重整氫脫氯罐運行問題的分析及對策

文 章，李國沖

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

重整氫脫氯罐運行問題的分析及對策

文 章，李國沖

（中國石油廣西石化公司，廣西 欽州 535008）

針對南方某煉廠220萬t·a-1連續(xù)重整裝置重整氫脫氯劑使用壽命低于計劃使用壽命的問題進行分析，發(fā)現(xiàn)重整氫中水含量高對脫氯劑壽命的影響較大，并通過采用脫氯劑與分子篩吸附劑級配使用的方法，使得脫氯劑在保證重整氫產(chǎn)品質(zhì)量的條件下，延長使用壽命至高于計劃使用壽命。

重整氫；脫氯劑；水含量；使 用壽命；分子篩；級配使用

催化重整重要的操作參數(shù)之 一是催化劑的水氯平衡控制。為了充分發(fā)揮催化劑的性能，要求催化劑在運轉(zhuǎn)過程中保持催化劑上氯含量為1.0%±0.1%。但由于循環(huán)氣中含有一定量的水，使催化劑上的氯不斷流失。同時水又起著使催化劑上的氯均勻分布的作用，為此雙功能重整催化劑必須通過注水、注氯來實現(xiàn)水氯平衡的控制。而流失的氯部分會進入重整氫氣中，如果不脫除，會給下游用氫裝置帶來設(shè)備腐蝕問題。因此，在氫氣出裝置前，設(shè)置1組氫氣脫氯罐（圖1所示），用脫氯劑將氯從氫氣中脫除是十分必要的。

圖1 重整氫脫氯罐流程示意圖

本文探討的是南方某煉廠220萬t·a-1連續(xù)重整裝置重整氫脫氯罐的運行問題。該裝置共有2臺重整氫脫氯罐D(zhuǎn)105 A、B，其操作條件見表1。根據(jù)操作條件，2臺脫氯罐自開工以來一直采用某公司生產(chǎn)的低溫脫氯劑，共計裝填量約80t，計劃每臺罐脫氯劑的使用壽命在6個月。

表1 重整氫脫氯罐操作條件

1 運行問題分析

1.1 現(xiàn)象簡介

重整氫脫氯反應(yīng)器D105A罐在投用后4個多月出現(xiàn)床層壓降上升現(xiàn)象，在出口氫氣氯含量合格的情況下被迫切換至B罐，以保證重整裝置生產(chǎn)的正常運行。在2011年4月更換了A罐的脫氯劑。2011年5月重整脫氯反應(yīng)器D105B的床層壓降也開始出現(xiàn)上升的趨勢，為保證氫氣正常外送，又將B罐切換至A罐，B罐也只使用了約5個月時間。并且在更換脫氯劑的過程中，發(fā)現(xiàn)脫氯罐上部的脫氯劑板結(jié)現(xiàn)象嚴重。

1.2 原因分析

裝置技術(shù)人員與脫氯劑公司所派技術(shù)人員到現(xiàn)場進行溝通，分析了重整氫中水的來源。重整氫中水主要來源于3處，第1處為重整原料中所帶水分，第2處為進入到再接觸部分的還原尾氣所帶水分，第3處為催化劑再生燒焦后煙氣通過氯吸附區(qū)被 截留的水分。經(jīng)過對比分析，雙方技術(shù)人員初步認為是重整原料中水含量超標造成的。220萬t·a1連續(xù)重整裝置開工以來存在重整原料中水含量超標的情況。按設(shè)計要求，進入該裝置的重整原料水含量正常為5×10-6，而根據(jù)現(xiàn)場的情況分析，入口水含量大約在20×10-6～50×10-6，實際操作條件與設(shè)計要求相差甚遠。這就使得重整反應(yīng)生成的氫氣攜帶了較多的水，而經(jīng)過再接觸后溫度降至了4℃，甚至會產(chǎn)生凝結(jié)水帶入脫氯罐中，造成脫氯罐頂部吸附氯后的劑相互粘結(jié)，形成一整塊，最終導(dǎo)致床層壓降上升。

該連續(xù)重整裝置原料來源于上游輕烴回收裝置的直供料，受其石腦油分離塔脫水效果不佳的影響，重整進料水含量一直高于設(shè)計值5×10-6，最高時可達68×10-6，這部分水被帶入反應(yīng)系統(tǒng)，是導(dǎo)致重整氫水含量高的重要原因之一。

該裝置所使用的低溫脫氯劑是某公司研發(fā)并生產(chǎn)的改進型脫氯劑，用于重整氫脫氯，是目前國內(nèi)較好的脫氯劑。該劑低溫反應(yīng)性能好，在高空速（3000h-1）下，依然可以保持較高的氯容和凈化度。

主要脫氯反應(yīng)機理:CaO+2HCl=CaCl2+H2O

在操作條件下，CaO與HCl發(fā)生不可逆的化學反應(yīng)，生成的產(chǎn)物CaCl2非常穩(wěn)定，HCl的脫除率可達到99%以上。

當物料中含有少量水時，對新劑的活性組分CaO不會產(chǎn)生影響，但當脫氯劑使用一段時間后，生成的CaCl2是強干燥劑，吸附水后自身板結(jié)。而脫氯劑吸附氯的過程是一個緩慢地向后遷移過程，先到的先吸附，經(jīng)過一段時間的運行，入口處的脫氯劑基本飽和，此時如果物料帶水，尤其是明水進入，就會導(dǎo)致該劑強度下降，先粉化，而后板結(jié)，封住了原料氣通道，使得床層壓降升高。

2 對策及實施效果

2.1 總體思路

1） 對原料的要求希望靠近設(shè)計操作指標，防止對重整正常操作過程帶來影響。原料中水含量過高不僅會造成吸附氯后的脫氯劑板結(jié)，同時為了控制水氯平衡，必須補入過多的氯來維持重整催化劑的活性，重整的各產(chǎn)物中的氯含量勢必增大，進而縮短了重整氫脫氯劑的使用壽命。

2）根據(jù)脫氯罐出現(xiàn)床層壓降增大的情況，在總裝填量不變的條件下，相應(yīng)減少脫氯劑的裝填量，并保證脫氯后的氫氣指標滿足設(shè)計要求的前提下，選取合適的分子篩吸附劑進行級配。所選分子篩吸附劑必須滿足堆積密度與脫氯劑相似、氣相通量與脫氯劑相近、具有較高的強度、吸水后不板結(jié)不粉化的條件。

3）調(diào)整分子篩的級配使用量，找到一個合適的臨界使用量，使脫氯劑使用壽命最大化。分子篩裝填量過多就會減少脫氯劑的裝填，使脫氯劑過早穿透失效而降低使用時間；分子篩裝填過少，又不能有效攔截進料氣中的水，使脫氯劑板結(jié)失效。所以選擇合適分子篩的裝填量十分關(guān)鍵，找到一個合適的臨界使用量，可使脫氯劑使用壽命最大化。

2.2 方案實施

1) 首先以重整氫脫氯罐D(zhuǎn)105B為試驗對象，D105B罐于2011年5月24日差壓高達135kPa切出系統(tǒng)，采用上部撇頭作業(yè)方案，部分換劑的方法進行處理。由專業(yè)的卸劑人員采用抽真空的方式從頂部人孔中先將150mm高的瓷球取出，然后再根據(jù)結(jié)塊情況抽出500～1000mm高的脫氯劑。取出廢劑后耙平下部脫氯劑（這部分脫氯劑仍然具有脫氯能力），在此空間裝入等體積的分子篩或氧化鋁干燥劑及少量脫氯劑，頂部按設(shè)計要求重新覆蓋瓷球，以使原料氣有較好的分布并防止床層頂部的劑種顆粒移動。

2) D105A換劑時，采用37.5t脫氯劑+2.5t 3A分子篩裝填模式，記錄壓降變化和使用時間，與原裝劑方案（全部采用脫氯劑裝填）做對比實驗。

3) D105B罐再次換劑時，增加分子篩使用量，采用35t脫氯劑+5t 3A分子篩裝填模式，記錄壓降變化和使用時間，與37.5t脫氯劑+2.5t 3A分子篩裝置模式進行對比實驗。

2.3 實驗效果

1）采用全脫氯劑裝填模式（初始裝填模式），氫氣脫氯罐A、B罐的差壓變化曲線見圖2、3。

因為2010年9月至12月，該公司MES系統(tǒng)在調(diào)試中，脫氯罐壓差數(shù)據(jù)只能通過人工采集，因此趨勢圖有所不一樣。

圖2 D105A罐差壓變化曲線圖

圖3 D105B罐差壓變化曲線圖

2）采用37.5t脫氯劑+2.5t 3A分子篩撇頭裝填模式，氫氣脫氯罐B罐的差壓變化曲線見圖4。

圖4 D105B罐差壓變化曲線圖

3）采用37.5t脫氯劑+2.5t 3A分子篩裝填模式，氫氣脫氯罐A罐的差壓變化曲線見圖5。

圖5 D105A罐差壓變化曲線圖

4）采用35t脫氯劑+5t 3A分子篩撇頭裝填模式，氫氣脫氯罐A罐的差壓變化曲線見圖6。

2012年9月27日投用的D105B罐脫氯劑使用了3個月就切除了，是因為氫氣提純裝置原料氣分液罐差壓增大（約0.1MPa），考慮可能為重整氫氣攜帶粉塵所致，因此切換至D105A罐，切換后氫氣提純裝置原料氣分液罐差壓逐漸恢復(fù)至正常。而2013年1月4日投用的D105A罐脫氯劑在正常條件下運行，使用了近7個月。前者不具備代表性，而后者才是其使用效果的真正體現(xiàn)。

圖6 D105A罐差壓變化曲線圖

2.4 實驗效果說明

1）應(yīng)用分子篩撇頭處理后，脫氯劑在使用5個多月后還可以延長使用4.5個月。

2）在整個實驗過程中，對脫氯劑出口氫氣中的氯含量進行監(jiān)測，均小于0.5×10-6，滿足下游裝置的用氫要求。

3）應(yīng)用了分子篩吸附劑后，脫氯罐的使用性能完全滿足從使用開始至使用壽命結(jié)束，床層壓降不大于0.05MPa，單罐脫氯劑使用壽命大于6個月。

3 結(jié)論

針對南方某煉廠220萬t·a-1連續(xù)重整裝置重整氫脫氯劑使用壽命低于計劃使用壽命的運行問題進行分析，發(fā)現(xiàn)重整進料中水含量高，會導(dǎo)致重整氫脫氯劑板結(jié)，進而使脫氯罐床層壓降增大，導(dǎo)致切罐換劑。裝置技術(shù)人員與脫氯劑供貨公司的技術(shù)人員經(jīng)過探討，決定采用3A分子篩吸附劑與脫氯劑級配使用的方式，在保證出口氫氣質(zhì)量不變的前提下有效延長了單罐脫氯劑的使用壽命，也相應(yīng)降低了換劑費用，取得了一定的經(jīng)濟效益。

[1] 徐承恩.催化重整工藝與工程[M].北京:中國石化出版社，2006:512-514.

[2] 高國立，李立權(quán)，陳崇剛.加氫裝置中氯的危害及其防治對策[J].煉油技術(shù)與工程，2013，43(9):52-55.

Operation Problem Analysis in Reforming Hydrogen Dechlorination Tank and Countermeasures

WEN Zhang, LI Guo-chong
(Guangxi Petrochemical Company, CNPC, Qinzhou 535008, China)

TE 624.2+2

B

1671-9905(2015)05-0064-03

2015-03-02