重整分餾系統(tǒng)波動原因分析及處理

胡 泉

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

重整分餾系統(tǒng)波動原因分析及處理

胡 泉

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

對某煉廠催化重整穩(wěn)定塔的波動現(xiàn)象進行了分析，認為結鹽是造成波動的主要原因。提出了相關改造措施和水洗方案，介紹了在處理結鹽問題中遇到的問題，并提出了解決問題的建議和方法。

穩(wěn)定塔；波動；結鹽；處理 方法

催化重整(Catalytic Reforming)，是石油煉制的主要過程之一，是在一定溫度﹑壓力﹑臨氫和催化劑存在的條件下，使石腦油轉變?yōu)楦缓紵N的重整生成油，并副產氫氣的過程。長期的運行過程中，結鹽作為重整裝置生產上存在的一種現(xiàn)象，在格爾木石化﹑克拉瑪依石化﹑大連石化等我國多數(shù)大型煉廠都普遍出現(xiàn)過，造成了換熱器堵塞﹑反應系統(tǒng)壓降增大﹑分餾塔頂壓力失控﹑壓縮機氣閥動作失靈導致無法運行等故障。廣西某煉油廠重整裝置以精制石腦油為原料，生產高辛烷值汽油調和組分，同時副產氫氣﹑液化氣等產品。經過原料預處理[1]之后，重整進料中雜質應該達到以下要求：硫含量≤0.5mg·kg-1，氮含量≤0.5mg·kg-1，砷含量≤1.0μg·kg-1，鉛含量≤10μg·kg-1。裝置于2010年投產，經過一個檢修周期的生產運行，裝置分餾操作在2012年6月出現(xiàn)了波動，影響了裝置正常生產。

1 分餾系統(tǒng)操作情況

1.1 工藝流程

在催化重整中，典型的分餾工藝是指重整反應產物經過再接觸系統(tǒng)，在高壓﹑低溫條件下提純氫氣和增加汽油收率后進入分餾塔。經過分餾塔的分離作用，塔頂?shù)玫揭夯瘹夂腿剂蠚?，其中液化氣出裝置，燃料氣送入燃料氣管網(wǎng)；塔底得到符合要求的穩(wěn)定汽油，送往下游裝置再處理。

1.2 操作狀況及存在問題

經過一個檢修周期的生產運行，該裝置在2012年6月，分餾系統(tǒng)的操作開始劇烈波動，通過和5月相關數(shù)值進行比較，主要表現(xiàn)在靈敏板溫度﹑塔頂溫度﹑塔頂壓力波動大，塔底液位﹑塔頂回流罐液位波動大，難以維持平穩(wěn)操作。在2012年5月～6月期間，該裝置靈敏板溫度﹑回流罐液位，每天最大波動具體如下圖所示。其中圖1是靈敏板溫度波動，圖2是回流罐液位波動。

圖1 靈敏板溫度

從圖1和圖2可知，5月份靈敏板溫度很穩(wěn)定，一直在允許范圍內；回流罐液位波動也很小。而6月份靈敏板溫度每天的波動都超過允許范圍，隨著靈敏板溫度的變化，塔的回流罐液面也做周期性的變化，說明塔頂汽相流量在發(fā)生變化，當靈敏板的溫度開始上升的時候，正是汽相流量開始增加的時候，而回流量是相對穩(wěn)定的，所以回流罐的液面也開始上升。

1.3 問題分析

由于塔底溫度基本保持不變，而回流罐液位有很大波動，可以看出頂部霧沫夾帶現(xiàn)象非常嚴重，可作為塔頂部發(fā)生液泛的標志[2]，導致分離效果變差?？紤]到原料含氮﹑催化劑注氯的特點，結合上述分析和以往經驗，初步判斷在穩(wěn)定塔內部形成了銨鹽。在穩(wěn)定塔操作波動的這段時間，塔頂產品外送泵和回流泵多次出現(xiàn)機封泄漏故障，并且發(fā)現(xiàn)回流罐液位計因為堵塞無法使用。在維修機泵和液位計的過程中，均發(fā)現(xiàn)有白色粉末狀晶體，經過化驗分析后確認其主要成分是氯化銨。

穩(wěn)定塔操作異常，正是由于銨鹽結晶在塔板和降液管上積累﹑堵塞，致使部分塔板開孔率變小所引起的。

1.3.1 氯化銨生成機理分析

催化劑上要保持足夠量的氯，來保證催化劑良好的活性和選擇性，這是氯的一個重要來源。由于原料帶水和反應生成水等途徑，導致系統(tǒng)內有一定量水的存在，催化劑上的氯在反應過程中會隨著水的存在不斷流失。為了維持催化劑上的氯含量，在催化劑進行再生時采取不間斷注氯。從催化劑上流失的氯，一部分隨著重整生成油進入下游裝置，一部分融入重整氫氣，匯進氫氣管網(wǎng)。此外，催化重整作為一個復雜反應體系，對進料中的氮含量一直有著嚴格的要求，微量的氮經過反應后生產氨氣，在低溫部分與氯化氫反應生成氯化銨，其反應機理如下。

氯化物隨同原料油經過預加氫催化劑轉化過程，被轉化為無機物HCl，其反應式為：

除轉化有機氯化物外，還可將有機氮化物轉變成無機氮化物：

無機氯化物和有機氮化物又會在低溫或常溫下互相發(fā)生反應，生成銨鹽：

生成的氯化銨從整體上減少了催化劑中氯化物的量。

1.3.2 塔板堵塞分析

在低溫部分生成的氯化銨，在反應熱的影響下變成霧狀微粒，通常會懸浮在油中，并隨其流動。當氯化銨晶體進入穩(wěn)定塔之后，隨液相油流經塔體時，部分晶體會吸附在塔表面，特別是流速很低的地方，如塔板體﹑浮閥﹑降液管等處。剩余的晶體隨液相逐層進入塔下部溫度稍低處沉積。高氣速的氣體在沿塔板上升時，將塔板上的晶體帶到上層塔板，并遇冷冷凝下來，沉積在上部塔板處。隨著時間的推移，塔板表面的晶體不斷堆積，使浮閥卡死，塔板開孔面積減少，塔板壓降增大，氣相過孔線速增高，進而發(fā)展為液泛﹑淹塔，操作紊亂，無法正常生產。

2 結鹽的處理

2.1 處理方法

為了保證生產的平穩(wěn)，消除結鹽造成的影響，我國各大煉廠提出了很多解決方案，包括降低重整氫油比，降低反應溫度，調節(jié)注氯量，更換重整催化劑，降低塔底加熱爐出口溫度，增加回流比，降低操作負荷和從塔底通蒸汽進行吹洗等。本裝置根據(jù)問題的分析結果，結合其他煉廠處理經驗和自身生產的實際情況，制定了了以下解決方案：

1)在穩(wěn)定塔進料線上增加重整生成油脫氯罐，以脫出穩(wěn)定塔進料中的氯，從原料上減少氯含量，防止銨鹽在穩(wěn)定塔內大量聚集。

2)在塔頂空冷器前增加注水點，對空冷管線﹑換熱器管線進行水洗。此外，少量的水還可經由回流泵打回穩(wěn)定塔，對塔板進行沖洗。

2.2 處理結果及存在的問題

1）增加脫氯罐并將操作調整穩(wěn)定之后，生產車間對脫氯后油樣進行取樣分析，并與未脫氯前數(shù)據(jù)進行了對比，對比情況見表1。從表1中數(shù)據(jù)可見，穩(wěn)定塔進料經過脫氯罐進行脫氯之后，油品的氯含量有了較大幅度下降，表明處理達到了預期效果。

表1 氮含量的分析

2）車間對穩(wěn)定塔進行了一次時長12h的注水試驗，在注水的過程中穩(wěn)定塔產生了小幅度波動。其中靈敏板溫度最大偏差19℃，塔底液位最大偏差14%，塔頂壓力最大偏差0.159MPa，回流罐水包液位上漲5%。經過分析后確定，注入的水在回流罐中停留時間過短，大部分水隨著回流進入穩(wěn)定塔，之后又迅速被蒸發(fā)，導致塔頂負荷突然變大，最終引起波動。由于只有少量水留在回流罐中，溶入水中的銨鹽主要隨著產品被送出裝置。停止注水后，操作逐漸恢復穩(wěn)定。

3 結論及建議

經過以上對重整分餾系統(tǒng)波動的原因分析和相關處理，提出以下結論，為今后的生產提供指導和參考：

1)在保證催化劑所需氯的前提下，嚴格控制注氯量，防止系統(tǒng)氯含量過高；

2)在重整分餾塔進料管線上增加脫氯設施，嚴格控制穩(wěn)定塔進料中的銨鹽含量，將塔進料中的銨鹽有效去除；

3)在空冷器前增加注水點，對空冷管線﹑換熱器管線進行水洗。此外，塔回流中含有的水還可以進入穩(wěn)定塔，對塔板進行水洗。但此法容易造成穩(wěn)定塔操作波動，建議嚴格控制注水量，優(yōu)先保證生產的平穩(wěn)；

4)重整原料中氮含量過高是造成結鹽的根本原因，如何能從源頭上減少氮含量，這是有待進行進一步研究的工作。

[1] 侯祥麟.中國煉油技術[M].北京：中國石化出版社，2001.

[2] 劉香蘭.重油催化裂化裝置分餾塔結鹽原因分析及對策[J].化工生產與技術，2004(5)：44-46.

[3] 吳俊生，邵惠鶴.精餾設計﹑操作和控制[M].北京：中國石化出版社，1997：256.

Fluctuation Reason Analysis for Reforming Fractionation System and Treatment

HU Quan
(Guangxi Petrochemical Company, CNPC, Qinzhou 535000, China)

TE 962

：B

1671-9905(2014)11-0056-02

2014-10-10