1、轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 1页 共 11页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 3 万吨/年轮胎裂解油加氢装置 初步方案 2014年 8月 轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 2页 共 11页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 一装置基本情况 1.装置规模:3万吨/年(以轮胎裂解油轻质馏分和中质馏分计) 年加工时间:8000小时 装置操作弹性:60110 2.原料主要性质 本装置的原料为废轮胎裂解原料油经过蒸馏后得到的汽油馏分和柴油馏分 (重柴油+轻柴油)
2、的油品,油品性质数据见下表: 项目 汽油馏分 柴油馏分 密度(15) ,g/cm 30.8049 0.9041 烷烃含量,m% 未提供 未提供 烯烃含量,m% 未提供 未提供 芳烃含量,m% 未提供 未提供 溴值,m% 未提供 未提供 馏程, IBP 未提供 156.3 10% 74.6 未提供 50% 135.4 226.0 90% 170.2 273.2 EBP 193.4 未提供 硫含量, m% 0.25 0.51 氮含量, m% 未提供 未提供 水和沉淀物含量,v% 0.025 0.025 凝点, 未提供 未提供 辛烷值(R+M)/2 90.05 十六烷指数 20.81 3.产品要求
3、业主希望油品经过加氢后硫含量为: 汽油中硫含量降至80ppm以下; 轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 3页 共 11页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 柴油中硫含量降至10ppm以下。 二技术方案及结果 根据原料油的主要性质和目的产品要求, 推荐本装置对柴油馏分加工选用加 氢改质技术,即在较苛刻的条件下进行深度加氢脱硫、脱氮和芳烃加氢饱和的精 制过程,然后进行环状烃选择性开环的改质过程,目的是降低硫、氮、氧含量, 降低密度和凝点并尽可能提高十六烷值。 轮胎裂解油汽油馏分中芳烃、烯烃(二烯烃)含量高,烷烃含量低,其硫、 烯烃、
4、芳烃含量的分布特点为100(参考催化汽油值,待分析确认,后同)以 下馏分中烯烃(二烯烃)含量高,硫含量低且以硫醇硫为主,100以上馏分中 烯烃含量相对较低,硫含量较高且以噻吩类硫为主,如果对轮胎裂解油汽油全馏 分加氢容易导致催化剂快速失活(开工时间短)或辛烷值大量损失。为节约投资 (反应器、催化剂)和成本(氢耗、能耗) ,建议与其他轻质油掺炼,或在前段 轮胎油裂解装置分馏工序切出 100以下轻馏分进行脱硫醇处理,本装置仅对 100以上汽油馏分进行一段加氢精制,即在选择性加氢脱硫催化剂作用下进行 加氢脱硫反应,使芳烃在缓和的加氢条件下基本不饱和。脱硫醇后的馏分与加氢 后的馏分再混合可获得硫含量3
5、50 轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 4页 共 11页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 40.48 31.79 23.39 由上表估算原料分布情况为: 轻质馏分(初馏点-200) : 16800 t/a 其中100-200馏分按轻质馏分60%计,为10080 t/a 中质馏分(200-350) : 13200 t/a 1.1 柴油馏分加氢改质 柴油馏分加氢改质采用单段串联单程通过、炉前混氢和热、冷高分方案,反 应部分设有柴油馏分加氢精制反应器和柴油馏分加氢改质反应器, 柴油馏分加氢 精制反应器共设 3个催化剂床层,其中第一
6、床层上部装填保护剂系列,包括保护 剂 1、保护剂 2 和保护剂 3,其余装填加氢精制催化剂。柴油馏分加氢改质反应 器共设 2个催化剂床层,其中第二床层下部装填后精制催化剂,其余装填加氢改 质催化剂。 两个反应器工艺条件和温度分布情况如下: 柴油馏分加氢精制、改质工艺条件和温度分布(初期) 反应器 精制反应器 改质反应器 催化剂 保护剂/ 加氢精制催化剂加氢改质催化剂/ 后精制催化剂 反应器入口总压,MPa 12.0 反应器入口氢油体积比 700:1 体积空速,h -112.0/0.8 1.5/12.0 平均反应温度, 360 375 总温升, 75 21 温度分布 床层 1 2 3 1 2 床
7、层入口温度, 320 346 366 371 370 床层出口温度, 350 372 385 381 381 床层温升, 30 26 19 10 11 柴油馏分加氢精制、改质工艺条件和温度分布(末期) 反应器 精制反应器 改质反应器 催化剂 保护剂/ 加氢精制催化剂加氢改质催化剂/ 后精制催化剂 轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 5页 共 11页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 反应器入口总压,MPa 12.0 反应器入口氢油体积比 700:1 体积空速,h -112.0/0.8 1.5/12.0 平均反应温度, 389 4
8、02 总温升, 72 20 温度分布 床层 1 2 3 1 2 床层入口温度, 360 372 391 396 399 床层出口温度, 380 400 415 405 410 床层温升, 20 28 24 9 11 两个反应器催化剂装填情况如下: 柴油馏分加氢精制反应器催化剂装填表 装填物 体积/m 3比例,v% 一床层 保护剂1 0.013 0.6 保护剂2 0.043 1.9 保护剂3 0.09 3.7 精制催化剂 0.44 18.8 二床层 精制催化剂 0.82 35 三床层 精制催化剂 0.94 40 柴油馏分加氢改质反应器催化剂装填表 装填物 体积/m 3比例,v% 一床层 改质催化
9、剂 0.66 50 二床层 改质催化剂 0.52 38.9 后精制催化剂 0.15 11.1 两个反应器催化剂的主要物化性质如下: 催化剂的主要物化性质 轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 6页 共 11页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 催化剂名称 保护剂 加氢精制 加氢改质 保护剂1 保护剂2 保护剂3 物理性质: 外观形状 七孔球 拉西环 拉西环 三叶草 圆柱条 比表面,m 2 /g 130 100125 110145 160 200 颗粒直径,mm 1518 4.95.2 3.33.6 1.11.3 1.51.7 内孔
10、直径,mm 2.03.0 2.22.4 1.01.2 条长,mm 310 38 38 38 自然装填密度,g/cm 3 0.850.500.600.80 0.85 压碎强度,N/cm 2.0 3.0 150 180 压碎强度,N/粒 200 化学组成,m%: NiO w% 1.50.5 2.00.5 4.00.2 7.50.5 MoO 3w%6.01.0 6.01.0 24.51.5 WO 3w% 24.02.0柴油馏分加氢精制、改质催化剂技术保证: 第一周期连续运行3年,加氢精制催化剂和加氢改质催化剂可再生使用, 总寿命8年。 液收90,密度0.86g/cm 3 ,硫含量10ppm,十六烷指
11、数42。 1.2 汽油馏分加氢精制 汽油馏分加氢精制采用反应器单段串联单程通过、炉前混氢和冷低分方案, 反应部分设有汽油馏分加氢精制反应器, 汽油馏分加氢精制反应器共设 2个催化 剂床层, 其中第一床层上部装填瓷球和保护剂, 其余复合装填加氢精制催化剂 1、 加氢精制催化剂 2和瓷球。 汽油馏分加氢精制反应器工艺条件如下: 项 目 工艺条件 体积空速(主剂)/h -13.32 反应器入口压力/MPa 1.70 反应器入口氢油比(v/v) 850 平均反应温度/ 240 温升/ 9 循环氢中H 2 S浓度(脱硫化氢前)/g.g -1 592 循环氢中H 2 S浓度(脱硫化氢后)/g.g -1 3
12、28 汽油馏分加氢精制反应器催化剂装填情况如下: 轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 7页 共 11页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 汽油馏分加氢精制反应器催化剂装填表 位置 名称 体积/m3 堆比/g.cm -3一床层 13瓷球 0.008 1.389 6瓷球 0.012 1.389 保护剂 0.036 0.545 加氢精制催化剂 0.224 0.602 3瓷球 0.015 1.134 6瓷球 0.013 1.519 13瓷球 二床层 18瓷球 0.011 1.638 13瓷球 0.012 1.474 加氢精制催化剂 0.
13、196 0.619 加氢精制催化剂 0.068 0.851 3瓷球 0.011 1.638 6瓷球 0.013 1.34 13瓷球 0.036 1.519 催化剂的主要物化性质如下: 催化剂的主要物化性质 质量指标 保护剂 加氢精制催化剂 CoO w% 2.5 NiO w% 2.5 MoO 3w% 5.0 8.0 比表面/m 2 .g -170 250 孔体积/mL.g -10.5 0.35 强度/N.mm -112 16 催化剂长度/mm 38 38 催化剂形状 三叶草型 三叶草型 堆积密度/t.m -30.500.55 0.600.65 汽油馏分加氢精制催化剂技术保证: 第一周期连续运行2
14、年,总寿命6年。 脱硫率92,汽油馏分加氢产物密度0.78 g/cm 3 ,汽油馏分加氢产物中 总硫含量50ppm,汽油馏分辛烷值RON损失1。 1.3氢气循环 本方案的柴油馏分加氢改质和汽油馏分加氢精制共用一套新氢加压系统, 新 氢的加压和柴油馏分加氢改质氢气循环采用三级往复式压缩机, 由柴油馏分加氢轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 8页 共 11页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 改质循环氢向汽油馏分加氢精制补充氢气。 制氢装置设定出口压力2.5MPa,如柴 油馏分加氢改质部分停工时,则由制氢装置直接提供补充氢气。汽油馏
15、分加氢精 制循环氢设有循环氢脱硫塔,采用酸性水汽提H 2 S后的氨水脱硫,本方案的氢气 情况如下: 新氢由制氢装置提供,组成如下: 新氢性质表 组成 H 2C 1CO+CO 2v% 99.9 0.1 20ppm 柴油加氢改质和汽油加氢精制的氢耗和循环氢量如下: 氢耗量和循环氢量表 柴油馏分加氢改质 汽油馏分加氢精制 氢耗量Nm 3 /h 615 150(纯度88.6%) 循环氢量 Nm 3 /h 1375 1540(纯度88.6%) 1.4产品分馏 本方案共用低压分离罐、汽提塔和产品分馏塔,汽油馏分加氢精制反应产物 经换热冷却后与柴油馏分加氢改质冷高分罐底部来的液体产品均进入低压分离 罐,低压
16、分离罐底液体进入汽提塔用蒸汽汽提游离硫后进入产品分馏塔,汽油馏 分从产品分馏塔塔顶产出,柴油馏分从产品分馏塔塔底采出。 1.5 酸性水汽提 本方案设酸性水汽提塔和碱洗塔各一个, 各部分来的酸性水在汽提塔中脱出 酸性气,酸性气引入碱洗塔采用碱液吸收,脱除酸性氢后的氨水引至汽油馏分加 氢精制循环氢脱硫塔,碱液吸收酸性气生成的NaHS送出界区去精制。 2. 总工艺流程 轮胎裂解油柴油馏分经过滤器过滤后经进料泵加压, 与循环氢混合后与柴油 馏分加氢产物换热,经加热炉加热后进入加氢精制反应器,在加氢精制催化剂床 层发生加氢脱硫、加氢脱氮和芳烃饱和反应;加氢精制反应器得到的物流经换热 后进入热高分,热高分
17、顶部分离出的氢气和汽油馏分进入冷高分;热高分底部分 离出的柴油馏分继续进入加氢改质反应器, 在加氢改质催化剂床层发生选择性开 环、芳烃饱和和烯烃饱和等反应;加氢改质反应器得到的物流经换热和空冷器冷轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 9页 共 11页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 却后进入冷高分,分离得到的富氢气体经压缩机增压后与新氢混合循环使用,分 离得到的液体继续进入低压分离罐进行气、液、水三相分离。 轮胎裂解油汽油馏分经聚结器净化后经进料泵加压, 与循环氢混合后分别与 汽油馏分加氢产物、柴油馏分加氢产物换热,然后进入加氢
18、精制反应器在加氢精 制催化剂床层发生加氢脱硫、加氢脱氮和选择性加氢饱和反应,加氢产物经换热 和空冷器冷却后进入低压分离罐进行气、液、水三相分离,分出的大部分低分气 与自柴油加氢改质来的补充氢一起进入循环氢脱硫塔与来自酸性水汽提塔的氨 水逆流接触脱除硫化氢,另有部分驰放低分气去燃料气收集罐,低压分离器得到 的液体进入汽提塔,酸性水去酸性水汽提塔。 为防止加氢反应床层飞温,各加氢反应器床层间均设注冷氢设施。 为了防止加氢反应流出物在冷却过程中析出铵盐堵塞设备, 在加氢各反应产 物空冷器前均有注水稀释。 自低压分离器来的低分油经与反应产物换热后进入汽提塔, 塔底采用蒸汽汽 提。塔顶油气经汽提塔顶冷凝
19、器冷凝冷却后进入汽提塔顶回流罐进行油、气、水 三相分离,分离出的不凝气至燃料气收集罐,油相经汽提塔顶回流泵升压后全回 流,酸性水自流至酸性水汽提塔。汽提塔底油进入产品分馏塔分馏,汽油馏分从 产品分馏塔塔顶冷凝后部分回流,其余送汽油馏分产品罐,柴油馏分从产品分馏 塔塔底采出,回收余热后送柴油馏分产品罐。 自低压分离罐和汽提塔顶回流罐来的酸性水进入酸性水汽提塔顶, 与塔底进 入的蒸汽进行逆流接触,汽提出的酸性气自塔顶引至碱洗塔,塔底得到的氨水送 循环氢脱硫塔。汽提塔来的酸性气进入碱洗塔底,向上在填料段与塔顶进入的碱 液逆流吸收,生成的NaHS溶液送出界区去精制。 见流程示意图。 3. 产品分布 本
20、方案预计的产品分布情况如下: 产品分布表 项目 数量 t/a 指标 H 2 S 162 NH 323 轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 10页 共 11 页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 干气 260 汽油馏分 10600 密度0.78g/cm 3 ,硫含量50ppm (R+M)/288 柴油馏分 12700 密度0.86g/cm 3 ,硫含量10ppm 十六烷指数42 4.主要设备汇总 本方案的静设备有反应器、塔器、容器和换热器等,动设备有压缩机、空冷 器和机泵等,其他设备包括加热炉和反冲洗过滤器等。初步的设备配置见下表
21、: 设备类型 台数 金属总质量(吨) 反应器 3 40 塔器 5 37 容器 29 43.4 换热器 16 62.5 空冷器 4 38 压缩机 2 机泵 33 其他设备 4 总计 96 220.9 注:压缩机配置考虑采用两台新氢/循环氢二合一压缩机。 表中所有金属质量均为估计值。 5.投资估计 本方案投资估计的范围详见子项表 子项表 序 号 单元名称 说明 1 柴油馏分加氢改质 包括柴油馏分的预处理、加氢精制和加氢裂化 部分 2 汽油馏分加氢精制 包括对汽油馏分的预处理和加氢精制部分 3 氢气循环 包括新氢加压,高压循氢加压、低压循氢脱硫 和低压循氢加压部分 4 产品分馏 包括对加氢产品进行分
22、馏和对柴油馏分进行 汽提部分 5 酸性水汽提 包括酸性水汽提和酸性气碱液吸收部分 6 原料、成品罐区 包括柴油、汽油馏分的原料和产品储存 本方案的投资估计详见投资估计表 投资估计表 项目名称 设备购置费 安装工程费 建筑工程费 合计 轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 11 页 共 11 页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 建筑物 构筑物 285 165 450 静止设备 1120 187.5 1307.5 机械设备 1090 60 1150 工业炉 120 120 工艺管道 120 120 电气 160 20 180 电信
23、12 5 17 自控 460 20 480 给排水 20 35 55 采暖通风 20 8 28 热工 30 30 劳动安全防护 20 20 催化剂一次投入量 80 80 大型机具使用费 80 80 总计 3132 820.5 165 4117.5 6.装置布置 根据工艺流程顺序和同类设备适当集中相结合的原则, 装置中间设置双层管 廊,管廊上布置工艺管道、公用工程管道、电气槽盒和仪表槽盒。管廊一侧布置 加热炉、加氢精制反应器、加氢裂化反应器、高压分离器、高压换热器和氢气压 缩机厂房等高温高压设备,管廊另一侧布置公用工程缓冲罐、反冲洗过滤器、进 料缓冲罐、进料泵、循环氢脱硫塔、产品分馏塔、汽提塔、
24、酸性水汽提塔和换热 设备框架等低压设备。低压泵布置在换热设备框架底层泵房内,空冷器布置在换 热设备框架顶部。 预计加氢装置占地:75X35m 7.三废排放情况 7.1 废水 本方案的污水为含硫污水和含油污水; 本方案的含硫污水经酸性水汽提处理后回用作为循环氢脱硫液; 本方案的含油污水指的是冲洗地面的污水、少量罐底污水和初期雨水,由含 油污水地下罐收集后送界外污水处理装置处理; 7.2 废气 本工程正常生产过程中排放的加热炉烟气经30米高烟囱排放, 正常工况下低 压分离器和碱洗塔排出少量的烃类气体,由火炬气回收罐回收,送界外火炬系统轮胎油裂解油加氢方案 专利号:ZL 201520016686.3 技术方案 第 12页 共 11 页 联系人:程先生 电话:15241347299 版次:0 作为燃料气回收,事故状态下由界外火炬系统燃烧排放。 固体废物:本装置排放的废渣主要为废催化剂,由有资质的固废处理单位回 收处理。