泥等物質(zhì)氣化轉(zhuǎn)化為蒸汽、氫氣及化學(xué)品等產(chǎn)品,氣化所產(chǎn)蒸汽和合成氣用于發(fā)電,氣體經(jīng)凈化可為煉油廠提供氫氣。如果采用IGCC工藝對延遲焦化生產(chǎn)的焦炭進(jìn)行利用,可將焦炭中的硫轉(zhuǎn)化為H4.2加氫預(yù)處理催化裂化再生煙氣是煉油廠主要的SO(1)采用催化裂化原料加氫預(yù)處理,控制進(jìn)料硫含量降低催化裂化原料硫含量可以有效降低催化裂化油漿及催化燒焦的硫。催化裂化油漿往往做為自用燃料油,焦炭在燒焦中排放至催化裂化再生煙氣中。因此,控制催化裂化進(jìn)料硫含量可有效減少煉油廠SO催化裂化原料預(yù)處理就是進(jìn)行蠟油加氫處理或渣油加氫處理,以脫硫、脫氮、脫金屬提高原料的可裂化性和輕質(zhì)產(chǎn)品的產(chǎn)率和質(zhì)量。加氫預(yù)處理過程中,原料中約92%～96.5%的硫以H(2)采用硫轉(zhuǎn)移劑如果催化焦炭的硫含量不超過1%,可以根據(jù)需要加入硫轉(zhuǎn)移劑,將催化裂化再生煙氣中的SO硫轉(zhuǎn)移劑在再生器的氧化條件下,氧化硫氧化物形成金屬硫酸鹽,然后硫酸鹽化的硫轉(zhuǎn)移劑隨催化裂化催化劑一起進(jìn)入反應(yīng)器中。在反應(yīng)器中,在低碳烴類、氫氣及汽提蒸氣等形成的還原條件下,金屬硫酸鹽還原成硫化氫氣體,完成將硫從再生煙氣向干氣的轉(zhuǎn)移過程,同時硫轉(zhuǎn)移劑得到再生,進(jìn)入下一個循環(huán)使用過程催化裂化裝置中硫轉(zhuǎn)移劑的用量可根據(jù)再生煙氣SO(3)采用煙氣脫硫如果焦炭的硫含量過高,質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過1%,采用硫轉(zhuǎn)移劑也很難滿足達(dá)標(biāo)排放的要求。這種情況下,可以考慮原料加氫預(yù)處理或采用煙氣脫硫措施。煙氣脫硫分為干法和濕法,干法的優(yōu)點是煙氣溫度降低少,不增加濕度,缺點是設(shè)備龐大、投資費用高、脫硫效率相對較低;濕法優(yōu)點是效率高,設(shè)備小,投資小,缺點是煙氣溫度降低大,濕度增加。4.3降低尾氣污水的回收率硫磺回收采用部分燃燒法、二級轉(zhuǎn)化克勞斯工藝,尾氣處理采用加氫還原及溶劑吸收工藝技術(shù)可使最終排放尾氣中的總硫降低至300mg/L以下,硫的總回收率可達(dá)99.8%～99.9%,僅有0.1%～0.2%的硫以SO4.4低硫燃料使用低硫燃料是減少煉油廠裝置內(nèi)加熱爐SO4.4.1干氣噪聲煉油廠自產(chǎn)燃料氣主要來自常減壓蒸餾、催化裂化、焦化、加氫等加工過程的干氣,這些干氣中通常含有較高濃度的H4.4.2采用低硫燃料油煉油廠通常將常壓渣油、催化裂化油漿及加氫尾油等做為自產(chǎn)燃料油,如果這些油品硫含量高于0.6%,則需要外購一些低硫燃料油進(jìn)行調(diào)合,以滿足加熱爐SO4.5設(shè)置火炬氣回收系統(tǒng)煉油廠生產(chǎn)裝置在開、停工或生產(chǎn)不正常時,會從安全閥或其它調(diào)節(jié)閥排出的大量油氣,排入全廠火炬系統(tǒng)。為減少通過火炬燃燒的烴類,一方面是在生產(chǎn)操作中提高裝置操作穩(wěn)定性,更主要的是要設(shè)置火炬氣回收系統(tǒng),減少通過火炬燃燒油氣,從而減少火炬燃燒廢氣中的SO火炬氣回收系統(tǒng)是將煉油廠各生產(chǎn)裝置在生產(chǎn)過程